继电器 - 灭弧电路

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电极之间在绝对真空时会发生击穿现象。产生电弧的电子来源于触点本身的材料。产生电弧的温度点取决于触点材料的功函数。考虑到功函数的问题,触点材料经常使用钨和钼。功函数是指一定的触点气隙之间所能承受的最大绝缘静电场。注意在热环境的切换中,当接触气隙缩小至零的过程中,电弧就会被拉出,静电场强度增加。因此,当触点逐步的闭合时,某些点的静电场会非常的高,足以击穿余隙。

常见的直流大的负荷直流电动机,直流离合器,和自流电磁阀,这些感性负载开关关闭时,有数百甚至几千伏的反电动势,会达到正常电压的5-10倍,该电压会使触点处断开瞬间的空气电离形成HNO3,使金属材料很容易发生认腐蚀或使可控硅被击穿,把触点的寿命降低甚至彻底损坏。导致触点失效,接触电阻变大,甚至有时候产生的电弧会使继电器触点融化使得触点粘合在一起,导致本应断开的电路不能断开,给设备造成极大的危害甚至使得设备报废。

目前对于感性负载继电器,设计人员一般选用压敏电阻或阻容吸收两种方案来吸收由反向电动势造成的高压。针对使用压敏电阻方案,由于众所周知的原因,压敏电阻在反复过电压和持续承压下会逐渐老化,减弱其有效的钳位作用,甚至本身较易成为一个故障点。针对RC阻容吸收方案,选择此方案有三项注意:

  • 当串联电阻较大时,电容的充放电时间会变长,对过压的吸收效果较长,起不到较好的灭弧效果。

  • 当串联电阻较小时,电阻自身能量消耗较少,反复充放电过程变长,会存在一个较长时间的过电压时间,电阻本身较易损坏,可控硅承受过压的时间也会较长。

  • 当电容较大时则会由于电容存在微导通状态,使负载带电,起不到很明显的关断效果,并且漏电流的长期存在也不利于产品的节能降耗。

阻容灭弧参数计算公式:

R=RL(RL为感性负载的直流电阻)

C=L/R^2(L为感性负载的电感量)

经验值:R:10~100欧      C:0.1~0.5uF

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