繼電器觸點觸點失效模式

一、電弧侵蝕

觸點材料電弧侵蝕是指電極表面受電弧熱流輸入和電弧力的作用，使觸點材料以蒸發(fā)或液體噴濺、固態(tài)脫落等形式脫離觸點本體的過程，電弧侵蝕是限制密封繼電器工作壽命和工作可靠性的關(guān)鍵因素，也是引起觸點材料損失的主要形式。影響電弧侵蝕的主要因素，一是電弧特性及其對電極熱流和力的作用，二是觸點材料對電弧熱、力作用的響應。

二、觸點粘結(jié)與熔焊

第一、觸點粘結(jié)是指表面完全清潔的兩觸點由于金屬表面原子接近到晶格距離，靠原子的相互吸引而結(jié)合的現(xiàn)象。如果相互接觸的觸點，表面存在微觀尖峰，由于觸點的接觸壓力使尖峰發(fā)生塑性變形，或由于擴展接觸而顯著增加時，觸點就會發(fā)生嚴重的粘結(jié)現(xiàn)象，導致觸點工作失效。

第二、觸點的熔焊是指兩電極接觸區(qū)域靠金屬熔化而結(jié)合在一起的現(xiàn)象，根據(jù)形成原因，熔焊可分為靜熔焊和動熔焊。由接觸電阻產(chǎn)生的焦耳熱使兩觸點接觸部分熔化，結(jié)合而不能斷開的現(xiàn)象稱為靜熔焊；而在觸點控制外部電路的過程中，觸點的接觸壓力在零值及以上附近變化時，觸點之間產(chǎn)生液態(tài)金屬橋接，或由于電弧熱流使觸點熔化而發(fā)生的熔焊現(xiàn)象則稱為動熔焊。

三、金屬遷移

當用密封繼電器控制外部電路時，與外部電路正極連接的觸點為正極，另一觸點則為負極，正、負極之間形成電場。在電場的作用下，處于負極的觸點將逐漸失去金屬分子而形成凹陷口子，直至成為洞口，處于正極的觸點將逐漸得到金屬分子而形成微尖峰或鍋底形凸出。隨著密封繼電器動作次數(shù)的增加，勢必引起產(chǎn)品的失效

四、清洗污染

在密封繼電器動、靜簧片的加工階段，簧片清洗完畢后從清洗液中取出時，其上粘附的清洗液在表面張力作用下富集于觸點部位，當清洗液揮發(fā)后，其中的污染物(原清洗液或空氣中吸附的塵埃)干固在觸點周圍。觸點工作過程中，這種粘附物在負荷作用下部分地燒蝕了，或形成電阻相當高的復蓋層即外膜，造成接觸不良或完全絕緣。

在動、靜觸點接觸時，必須施加一個外加壓力保證動、靜觸點間電接觸良好，這個壓力通常被稱為觸點的接觸壓力。

觸點接觸壓力有如下幾個作用：

（1）保證動、靜觸點的良好接觸，使繼電器接觸電阻盡量小。

（2）防止表面膜的生長和接觸面的污染。

（3）抑制觸點的彈跳。使觸點在閉合時的碰撞得以緩沖，將碰撞的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，進而抑制觸點的彈跳。

觸點的接觸壓力對于電磁繼電器觸點來講是一個很重要的參數(shù)，在產(chǎn)品進行初始設計時要經(jīng)過多次試驗才能選取得較為合適。如果將觸點的接觸壓力選得比較小，就滿足不了繼電器可靠性方面的要求；如果將觸點的接觸壓力選取的比較大，就需要增大繼電器的操作功，對反作用彈簧的要求也需要提高，在技術(shù)上不經(jīng)濟。

觸點的接觸形式有三種，即點接觸、線接觸和面接觸。就電磁繼電器而言，觸點的接觸形式多為點接觸。市面上常見的電磁繼電器有一組觸點、兩組觸點和三組觸點的。為了保證在實驗過程中最大程度避免觸點本身因為質(zhì)量問題造成的偶然失效，并盡可能保證在最大空間內(nèi)檢測觸點接觸壓力，所以實驗過程中放棄選取具有一組觸點和三組觸點的電磁繼電器，而選擇具有兩組觸點的電磁繼電器。

在通電狀態(tài)下，動、靜觸點脫離接觸時，如果被分斷電路的電流超過某一數(shù)值（不同繼電器觸點材料不同，額定電流也不同），或分斷后加在觸點間隙兩端電壓超過某一數(shù)值（不同繼電器觸點材料不同，額定電壓也不同）時，觸點間隙中就會產(chǎn)生電弧。電弧實際上是觸點間氣體在強電場下產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，產(chǎn)生高溫并發(fā)出強光和火花。電弧的存在，既燒損觸點金屬表面，降低電器壽命，又延長了電路的分斷時間，甚至造成繼電器接觸失效，嚴重時會引起火災或氣體事故。所以要準確地檢測出觸點接觸壓力的變化規(guī)律，必須保證在實驗過程中，電磁繼電器分斷的電流以及施加在繼電器觸點兩端的電壓不能超過額定值。

觸點是電磁式繼電器的最重要組成部分之一。觸點的性能受到諸如觸點材料、接觸壓力、負載類 型、工作頻率、大氣環(huán)境、觸點配置及跳動等因素的影響。如果其中任何因素不能滿足預定值，可能 就要發(fā)生諸如觸點間的金屬電化學腐蝕、觸點熔焊、磨損、觸點電阻快速增加等點接觸問題。觸點的 額定負載是指電磁式繼電器允許分斷的電壓和電流，負載的大小決定了電磁式繼電器能控制電壓和電 流的大小。電磁繼電器在使用過程中不能超過這兩個值，否則會很容易造成繼電器觸點的損壞。

一、電弧侵蝕

影響電弧侵蝕的主要因素，一是電弧的特性及其對電極熱流和力的作用，二是觸點材料對電弧熱、力作用的響應?？偟膩碚f，電弧侵蝕的主要形式有兩類：

1、氣化蒸發(fā)：在電弧能量的作用下，觸點的表層材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)后，再轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)脫離觸點的過程。在一定的條件下，觸點材料也存在固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的升華過程。

2、液態(tài)噴濺：在電弧能量的作用下，觸點的表面某一區(qū)域熔化形成液池，液池內(nèi)的液態(tài)金屬在各種力的作用下，以微小液滴的形式飛濺出去造成材料較大損耗的過程。這些力包括斑點壓力、靜電場力、電磁力、物質(zhì)運動的作用力及反作用力、表面張力等。

電弧侵蝕的形式隨著觸點材料和負載電流條件的不同而變化。當負載電流較小時，觸點材料的侵蝕以氣化蒸發(fā)侵蝕為主；增大電流，則不僅有材料的氣化蒸發(fā)，而且還會出現(xiàn)液態(tài)金屬的噴濺現(xiàn)象，進一步增大電流時，金屬的液態(tài)噴濺則成為觸點材料侵蝕的主要形式。

二、觸點粘接

觸點粘接通常發(fā)生在觸點靜態(tài)接觸時，由于接觸電阻使導電斑點及附近的材料溫度升高，從而導致擴散速度的極大提高和接觸面積的大幅擴大。觸點接觸部位的金屬分子互相擠壓滲透所形成的分子力是導致觸點粘結(jié)的內(nèi)在因素；觸點間的滑動摩擦是加速分子擠壓滲透和積聚粘結(jié)力的必要條件。粘結(jié)力的大小取決于觸點材料的剛性與導致分子擠壓滲透的物理條件，觸點間是否粘結(jié)取決于粘結(jié)力是否大于簧片的返回力。

三、觸點金屬遷移

在觸點通斷電路的過程中，通常兩觸點間均有材料的相互轉(zhuǎn)移，只有當這種相互轉(zhuǎn)移不能抵消時，才出現(xiàn)材料的凈轉(zhuǎn)移，顯著的觸點金屬遷移是存在大凈轉(zhuǎn)移的結(jié)果。觸點工作中的各種因素的不對稱是觸點產(chǎn)生金屬遷移的主要原因，這些因素包括電弧、觸點材料特性和各種外力的作用。具體情況如下：

1、電弧對觸點存在各種形式的能量輸入。對處于陰極的觸點而言，離子流經(jīng)過陰極經(jīng)降壓加速后碰撞陰極的動能、離子流在陰極表面和電子復合時放出的位能、弧柱輻射或傳導至陰極表面的能量，以及陰極體內(nèi)電流產(chǎn)生的焦耳熱。這些能量的輸入都會使觸點材料的溫度升高，出現(xiàn)熔化蒸發(fā)。

2、觸點在工作過程中還有各種力的作用，包括電子力、靜電力、電磁力、物質(zhì)運動的反作用力、等離子流力，這些力都可能使觸點表面熔融液池中的金屬發(fā)生液態(tài)噴濺。

3、影響觸點金屬遷移的材料特性主要是：導電導熱率、比熱容、熔化和氣化潛熱、熔點和沸點，以及熔融狀態(tài)下液池的冶金動力學特性。另外觸點的尺寸、形狀、觸點間的連接形式等也會對觸點的金屬遷移產(chǎn)生影響。

繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示，如果繼電器有兩個線圈，就畫兩個并列的長方框。同時在長方框內(nèi)或長方框旁標上繼電器的文字符號“J”。繼電器的觸點有兩種表示方法：一種是把它們直接畫在長方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個觸點分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點與線圈旁分別標注上相同的文字符號，并將觸點組編上號碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點有三種基本形式：

1、動合型（H型）線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電后，兩個觸點就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。

2、動斷型（D型）線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。

3、轉(zhuǎn)換型（Z型）這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。線圈不通電時，動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點組稱為轉(zhuǎn)換觸點。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“z”表示。