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继电器的定义
继电器是当输入量(或激励量)满足某些规定的条件时,能在一个或多个电气输出电路中产生跃变的一种器件。
继电器作为一种电子控制器件,所用的介质(工具)有电、光、磁、热等(即输入量),传递和控制的是电路或信号(即输出量),它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通过内部机械或电子装置耦合两个回路,实现两个回路状态的联动。
高压继电器 示意图
继电器的分类
汽车级继电器主要包括信号型和功率型,目前德系车企使用的均为功率型继电器。根据实现方式的不同,可分为电磁继电器和固态继电器,根据输出回路电压的不同,可分为低压继电器和高压继电器。
继电器分类列表
高压继电器的作用和用途
电动汽车使用的继电器在结构上属于电磁继电器。
在电动汽车中,除了电池和马达外,高压直流继电器也同样是电动汽车核心元件。高压直流继电器对电池充电与放电线路进行切换及保护,防止设备故障或断路,能够自动检测与隔离故障线路,防止损坏设备的范围进一步扩大,具有防漏电、防电泳冲击的作用,有效提高电池使用寿命。
电动汽车的电池系统和电机控制器之间配备高压直流继电器。当系统停止运转后,继电器起隔离作用,当系统运行时起连接作用,当车辆关闭或发生故障时,高压直流继电器能够将储能系统从车辆电气系统中分离,起到分离电路的作用。
电动汽车高压直流继电器
电动汽车中高压直流继电器的主要应用有:(直流电压控制)主继电器、正常充电继电器、急充继电器、高压预充电器和安全控制高压辅助应用继电器。
根据具体车型及不同动力系统,继电器在车辆上的使用数量也存在差异。平均来说,电动汽车需配备5-8颗高压直流继电器——2个主继电器、1个预充继电器、2个急充继电器、2个普通充电继电器和1个高压系统辅助继电器。
继电器典型结构
电磁继电器由铁芯、衔铁、线圈、复位簧片和触点等零部件组成。
用于低压系统的电磁继电器,其接通和分断电流小,因此不配灭弧装置。高压继电器则配有灭弧装置。
簧片:有铜合金和不锈钢两种材质。铜合金具有良好的导通性和弹性。不锈钢的导通性不强,但弹性好。
衔铁和铁芯之间除了接触力外,考虑到触点间的正常磨损,还需要有一个触点压力,使簧片产生柔性变形,动触点和静触点之间除了接触外,还需要有压紧的力。
继电器的拆解图
继电器组装过程
继电器下属零部件比较多,其组装过程可分为两种。
铁芯为中心,将铁芯插入骨架中,在骨架上绕上漆包线后,组装上轭铁、衔铁、簧片等零部件,在衔铁上并联上电阻,将整个半成品安装在底板上,将四个引出线插入底板的另一端,最后套上外壳。这种组装过程是以铁芯为基础和中心,将零部件逐一增加安装上去的过程。
另一种组装方式是将零部件分别组装成若干“半成品”/“小组成”,最后再进行整合。
底板、限制片、引出线、静触点组装成“小总成A”;骨架、引出线、漆包线组装成“小总成B”;轭铁、引出线、铁芯、电阻组装成“小总成C”;衔铁、动簧片、动触点组装成“小总成D”,ABCD四个小总成相互匹配后,套上外壳。
继电器的组装过程
继电器工作原理
电磁继电器一般由铁芯、衔铁、线圈、触点簧片等零部件组成。只要在线圈两端增加一定电压,线圈中就会有流过一定电流,从而产生电磁效用,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点和静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力随之消失,衔铁就会再弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)吸合,这样吸合、释放,从而达到了在电路中导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点,可以做这样区分:继电器线圈未通电时处于断开的静触点,成为“常开触点”,继电器线圈未通电时处于接通状态的静触点,成为“常闭触点”。
“常开”电磁继电器的工作原理
继电器机械特性
继电器衔铁运动时,所克服的机械反力Ff和衔铁行程(工作气隙)δ之间的关系曲线F=f(δ)称为继电器的机械特性。
继电器机械特性
继电特性
当输入量X到达某一值时,输出回路电参量Y产生跳跃式变化。
吸合过程:X<X吸时,Y=Y min;
释放过程:X>X放时,Y=Ymax;X≤X放时,Y突变成Y min;
继电器的电气特性
衔铁运动过程
继电器衔铁运动过程
总结
本文我们介绍了继电器的定义、分类、作用和用途,并对继电器的典型结构、工作原理、组装过程、机械特性等进行了详细剖析说明。下一章节,我们将针对高压继电器的主要参数及设计特点进行汇总和分析。