电机式继电器与磁保持继电器电寿命对比试验与分析(珠海市中艾电子有限公司)

1、电机式继电器与磁保持继电器电寿命对比试验与分析 珠海市中艾电子有限公司摘要:对电机式继电器与磁保持继电器进行电寿命的对比试验,并分析电机式继电器电寿命性 能优于磁保持继电器的原因。关键词:电机式继电器 触点间距 电弧 电寿命 动作时间 回跳电机式继电器由于其触点断开间距大、电弧小,且触点闭合压力大、接触电阻小,在大电 流切换、触点电寿命、抗恒定磁场等方面具有突出的优势,已有越来越多的电表厂家在进行小 批量试用,也有电表厂已大批量使用电机式继电器,可以说电机式继电器替代磁保持继电器是 一种趋势。但是我们在推广过程中发现,有些电表厂提出质疑,认为电机式继电器动作时间长,在大 电流负载时触点烧损会比

2、磁保持严重。实践是检验真理的唯一标准, 针对以上观点, 我们对电机式继电器和磁保持继电器做了 220伏 90安交流阻性负载 2000次拉合闸对比试验,试验中我们发现:在拉闸时电机式继电器电弧 小,磁保持电弧大。从 2000次拉合闸后触点烧损情况来看,磁保持要比电机式继电器严重。 为分析上述现象我们又用 110伏 5安直流阻性负载做拉合闸对比试验,结果发现:在上述 直流负载下,磁保持继电器触点电弧一直燃烧,无法自行熄灭;电机式电弧可以自行熄灭。 对于上述现象我们分析的原因是:电机式触点断开距离大(约 1.6毫米而磁保持触点断 开距离小(约 0.8毫米 。由于电压不过零,触点断开瞬间即产生电弧,且

3、由于外加电压持续保 持,当触点断开间距不够大时,电弧不能自行熄灭。由此我们得出一结论:在交流负载下, 磁保持继电器由于触点间距小, 灭弧是靠电压过零。 电机式继电器由于触点间距大, 在峰值电压小于 110伏时即可灭弧。 这就是在 220伏 90安交流 阻性负载拉合闸试验时电机式继电器电弧小,磁保持继电器电弧大的主要原因。关于动作时间测试数据对比表:(此表测试数据由林洋电子提供触点间距 触点压力 合闸动作时间 拉闸动作时间电机式 磁保持 电机式 磁保持 磁保持 12V 12V测量值 1.6毫米 0.8720克 320克 50ms 10ms 6.5ms 注:测量的合闸动作时间是从发驱动脉冲到继电器

4、触点闭合的时间,拉闸动作时间是从 发驱动脉冲到继电器触点断开的时间。图 1(触点断开 微电机 动触点 弹片 连杆 齿轮传动机构静触点 微电机图 2(触点闭合动触点 弹片 连杆 齿轮传动机构静触点电机式继电器是靠电机带动齿轮减速传动机构,传动机构推动连杆,连杆再推动动触点前 端的弹片带动动触点运动,当动静触点闭合后连杆继续推动弹片,使得弹片发生变形将动静触 点紧紧的压合在一起,这个压力是由小到大的,同时弹片的变形作为弹性势能被存储起来。电机启动时有一个加速过程,这个过程的速度是最慢的,大约在 20毫秒左右。在拉闸时 由于弹片有变形,在弹片恢复变形(即弹片释放弹性势能的过程中,动静触点仍然是闭合的

5、, 也就是说在电机完成加速过程后动静触点才开始分离。这样我们来看一下测试数据表中的拉闸动作时间:33.9毫秒,在计算动静触点刚断开时的 运动速度时,这个时间还应该减去弹片恢复变形的时间(约 20毫秒 ,这与磁保持 6.5毫秒, 相差并不多。从合闸时间来看也是一样,尽管测试数据电机式是 50毫秒,磁保持是 10毫秒,但要考虑 到电机式触点断开的距离是磁保持的 2倍,且电机式有一个约 20毫秒的加速过程。由以上分析我们得出结论:在触点闭合或断开的瞬间,电机式继电器与磁保持动触点的运动速度相差并不多。磁保持 的速度大约是电机式的 2倍,从拉合闸后触点烧损情况来看,其影响远小于断开间距的影响。关于回跳

6、回跳是触点闭合时触点互相碰撞而产生的多次闭合和断开。在触点闭合时若电路内接有带 电负载(即带电闭合,那么回跳过程中的多次断开就会产生电弧,学术上称之为短弧。触点 正常断开时所产生的电弧称之为长弧,长弧只会烧损触点,不会引起触点粘接。短弧就不一样 了,因为短弧能量集中,在大电流负载时很容易引起触点粘接,所以短弧危害更大。科学试验 已经证明回跳会严重影响继电器触点的电寿命,应尽量避免。根据前人的研究成果,已知触点回跳的大小与下列因素有关:1、 回跳幅值与碰撞前触点运动系统的总动量 mv 成正比;在质量一定时取决于碰撞前触 点的运动速度,速度越快回跳幅值越大。2、 当触点闭合前触点系统的总动能一定时

7、,回跳幅值与系统的质量或转动惯量成反比。3、 当静止的触点质量很大时,回跳幅值随接触终压力的增加而减小。4、 当静止的触点系统在碰撞后产生振荡时,回跳时间会显著增长,并且极不稳定。回跳 次数和幅值与动静触点系统的振动特性有关。由于触点系统是一个复杂的振动系统,所以极难 从理论上找出其规律性。有可能第一次回跳比后继回跳幅值还小。5、 触点的硬度越低或强度越低回跳幅值也越小。磁保持继电器触点闭合时没有电机式那么大的弹片变形量,动触点的大部分动能是在与静 触点碰撞过程中损失掉,并引发触点的多次回跳。而电机式继电器触点闭合时,动触点的大部 分动能被动弹片吸收,作为弹性势能存储起来,触点压力由小变大,并且它的运动速度比磁保 持小,因此回跳也比磁保持继电器小