當(dāng)我們各種產(chǎn)品上都使用了歐姆龍的繼電器，但在設(shè)計(jì)時(shí)需要考量的內(nèi)容多種多樣，比如線圈的逆起電壓或保持電壓、直流繼電器使用時(shí)的磁場(chǎng)影響等。為了讓用戶更加舒適、輕松地使用歐姆龍的繼電器，小編在此就來(lái)自用戶的常見(jiàn)咨詢內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)明易懂的為大家講解：
線圈的逆起電壓應(yīng)采取什么對(duì)策？
阻斷繼電器的線圈電壓時(shí)所生逆起電壓會(huì)使電路上的各種單元產(chǎn)生過(guò)電壓，由此而導(dǎo)致故障或損壞等，因此需要采取抑制逆起電壓的相應(yīng)對(duì)策。
如果是DC線圈，一般大多使用二極管，但對(duì)于部分大容量繼電器，因會(huì)導(dǎo)致接點(diǎn)斷開(kāi)速度下降、并對(duì)電氣耐久性造成嚴(yán)重影響，所以建議不要單用二極管，而是與齊納二極管組合使用。
二極管因其正向電壓降較小，所以功率消耗速度較慢，線圈電流的持續(xù)時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。線圈的磁力因依賴于線圈電流，所以線圈電流的衰減時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致繼電器的接點(diǎn)斷開(kāi)速度變慢，從而誘發(fā)接點(diǎn)的早期熔敷故障。
如下圖所示，將齊納二極管與二極管串聯(lián)時(shí)，線圈電流的衰減時(shí)間會(huì)因齊納二極管的較大電壓降而縮短，從而使繼電器接點(diǎn)的斷開(kāi)速度變快，由此可防止接點(diǎn)的早期熔敷所致故障。
齊納電壓過(guò)低時(shí)，提高接點(diǎn)斷開(kāi)速度的效果將會(huì)下降。因此，請(qǐng)按機(jī)型分別選擇合理的齊納電壓。
如上圖所示，將齊納二極管與二極管串聯(lián)時(shí)，線圈電流的衰減時(shí)間會(huì)因齊納二極管的較大電壓降而縮短，從而使繼電器接點(diǎn)的斷開(kāi)速度變快，由此可防止接點(diǎn)的早期熔敷所致故障。另一方面，齊納電壓過(guò)低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致接點(diǎn)斷開(kāi)速度變慢。此外，齊納二極管的電壓過(guò)高時(shí)，可能會(huì)對(duì)外圍單元產(chǎn)生惡劣影響。因此，請(qǐng)按機(jī)型分別設(shè)定合理的齊納電壓。
與齊納二極管并用時(shí)，請(qǐng)使用電壓高于齊納電壓、且正向電流高于線圈額定電流的二極管。
關(guān)于各機(jī)型的推薦齊納電壓
請(qǐng)查看下表
逆起動(dòng)勢(shì)對(duì)策中不能使用壓敏電阻嗎？
可使用壓敏電阻來(lái)代替二極管＋齊納二極管的組合。
這種情況下，也是與二極管＋齊納二極管相同的線圈電流波形。
推薦壓敏電阻電壓一般與推薦齊納電壓相同，但如果小于電源電壓的最大值，則可能無(wú)法向線圈施加精準(zhǔn)電壓，故請(qǐng)務(wù)必選定壓敏電阻電壓大于電源電壓最大值的產(chǎn)品。
繼電器的線圈在ON狀態(tài)(施加電壓狀態(tài))下會(huì)消耗一定的功率。也就是說(shuō)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)持續(xù)消耗功率。
如果是持續(xù)保持ON狀態(tài)的應(yīng)用等，通過(guò)使施加功率后的電壓降低至保持電壓區(qū)域的方式，可將線圈的節(jié)電削減50～80%左右*。
此外，在大容量繼電器中，還有必須在保持電壓下使用的商品。請(qǐng)確認(rèn)數(shù)據(jù)表的注意事項(xiàng)。
要想使繼電器全面運(yùn)轉(zhuǎn)，必須按以下步驟施加電壓，這也作為向繼電器線圈施加電壓的步驟。
向各繼電器施加0.1秒以上（規(guī)定時(shí)間范圍）的初始運(yùn)轉(zhuǎn)所需電壓（額定電壓）
執(zhí)行步驟1后，使外加電壓降低至保持電壓范圍。
注1：請(qǐng)務(wù)必持續(xù)施加規(guī)定時(shí)間以上的額定電壓。
注2：請(qǐng)確保電壓施加范圍不會(huì)超出記載的電壓范圍。
執(zhí)行設(shè)定時(shí)，請(qǐng)確保不會(huì)因?yàn)榫€圈的電壓變動(dòng)等而超出此范圍。
“在02 如何降低線圈消耗功率？”中已經(jīng)進(jìn)行說(shuō)明，將線圈設(shè)定為保持電壓后即可削減消耗功率。此外，為了維持額定特性，還有必須在保持電壓下使用的繼電器。請(qǐng)?jiān)谑褂们安榭锤鳈C(jī)型的數(shù)據(jù)表，確認(rèn)大容量功率繼電器的保持電壓額定值。
下面介紹幾種推薦的保持電壓電路的方式。
CR方式是由電容器(Capacitor)和電阻(Resistor)構(gòu)成的電路，是實(shí)現(xiàn)保持電壓所需的最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。電容器與電阻并聯(lián)后構(gòu)成電路。施加于線圈的電壓會(huì)根據(jù)電容器的充電狀態(tài)而發(fā)生變動(dòng)。
請(qǐng)確定電阻值R，確保線圈電壓在各機(jī)型規(guī)定的保持電壓范圍。選擇合理的電容器和電阻值，可調(diào)整保持電壓的持續(xù)時(shí)間和穩(wěn)定性。因?yàn)闆](méi)有物理性消耗元件，所以有望長(zhǎng)期使用。而另一方面，需注意因電容器老化而導(dǎo)致的故障。
①向線圈施加額定電壓以上的電壓。
②通過(guò)C(電容器)上流動(dòng)的電流使繼電器進(jìn)入ON狀態(tài)后，通過(guò)R(電阻)抑制電流。
*C(電容器)設(shè)定為可流動(dòng)40ms以上額定電流的容量，R(電阻)設(shè)定為可流動(dòng)50%以上電流的電阻。
請(qǐng)施加100%以上的線圈額定電壓并確保在40ms～3s范圍內(nèi)。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以易于電路設(shè)計(jì)
因?yàn)殡妷阂訰(電阻)與繼電器線圈的電阻比率進(jìn)行分壓，所以無(wú)需開(kāi)關(guān)方式的順序控制
因?yàn)閹в须娮瑁怨?jié)電效果會(huì)降低
因?yàn)闀?huì)在100ms期間向繼電器線圈施加額定電壓，所以需要向電路施加高于100%線圈額定電壓的電壓
電路電壓會(huì)根據(jù)電容器的充電狀態(tài)被分壓。因?yàn)樾枰?00ms期間持續(xù)向繼電器線圈施加100%的線圈額定電壓，所以必須選擇完成充電時(shí)間比100ms更長(zhǎng)的電容器容量
還可使用開(kāi)關(guān)替代電容器來(lái)保持電荷。
開(kāi)關(guān)方式共有2種。
第1種開(kāi)關(guān)方式采用由開(kāi)關(guān)和電阻構(gòu)成的簡(jiǎn)單電路結(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)與電阻并聯(lián)后構(gòu)成電路。在使開(kāi)關(guān)為ON的狀態(tài)下向電路施加電壓來(lái)向繼電器線圈施加額定電壓。達(dá)到100ms后使開(kāi)關(guān)為OFF狀態(tài)，電壓即會(huì)通過(guò)R(電阻)和繼電器線圈的電阻被分壓，由此向繼電器線圈施加保持電壓。
開(kāi)關(guān)方式的保持電壓電路參考圖
①將開(kāi)關(guān)設(shè)定為ON后，向線圈施加額定電壓。
②打開(kāi)開(kāi)關(guān)后，通過(guò)R(電阻)抑制電流。
*開(kāi)關(guān)為“OFF”時(shí)，設(shè)定R(電阻)以確保流過(guò)的電流在額定電流的50%以上。
請(qǐng)施加100%以上的線圈額定電壓并確保在100ms至3s范圍內(nèi)。
結(jié)構(gòu)比CR方式更加簡(jiǎn)單，所以易于電路設(shè)計(jì)
因?yàn)閹в须娮瑁怨?jié)電效果會(huì)減半
第2種開(kāi)關(guān)方式因?yàn)樾枰?個(gè)外加電壓(電源)，所以開(kāi)關(guān)也需要采用2個(gè)電路結(jié)構(gòu)。在100ms以上的時(shí)間內(nèi)，必須向繼電器線圈施加100%以上的額定電壓，所以在接通電源時(shí)，需將線圈驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)和電壓切換開(kāi)關(guān)同時(shí)切換為ON。
繼電器線圈上將被施加電壓較高的電源電壓(外加電壓A)。達(dá)到100ms后將電壓切換開(kāi)關(guān)切換為OFF，即會(huì)進(jìn)入只有線圈額定電壓50%的電源與電路連接的狀態(tài)，由此向繼電器線圈施加保持電壓(50%)。
開(kāi)關(guān)方式的保持電壓電路參考圖
①將電壓切換開(kāi)關(guān)切換為ON，再將線圈驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)切換為ON。
②繼電器進(jìn)入ON狀態(tài)后，將電壓切換開(kāi)關(guān)切換為OFF。
請(qǐng)施加100%以上的線圈額定電壓并確保在100ms至3S范圍內(nèi)。
因?yàn)闆](méi)有電阻，所以可最大限度地發(fā)揮節(jié)電效果
需要2個(gè)電源導(dǎo)致設(shè)備的尺寸和成本提高
電源一側(cè)的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜
PWM(Pulse Width Modulation)控制是指使用半導(dǎo)體反復(fù)切換ON和OFF的狀態(tài)來(lái)控制功率的方法。通過(guò)高速的ON/OFF開(kāi)關(guān)，以更少的功率維持一定的電壓。
電壓OFF的時(shí)間越長(zhǎng)、越可抑制功率消耗。通過(guò)1秒內(nèi)執(zhí)行更多電壓信號(hào)的ON/OFF，即可在增加OFF時(shí)間的同時(shí)，施加一定的平均電壓。這種ON/OFF之比稱為占空比(duty比)。
在普通PWM控制電路上，會(huì)因齊納二極管而產(chǎn)生功率損耗，從而難以大幅度削減占空比，所以不推薦使用PWM控制電路。請(qǐng)與齊納二極管并列貼裝開(kāi)關(guān)裝置，在執(zhí)行PWM控制時(shí)切換為旁路。先將開(kāi)關(guān)切換為OFF后、再將外加電壓切換為OFF，然后繼電器即會(huì)通過(guò)齊納二極管＋二極管正常斷開(kāi)。
*由于內(nèi)置了齊納二極管，所以可能不會(huì)執(zhí)行PWM電路的預(yù)期動(dòng)作。
以下以G9KA型功率繼電器的各占空比的線圈電流為例。為了使普通PWM電路＋齊納二極管占空比保持ON狀態(tài)、維持所需線圈電流，需要86%以上的占空比。因此，消耗功率會(huì)比推薦PWM電路的保持狀態(tài)時(shí)上升，從而導(dǎo)致繼電器的發(fā)熱變大。而且，節(jié)電效果也會(huì)降低。
另一方面，在推薦PWM電路上，可通過(guò)45%以上的占空比達(dá)到保持所需線圈電流的標(biāo)準(zhǔn)。
*由于內(nèi)置了齊納二極管，所以可能不會(huì)執(zhí)行PWM電路的預(yù)期動(dòng)作。
關(guān)閉開(kāi)關(guān)設(shè)備時(shí)，在電流流動(dòng)方向發(fā)生改變的交流電路上，電弧會(huì)在電流歸零的瞬間而消弧。即使不采用任何技術(shù)，也較容易阻斷。
但是，在直流電路上，電流的流動(dòng)方向?yàn)楣潭顟B(tài)，電弧會(huì)持續(xù)產(chǎn)生，所以必須強(qiáng)制性地阻斷電弧。因此，在直流電路專用的大容量繼電器上，電壓或電流越大，阻斷電弧的難度也就越高。
從接點(diǎn)分離至下一次電流歸零(過(guò)零點(diǎn))持續(xù)產(chǎn)生電弧
電壓/電流越大，電弧(放電)能量越大、越難阻斷。
因此，將會(huì)根據(jù)電壓/電流的大小組合電弧阻斷方法進(jìn)行應(yīng)對(duì)。
阻斷電弧最簡(jiǎn)單的方法是通過(guò)接點(diǎn)間隔(觸頭間隙)進(jìn)行阻斷的方法。這種方法一般會(huì)導(dǎo)致繼電器尺寸變大，所以會(huì)與其他阻斷技術(shù)組合使用，但根據(jù)不同的負(fù)載條件，會(huì)產(chǎn)生只通過(guò)觸頭間隙阻斷電弧的區(qū)域。
①通過(guò)接點(diǎn)間隔進(jìn)行阻斷
歐姆龍的PCB功率繼電器上主要使用的是通過(guò)磁鐵拉伸電弧的阻斷方法。應(yīng)用弗萊明左手法則作為拉伸電弧的手段。通過(guò)磁鐵的位置或種類調(diào)節(jié)拉伸電弧的距離或角度，在有限的空間內(nèi)最大限度地獲得電弧距離。
接點(diǎn)之間所生電弧被拉向力的方向會(huì)導(dǎo)致電弧折彎，由此可獲得阻斷所需的距離。
可使電弧延伸的長(zhǎng)度依賴于洛倫茲力，而洛倫茲力取決于電流值和磁場(chǎng)，所以電流較小時(shí)，則不易使電弧拉伸。
因此，如果電流較小，電弧則無(wú)法充分延伸至阻斷所需的電弧長(zhǎng)度，有時(shí)無(wú)法進(jìn)行阻斷。
在歐姆龍的DC功率繼電器上，主要采用通過(guò)封入的氣體冷卻、阻斷電弧的方法。在氣體封裝型繼電器上，接點(diǎn)部位封裝了得到加壓且導(dǎo)熱率較高的氣體。
一般在阻斷直流高電壓時(shí)會(huì)在接點(diǎn)之間產(chǎn)生電弧，該電弧根據(jù)弗萊明左手法則，會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)的力量被拉伸至接點(diǎn)兩端。被封入空間內(nèi)的氣體會(huì)阻礙此電弧的流動(dòng)，導(dǎo)熱率較高的氣體可有效地向外部釋放電弧能量。結(jié)果，由于電弧延伸，電弧電壓會(huì)急劇上升，通過(guò)氣體的效果，電弧即可在密封式機(jī)架內(nèi)被迅速阻斷。
