繼電器特性和繼電器觸點(diǎn)保護(hù)1

1、關(guān)于繼電器特性和繼電器觸點(diǎn)保護(hù)一、 常有的繼電器觸點(diǎn)保護(hù)電路有：l 在繼電器驅(qū)動(dòng)端并接反向二極管，用于吸收繼電器線圈火花，保護(hù)繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管；l 在繼電器負(fù)載端并接RC吸收電路；用于吸收負(fù)載火花；l 繼電器負(fù)載端并接壓敏電阻，用于吸收負(fù)載接通時(shí)的尖波；一般用于繼電器接電機(jī)之類的感性負(fù)載，尤其是繼電器驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載時(shí)常用；l 對(duì)容性負(fù)載，一般在負(fù)載端串接電阻或RL電路；l 但是要注意，增加這些保護(hù)電路后，會(huì)改變繼電器的吸合時(shí)間和吸合特性；有時(shí)可能因?yàn)槁╇娏鞫鴮?dǎo)致繼電器的誤操作。二、 繼電器驅(qū)動(dòng)電路中二極管保護(hù)電路       

2、; 繼電器內(nèi)部具有線圈的結(jié)構(gòu)，所以它在斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓很大的反向電動(dòng)勢(shì)，會(huì)擊穿繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管，為此要在繼電器驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置二極管保護(hù)電路，以保護(hù)繼電器驅(qū)動(dòng)管。        如圖9-53所示是繼電器驅(qū)動(dòng)電路中的二極管保護(hù)電路，電路中的J1是繼電器，VD1是驅(qū)動(dòng)管VT1的保護(hù)二極管，R1和C1構(gòu)成繼電器內(nèi)部開關(guān)觸點(diǎn)的消火花電路。圖9-53 二極管保護(hù)電路圖9-54 等效電路電路工作原理分析        繼電器內(nèi)部有一組線圈，如圖9-54所示是等效電路，

3、在繼電器斷電前，流過繼電器線圈L1的電流方向?yàn)閺纳隙?，在斷電后線圈產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)阻礙這一電流 變化，即產(chǎn)生一個(gè)從上而下流過的電流，見圖中虛線所示。根據(jù)前面介紹的線圈兩端反向電動(dòng)勢(shì)判別方法可知，反向電動(dòng)勢(shì)在線圈L1上的極性為下正上負(fù)，見圖中 所示。如表9-44所示是這一電路中保護(hù)二極管工作原理說明。表9-44 保護(hù)二極管工作原理說明名稱說明正常通電情況下直流電壓+V加到VD1負(fù)極，VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，VD1內(nèi)阻相當(dāng)大，所以二極管在電路中不起任何作用，也不影響其他電路工作。電路斷電瞬間繼 電器J1兩端產(chǎn)生下正上負(fù)、幅度很大的反向電動(dòng)勢(shì)，這一反向電動(dòng)勢(shì)正極加在二極管正極上，負(fù)極加在二極管負(fù)極上，使

4、二極管處于正向?qū)顟B(tài)，反向電動(dòng)勢(shì)產(chǎn) 生的電流通過內(nèi)阻很小的二極管VD1構(gòu)成回路。二極管導(dǎo)通后的管壓降很小，這樣繼電器J1兩端的反向電動(dòng)勢(shì)幅度被大大減小，達(dá)到保護(hù)驅(qū)動(dòng)管VT1的目的。三、繼電器觸點(diǎn)的常識(shí) 1、觸點(diǎn)保護(hù)      在切斷電機(jī)、變壓器、離合器和螺線管等電感性負(fù)荷時(shí)，觸點(diǎn)兩端常常會(huì)出現(xiàn)數(shù)百乃至數(shù)千伏電壓，這會(huì)使觸點(diǎn)壽命顯著變短。      另外，電感負(fù)荷產(chǎn)生的1A以下的電流，可導(dǎo)致火花放電，這個(gè)放電會(huì)使空氣中有機(jī)物發(fā)生分解，觸點(diǎn)碳化（氧化或碳化）發(fā)黑，這也將導(dǎo)致觸點(diǎn)接觸不良。 

5、0;     這里反電壓產(chǎn)生的主要原因是當(dāng)切斷感性負(fù)載時(shí)貯存在線圈中的電感里的能量1/2 Li 2通過觸點(diǎn)放電的形式表現(xiàn)出來，這時(shí)反電壓t=-L.Di/Dt。一般常溫濕條件下空氣的臨界擊穿電壓為200300V，即反電壓高于此值時(shí)將導(dǎo)致空氣 場(chǎng)擊穿。但如將反電壓吸收部分使之小于200V時(shí)則不會(huì)發(fā)生場(chǎng)擊穿。斷點(diǎn)續(xù)傳，設(shè)計(jì)些像圖57示的保護(hù)電路在實(shí)用中是很有意義的。      方法是阻容回路法、二極管法、可變電阻器并聯(lián)等使用中注意事項(xiàng)，使用觸點(diǎn)保護(hù)回路時(shí)，釋放時(shí)間將變長(zhǎng)，這一點(diǎn)提醒使用時(shí)須加注意，另外保護(hù)電路的

6、元件使用不是一個(gè)組合時(shí)，負(fù)載應(yīng)安裝在靠近觸點(diǎn)側(cè)。 2、負(fù)載種類和浪涌電流      負(fù)載的類別和浪涌電流特性與開關(guān)頻率有關(guān)，這也是觸點(diǎn)容易發(fā)生熔連的原因之一。尤其是浪涌影響甚大，這一點(diǎn)必須在選擇繼電器時(shí)充份考慮其接點(diǎn)所能承載的裕度。圖58給出的是不同負(fù)載下的電流波形以及與時(shí)間變量的關(guān)系，有一定參考價(jià)值。3、觸點(diǎn)轉(zhuǎn)移      所謂觸點(diǎn)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象是指在開關(guān)直流負(fù)載電路時(shí)一組觸點(diǎn)一側(cè)的觸點(diǎn)熔蝕后揮發(fā)（飛濺）到另一觸點(diǎn)上面，從而產(chǎn)生對(duì)接觸點(diǎn)的一側(cè)觸點(diǎn)表面為凹狀，而另一側(cè)觸點(diǎn)表面為凸?fàn)睿@個(gè)現(xiàn)個(gè)象我們叫它

7、觸點(diǎn)轉(zhuǎn)移。      轉(zhuǎn)移程度隨著觸點(diǎn)開閉頻次的增加而加劇，尤其在開斷直流感性負(fù)載時(shí)，由于產(chǎn)生過電壓，這時(shí)，可產(chǎn)生2A數(shù)10的浪涌電流，從而使觸點(diǎn)處產(chǎn)生弧光放電或火花。      針對(duì)這一情形，在此回路中可采用必要的觸點(diǎn)保護(hù)電路，同時(shí)采用AgW、AgCu等不太適合轉(zhuǎn)移的觸點(diǎn)材料以減少這一轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的程度。      在開閉直流電路時(shí)，觸點(diǎn)材料轉(zhuǎn)移一般 - 極一側(cè)呈凸?fàn)?，?+ 極一側(cè)則呈凹狀。    

8、0; 因此在開閉直流大容量負(fù)載時(shí)如數(shù)A數(shù)10A，確定實(shí)用的觸點(diǎn)保護(hù)線路是必要的。4、高頻次的開閉直流負(fù)載會(huì)引起觸點(diǎn)異常電腐蝕      在高頻次的開斷直流電子管和離合器的場(chǎng)合，觸點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生青綠色的光。觸點(diǎn)開閉時(shí)的這一火花和空氣中的 N 2 和 H 2 O（水氣）結(jié)合產(chǎn)生化學(xué)作用，使觸點(diǎn)保護(hù)回路失去消火花能力，從而在很大程度上加劇觸點(diǎn)的損傷，因此對(duì)這一情形必須引起使用者的注意。5、觸點(diǎn)開關(guān)應(yīng)放在電路的交流一側(cè)      一般說，對(duì)于同樣負(fù)載來說，開斷交流較比切斷直流更容易些。或者說，對(duì)同一開關(guān)而言切

9、斷交流負(fù)載較比直流負(fù)載空量可大些。這是因?yàn)榻涣饔羞^零現(xiàn)象。交流電 流過零時(shí)，實(shí)際上輸入觸點(diǎn)的功率就是零，自然產(chǎn)生電弧的能量也是零。這在相當(dāng)程度上減短了電弧燃燒時(shí)間，自然也就使觸點(diǎn)的腐蝕耗損減小了。因此開斷同一負(fù) 載時(shí)，交流較直流容易。6、負(fù)載上開關(guān)觸點(diǎn)的接線方式      負(fù)載與繼電器的觸點(diǎn)同電源的接線方法，即觸點(diǎn)的一側(cè)全部接在同一電位上，防止觸點(diǎn)之間有高的電壓發(fā)生，那樣連接則比較靠近的兩個(gè)觸點(diǎn)將產(chǎn)生短路從而使電源有放電的危險(xiǎn)。7、其他不宜選用的電路接法      a.觸點(diǎn)間短路電路 

10、     b.電機(jī)正反運(yùn)轉(zhuǎn)電路      c.不同電源電壓的交替切損      d.負(fù)載分開的方法8、漏泄電阻         在極其微小的電流回路中（通常稱之為干電流電路），觸點(diǎn)電壓極低，這會(huì)引起觸點(diǎn)接通時(shí)接觸不良。為此常在負(fù)載旁并聯(lián)一個(gè)漏泄電阻，這個(gè)方法可以使接觸的可 靠性改善一些，在0.1V、0.1mA以下的回路中常選用有雙子觸點(diǎn)的繼電器，同時(shí)要注意這時(shí)使用繼電器的觸點(diǎn)所

11、用材料。繼電器觸點(diǎn)保護(hù)和觸點(diǎn)的事項(xiàng)看到一張網(wǎng)上的圖描述觸點(diǎn)的接通時(shí)間的過程分析的，非常不錯(cuò)，先放在這里。我們知道其實(shí)繼電器的觸點(diǎn)保護(hù)要比Mosfet更加殘酷，一般繼電器的負(fù)載要比Mosfet大很多。常 見的直流大的負(fù)荷直流電動(dòng)機(jī)，直流離合器和直流電磁閥，這些感性負(fù)載開關(guān)關(guān)閉，數(shù)百甚至幾千伏的反電動(dòng)勢(shì)造成的浪涌會(huì)把觸點(diǎn)壽命降低甚至徹底損壞。當(dāng)然如 果電流較小，比如在1A附近的時(shí)候，反電動(dòng)勢(shì)會(huì)造成電弧放電，放電會(huì)導(dǎo)致金屬氧化物污染觸點(diǎn)，導(dǎo)致觸點(diǎn)失效，接觸電阻變大。這里要提一下，繼電器始終是會(huì)失效的，我們做保護(hù)，主要是希望延長(zhǎng)繼電器的使用時(shí)間，因?yàn)橛|點(diǎn)始終會(huì)積碳，老化，其表面不如最初那樣清潔。在繼電

12、器壽命臨近后期時(shí)，其接觸電阻會(huì)迅速增大。一般常溫常壓下，空氣中的關(guān)鍵 電介質(zhì)擊穿電壓為200300V.因此我們的目標(biāo)一般是把電壓控制在200V或更小的電壓以下。我們一般有以下的集中方法來抑制：        標(biāo)準(zhǔn)二極管能顯著地延長(zhǎng)回動(dòng)時(shí)間，將常規(guī)的二極管與齊納二極管串聯(lián)并不會(huì)過多地影響回動(dòng)時(shí)間。如果是電感性負(fù)載，當(dāng)觸點(diǎn)分開時(shí)，較長(zhǎng)的回動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)電弧產(chǎn) 生的時(shí)間，并會(huì)縮短觸點(diǎn)壽命。例如，一個(gè)線圈上連接了二極管的繼電器需要9.8ms的時(shí)間才能釋放觸點(diǎn)。將齊納二極管與小信號(hào)二極管結(jié)合在一起，可將時(shí)間 縮短到1.9ms。線圈上沒連接

13、二極管的繼電器的回動(dòng)時(shí)間為1.5ms。感性負(fù)載雖然比阻性負(fù)載難處理，但是使用好的保護(hù)將會(huì)使性能變得更好。有兩種方法是非常糟糕的，千萬不能使用的。直流負(fù)載下較高頻率下開關(guān)會(huì)造成異常的高腐蝕 （電火花的產(chǎn)生） 當(dāng)較高頻率下控制直流電磁閥或離合器，觸點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生blue-green腐蝕。出現(xiàn)這種情況的原因是，當(dāng)電火花（電弧放電）產(chǎn)生的時(shí)候，氮?dú)夂脱鯕庠诳諝庵械姆磻?yīng)生成的。材料轉(zhuǎn)移現(xiàn)象材料接觸時(shí)，在觸點(diǎn)一部分熔化或者損壞時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。隨著轉(zhuǎn)移的推移，甚至?xí)霈F(xiàn)下圖的現(xiàn)象。過了一段時(shí)間后，不平衡的觸點(diǎn)會(huì)粘和在一起了。通常發(fā)生在大電流的負(fù)載（容性和感性）的inrush電流時(shí)，電弧產(chǎn)生會(huì)造成粘和的現(xiàn)象。對(duì)于粘和只有兩種策略：觸點(diǎn)保護(hù)電路和抗材料轉(zhuǎn)移的物質(zhì)如銀，氧化錫，銀鎢