繼電器觸點(diǎn)失效分析及常用保護(hù)電路.doc

1.關(guān)于觸點(diǎn)的基本注意事項(xiàng)電壓觸點(diǎn)電路的電壓，在電路含有感應(yīng)時(shí)會(huì)發(fā)生非常高的反向電壓，電壓越高能量越大，由于觸點(diǎn)的消耗量、移動(dòng)量增大，所以需要注意繼電器的控制容量。另外直流電壓時(shí)控制容量會(huì)極度降低需要注意。這是DC的情況，如果象AC電流那樣沒有零點(diǎn)（電流為零的點(diǎn)），則一旦發(fā)生電弧后很難消去，電弧時(shí)間變長(zhǎng)是主因。尤其是因?yàn)殡娏鞣较蛞欢?，在下面有所記述，所以?huì)引起觸點(diǎn)的移動(dòng)現(xiàn)象，與觸點(diǎn)消耗相關(guān)。一般在手冊(cè)中記載了大概的控制容量，但只有這些是不夠的，應(yīng)該在特殊的觸點(diǎn)電路里進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。另外，在手冊(cè)等里面雖然記載了電阻負(fù)載的情況和限定的控制容量，但這主要是表示了繼電器的級(jí)別，一般以AC的125V電路的電流容量來(lái)考慮是比較妥當(dāng)?shù)?。手?cè)中記載的最小適用負(fù)載并非繼電器可以通斷的下限標(biāo)準(zhǔn)值、保證值。這個(gè)值由于通斷頻率、環(huán)境條件、被要求的接觸電阻的變化、絕對(duì)值的不同，可靠程度是不同的。要求模擬微小負(fù)載控制或者接觸電阻為100m以下的情況（測(cè)量、無(wú)線等）請(qǐng)使用AgPd觸點(diǎn)的繼電器。 電流觸點(diǎn)閉合及開路時(shí)的電流對(duì)觸點(diǎn)影響很重要。例如負(fù)載為電動(dòng)機(jī)或者指示燈的時(shí)候，閉合時(shí)的沖擊電流越大，觸點(diǎn)的消耗量、移動(dòng)量就越增加，由于觸點(diǎn)的粘連、移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生觸點(diǎn)不能斷開的故障，請(qǐng)?jiān)趯?shí)際使用時(shí)認(rèn)真確認(rèn)。2.一般觸點(diǎn)材料的特征下表為觸點(diǎn)材料的特征。請(qǐng)?jiān)谶x擇繼電器時(shí)進(jìn)行參考。觸點(diǎn)材料Ag（銀）導(dǎo)電率導(dǎo)熱率在金屬中是最大的。由于低接觸電阻、低價(jià)位而被廣泛使用。缺點(diǎn)是在硫化物的環(huán)境容易生成硫化膜。在低電壓微電流水平要注意。AgCdO（銀酸化鎘）顯示了Ag具有的導(dǎo)電性和低接觸電阻，有良好的耐粘連性。 與Ag一樣在硫化物環(huán)境里容易生成硫化膜。AgSnO2（銀酸化錫）具有比AgCdO還要優(yōu)良的耐粘連性。 與Ag一樣在硫化物環(huán) 境容易生成硫化膜。AgW（銀鎢）硬度融點(diǎn)高，耐電弧性好，不易被移動(dòng)粘連，要求觸點(diǎn)壓力高。另外，接觸電阻也比較高，耐環(huán)境性差。加工、向接觸彈簧安裝也有限制。AgNi（銀鎳）電傳導(dǎo)度可與Ag匹敵，耐電弧性好。AgPd（銀鈀）在常溫下耐蝕性較好，耐硫化性雖然也不錯(cuò)，但在微小功率電路里容易吸著有機(jī)氣體而生成聚合物，需要貼層金屬來(lái)防止生成聚合物。價(jià)格貴。表面處理Rh鍍金（銠）兼具良好的耐腐蝕性和高硬度。作為鍍金觸點(diǎn)在小負(fù)載情況下使用。在有機(jī)氣體環(huán)境中易生成聚合物，請(qǐng)注意。所以作為密閉型（干簧繼電器等）使用。價(jià)格較貴。Au金屬包層（貼金屬膜）將耐腐蝕性最好的Au壓接在母材上，厚度均一和無(wú)小孔是其最大的特征。使用環(huán)境條件比較惡劣的情況下，特別對(duì) 于微小負(fù)載效果大。已有標(biāo)準(zhǔn)品的金屬包層會(huì)有設(shè)計(jì)上、設(shè)備上的困難。Au鍍金（金鍍金）與Au包層效果幾乎相同。由于鍍金處理會(huì)有小孔和龜裂的可能，請(qǐng)注意保管。已有標(biāo)準(zhǔn)品的金鍍金比較容易。Au flash（金薄鍍金）0.10.5以開關(guān)或者與開關(guān)組成的成套保管中的觸點(diǎn)母材的保護(hù)為目的，負(fù)載通斷時(shí)可以得到一定程度的接觸穩(wěn)定性。3.關(guān)于觸點(diǎn)保護(hù)反向電壓象啟動(dòng)DC繼電器那樣，通斷繼電器串聯(lián)電路或DC電動(dòng)機(jī)、DC套管、DC螺線管等的感應(yīng)性負(fù)載時(shí)必須進(jìn)行二極管等的浪涌吸收以保護(hù)觸點(diǎn)，這一點(diǎn)很重要。切斷這些感應(yīng)負(fù)載時(shí)，會(huì)引起數(shù)百數(shù)千V的反向電壓，使觸點(diǎn)受到很大損害，壽命可能會(huì)明顯縮短。另外，在上述負(fù)載的電流小于1A以下的領(lǐng)域里，反向電壓產(chǎn)生白熱或者電弧放電的電弧，通過(guò)這個(gè)放電使空氣中含有的有機(jī)物分解，在觸點(diǎn)生成黒色的異物（酸化物、炭化物），導(dǎo)致接觸不良。 反向電壓和實(shí)際測(cè)量值的例子在圖1（a）里，使感應(yīng)負(fù)載R為OFF的瞬間，會(huì)在線圈的兩端、方向產(chǎn)生反向電壓（e-Ldi/d-t）圖1（b）那樣的尖峰形，這個(gè)反向電壓通過(guò)電源線加在觸點(diǎn)的兩端。一般認(rèn)為常溫常壓的空氣中的臨界絕緣破壞電壓是200300V，所以，前面所說(shuō)的反向電壓如果超過(guò)的時(shí)候，會(huì)在觸點(diǎn)進(jìn)行放電，線圈儲(chǔ)藏的能量（1/2Li2）被消耗。吸收反向電壓時(shí)，希望在200V以下。有3種常用的繼電器保護(hù)電路：阻容電路、壓敏電阻電路和二級(jí)管電路。阻容電路:電阻值和電容值的選擇以可以消除感性電壓為宜，但是也不要過(guò)分大引起其它問(wèn)題，如元件尺寸和成本。一個(gè)很好地經(jīng)驗(yàn)法則是首先使電阻值等于電路電壓，然后根據(jù)電路感性電流的水平來(lái)選擇電容值，如果電流是1A，選擇0.1mF的電容是適合的。如果是更大的電流，那么電容值也要相應(yīng)增大。 因此，一個(gè)120 VAC, 0.4 A 的電路應(yīng)該使用120 ohms的電阻和0.1 mF的電容。如果這個(gè)組合沒有很好地調(diào)節(jié)瞬態(tài)電壓，第一步先增加電容值，然后減小電阻值。例如：120 ohm/0.1 mF的組合和47 ohm/0.2 mF 的組合有大致相同的能量吸收時(shí)間常數(shù)，但是由于后者有更小的電阻值，在某些特殊的應(yīng)用中比前者有更好的性能。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于一個(gè)應(yīng)用是找不到一個(gè)完美的組合的，只是可以找到一些可以正常工作的組合。在這個(gè)例子中電阻和電容的額定功率應(yīng)該選擇大于20W，雖然說(shuō)小功率值也可以工作，這樣可以讓能量快速消耗。在測(cè)試各種組合的時(shí)候，注意不要損壞其它的電路元器件。壓敏電阻電路:壓敏電阻是一個(gè)阻值會(huì)隨著兩端電壓而發(fā)生變化的電阻。一般來(lái)說(shuō)當(dāng)兩端電壓接近臨界值的時(shí)候電阻值會(huì)迅速減小，壓敏電阻可以用在一個(gè)很寬的電壓范圍和鉗位電壓下。例如， 在繼電器上有一個(gè)220VAC的感性負(fù)載，可以使用額定電壓稍微高于220V的壓敏電阻。 當(dāng)繼電器觸點(diǎn)打開的時(shí)候，加在電路上的感性尖峰會(huì)促使壓敏電阻的阻值降到很小，相當(dāng)于對(duì)地短路，因此繼電器線圈上的電壓可以被有效鉗位。二極管電路:在阻容電路中加上一個(gè)二極管可以幫助消除直流和交流負(fù)載電路中的感性電壓尖峰，效果取決于電路如何搭建。注意二極管需要能承受來(lái)自感性負(fù)載的正常的電壓和電流值。電感器、電磁鐵、接觸器線圈、軛流圈等都是感性負(fù)載。接通瞬間，電磁線圈有抑制電流上升的功能，不會(huì)出現(xiàn)浪涌電流；但關(guān)斷時(shí)，貯存在電磁線圈中的電磁能通過(guò)觸點(diǎn)間燃弧消耗掉，這將導(dǎo)致觸點(diǎn)燒蝕，材料轉(zhuǎn)移、沾結(jié)。采用RC網(wǎng)絡(luò)、二極管，壓敏電阻等觸點(diǎn)保護(hù)裝置可減少觸點(diǎn)的燒蝕。 負(fù)載的種類和沖擊電流負(fù)載的種類和沖擊電流的特性是與通斷頻率也有關(guān)系的，是產(chǎn)生觸點(diǎn)粘連的一個(gè)大的重要因素。特別是在有沖擊電流存在的負(fù)載的情況請(qǐng)與穩(wěn)態(tài)電流一起測(cè)定沖擊電流值，并討論與選定的繼電器的余裕度。下表顯示了有代表性的負(fù)載與沖擊電流的關(guān)系。另外，根據(jù)繼電器的不同COM,NO的極