继电器触点灭火花电路的工作原理

wh8010jky

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一个微型继电器控制交流220v用电器，其触点会产生火花干扰单片机，一般是在触点间接串联电阻电容来灭火花，请问这个灭火花电路的工作原理？

gmchen

简单说，就是利用电容的充放电。
在触点闭合期间触点两端的压降为零，所以电容上的电压亦为零；当触点分开的瞬间，如果没有电容则触点两端的电压将立刻上升到一个很高的开路电压，但是并联了电容后由于电容的充电，这个电压上升过程将比较缓慢，在触点断开瞬间触点两端的电压很低，就不会引起火花。
电容串联一个电阻是考虑到在触点分开的时段里电容上将充满电，在触点再次闭合的瞬间这部分电能将通过触点回路释放，那个电阻就是在此时吸收这部分能量的。如果没有电阻，这部分能量可能对触点造成损害。

PowerAnts

gmchen 发表于 2017-6-7 07:39
简单说，就是利用电容的充放电。
在触点闭合期间触点两端的压降为零，所以电容上的电压亦为零；当触点分开 ...

问题没有那么简单, 触点闭和及短断时, 经历了短时间反复多次跳动, 最后才完全闭合或断开. 以我的看法, RC吸收回路中抑制火花的器件是电阻而非电容, 能量的大小决定了电阻的大小, 而电容的作用只是与回路杂散电感谐振于某频率, 获得一个我们所需要的临介阻尼振荡(Q=0.5). 当然了, 临介阻尼几乎是一切吸收回路所追求的参数. 在很多电子论坛看到类似的问题, 回答基本上是: 用103电容和100欧, 当然了, 不能说没有一点效果, 只不过效果如何不知道, 远不如测试一下回路的杂散参数, 再列个方程组求解的效果好.

PowerAnts

最后的问题是, 如何获得产品的应用环境分布以得到中值, 让产品的吸收回路参数具有普适性. 至少, 要能把认证机构的测试用人工网络拿下

shipeng

这种做法我认为实际灭弧能力很有限，如果是控制低频交流的通断可以考虑采用过零关断的办法灭弧效果会比较好，但是有个问题：从继电器驱动信号改变到触点动作存在一个延迟时间，这个时间很难把握。我们当初的做法是让程序通过前几次开关并检测开关后的零点信号去粗略推算这个时间。但是一般继电器都会加续流二极管，续流作用会使继电器关断延迟，这个延迟时间对温度比较敏感。因此时间推算出来之后也不能一劳永逸后面仍然要根据实际灭弧效果不断的去修正延迟时间。

PowerAnts

shipeng 发表于 2017-6-24 11:34
这种做法我认为实际灭弧能力很有限，如果是控制低频交流的通断可以考虑采用过零关断的办法灭弧效果会比较好 ...

但是一般继电器都会加续流二极管，续流作用会使继电器关断延迟，这个延迟时间对温度比较敏感。

延迟是怎么产生的? 是什么原因造成这个延迟时间对温度比较敏感?

shipeng

PowerAnts 发表于 2017-6-24 19:21
但是一般继电器都会加续流二极管，续流作用会使继电器关断延迟，这个延迟时间对温度比较敏感。

延迟是 ...

造成继电器开关延迟的因素有两个：1.机械延迟；2.续流延迟（附加续流电路）；机械延迟相对续流延迟：延迟时间较短且对温度不敏感（在工作温度范围），因此这个时间可认为是固定的。我们讨论的是续流延迟，续流延迟对温度敏感的本质是对继电器线圈内阻变化的敏感，而线圈内阻与温度正相关，因此温度越高线圈内阻越大，续流时间越短。
      本着科学的严谨性，以上结论只是基于本人曾经做过的一次实验结果的假设，实验结果：不采取灭弧的状态下多次开关后继电器关断延迟时间变短，且这个时间变短的速率与带弧工作的次数有关，不带弧的情况下延迟时间变化很小。

PowerAnts

shipeng 发表于 2017-6-25 16:09
造成继电器开关延迟的因素有两个：1.机械延迟；2.续流延迟（附加续流电路）；机械延迟相对续流延迟：延迟 ...

机械延迟对温度不敏感? 你了解一下继电器悬梁的振荡及触点跳动再说不迟, 或是分别施加0.05倍及0.5倍触点容量的电流, 间断吸合, 还要对比开始工作及半小时后的情况.
线圈的温度系数(A)为正, 这是事实, 磷铜片的长度(B)和铁芯的磁导率(C)是正温度系数, 这出为会是假. 后两项会让辞放电流下降, 最终温度的影响就不是那么大. 何况线圈通过二极管续流, 时间常数不到2mS, 就算(B)和(C)均为零, A造成的影响只有20%, 0.4mS的时间却是远小于触点跳动的离散性.

PowerAnts

shipeng 发表于 2017-6-25 16:09
造成继电器开关延迟的因素有两个：1.机械延迟；2.续流延迟（附加续流电路）；机械延迟相对续流延迟：延迟 ...

退一步说, 如果线圈温度影响真的很大, 在续流二极管上串电阻, 即可缩短RL时间常数, 串一个与线圈内阻相同的电阻, 时间常数就减半, 串2倍就剩1/3, 嫌不够, 别串电阻了, 消磁电压太高线圈可能受不了, 改串稳压二极管吧, 定压消磁比定阻消磁更快. 把RL时间常数压到0.5mS, 50度的温升只产生0.1mS的影响.
如果说, 这样干就能可靠地在交流过零处投切, 全世界的继电器控制行业都要感谢你

PowerAnts

交流过零处+/-0.05mS的精度, 交流电压瞬时值仅5V, 基本上不会有火花了

maychang

shipeng 发表于 2017-6-25 16:09
造成继电器开关延迟的因素有两个：1.机械延迟；2.续流延迟（附加续流电路）；机械延迟相对续流延迟：延迟 ...

机械延迟显然与继电器弹簧有关，而同一型号不同继电器之间弹簧有差异。对此继电器用程序测量延迟时间，未必适用于另一继电器。

shipeng

maychang 发表于 2017-6-26 15:13
机械延迟显然与继电器弹簧有关，而同一型号不同继电器之间弹簧有差异。对此继电器用程序测量延迟时间，未 ...

所以说程序要有“学习”的能力，开机前几次开关就是在推算这个时间，推算出来之后才能开始灭弧。

maychang

shipeng 发表于 2017-6-28 08:54
所以说程序要有“学习”的能力，开机前几次开关就是在推算这个时间，推算出来之后才能开始灭弧。

这，恐怕很难准确。
即使程序“学习”好了，可以准确地推算出继电器延迟时间，外部环境变化(例如温度变化)后，程序能否自动重新学习？还是能够根据温度的变化修正推算结果？
温度变化除了绕组的直流电阻变化外，还会使弹簧的弹性变化。温度降低时弹簧变“硬”，温度升高时弹簧变“软”。

shipeng

PowerAnts 发表于 2017-6-25 18:53
机械延迟对温度不敏感? 你了解一下继电器悬梁的振荡及触点跳动再说不迟, 或是分别施加0.05倍及0.5倍触点 ...

我想知道你是怎么得出续流时间为2ms的，请附上计算过程。机械延迟在几十度的变化范围内我认为影响不大，还有即便有影响更可能是随着温度升高关断时间变长这与我的实验结果不符。

PowerAnts

shipeng 发表于 2017-6-30 12:21
我想知道你是怎么得出续流时间为2ms的，请附上计算过程。机械延迟在几十度的变化范围内我认为影响不大， ...

计算继流时间, 你需要获得线圈的电感量L和直流电阻R, 以及辞放电压与/工作电压之比, 以K表示吧.
t=(L/R)*log(k,1/e).
你认为不大, 那是你的自由, 可能你没有测量过触点在半载电流下的温度,也没看明白13楼的意见.