繼電器觸點失效分析及常用保護電路

1、1 .關于觸點的基本注意事項電壓觸點電路的電壓，在電路含有感應時會發(fā)生非常高的反向電壓，電壓越高能量越大，由于觸點的消耗 量、移動量增大，所以需要注意繼電器的控制容量。另外直流電壓時控制容量會極度降低需要注意。這是DC的情況，如果象 AC電流那樣沒有零點（電流為零的點），則一旦發(fā)生電弧后很難消去，電弧時間變長是主因。尤其是因為電流方向一定，在下面有所記述，所以會引起觸點的移動現(xiàn)象，與觸點消耗相關。一般在手冊中記載了大概的控制容量，但只有這些是不夠的，應該在特殊的觸點電路里進行試驗確認。另外，在手冊等里面雖然記載了電阻負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別，一般以AC的125V

2、電路的電流容量來考慮是比較妥當?shù)摹Ｊ謨灾杏涊d的最小適用負載并非繼電器可以通斷的下限標準值、保證值。這個值由于通斷頻率、環(huán)境條件、被要求的接觸電阻的變化、絕對值的不同，可靠程度是不同的。要求模擬微小負載控制或者接觸電阻為100m Q以下的情況（測量、無線等）請使用 AgPd觸點的繼電器。電流觸點閉合及開路時的電流對觸點影響很重要。例如負載為電動機或者指示燈的時候，閉合時的沖擊電 流越大，觸點的消耗量、移動量就越增加，由于觸點的粘連、移動會產生觸點不能斷開的故障，請在 實際使用時認真確認。2 .一般觸點材料的特征下表為觸點材料的特征。請在選擇繼電器時進行參考。觸點材料Ag （銀）導電率導熱率在金屬

3、中是最大的。由于低接觸電阻、低價位而被廣泛使用。缺點是在硫化物的環(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。AgSnO 2 （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 （銀鴇）硬度融點高，耐電弧性好，不易被移動粘連，要求觸點壓力高。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 （專艮銀）電傳導度可與 Ag匹敵，耐電弧性好。AgPd （銀鉗）在常溫下耐蝕性較好，耐硫化性雖然也不錯，但在微小

4、功率電路里容易吸著有機氣體而生成聚合物，需要貼層金屬來防止生成聚合物。價格貴。表面處理Rh鍍金（鏤）兼具良好的耐腐蝕性和高硬度。作為鍍金觸點在小負載情況下使用。在有機氣體環(huán)境中易生成聚合物，請注意。所以作為密閉型（干簧繼電器等）使用。價格較貴。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，特別對于微小負載效果大。已有標準品的金屬包層會有設計上、設備上的困難。Au鍍金（金鍍金）與Au包層效果幾乎相同。由于鍍金處理會有小孔和龜裂的可能，請注意保管。已有標準品的金鍍金比較容易。Au flash （金薄鍍金）0.1以開關或者與

5、開關組成的成套保管中的觸點母材的保護為目的，負載通斷時可以得到一定程度的接觸穩(wěn)定性。0.5以3 .關于觸點保護反向電壓象啟動DC繼電器那樣，通斷繼電器串聯(lián)電路或DC電動機、DC套管、DC螺線管等的感應性負載時必須進行二極管等的浪涌吸收以保護觸點，這一點很重要。切斷這些感應負載時，會引起數(shù)百數(shù)千V的反向電壓，使觸點受到很大損害，壽命可能會明顯縮短。另外，在上述負載的電流小于1A以下的領域里，反向電壓產生白熱或者電弧放電的電弧，通過這個放電使空氣中含有的有機物分解，在觸點生成黑色的異物(酸化物、炭化物)，導致接觸不良。反向電壓和實際測量值的例子(a)精品資料(e =-Ldi/d-t )在圖1 (a

6、)里，使感應負載 R為OFF的瞬間，會在線圈的兩端+、一方向產生反向電壓 圖1 (b)那樣的尖峰形，這個反向電壓通過電源線加在觸點的兩端。一般認為常溫常壓的空氣中的臨界絕緣破壞電壓是200300V ,所以，前面所說的反向電壓如果超過的時候，會在觸點進行放電，線圈儲藏的能量(1/2Li 2)被消耗。吸收反向電壓時，希望在 200V以下有3種常用的繼電器保護電路：阻容電路、壓敏電阻電路和二級管電路阻容電路 電阻值和電容值的選擇以可以消除感性電壓為宜，但是也不要過分大引起其它問題，如元件尺寸和成本。一個很好地經驗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選擇電容值，如果電流是 1A

7、 ,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增大。因此，一個 120 VAC, 0.4 A的電路應該使用120 ohms 的電阻和 0.1 mF的電容。如果這個組合沒有很好地調節(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 47ohm/0.2 mF的組合有大致相同的能量吸收時間常數(shù)，但是由于后者有更小的電阻值，在某些特殊的應用中比前者有更好的性能。通常來說，對于一個應用是找不到一個完美的組合的，只是可以找到一些可以正常工作的組合。在這個例子中電阻和電容的額定功率應該選擇大于20W ,雖然說小功率值也可以工作，這樣可以讓能量快

8、速消耗。在測試各種組合的時候，注意不要損壞其它的電路元器件。壓敏電阻電路：壓敏電阻是一個阻值會隨著兩端電壓而發(fā)生變化的電阻。一般來說當兩端電壓接近臨界值的時候電阻值會迅速減小，壓敏電阻可以用在一個很寬的電壓范圍和鉗位電壓下。例如，在繼電器上有一個220VAC 的感性負載，可以使用額定電壓稍微高于220V的壓敏電阻。當繼電器觸點打開的時候，力口在電路上的感性尖峰會促使壓敏電阻的阻值降到很小，相當于對地短路，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二極管可以幫助消除直流和交流負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自感性負載的正常的電壓

9、和電流值。電感器、電磁鐵、接觸器線圈、輾流圈等都是感性負載。接通瞬間，電磁線圈有抑制電流上升的功能, 不會由現(xiàn)浪涌電流；但關斷時，貯存在電磁線圈中的電磁能通過觸點間燃弧消耗掉，這將導致觸點燒 蝕，材料轉移、沾結。采用 RC網絡、二極管，壓敏電阻等觸點保護裝置可減少觸點的燒蝕。負載的種類和沖擊電流負載的種類和沖擊電流的特性是與通斷頻率也有關系的，是產生觸點粘連的一個大的重要因素。特別是在有沖擊電流存在的負載的情況請與穩(wěn)態(tài)電流一起測定沖擊電流值，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載與沖擊電流的關系。另外，根據(jù)繼電器的不同COM,NO 的極性會影響電氣壽命請用實際使用極性確認。負載的種失沖擊電流電阻負載穩(wěn)態(tài)電流