劉蘭強(qiáng)

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車領(lǐng)域所應(yīng)用的電氣設(shè)備的自動(dòng)化程度越來越高，所用成本也越來越大，如何更好地保護(hù)這些電氣設(shè)備，穩(wěn)定汽車的電源電壓，已經(jīng)成為電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)重要課題。電磁繼電器在汽車控制電路中的巧妙應(yīng)用，對汽車電源穩(wěn)定性的提高起到了至關(guān)重要的作用，本文將對電磁繼電器在汽車電器保護(hù)電路中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電磁繼電器 汽車電源 電器保護(hù)電路 應(yīng)用

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（a）-0073-02

對于汽車電器設(shè)備來說，汽車電源是非常重要的部分。在汽車電路當(dāng)中，電源穩(wěn)定性直接決定了電器設(shè)備在工作中的具體狀態(tài)，從相關(guān)研究中可以看出，將控制電路融入到汽車電器的供電電路當(dāng)中，利用電磁繼電器的通斷進(jìn)行適時(shí)有效控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對汽車設(shè)備的有效保護(hù)，是提升汽車行駛安全性的重要因素，也是提升整車質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 電磁繼電器在實(shí)際工作中的原理和結(jié)構(gòu)分析

1.1 電磁繼電器在實(shí)際工作中的原理

電磁繼電器的作用原理就是利用低電壓和弱電流對高電壓和強(qiáng)電流電路進(jìn)行控制，它是利用電磁鐵線圈的通斷電從而控制銜鐵動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜觸點(diǎn)的吸合來控制工作電路通斷電的。電磁鐵通電的過程中，將銜鐵吸下來，讓動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)之間相互接通，閉合工作電路。電磁鐵線圈斷電，銜鐵失去磁性，利用彈簧拉起銜鐵，從而切斷工作電路。

1.2 電磁繼電器在實(shí)際工作中的結(jié)構(gòu)和具體過程

對于電磁繼電器來說，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的操縱與自動(dòng)化生產(chǎn)，對于生產(chǎn)與生活來說非常重要。所以，電磁繼電器到底是由哪些部分構(gòu)成的？又是如何達(dá)到自動(dòng)控制的？可以從電磁繼電器結(jié)構(gòu)看出，主要是由電磁鐵A和銜鐵B與彈簧C以及動(dòng)觸點(diǎn)D，還有靜觸點(diǎn)E這5個(gè)部分構(gòu)成的。可以將電磁繼電器的工作電路劃分成控制電路與工作電路?？刂齐娐分饕怯呻姶盆FA和銜鐵B與低壓電源以及開關(guān)共同組成的；工作電路主要是由類似于開關(guān)靜觸點(diǎn)和動(dòng)觸點(diǎn)構(gòu)成的。在電源電壓較低的情況下，D與E之間的常閉觸點(diǎn)是連通的，此時(shí)，常開觸點(diǎn)是斷開的，電路處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)電源電壓升高時(shí)，控制電路工作，D和E間動(dòng)觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)斷開，動(dòng)觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)接觸而將工作電路接通，對電路動(dòng)作進(jìn)行保護(hù)。繼電器動(dòng)作開始的時(shí)候，銜鐵會(huì)被電磁直接吸入，動(dòng)觸點(diǎn)和常開靜觸點(diǎn)之間相互接觸，讓D和E之間相互聯(lián)系，此時(shí)彈簧就會(huì)被拉長。當(dāng)開關(guān)S進(jìn)行斷開，電磁鐵喪失磁性，銜鐵沒有任何吸引力，銜鐵在彈簧拉力的作用下回到之前的位置，動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)徹底斷開，工作電路被切斷。

2 淺析汽車電源的工作原理

對于汽車來說，主要運(yùn)用的是交流和直流雙電源進(jìn)行供電。汽車運(yùn)用的主要供電電源是指鉛蓄電池，其額定電壓在12V直流電，如果是柴油車的話，就是24V，交流發(fā)電機(jī)屬于備用的電源，其主要作用在于為蓄電池進(jìn)行充電，所形成的三相交流電通過整流和濾波之后輸出額定電壓14.5V的直流電。汽車的電器設(shè)備所制定的額定電壓為12V，當(dāng)有超載問題出現(xiàn)時(shí)，交流發(fā)電機(jī)的電源就會(huì)在電器設(shè)備中進(jìn)行接入，此時(shí)，電壓就會(huì)超出20%的額定電壓，可能對用電設(shè)備造成燒毀，為了讓汽車更加安全、可靠地運(yùn)行，避免汽車電器在發(fā)電機(jī)超載之后發(fā)生燒壞，工作人員對汽車電器的保護(hù)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

3 電器保護(hù)電路的實(shí)際工作原理

汽車電路的前端主要是由集成放大器構(gòu)成的電壓比較器。如果電源電壓在12V以內(nèi)，電壓比較放大器就會(huì)輸出低電平，此時(shí)，繼電器的電磁鐵線圈中沒有電流流過，繼電器不出現(xiàn)動(dòng)作，電源電壓是從繼電器的常閉觸點(diǎn)，為用電設(shè)備進(jìn)行供電。如果電源電壓大于12.7V，電壓比較放大器就會(huì)輸出高電平，電磁鐵線圈通電，繼電器動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，電源電壓從繼電器的常開觸點(diǎn)再到可調(diào)穩(wěn)壓的電路，經(jīng)過穩(wěn)壓后，為用電設(shè)備進(jìn)行供電。這樣就確保了電源電壓小于12.7V時(shí)，穩(wěn)壓電路未投入使用，當(dāng)電源電壓大于12.7V時(shí)，穩(wěn)壓電路才開始工作，讓輸出電壓一直在12V左右的，避免因?yàn)殡妷荷邔?dǎo)致用電設(shè)備嚴(yán)重受損，實(shí)現(xiàn)對用電設(shè)備進(jìn)行保護(hù)的目的。

4 電磁繼電器的合理選用

4.1 選用電磁繼電器的工作溫度

因?yàn)闇囟茸兓瘜τ陔姶爬^電器的技術(shù)性能會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響，一是過高的溫度會(huì)使得電磁繼電器內(nèi)部塑料和絕緣材料與金屬零件嚴(yán)重老化，與此同時(shí)，加劇觸點(diǎn)的表面膜電阻產(chǎn)生會(huì)使得觸點(diǎn)的氧化腐蝕和熄弧困難，同時(shí)，觸點(diǎn)的切換能力逐漸下降，吸合電壓有所升高。二是如果溫度比較低的話，就會(huì)導(dǎo)致電磁繼電器的觸點(diǎn)冷粘效果加劇，此時(shí)，觸點(diǎn)表面會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜起露的現(xiàn)象，銜鐵表面會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，會(huì)對觸點(diǎn)的導(dǎo)通效果產(chǎn)生影響，如果是錫封電磁繼電器，會(huì)因?yàn)檫^低的溫度導(dǎo)致錫脆裂并對密封性產(chǎn)生影響。一般情況，電磁繼電器加電工作的時(shí)候，小功率的電磁繼電器溫度是30℃，普通功率的電磁繼電器溫度是40℃，功率比較大的電磁繼電器的溫度為50℃。同時(shí)在印制線路板的設(shè)計(jì)過程中，不能讓電磁繼電器和發(fā)熱元器件之間的距離太近。所以，要求對電磁繼電器進(jìn)行選擇的過程中，必須充分考慮工作溫度的適用范圍，并且在印制線路板的設(shè)計(jì)過程中，確保不能讓電磁繼電器和發(fā)熱元器件之間的距離過近，在上機(jī)之前必須嚴(yán)格地按照詳細(xì)規(guī)范展開高溫和低溫的篩選試驗(yàn)，如果是重要的一些軍用產(chǎn)品，以“七專”以上等級的電磁繼電器為宜。

4.2 正確連接電磁繼電器

4.2.1 連接線圈

電磁繼電器當(dāng)中的詳細(xì)規(guī)范主要對線圈電壓提供工作電壓，并且對電壓進(jìn)行吸合，釋放電壓。電磁繼電器在具體的工作過程中線圈必須對額定的工作電壓進(jìn)行設(shè)定，不應(yīng)該是動(dòng)作電壓。因?yàn)榫€圈的儲能作用比較強(qiáng)，當(dāng)電磁繼電器的線圈出現(xiàn)斷電的情況，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢會(huì)出現(xiàn)高達(dá)數(shù)千伏浪涌電壓，該浪涌電壓在繼電器的供電系統(tǒng)當(dāng)中作用時(shí)，會(huì)直接影響其他器件，因此，需要在繼電器線圈的兩頭加入“瞬態(tài)抑制的電路”，將其電壓的峰值限制在具體范圍中，瞬態(tài)抑制的電路為在線圈兩端并聯(lián)阻容電路。

4.2.2 連接電磁繼電器的觸點(diǎn)

從理論上來講，電磁繼電器的觸點(diǎn)是能夠并聯(lián)的，同時(shí)，還能夠串聯(lián)。對于前者來說能促進(jìn)電路接通可靠性的提高，在電路斷開可靠性是相反的；觸點(diǎn)串聯(lián)能夠促進(jìn)電路斷開可靠性的提高，電路接通可靠性則是相反的。主要原因在于因?yàn)殡姶爬^電器的所有觸點(diǎn)之間并不能同時(shí)地動(dòng)作，因此，并不選擇兩組或是多組觸點(diǎn)并聯(lián)?，F(xiàn)階段，多數(shù)選擇的都是將兩個(gè)或者是大于兩個(gè)的同類型進(jìn)行串聯(lián)，提高可靠性，可以用公式對并聯(lián)的可靠度進(jìn)行表示如下。

Rt=1-（1-R）n （1）

在公式（1）當(dāng)中，Rt是指并聯(lián)后可靠度，對于R來說，則代表的是每個(gè)繼電器本身的可靠度。觸點(diǎn)串聯(lián)可以促進(jìn)其負(fù)載電壓的提高。在使用的過程中，所加電壓不能比超過線圈的最大允許電壓，也不能低于其額定工作電壓，否則會(huì)對就會(huì)線圈壽命和使用可靠性造成嚴(yán)重的影響。

4.2.3 電磁兼容性

電磁干擾是導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生故障或者是性能出現(xiàn)降級的重要因素，電磁繼電器感應(yīng)機(jī)構(gòu)主要由電磁鐵組成的，所以，出現(xiàn)了嚴(yán)重的漏磁場與磁分路問題，應(yīng)用電路的過程中，必須防止其干擾其他元器件電磁。尤其是在小信號的電路當(dāng)中，例如，各型魚雷的產(chǎn)品引信系統(tǒng)必須選擇電磁屏蔽比較好的功率比較小的繼電器。與此同時(shí)，在電路中，電磁繼電器必須和磁性敏感的元件和磁性物質(zhì)之間保持較大的距離，確保工作的可靠性。例如，某個(gè)魚雷操雷儀表中運(yùn)用的是電磁繼電器，使用單機(jī)的時(shí)候必須與單機(jī)技術(shù)性能的要求相符，在調(diào)試段的過程中，該繼電器是不能進(jìn)行準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換。主要原因在于殼體中出現(xiàn)磁感應(yīng)強(qiáng)度較強(qiáng)的磁鐵，受到磁場的影響，單機(jī)中運(yùn)用的繼電器磁感應(yīng)部分因?yàn)楸淮呕荒苷５毓ぷ?，之后，?jīng)過對該電磁繼電器的屏蔽，才可以確保調(diào)試工作順利地開展。已經(jīng)在GJB65B當(dāng)中進(jìn)行了明確地規(guī)定，即相鄰?fù)惖睦^電器在安裝過程總的網(wǎng)格間距和安裝間距要沿磁軸線的趨勢確定排列間距，一般為1.27mm整倍數(shù)?，F(xiàn)階段網(wǎng)格之間的間距最小是2.54mm，就層間間距而言，一般都是3.18mm的倍數(shù)。因此，要求產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者們必須加強(qiáng)新知識和新標(biāo)準(zhǔn)地學(xué)習(xí)，進(jìn)一步掌握電磁繼電器本身的技術(shù)性能，對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須充分認(rèn)識電磁繼電器所具有的磁特性，保障其能夠在產(chǎn)品當(dāng)中正常地被轉(zhuǎn)換。

5 引出端的整形和焊接

一是如果是硬引出端電磁繼電器，就不能彎折引出端，避免玻璃絕緣子出現(xiàn)破裂導(dǎo)致電磁繼電器發(fā)生漏氣現(xiàn)象；如果是軟引出端電磁繼電器，同樣不允許出現(xiàn)直接彎折，必須在距電磁繼電器的地板跟部的3～5mm位置，選擇鑷子先行夾持之后在端部施力，然后緩慢彎曲到所需位置，防止出現(xiàn)反復(fù)彎折，確保引出端的跟部不被受力。二是如果電磁繼電器被直接地安裝在印制線路板中，印制線路板孔距與繼電器的引出端尺寸要求相符合，同時(shí)，孔距切不可太小，必須確保繼電器的引出端可以順利地插下，印制的線路與繼電器底部要空留間隙，避免貼得過緊或者是拉得太緊，使得繼電器的跟部不受引力影響；三是在焊接的過程中，需要按照電磁繼電器的功率對焊接溫度與焊接時(shí)間進(jìn)行確定，由于焊接溫度比較高，同時(shí)，時(shí)間比較長，會(huì)導(dǎo)致電磁繼電器的引出端不受熱作用影響，引出端出現(xiàn)脫焊和虛焊的現(xiàn)象，此時(shí)，彈簧片的觸點(diǎn)性能逐漸下降。

6 結(jié)語

綜上所述，本研究主要對汽車電路穩(wěn)壓的控制電路進(jìn)行分析，主要是通過控制電路達(dá)到對電磁繼電器通斷的有效控制，并且對穩(wěn)壓電路實(shí)施合理調(diào)控，保障電源輸出端電壓在12V左右，防止其過高或過低，從而保護(hù)汽車的電器設(shè)備，延長電器使用壽命，防止發(fā)生電器設(shè)備燒毀，讓汽車可以更加穩(wěn)定的工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹熠.電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬系統(tǒng)的研究與實(shí)驗(yàn)分析[D].華南理工大學(xué)，2017.

[2] 王暑明.純電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究[D].江蘇理工學(xué)院，2017.

[3] 陳昊.繼電器觸簧系統(tǒng)高精度測量與調(diào)整技術(shù)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2017.