如何选择高安全择高安全功率继电器？
选择合适的工业应用继电器需要仔细考虑。选择这些产品的常见考虑因素包括检查所需的电压和电流，以及继电器的最大可用空间，并注意任何特定部件的间隔距离。其他更复杂的考虑因素还包括是否有适合特定应用的安全标准。本文将讨论设计工程师在开发工商应用和选择合适的继电器时所面临的要求和挑战。
【导读】为工业应用选择合适的继电器需要深思熟虑。选择这些产品的常见考虑因素包括检查所需的电压和电流，以及继电器的最大可用空间，并注意任何特定部件的间隔距离。其他更复杂的考虑因素还包括是否有适合特定应用的安全标准。本文将讨论设计工程师在开发工商应用和选择合适的继电器时所面临的要求和挑战。
在选择继电器的过程中，工程师需要仔细审查这两个技术方面。首先，本文将重点介绍浪涌电流峰值如何严重损坏继电器接触点，使其不能再正常工作。突出的故障表明需要遵守电梯、工业切割机和铁路信号等设备的安全标准。第二个主题涉及有限的空间环境，如工业控制柜，需要匹配足够的可用空间来安装所需的继电器数量。
为电气要求苛刻的环境选择继电器
在过去的十年里，工业制造格局经历了快速转型。工业以提高整体运营效率为重点 4.0 工业物联网 (IIoT) 工业趋势促进了对工业自动化设备和系统的需求增长。
工业系统需要一种有效的方法来控制从低压接口到设备的高功率轨道。电磁继电器提供了一种有效的方法来实现法，通常可以用信号打开或关闭多组接触点。虽然这种不起眼的继电器可以提供简单低成本的解决方案，但在某些情况下，控制设备可能需要满足严格的功能安全要求。例如，液压机操作员必须 100% 只有在得到指示时才能确定操作。IEC 61508 工业设备衍生品等功能安全标准规定了保护设备用户和防止设备损坏所需的安全完整性等级 (SIL)。另一个安全标准 IEC 61810-3（以前称为 EN 50205)明确适用于安全和自我监控的继电器。
应对浪涌电流
浪涌电流可能会损坏任何电气开关设备，如开关和接触器（contactors）和继电器等。当负载电源电压过高导致电流过大时，就会出现浪涌电流。电机、变压器等感性负载和储能设备等容性负载特别容易出现高浪涌电流，其范围可能是平均稳态电流的40倍。在继电器中，突然的浪涌电流可能会在继电器触点之间产生瞬时电弧，导致它们焊接在一起。继电器可能表明它看起来仍然像预期的那样运行，但其关闭负载电源的能力已经受损。
减少浪涌电流的方法有几种。它包括缓慢增加施加到负载的电压或使用零交叉开关 (ZCS)，例如，固态继电器(SSR)。 ZCS 当交流电流也为零时，通过检测交流电源电压在正负峰值(零交叉点)变为零。一旦发生过零（zero-crossing），负载可以打开或关闭继电器。
不幸的是，高电感负载的本质是，最大电流点可能远远落后于电压峰值，这将导致零电压和零电流的时间错位。因此，过零开关和固态继电器（ZCS/SSR）该方法可能会导致大开关电流。此外，众所周知，ZCS/SSR 破坏性和有害的电磁干扰是目前使用的开关方法 (EMI) 要实现潜在来源 ZCS/SSR 功能安全的合规性需要对半导体电路进行复杂的监控。
力引导继电器
最可行、最简单的方法是用力引导继电器 (FGR)，这些继电器需要遵循之前强调的内容 IEC 61810-3 标准。力引导继电器使用的结构方法可以保证常开（make/NO）与常闭不能显示触点（break/NC）触点相同的状态。如果继电器中有接触焊接或其他潜在故障，接触的强制移动将与故障接触保持一致 0.5mm 指定的最小距离。
图 1：来自 TE Connectivity 的 FGR 触点特写照片。
图 1 引导继电器触点结构方法的特写照片。
TE Connectivity 的SCHRACK力引导继电器产品组合可用于安全相关应用，包括安全联锁、紧急停止开关和机器人控制系统。除工业应用外，FGR也可用于电梯门控制、铁路信号系统、医疗诊断设备等各种控制系统。
SCHRACK 产品系列有多种灵活的设计选项，如提供多种接触配置、不同的接触电镀选项和各种引脚布局，以实现更高的额定电压。标准和敏感的线圈选项可以提供更长的使用寿命和更优化和改进的散热曲线。
图 2 突出显示了 SCHRACK FGR 产品系列包括从 2 极的SR2M 系列到 7极的SRL7 系列。
图 2：TE Connectivity SCHRACK 力引导继电器产品组合。(来源:TE Connectivity SCHRACK）
一个典型的力引导继电器的例子是SCHRACK SR2M 。该2 极继电器一致 EN61810-3（以前称为 EN50205)标准，两极之间加强绝缘。开关触点的额定电压为 250VAC，最大为 400VAC，额定开关电流为6A。接触材料为银镍 (AgNi)。触点布置为 1 Form A (SPST-NO) 和 1 Form B (SPST-NC)。继电器线圈的工作电压取决于型号，可以覆盖 5VDC到 110VDC 所有流行的标称电压。它可以以插件或焊接引脚的形式提供。SR2M 典型的应用包括紧急关闭、液压控制、电梯和自动扶梯控制和安全监控。
另一个力引导继电器的例子是四极 SCHRACK SR4D/M，该继电器可提供3 Form A和1 Form B触点3 NO 1 NC 或者 2 Form A 2 Form B 触点2 NO 2 NC。接触材料为银氧化锡 (AgSnO2)每个接触点的额定电流为 8A。
用于空间有限的工业应用 FGR
大多数工业生产设备由控制柜控制DIN逻辑控制器 (PLC) 控制。随着机械设备的复杂性和设备功能密度的增加，工厂的占地面积变得非常宝贵。通常，工程师仅限于每个生产设施使用一个控制柜，从而严格限制控制设备的使用。现代工业控制器需要提供高密度功能，需要在给定空间实现更多功能，但这种方法也需要将散热保持在最低限度。
一个 DIN 导轨安装力引导继电器的例子是紧凑型SCHRACK XT。SCHRACK XT 额定电流为单极或两极型号 16A (1P) 或 8A (2P)。力引导继电器可与 24VDC 线圈或 24VAC、115VAC 或 230VAC 一起订购线圈。
保持工业电气系统的安全运行
对于我们日常生活的各个方面来说，遵守适用的安全标准对于确保任何人身安全都至关重要，特别是在机械和工艺设备存在潜在安全风险的工业过程中。功能安全标准为继电器规定了评估和确定风险的总体框架，IEC 61810-3 本规范规定了将力引导继电器用于安全控制的应用。
为保护生命安全，TE Connectivity SCHRACK 对于任何与安全相关的应用，产品系列中的力引导继电器都是必不可少的。