1、電機(jī)式繼電器與磁保持繼電器電壽命對比試驗(yàn)與分析 珠海市中艾電子有限公司摘要:對電機(jī)式繼電器與磁保持繼電器進(jìn)行電壽命的對比試驗(yàn),并分析電機(jī)式繼電器電壽命性 能優(yōu)于磁保持繼電器的原因。關(guān)鍵詞:電機(jī)式繼電器 觸點(diǎn)間距 電弧 電壽命 動(dòng)作時(shí)間 回跳電機(jī)式繼電器由于其觸點(diǎn)斷開間距大、電弧小,且觸點(diǎn)閉合壓力大、接觸電阻小,在大電 流切換、觸點(diǎn)電壽命、抗恒定磁場等方面具有突出的優(yōu)勢,已有越來越多的電表廠家在進(jìn)行小 批量試用,也有電表廠已大批量使用電機(jī)式繼電器,可以說電機(jī)式繼電器替代磁保持繼電器是 一種趨勢。但是我們在推廣過程中發(fā)現(xiàn),有些電表廠提出質(zhì)疑,認(rèn)為電機(jī)式繼電器動(dòng)作時(shí)間長,在大 電流負(fù)載時(shí)觸點(diǎn)燒損會(huì)比

2、磁保持嚴(yán)重。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn), 針對以上觀點(diǎn), 我們對電機(jī)式繼電器和磁保持繼電器做了 220伏 90安交流阻性負(fù)載 2000次拉合閘對比試驗(yàn),試驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn):在拉閘時(shí)電機(jī)式繼電器電弧 小,磁保持電弧大。從 2000次拉合閘后觸點(diǎn)燒損情況來看,磁保持要比電機(jī)式繼電器嚴(yán)重。 為分析上述現(xiàn)象我們又用 110伏 5安直流阻性負(fù)載做拉合閘對比試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn):在上述 直流負(fù)載下,磁保持繼電器觸點(diǎn)電弧一直燃燒,無法自行熄滅;電機(jī)式電弧可以自行熄滅。 對于上述現(xiàn)象我們分析的原因是:電機(jī)式觸點(diǎn)斷開距離大(約 1.6毫米而磁保持觸點(diǎn)斷 開距離小(約 0.8毫米 。由于電壓不過零,觸點(diǎn)斷開瞬間即產(chǎn)生電弧,且

3、由于外加電壓持續(xù)保 持,當(dāng)觸點(diǎn)斷開間距不夠大時(shí),電弧不能自行熄滅。由此我們得出一結(jié)論:在交流負(fù)載下, 磁保持繼電器由于觸點(diǎn)間距小, 滅弧是靠電壓過零。 電機(jī)式繼電器由于觸點(diǎn)間距大, 在峰值電壓小于 110伏時(shí)即可滅弧。 這就是在 220伏 90安交流 阻性負(fù)載拉合閘試驗(yàn)時(shí)電機(jī)式繼電器電弧小,磁保持繼電器電弧大的主要原因。關(guān)于動(dòng)作時(shí)間測試數(shù)據(jù)對比表:(此表測試數(shù)據(jù)由林洋電子提供觸點(diǎn)間距 觸點(diǎn)壓力 合閘動(dòng)作時(shí)間 拉閘動(dòng)作時(shí)間電機(jī)式 磁保持 電機(jī)式 磁保持 磁保持 12V 12V測量值 1.6毫米 0.8720克 320克 50ms 10ms 6.5ms 注:測量的合閘動(dòng)作時(shí)間是從發(fā)驅(qū)動(dòng)脈沖到繼電器

4、觸點(diǎn)閉合的時(shí)間,拉閘動(dòng)作時(shí)間是從 發(fā)驅(qū)動(dòng)脈沖到繼電器觸點(diǎn)斷開的時(shí)間。圖 1(觸點(diǎn)斷開 微電機(jī) 動(dòng)觸點(diǎn) 彈片 連桿 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)靜觸點(diǎn) 微電機(jī)圖 2(觸點(diǎn)閉合動(dòng)觸點(diǎn) 彈片 連桿 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)靜觸點(diǎn)電機(jī)式繼電器是靠電機(jī)帶動(dòng)齒輪減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)連桿,連桿再推動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)前 端的彈片帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng),當(dāng)動(dòng)靜觸點(diǎn)閉合后連桿繼續(xù)推動(dòng)彈片,使得彈片發(fā)生變形將動(dòng)靜觸 點(diǎn)緊緊的壓合在一起,這個(gè)壓力是由小到大的,同時(shí)彈片的變形作為彈性勢能被存儲(chǔ)起來。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)有一個(gè)加速過程,這個(gè)過程的速度是最慢的,大約在 20毫秒左右。在拉閘時(shí) 由于彈片有變形,在彈片恢復(fù)變形(即彈片釋放彈性勢能的過程中,動(dòng)靜觸點(diǎn)仍然是閉合的

5、, 也就是說在電機(jī)完成加速過程后動(dòng)靜觸點(diǎn)才開始分離。這樣我們來看一下測試數(shù)據(jù)表中的拉閘動(dòng)作時(shí)間:33.9毫秒,在計(jì)算動(dòng)靜觸點(diǎn)剛斷開時(shí)的 運(yùn)動(dòng)速度時(shí),這個(gè)時(shí)間還應(yīng)該減去彈片恢復(fù)變形的時(shí)間(約 20毫秒 ,這與磁保持 6.5毫秒, 相差并不多。從合閘時(shí)間來看也是一樣,盡管測試數(shù)據(jù)電機(jī)式是 50毫秒,磁保持是 10毫秒,但要考慮 到電機(jī)式觸點(diǎn)斷開的距離是磁保持的 2倍,且電機(jī)式有一個(gè)約 20毫秒的加速過程。由以上分析我們得出結(jié)論:在觸點(diǎn)閉合或斷開的瞬間,電機(jī)式繼電器與磁保持動(dòng)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度相差并不多。磁保持 的速度大約是電機(jī)式的 2倍,從拉合閘后觸點(diǎn)燒損情況來看,其影響遠(yuǎn)小于斷開間距的影響。關(guān)于回跳

6、回跳是觸點(diǎn)閉合時(shí)觸點(diǎn)互相碰撞而產(chǎn)生的多次閉合和斷開。在觸點(diǎn)閉合時(shí)若電路內(nèi)接有帶 電負(fù)載(即帶電閉合,那么回跳過程中的多次斷開就會(huì)產(chǎn)生電弧,學(xué)術(shù)上稱之為短弧。觸點(diǎn) 正常斷開時(shí)所產(chǎn)生的電弧稱之為長弧,長弧只會(huì)燒損觸點(diǎn),不會(huì)引起觸點(diǎn)粘接。短弧就不一樣 了,因?yàn)槎袒∧芰考?在大電流負(fù)載時(shí)很容易引起觸點(diǎn)粘接,所以短弧危害更大?？茖W(xué)試驗(yàn) 已經(jīng)證明回跳會(huì)嚴(yán)重影響繼電器觸點(diǎn)的電壽命,應(yīng)盡量避免。根據(jù)前人的研究成果,已知觸點(diǎn)回跳的大小與下列因素有關(guān):1、 回跳幅值與碰撞前觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的總動(dòng)量 mv 成正比;在質(zhì)量一定時(shí)取決于碰撞前觸 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度,速度越快回跳幅值越大。2、 當(dāng)觸點(diǎn)閉合前觸點(diǎn)系統(tǒng)的總動(dòng)能一定時(shí)

7、,回跳幅值與系統(tǒng)的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成反比。3、 當(dāng)靜止的觸點(diǎn)質(zhì)量很大時(shí),回跳幅值隨接觸終壓力的增加而減小。4、 當(dāng)靜止的觸點(diǎn)系統(tǒng)在碰撞后產(chǎn)生振蕩時(shí),回跳時(shí)間會(huì)顯著增長,并且極不穩(wěn)定。回跳 次數(shù)和幅值與動(dòng)靜觸點(diǎn)系統(tǒng)的振動(dòng)特性有關(guān)。由于觸點(diǎn)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng),所以極難 從理論上找出其規(guī)律性。有可能第一次回跳比后繼回跳幅值還小。5、 觸點(diǎn)的硬度越低或強(qiáng)度越低回跳幅值也越小。磁保持繼電器觸點(diǎn)閉合時(shí)沒有電機(jī)式那么大的彈片變形量,動(dòng)觸點(diǎn)的大部分動(dòng)能是在與靜 觸點(diǎn)碰撞過程中損失掉,并引發(fā)觸點(diǎn)的多次回跳。而電機(jī)式繼電器觸點(diǎn)閉合時(shí),動(dòng)觸點(diǎn)的大部 分動(dòng)能被動(dòng)彈片吸收,作為彈性勢能存儲(chǔ)起來,觸點(diǎn)壓力由小變大,并且它的運(yùn)動(dòng)速度比磁保 持小,因此回跳也比磁保持繼電器小,這也是電機(jī)式繼電器觸點(diǎn)電壽命比磁保持好的一個(gè)重要 原因。