1、继电器电弧的损害
继电器的触点在动作时简单发生电弧,电弧具有热效应简单导致触点烧蚀粘接,缩短继电器的寿数,而且发生电弧的进程中会对外进行电磁辐射,对周围的设备发生搅扰。
2、电弧发生的原理
2.1电弧的热电子理论
火热金属以及其他物体在高度真空或气体中逸出电子的现象,称为热电子发射。在高温的影响下,阴极可发射电子。阴极温度的来历可所以人工加热,或许是游离气体中正离子碰击阴极的成果。
2.2电弧的主动电子理论
这种理论以为:电弧阴极的空间电荷电场关于从金属吸出电子是满足的,在电场作用下金属势垒变狭,电子可穿过势垒逸出。
2.3热粒子理论
这种理论以为:从挨近阴极的弧柱层中发射粒子,阴极电流仅有的或首要的是粒子电流。阴极进程决定于坐落距阴极外表1~10倍自在行程的高温等离子层,即所谓游离化的空间,该层给予阴极正离子,而在弧柱中则为电子。离子理论不能解说阴极斑驳与电压和电流的联系,只是适用于高气压下的电弧条件。
3、继电器的电弧及电弧的平息
3.1继电器的电弧
继电器闭合触点刚别离时,空隙极小,电路电压简直悉数加在触头之间,构成很强的电场,阴极的自在电子逸出走向阳极,成为强电场发射。电子高速运动,磕碰中性气体分子,使其电离。电离后正离子向阴极运动,碰击阴极外表使其温度升高,从而构成热电子发射,并再参加磕碰电离,因而会在电极间构成很多带电粒子,使气体导电构成了火热的电子流即电弧。
继电器在堵截电路经常常会发生电弧,这是不可避免的。一般在触点电压到达10V以上,电流在200mA以上,继电器堵截电流时就会发生电弧。图1为 继电器触点电路示意图
图1 继电器触点电路示意图
3.2直流电弧的平息
触点资料:继电器触点资料选用AgNi、AgPb等高熔点合金资料,能够增强触点的耐电弧腐蚀才干。
触点距离:继电器触点距离要满足大,大于电弧长度(有图2所示为不同电压电流下电弧的长度),才干保证电弧被拉断平息。假如电弧继续焚烧,会把继电器触点烧坏熔化。
图2 不同电压电流下电弧的长度
3.3沟通电弧的平息
关于50Hz沟通电,电流每个周期都会过零,电流过零使得沟通电弧相比之下较简单平息。
如图3所示,沟通电弧的电流有违背正弦波形的畸变形状,在电流过零点曾经,它比正弦波下降的快,而在直接过零点邻近改变缓慢。因而,电流波形中呈现电流“零休”的时刻距离,即在这段时刻内电流十分挨近于零。
图3 沟通电弧的电压电流波形
4、继电器的电弧消除
4.1阻性负载的安全运用
继电器触点的安全作业区能够方便地用开关容量曲线表明。图4给出了某继电器的开关容量曲线,图中折线左下方的电流电压区域为继电器的安全作业区域。尽管厂家给出的额定负载为DC30V/2A,但从图中能够看出DC100V/0.5A的负载也能够用该继电器来开关。超出开关容量规模运用可能会导致继电器电弧失效。
图4 某继电器的开关容量曲线
4.2 非阻性负载触点维护电路
继电器的开关电压、开关电流目标都是针对电阻性负载提出的,关于非电阻性负载(理性负载、容性负载等等),继电器很简单呈现拉弧失效或许触点熔化失效,所以要求选用相应的电路作维护。
4.2.1容性负载和灯负载的电弧消除
当继电器负载是电容负载或许是灯负载时,触点闭合时会呈现瞬间大电流(注:电容瞬间充放电会发生大电流;灯负载的初始电阻很小,所以敞开瞬间电流远大于安稳作业电流)。电容负载引起的冲击电流一般能够到达20~40倍稳态电流,灯负载引起的冲击电流一般能够到达10~15倍稳态电流,一般脉宽1us的反常大电流就可能损坏继电器触点。能够考虑增加串联电感(如图5所示)或许串联限流电阻和电感(如图6所示)的办法约束瞬间电流,图5和图6两种防护方法均适用于AC和DC电路。
图5 电感方法
图6 电感+电阻方法
4.2.2理性负载的维护电路
继电器触点断开理性负载时,感应电压会加到触点两头,感应电压可用公式e=-Ldi/dt来估量,对较大的电感和电流,感应电压常常会高出稳态电压数十倍,导致继电器拉弧失效。因而常用在触点两头加吸收电路来维护触点,按捺搅扰。
4.2.2.1 RC维护电路
图7所示电路为触点端的RC维护电路,此电路特色:1)适用于DC电路;2)适用于电源电压为24-48V时;
图8所示电路为负载端的RC维护电路,此电路特色:1)适用于DC和AC电路;2)适用于电源电压为100-200V时。
图7 触点端的RC维护电路
图8 负载端的RC维护电路
R和C的参数选取原则为,R:1V触点电压对应1Ω;C:1A触点电流对应1uF。电容C的耐压一般为200-300V,或负载电压的两倍以上。AC电路需求运用无极性电容器。
4.2.2.2 二极管维护电路
图9所示为二极管维护电路,此电路特色:1)适用于DC电路;2)开释时刻较长;3)选用反向击穿电压至少为电路电压的10倍,正向电流至少为电路最大电流的二极管,假如在电子电路中电路电压并不是很高,也能够运用反向耐压为电源电压2-3倍左右的二极管。
图9 二极管维护电路
4.2.2.3 二极管+稳压二极管维护电路
图10 所示为二极管+稳压二极管维护电路,此电路特色:1)适用于DC电路;2)在二极管方法里参加稳压二极管,能够加速开释时刻;3)选用与电源电压附近的稳压二极管;
图10二极管+稳压二极管维护电路
4.2.2.4 压敏电阻维护电路
图11 所示为压敏电阻维护电路,此电路特色:1)适用于DC和AC电路;2)下降触点间较高的电压和电流;3)电源电压为24-48V时,压敏电阻并联在触点端较好,电源电压为100-200V时,压敏电阻并联在负载端较好;4)选用约束电压Vc为电源电压峰值1.5倍的压敏电阻,假如约束电压Vc过高,约束反向电压的作用将不抱负。
图11 压敏电阻维护电路
4.3 过错的维护电路
不能选用将电容直接与触点或负载并联来维护触点,如图25所示。尽管在触点断开时电容能很好的按捺电压尖峰,但当触点闭合时存贮在电容中的额定能量流过触点,使触点过载,简单呈现触点熔接。
图12 过错维护电路