湿簧管和湿簧继电器的应用

由于湿簧继电器具有优良的触点性能，使它作为高可靠长寿命继电器广泛地应用于许多技术领域，并以它独有的特色与固体器件配合使用在各种电子仪器和自动控制设备中。下面就介绍一些湿簧管和湿簧继电器的应用实例，进而说明它的优良特性，了解它所发挥的作用。

图1为用湿簧继电器作保护电路的直流稳压电源电路图，输出电压+15V，最大输出电流0.6A。这里用的湿簧继电器是由两个有相同启动安匝数的通用型湿簧管G\(_{1}\)和G2及两组驱动线圈L\(_{1}\)和L2组成的，见图2。当输出电流过大而使流过L\(_{2}\)的电流超过规定值（如0.6A）时，L2的安匝值使G\(_{2}\)常闭触点断开，切断输出电路。由于G1、G\(_{2}\)同绕在两个驱动线圈中，所以同时将G1的常开触点闭合，过流指示灯L亮以示报警。这时，由于G\(_{1}\)常开触点闭合，流过L1的电流产生的安匝数大于启动安匝值，而使C\(_{1}\)、G2触点不能返回，起到了自保作用。当故障排除后，按下复位按钮AN，输出电路重新接通，电路恢复工作。由于湿簧继电器的动作时间较快（数毫秒），所以能起到保护晶体管的作用，而且其动作时间随过载电流的增大而减小，这正好满足了过载越严重，需要保护电路动作越快的要求。该保护电路具有一定的通用性和灵活性，若将稳压电源部分代以其他的电子电路，只要是需要过流保护的，原则上均适用。

在企事业单位办公室里安装一台小型电话对讲转接装置，可便于电话转接及用户对讲通话，因而能提高工作效率。为了使分机简单，每一个分机可采用一个扬声器兼受话器和发话器而不用电话机的炭精话筒。但这样通话灵敏度较低，需用放大器放大。若采用双工通话制，则由于双方两个放大器A\(_{1}\)2同时工作形成系统正反馈而振荡，无法进行通话；若采用单工通话制，则需扳动开关，十分麻烦。于是可采用半双工通话制（一方送话，一方受话，双方不能同时送话），而用声控开关电路，由送话人的语音信号控制对方处于受话状态，这样两个放大器不必同时工作，从而解决了振荡问题，通话时又不必多次扳动开关，使用也很方便。图3为对讲转接装置中的声控电路，声控继电器J\(_{1}\)和J2均为先断后合通用型湿簧继电器，每一个继电器由一个温簧管G和一个线圈L组成。

声控开关电路的工作原理如下：

当输入变压器B\(_{2}\)无信号输入时，晶体管BG2基极无偏压而截止，这时电源电流通过继电器J\(_{2}\)的线圈L2经电阻R\(_{4}\)到地，由于此电流小于继电器的启动电流，此时G2的触点不动作。当有信号（如3伏）输入B\(_{2}\)时，经变压、整流使晶体管BG2基极有足够的正偏压而饱和导通，于是电源电流主要通过L\(_{2}\)、R3、BG\(_{2}\)到地。选好的R3能使流过L\(_{2}\)的电流大于继电器的启动电流而使G2的常开触点l－3接通，可使乙方#2分机接受甲方的语音信号。湿簧继电器J\(_{1}\)的工作原理与J2相同，不再赘述。

当甲方#l分机送话乙方#2分机受话时，其通路如下：＃1分机语音信号→G\(_{1}\)的常闭触点1—2→放大器A1→G\(_{2}\)的常开触点3→变压器B2初级→声控电路 2工作，使G\(_{2}\)常开触点1－3接通，乙方的#2分机接到放大器A1输出端，于是#l分机的语音信号送到了＃2分机的扬声器。＃1分机送话完毕，继电器J\(_{2}\)的线圈L2中因电流下降到继电器的释放值而使G\(_{2}\)触点返回，G2的1一2闭合，位乙方的＃2分机处于送话状态。如果乙方#2分机送话，按着相同的过程，#2分机的语音信号便可以送到#1分机的扬声器。

这里所以选用湿簧继电器作声控开关，主要是利用它动作迅速、触点无抖动等特点，尤其是利用其触点对负载大小适应范围较宽的优点，满足了声控开关能够转换功率相差悬殊的电路的要求。如甲方#1分机送话时，扬声器送出的语音信号电压为毫优级，通过G\(_{1}\)的常闭触点l－2送到放大器A1。而#l分机受话时，乙方经放大器A\(_{2}\)输出的信号经G1的常开触点1－3，电流为几百毫安。若甲方许多其他用户同时接受乙方语音信号，则此时流过G\(_{1}\)触点1—3的电流将达1－2安。这种工作状态的变化，干簧继电器显然是不能胜任的。

由干湿簧继电器从根本上改善了继电器的触点性能，使得无触点元件的某些性能（如通断比）及受环境温度影响等方面仍不及有触点元件，因此利用它来产生低重复频率的脉冲，其脉冲性能良好，电路简单可靠。自激式低频脉冲信号发生器就是一例，见图4。湿簧继电器J由两个湿簧管G\(_{1}\)、G2和一个驱动线圈L组成，其中管子G\(_{1}\)组成自激式振荡电路来控制管子G2的动作，其电路工作原理如下：电源E\(_{1}\)通过电阻R1、管子G\(_{1}\)的常闭触点向电容C1充电，当充电电压达到G\(_{1}\)的动作电压时，其常闭触点断开，常开触点闭合，电容器C1向L及电阻R\(_{2}\)放电。当C1上的电压下降到G\(_{1}\)的释放电压时，G1的常闭触点又接通并重复以上过程。由于管子G\(_{1}\)、G2同样动作，因此负载电阻R\(_{L}\)上可获得与G1同频率的脉冲电压。输出脉冲幅值的最大值取决于电源电压E\(_{2}\)、管子触点的最大电压（500伏）以及触点与外壳、引线间的耐压等。输出脉冲幅值的最小值仅取决于电源电压E2。此电路可以很简单地获得频率较低，输出功率较大（或很小）的脉冲电压。改变R\(_{1}\)和R2的数值，可以改变脉冲的重复频率和脉宽。这个输出脉冲可直接作为信号源使用，也可触发晶闸管或控制电磁吸铁、电磁阀门、接触器、伺服电机、计数输出装置和数字显示装置等执行元件。

图5为水电站水控系统、广播电台水冷系统以及水塔等处排水用的湿簧管液位控制器（指示器）的结构示意图。在密封的塑料套管里，在所需控制的液位处悬挂着两个湿簧管G\(_{1}\)和G2，其触点由硬导线引出塑料管，可与 CJO－10、CJO－20等接触器J\(_{1}\)的绕组L1相连。

当液面上升到高液位时，装有钡恒磁（铝镍钴永磁）磁环的浮球也随之上升，湿簧管G\(_{1}\)的常开触点因受到足够强的磁场作用而闭合，接触器J1绕组通电，其主触头J\(_{11}\)～J13接通，排水电动机M\(_{1}\)运转。因接触器自保触头J14并联在G\(_{1}\)的常开触点两端，即使水位下降而磁环远离G1时，电动机仍能运转，直至液面降到低液位时，G\(_{2}\)吸动而使电动机停止运转。若使用给水电动机时，只需将G1和G\(_{2}\)的常开、常闭触点换接成常闭、常开即可。当然，自保触点J14总是并联在常开触点两端的。

为减小湿簧管触点断开时产生的火花以保证工作的可靠性及延长使用寿命，在湿簧管G\(_{2}\)的常闭触点间，接有阻容串联的消火花电路。R、C数值的选取可参看下节。

这种液位控制器与干簧管制成的液位控制器一样，不仅具有平时不耗电，触点不怕恶劣环境（水、油及其他腐蚀性气体）的影响等优点外，由于其触点控制功率大，不需加中间继电器或放大器而直接控制接触器绕组，使电路简单工作可靠。

图6为用湿簧管制成的接触器（或其他低压电气、家用电气等）做寿命实验用的程序控制装置示意图。图中低速电动机通过磨擦减速轮带动转轴旋转，在轴上装有若干个铝盘，盘间相间地固定着永久磁钢PM和湿簧管G，根据不同程序要求，在铝盘的不同位置贴上不同尺寸的扇形硅钢片。当磁盘旋转一周时，在无硅钢片的部分，管子因有PM磁场作用而动作；在有硅钢片部分，由于磁场被屏蔽而减弱，管子释放。这样各湿簧管按所需的程序动作，通过其触点产生周期性程序控制脉冲。这种装置比用凸轮机械控制可靠性高、寿命年、噪声低。比用无触点的程序控制装置结构简单、成本低、可靠性和稳定性高、而且检查维护直观方便。比用干簧管继电器组成的控制装置产生的波形无抖动，触点控制的功率大等优点。

从以上所举各例可知，湿簧管和湿簧继电器的应用范围比较广泛，在某些特殊应用的场合，更显示出了它的特色。

在使用时，可以选择现成的继电器，也可只选择湿簧管根据需要自行配制驱动线圈。用于磁控开关时，要配制满足要求的永久磁钢。选择继电器时，要选择合用的驱动线圈的电压值，一般湿簧继电器线圈的工作电压做成6V、12V、24V、48V等以便选用。选用湿簧管要根据不同用途从触点容量、触点接触电阻、动作灵敏度、体积大小及触点形式等方面来考虑。

使用湿簧管必须注意下列事项：

1．垂直使用：偏斜角不超过30°，最低使用温度不低于-38.8°C，避免过分强烈的冲击。

2．除在某些电路（如脉冲波形产生电路)中，触点间不允许加消火花电路外，其他电路可在触点两端并接R、C组成的消火花电路。对于电感性负载电路，RC的数值可按下式估算：C=\(\frac{I}{^{2}}\)10(微法）R=E;101(1+50/E)(欧) C的最小值C\(_{m}\)=0,001微法，R的最小值Rm=O.5欧，式中I为触点断开前的稳态电流（安），E为触点闭合前的电源电压（伏），为了降低触点间暂态电压幅值，电容C可取计算值的10倍，R必须用计算值。当I≤0.5安，E≤5伏时，R可略而电容取计算值。

3．湿簧管的转换触点有先合后断型及先断后合型两种，选用时须加注意。

4．湿簧管的工作安匝应超过其动作安匝，以保证其触点可靠接触，但又不宜超过太多，否则引起触点抖动，甚至将铂丝触点打断。通常取其动作安匝的1.2～1.5倍。

5．管子上端两根固定触点引出杆不能用力扳动，以免玻璃管炸裂。管子下端排气管不能剪短，管端黑色氧化膜也不除去，以免水银泄出损坏管子。

6．湿簧继电器带有金属外壳，不仅可提高灵敏度，当接地时，还可起电磁屏蔽作用，而且也可防止管子万一破碎水银泄出污染环境。当然将管子线圈装入继电器外壳后，要灌入封腊或有机硅和绝缘垫片将管子固定。（唐立森 张相臣）