功率繼電器的斷開過程

在生產或日常生活中，我們經常會用到某些電器如刀開關功率繼電器、接觸器等來斷開電路，而我們在斷開電路時經常會觀察到這樣的現象：觸點之間出現刺眼的火花，有時轉瞬即逝，有時會持續一段時間。這就是我們通常所說的"火花"或者"弧". 它的出現會嚴重影響觸點的正常分斷，降低其使用壽命，甚至造成更嚴重的事故。因此，我們必須仔細分析其產生和發展的特點和規律，以期杜絕它。

每個人都見過電焊機。用於焊接時，電極與工件之間會產生熾熱刺眼的火焰，濺出耀眼的火花。這是弧線。電弧實際上是一種熾熱的巨熱，在電路電壓和電流的作用下，從中性狀態的氣體中解離出來，變成大量帶電粒子（正負離子和電子）。”激流". 這種現像也稱為電弧放電。電弧放電會產生極高的溫度（中心部分可達幾度幹度），電焊機是專門用來產生電弧並利用其高溫熔化金屬進行焊接的。然而，在電觸點之間，電弧的出現是一個很大的禍害。我們不常看到：一個全新的刀開關，使用一段時間後，被間隙較大的電弧燒毀：功率繼電器或接觸器上的一個觸點，經過多次操作，被電弧燒毀"燒焦了"; 在個別情況下，如果觸點之間的電弧不能迅速熄滅，電路就無法斷開，觸點甚至整個電器，甚至電路中的其他設備都會被燒毀。因此，如何快速滅弧成為觸點斷開過程中的首要問題。電弧的燃燒—也就是氣體的離解—只是圓弧中矛盾的一方面。另一方面，當氣體解離時，負電子和正離子也會碰撞並複合成中性分子：許多電子和離子也會因擴散而遠離接觸間隙；觸點和周圍的冷空氣也會散開，一部分熱量被帶走帶走，使電弧減弱，離解作用減弱。電子和離子消失的過程稱為離解過程。解離和解離是兩個矛盾的方面，而"事物的性質主要是由占主導地位的矛盾的主要方面決定的。"當觸點剛斷開時，間隙很小，電場強度很高。熱量非常集中，解離成為矛盾的主要方面，電弧變得越來越熾烈。如果改變條件，如繼續打開觸點以增加間隙，或用冷空氣吹入，電弧冷卻良好，溫度降低，離解過程減弱，矛盾轉化為反方向，解離過程就會加強。作為矛眉的主要方面，弧線趨於向外。

可見，要滅弧，可以從兩個方面入手：一方面削弱和限制解離過程，另一方面增加和加速解離過程。對於前者，我們通常採取以下措施：選擇在電壓、電流和高溫作用下不易發射電子的觸點材料；用具有良好滅弧性能或絕緣性能的氣體（如氮氣、氮氣、六氟化硫等）填充觸點或抽真空。對於後者，可以採取以下措施來選擇具有良好導熱性的觸頭材料和氣體成分：保證一定的分斷距離和分斷速度；採用一些特殊的冷卻方式和由此形成的滅弧裝置。對於接觸器、自動開關等電器而言，由於其主要任務是切換大容量電路，如何快速可靠地熄滅其觸點之間產生的強電弧成為關鍵問題。在這類電器中，除了使用一定的觸頭材料、觸頭尺寸和斷開距離外，幾乎都需要使用特殊的滅弧裝置來加強其性能功能。但是，在功率繼電器中，它的主要作用只是對信號作出響應。一般來說，指定觸點切換的電路容量不大，所以電弧也很小。通常不需要特殊的滅弧裝置，主要是斷開觸點。一定距離熄滅電弧。然後，當線路電壓和電流恆定時，應將觸點斷開多遠才能熄滅電弧（不帶滅弧裝置）？或者說，在一定的觸點打開距離（簡稱觸點打開距離）可以切斷的線路電壓和電流是多少？這個問題的解決主要依靠實驗。

大量實驗研究表明，對於一定距離的觸頭，在一定條件下（即觸頭材料、大氣壓力和成分不變的情況下），功率繼電器接觸的電路的最大電壓和電流值可以打破有這樣的價值。規則：電路電壓越高，可分斷的電路電流越小；電路電壓越低，可中斷的電流越大；但是，這些電壓和電流的乘積（即功率）基本相同。也就是說，對於上述條件下的觸點，它能夠打開的電路的最大功率基本是確定的。因此，人們用這個功率來表示觸點的最大可能分斷能力，稱為"極限分斷能力". 當然，為了保證觸點的可靠性和安全性，正常工作時被分斷的電路容量應比觸點所能達到的極限分斷能力小一定倍數（通常為3～5倍），這容量稱為觸點的額定分斷能力。也就是說，對於某個觸頭，它在正常情況下分斷的電路容量不能大於觸頭規定的額定分斷能力，電路上可能發生的最大故障容量不能大於極限分斷能力。接觸的能力。不難理解，觸點之間的距離越大，或者說材料的熔點越高，間隙中氣體成分的滅弧和絕緣性能越好，其分斷能力越大。相反，分斷能力較小。

此外，受控電路的性質對點的滅弧也有很大影響。尤其是在切換感性負載時，由於電感可以防止電流減小而產生過電壓，因此滅弧難度增加。因此，同一觸點在分斷感性負載時的分斷能力小於分斷電阻性負載時的分斷能力。在技​​術條件中，明確了對接點可分斷的電路特性和分斷能力。例如，四機部的"電磁功率繼電器通用技術條件"規定在額定分斷電壓不變的情況下，分斷感性負載時的電流只能是阻性負載的30%。使用時要充分注意這種滅弧的難易程度，這也與電路電流的種類有關。顯然，交流電路比直流電路更容易斷開。因為交流電是隨時間變化的，它有一個自動減小到零再增大的過程。當交流電過零時，如果觸點已經打開到一定距離，電弧就會自動熄滅。