继电器触点电弧消除

继电器的接触点在移动过程中容易产生电弧，电弧具有热效应，容易导致接触点烧蚀粘接，缩短继电器的使用寿命，在产生电弧的过程中会对外部进行电磁辐射，干扰周围设备。

热金属等物体在高真空或气体中逸出电子的现象称为热电子发射。阴极可以在高温的影响下发射电子。阴极温度的来源可以是人工加热，也可以是游离气体中正离子撞击阴极的结果。

根据这一理论，电弧阴极的空间电荷电场足以从金属中吸出电子。在电场的作用下，金属势垒变窄，电子可以通过势垒逃逸。

根据这一理论，当粒子从接近阴极的弧柱层中发射时，唯一或主要的阴极电流是粒子电流。阴极过程决定在离阴极表面1~10倍的高温等离子层，即所谓的自由空间，该层给予阴极正离子，而在弧柱中给予电子。离子理论不能解释阴极斑点与电压和电流之间的关系，只适用于高压下的电弧条件。

当继电器闭合触点刚刚分离时，间隙非常小，几乎所有的电路电压都添加到触点之间，形成强电场。阴极的自由电子逃逸到阳极，成为强电场发射。电子高速运动，与中性气体分子碰撞，使其电离。电离后，正离子向阴极移动，撞击阴极表面，提高温度，然后形成热电子发射，然后参与碰撞电离。因此，电极之间会形成大量的带电粒子，使气体导电形成热电子流，即电弧。

在切断电路时，继电器往往会产生电弧，这是不可避免的。接触电压通常达到10V电流在200以上mA以上，继电器切断电流时会产生电弧。 继电器触点电路示意图
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图1 继电器触点电路示意图

接触材料：继电器接触材料AgNi、AgPb等高熔点合金材料，能增强触点的耐电弧腐蚀性。

触点间距：继电器触点间距应足够大，大于电弧长度（图2显示不同电压电流下电弧长度），以确保电弧断裂和熄灭。如果电弧继续燃烧，继电器触点将被烧毁和熔化。

图2 电弧在不同电压电流下的长度

对于50Hz交流电，每个周期的电流都会过零，这使得交流电弧更容易熄灭。

如图3所示，交流电弧的电流偏离正弦波形。在电流过零之前，它比正弦波下降得更快，而在直接过零之间变化得更慢。因此，电流波形中的零休息时间间隔非常接近零。

图3 交流电弧的电压电流波形

继电器的开关电压和电流指标是针对电阻负载提出的。对于非电阻负载（感应负载、容性负载等），继电器容易出现电弧故障或接触熔化故障，因此需要相应的电路进行保护。

当继电器触点断开感性负载时，感应电压会增加到触点两端，感应电压可用公式e=-Ldi/dt据估计，对于较大的电感和电流，感应电压往往是稳态电压的几十倍，导致继电器电弧故障。因此，通常在触点两端添加吸收电路，以保护触点并抑制干扰。

图7所示的电路为触点端RC该电路的特点：1）适用于DC2)适用于24-48的电源电压V时；
图8所示的电路为负载端RC该电路的特点：1）适用于DC和AC2)适用于100-2000的电源电压V时。

图7 触点端的RC保护电路

图8 负载端的RC保护电路

R和C的参数选择原则是，R：1V接触电压对应1Ω；C：1A接触电流对应1uF。电容C的耐压性一般为200-300V，或负载电压的两倍以上。AC无极电容器需要电路。

图9显示了二极管保护电路：1）适用于DC电路；2)释放时间长；3)选择反向击穿电压至少为电路电压的10倍，正电流至少为电路最大电流的二极管。如果电路电压不是很高，也可以使用反向电压约为电源电压的2-3倍。

图9 二极管保护电路

图10 所示为二极管 稳压二极管保护电路的特点：1）适用于DC电路；2)在二极管中加入稳压二极管，可加快释放时间；3)选用类似电源电压的稳压二极管；

图10二极管 稳压二极管保护电路

图11 本电路特点为压敏电阻保护电路：1）DC和AC电路；2)降低触点之间的高电压和电流；3)电源电压为24-48V当压敏电阻并联在触点端时，电源电压为100-200V当压敏电阻并联在负载端时，最好选择限制电压Vc电源电压峰值1.5倍的压敏电阻，如果限制电压Vc过高，限制反向电压的效果将不理想。

图11 压敏电阻保护电路

电容器不能直接与接触点或负载并联保护接触点，如图12所示。虽然电容器可以很好地抑制触点断开时的电压峰值，但当接触点关闭时，储存在电容器中的额外能量流过接触点，使接触点过载，容易出现接触点。

图12 保护电路错误