继电器&光电耦合器应用

得益于35余年的丰富经验

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必要知识及应用

继电器还是光电耦合器?

较长线路&
2线传感器

照明系统

特点和优势:

为了帮助您选购产品,我们针对继电器和光电耦合器的相似性和差异性总结了以下概览:

特点和优势

继电器还是光电耦合器?

继电器光电耦合器/固态继电器
电气隔离输入和输出电路
适应不同信号电平
放大和倍增信号
电气隔离输入和输出电路
适应不同信号电平
放大和倍增信号
抗电磁干扰和瞬时电压 更长的使用寿命——触点无机械磨损
输入和输出端具有较高的短时过载能力且不影响功能性 更高的开关频率——归功于较短的开关时间
最低的开关损耗/较高的开关功率 不受振动和冲击影响
单个模块即可控制AC/DC
(应用广泛)
无触点
负载电路中无漏电流(空气绝缘) 开关无噪声
多触点功能
(控制信号可开关多个负载电路)
驱动电量小
开关状态部分可见 响应时间短
线圈与触点之间安全隔离 接电火花或线圈不产生电磁辐射,因此在开关过程中对相邻模块或电子元件无干扰

区分光电耦合器和固态继电器

光电耦合器固态继电器
安装或焊接于PCB板上
- 不可更换
接插在插座上
- 如需维修可更换
产品种类丰富,功能多样、应用广泛 电子开关元件与电机开关元件轻松切换

可靠的开关性能,防耦合

启动继电器模块需要具备额定电压UN。然而,仅仅15%额定电压的保持电压便足以使其正常运行。在标准电路中,所有继电器模块均能可靠运行。但在较长的并联电路中以及带有有源2线传感器或数字量交流控制输出的电路中,低保持电压往往会引发故障,致使模块不再关断。

应用示例:线路电容(液位测量)应用示例:2线传感器(货物识别)

当更新系统、将原来的“耗电大户”变更为新型“节能”继电器模块时,通常会出现这种现象。

原因是什么,我们又该如何解决?

较长的并联线路相互电容耦合。能量随后被传输至相邻导线。有源2线传感器,如接近开关或液位监测器,通常仅需极小的持续电流便可使保持电压维持于继电器控制线路中。这就导致继电器无法正常切换。

针对此类应用,WAGO开发了可抗干扰耦合的特殊RC基载模块,并将其集成到继电器模块中。该模块可在低损耗情况下最大限度降低不必要的电压,并执行定义的切换动作。

瞬时电流峰值——关键因素

借助电子控制装置(ECG),现代灯具可提供众多优势。例如,它们可高效率地产生无闪烁灯光。无论是设计新型照明系统还是更换老旧照明系统,电子控制装置(ECG)的浪涌电流都至关重要。

许多电子控制装置(ECG)的输入电路中的电容器在接通时会产生显著的电流峰值,其可能远远超过标称电流的十倍。即使电流负载仅持续几毫秒,也会导致继电器触点熔合在一起。

那么,设计新照明系统时我们需考虑哪些因素?

选择继电器时,浪涌电流必须加以考虑。这是由于标准继电器的浪涌电流很快便会达到限定值。为此,WAGO开发了带有触点的继电器模块,可安全控制瞬时峰值电流。触点采用的材质能够可靠防止触点闭合或熔断。

为了最大化电路中的浪涌电流限定值,允许带有2个触点的继电器模块并联运行。第一个高强度钨触点用于捕捉电流峰值;第二个高导电性银合金触点用于管理工作电流。

除继电器外,WAGO还提供适于容性负载应用的光电耦合器和固态继电器产品。零电压切换的特殊设计可最大限度地降低峰值。

必要知识及应用

电路安全

小型电路负载/恶劣环境应用

楼宇自动化

安全功能

为了满足安全功能相关的政策法规,需强制使用特殊组件。

根据正向驱动操作方式,EN 50205标准规定了两个触点组类型:
A型:所有触点机械连动的继电器 B型:包含机械连动和非机械连动触点的继电器

这些组件必须满足严格要求。继电器模块的强制动作触点需要带有至少一个常闭触点和一个常开触点。它们必须机械连接,以便常闭触点和常开触点不会同时闭合或断开。这样,可轻松识别因触点断开引发的故障。但是,只有因断开和隔离引起的故障会对电路安全造成严重影响。

在电路中,闭合的常闭触点可识别(故障识别)断开的常开触点。同理,当常闭触点断开时,也可识别闭合的常开触点。

当然,EN 50205标准也适用于安全电路中带有转换触点的继电器。该标准规定,每个转换触点仅可用作常闭或常开触点且转换触点必须正向驱动。因此,只有带有至少两个转换触点的继电器方可适于安全电路应用。

触点材料十分重要

在诸如化工、钢铁以及污水处理等工业领域,侵蚀性气体十分常见。较高的污染水平以及高湿度和高温度都会对电气元件造成严重影响。

触点材料应用领域
AgNi - 镍银合金触点 阻性负载
AgSnO2 - 银氧化锡触点 高开关负载,主要适于具有高浪涌电流的供电应用
不易熔断,耐侵蚀性好
直流负载条件下具有更好的抗材料转移性能
AgCdO - 银氧化镉触点 感性交流负载
高开关负载,主要适于供电应用
不易熔断,耐侵蚀性好
AgNi + Au - 镍银合金触点,表面镀金 小型负载领域
耐侵蚀性好;低开关电容条件下可靠连接的重要材料

银合金的表面易于氧化,从而导致接触电阻增加。当切换较大负载时,得益于较小的清洁电弧,电路不会发生故障。而小型负载没有足够能量用以清洁氧化层,因此只能通过坚硬的镀金触点来防止由此导致的故障。这是因为镀金触点不仅不易形成氧化层,而且在恶劣环境下具有强耐侵蚀性。

WAGO新增一款带有镀金触点的继电器产品,丰富了全线产品系列。该产品专为小型负载应用设计,并能保证信号传输持久可靠。

手动和电动切换

无需启动控制器便可完成对各电路的独立切换,这在多数应用中都具有显著优势,如启动阶段。

楼宇自动化应用示例

对于复杂的楼宇控制系统,各个楼宇系统的检查和调试工作可独立于控制器的设置。这同样适用于工业过程中的调试。在故障排除过程中或为满足手动操作需要时,服务和维护人员均青睐手动操作功能的配备。

机械或电气手动操作

WAGO可提供两款带有手动操作选项的继电器模块。一款专为前面板手动操作而设计,如触点仅可手动闭合。在手动操作时,模块的开关操作限定为约100次。在自动模式时,这些模块可完成继电器的常规开关操作。

另一款带有手动操作的产品,继电器线圈为电气连接。操作状态可通过前面板上的“手动/OFF/自动”转换开关进行设置。该模块可完成继电器的常规开关操作,而不受任何限制。

必要知识及应用

节省仓储及维护成本

铁路应用的特殊要求

经久耐用、无磨损

应用广泛

带有宽电压输入范围的继电器模块功能多样,完美适于各种应用。WAGO标准型继电器模块可满足所有相关标准和规定。

一款模块可涵盖几乎所有的常规电压范围,显著降低了仓储及和维护成本。

继电器模块的电压输入范围为24-230 VDC/AC,可连接高达6 A的限制工作电流并具有与标准产品相同的开关操作次数。该产品适于多种应用,例如:服务和维护。

技术人员与维护专家仅需一款适于所有电压的继电器模块即可在出现故障时立即更换故障模块。不再需要存储大量适于各种电压范围的继电器模块。

“一款模块,多种应用”的原则同样优化了出口国际的小型生产企业的生产与仓储。他们仅需一款继电器模块便可满足全球标准。为了实现操作的简便性及电气连接的可靠性,WAGO推出了采用直插型笼式弹簧连接技术(Push-in CAGE CLAMP®)的新型继电器模块。

振动,冲击和温度

铁路系统包括两个基本应用区域:一是信号箱、道岔系统和门禁控制系统中的固定式安装;二是轨道车辆内的安装。该领域中最重要的是EN 50155标准,它与传统的工业标准有着很大的不同。

振动和冲击:分类符合EN 61373标准 振动和冲击:分类符合EN 61373标准 振动和冲击:分类符合EN 61373标准
类别 位置 设备位置描述
1 Class A M N O
I和J
组件直接安装于车辆外部或内部
1 Class B D 组件安装于与车身相连的地下柜体
1 Class B K和E 组件安装于车体上的大型内部柜体
1 Class B F 组件作为子部件安装于车体上的控制柜内
2 G 控制柜、子部件、设备和组件安装于铁路车辆的转向架
3 H 控制柜、设备和组件或子部件安装于铁路车辆的轮轴
允许环境温度,符合EN 50155标准
车辆外部环境温度 控制柜内部温度 控制柜内部超温
(< 10 min)
PCB板上的空气温度
T1 -25 ... +40 C° -25 ... +55 C° +15 K -25 ... +70 C°
T2 -40 ... +35 C° -40 ... +55 C° +15 K -40 ... +70 C°
T3 -25 ... +45 C° -25 ... +70 C° +15 K -25 ... +85 C°
TX -40 ... +50 C° -40 ... +70 C° +15 K -40 ... +85 C°

工作电压介于70%-125%的额定电压时,应用于铁路领域的所有组件必须可靠运行。即使高达1.4倍额定电压的瞬时峰值也不会导致任何损坏。

但是此偏差仅适用于由稳压电源供电的组件。允许出现±10%额定电压的波动——该数值普遍适用于工业领域。

根据应用区域不同,继电器模块等铁路应用组件需承受-40°C至+70°C的极端温度。这是由于控制柜有时安装于不带空调设备的车厢下方的钢制外壳中。

根据安装位置和热比,铁路应用电气元件分为T1到TX四个温度等级。经验表明,多数应用属于温度范围介于-25°C至+70°C的T3类别。WAGO所有应用于铁路行业的继电器模块均符合最高类别T3或TX。

抗振动和抗冲击能力对于铁路车辆也十分重要。EN 61373“铁路应用——机车车辆设备——冲击和振动试验”详细描述了由于车辆运行带来的机械影响。

WAGO继电器模块满足铁路应用1A到1B类别的所有要求。凭借弹簧压力连接技术,该模块还提供极强的抗冲击和抗振动性能。

光电耦合器和固态继电器

WAGO推出一系列适于工业应用的光电耦合器和固态继电器。所有光电耦合器模块均带有轨装外壳。SSR模块为PIN兼容所有标准继电器的可更换固态继电器。

应用示例:电流隔离,例如:转速计应用示例:信号放大,例如,压缩空气阀

WAGO提供丰富的产品种类,以满足直流与交流电压应用。额定输入电压范围:5 V至230 V;额定输出电压:3 V和280 V。

内置的保护电路可确保产品在所有应用中稳定运行。模块可同等切换带有接通和关断浪涌电流的负载。此外,带有阻性负载的白炽灯和带有容性负载的电子控制装置(ECG)可用作接通浪涌电流的触发器;带有感性线圈的电磁阀可用作关断浪涌电流的触发器。

对于具有高切换峰值的应用领域,WAGO推出带有零电压切换的光电耦合器和固态继电器产品,可最小化峰值。

作为生产过程外围设备、控制和信号设备之间的接口模块,光电耦合器和固态继电器(SSR)具有以下优点:

- 使用寿命长
- 无机械磨损
- 无触点
- 开关时间短
- 低浪涌电流
- 无噪声
- 抗振动和冲击

继电器和光电耦合器/固态继电器

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继电器&光电耦合器产品手册
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工业接口模块手册
下载资料 (PDF, 20 MB)
继电器概览
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