继电器触点失效分析及常用保护电路 (1)
继电器触点保护方法
继电器触点保护方法
继电器触点保护方法如下：
(1)当触点断开理性负载电路时，负载中储存的能量必须通过触点着弧来耗费为了消除和减轻电弧在断开理性负载时的危害，延伸触点的使用寿命，消除或减轻继电器对有关灵敏电路的电磁搅扰、危害，一般选用电弧按捺维护措施。
常见的触点维护电路有：在理性负载上并联一个电阻或阻容电路、或并联一个二极管。
(2)应尽量避免继电器输出端和输进端共线或连通，因为线圈往鼓励时，线圈上的反电势会加在触点上，使触点的断开电压增大，一起也会搅扰其它电路。
继电器作业方位与其结构特色有关，大多数继电器可在恣意方位下作业，但也有部分继电器作业方位有详细的规则。
例如一般水银继电器，就规则要竖立装置,其偏斜极限不得超越30℃,不然,因为水银的衔接中止将不起继电器效果。
继电器除需满意在各种稳态的线路和环境条件下作业的要求外，还必须考虑到各种动态特性，即吸合时刻、开释时刻，因为电流的动摇要素形成的颤动，以及触点磕碰形成的回跳等。
一般继电器的线圈是不标正负极的，两头能够随意衔接。
但在线圈往鼓励时，因为电感的效果，线圈内会发生反电动势，其峰值可高出额定电压的5倍以上，虽然其效果时刻很短,但会形成线圈漆层击穿或电路中的开关器材击穿。
继电器_接触器_触头常见故障原因分析及处理方法
继电器(接触器)触头常见故障原因分析及处理方法刘兴全摘要:介绍继电器触头的构造及材料,分析继电器触头常见故障及原因并给出可行的解决方法。
关键词:继电器 接触器 触头 故障原因 处理方法刘兴全,沈阳铁路局,110001辽宁省沈阳市收稿日期:1998-09-041 概述担负着铁路运输牵引的内燃机车、电力机车及供给铁路运输生产供电的供电系统中,大量使用继电器(接触器)。
它的种类多、用途广、功能全,既适用于近距离、又适用于远距离的接通与断开;它既适用交、直流控制电路,也可用于作传递信息的中间元件,当输入量达到预先整定和需要动作值时,继电器即动作,和原来输出量相反,而发出指令。
铁路内燃、电力机车及供电系统中,按使用范围分保护、控制、信号继电器;按用途分电流、电压、中间、时间、温度、热、同步、光照等继电器,重合闸装置及各种用途的接触器。
控制线圈可分交流和直流继电器(接触器)。
因用途广泛,使用中易发生故障,故如何分析常见故障原因,进行处理,对于保证供电安全生产极为重要。
2 继电器触头的构造及材料继电器(接触器)的触头包括静触头和动触头及其它部件。
其触头做成双断点桥形和单断点簧片式两种,各种接触对、触点形状,有圆锥面对平面、圆锥面对平面滚动、球面对平面、球面对锥突网纹状面、球面对平面滚动等等,它直接构成继电器(接触器)的输出。
继电器触点的材料,过去多用纯银制造,由于工业不断发展,新材料不断产生,加工工艺不断改变,现采用银镍、银镁及带银层的复合材料等,用银基合金材料制成的触头,它具有接触电阻小,在接触过程中产生的气化物也有很好的导电性,在使用过程中还会还原银,它不需很大的接触压力,就能保证触点间具有良好的导电性能。
3 继电器触头常见故障3 1 触头接触不紧密、不牢固继电器(接触器)因长时间使用,触头表面不洁净、氧化及电弧烧蚀造成缺陷,凹凸及毛刺等,使动、静触头接触不牢,不密贴,电阻增大,出现触头温度升高,接触面变成点接触,发展到严重时不导通。
继电器触点失效分析及常用保护电路
1. 关于触点的基本注意事项电压触点电路的电压，在电路含有感应时会发生非常高的反向电压，电压越高能量越大，由于触点的消耗量、移动量增大，所以需要注意继电器的控制容量。
另外直流电压时控制容量会极度降低需要注意。
这是DC 的情况，如果象AC 电流那样没有零点（电流为零的点），则一旦发生电弧后很难消去，电弧时间变长是主因。
尤其是因为电流方向一定，在下面有所记述，所以会引起触点的移动现象，与触点消耗相关。
一般在手册中记载了大概的控制容量，但只有这些是不够的，应该在特殊的触点电路里进行试验确认。
另外，在手册等里面虽然记载了电阻负载的情况和限定的控制容量，但这主要是表示了继电器的级别，一般以AC 的125V 电路的电流容量来考虑是比较妥当的。
手册中记载的最小适用负载并非继电器可以通断的下限标准值、保证值。
这个值由于通断频率、环境条件、被要求的接触电阻的变化、绝对值的不同，可靠程度是不同的。
要求模拟微小负载控制或者接触电阻为100m Ω以下的情况（测量、无线等）请使用AgPd 触点的继电器。
电流触点闭合及开路时的电流对触点影响很重要。
例如负载为电动机或者指示灯的时候，闭合时的冲击电流越大，触点的消耗量、移动量就越增加，由于触点的粘连、移动会产生触点不能断开的故障，请在实际使用时认真确认。
2. 一般触点材料的特征下表为触点材料的特征。
请在选择继电器时进行参考。
Ag （银）导电率·导热率在金属中是最大的。
由于低接触电阻、低价位而被广泛使用。
缺点是在硫化物的环境容易生成硫化膜。
在低电压·微电流水平要注意。
AgCdO （银酸化镉）触AgSnO 2（银酸化点锡）材料AgW （银钨）显示了Ag 具有的导电性和低接触电阻，有良好的耐粘连性。
与Ag 一样在硫化物环境里容易生成硫化膜。
具有比AgCdO 还要优良的耐粘连性。
与Ag 一样在硫化物环境容易生成硫化膜。
硬度·融点高，耐电弧性好，不易被移动·粘连，要求触点压力高。
开关电源输入端继电器触点短路失效分析
AC ，即在相位90°或270°时，最大的输入峰值电压为902127 V ∗≈，输入最大峰值电流为I max 127/1012.7 A ==，测试结果和理论计算完全偏离。
图１ ＰＦＣ电路广州金升阳科技有限公司蔡晓静图２ 继电器触点稳态电流波形（注：黄色为输入电压，蓝色为继电器触点电流）通过实际测量，如图2所示，该继电器工作时触点电流约3A，继电器环境温度为83 ℃。
查阅本款应图３ 继电器触点导通波形（注：黄色为输入电压，蓝色为继电器触点电流）继电器K1后端负载为感性负载（L1、L2）及容性负载（C1、C2、C8），实测继电器K1触点电流，如图４ 监测ＰＦＣ电感L２启机电流图５ ＰＦＣ电感未饱和图６ 饱和电流L1差模电感参数为200μH/48Ts/0.7mm，实测其饱和电流如图6，当通入13.1A电流（PFC启动时被箝位的电流）时感量只有为12.5μH，电感感量急剧图７ 更换前触点电流图８ 更换后触点电流（注：绿色为C８电容电压，红色为继电器触点电流）C1为π型滤波电路的第一个电容，输入电压直接对C1进行充电，会产生畸变脉冲充电电流。
电容越大，畸变电流脉冲越大，从而导致继电器的触点电流峰值图９ ＰＦＣ升压时电流电压波形（绿色为C８电容电压，红色为继电器触点电流）图１１ 继电器触点电流波形综上所述，输入端继电器闭合后出现较大冲击电流可总结如下：PFC电流采样电阻小即过流点大，PFC开始工作时（升压）输入电流达到箝位点的电流器件中加入SAB 层可以提高器件的维持电压。
为了进一步评估传统SCR 器件和SCR _SAB 器件的ESD 保护性能，在这里采用以下定义的公式来评估器件的ESD 性能：FOM =W V I V t 2h××t 1（3）其中，FOM 是器件的品质因子，W 是器件的总宽度，V t 1是触发电压，V h 是维持电压，I t 2是失效电流。
如表1所示，传统SCR 器件的FOM 为1.39 mA/μm ，SCR _SAB 器件的FOM 为5.45 mA/μm 。
继电器触点失效分析及保护电路设计研究
图２ 反向电压的测量作者简介：刘光明（1977-），男，江西萍乡人，高级工程师。
研究方向：航空进气道控制器、发动机控制相关技术。
图３ 二极管保护电路图４ 等效电路在正常工作时，输出电压+V加到二极管VD1负极，二极管处于截止状态且内阻很大，二极管在电路中不起任何作用。
在继电器断电瞬间，继电器J1两端产生下正上负幅值很大的反向电压，正极加在二极管正极上，负极加在二极管负极上，二极管正向导通，反向电压产生的电流通过内阻很小的二VD1构成回路。
由于二极管导通后的管压降很小，这样继电器J1两端的反向电压被限制到很小的范围，通常为二极管的导通电压，从而防止了反向电压对继电器触点的伤害。
４ 触点保护电路设计通过使用触点保护元件或电路，可以压低反向电压，从而保护继电器触点。
根据继电器感应负载特性，设计的保护电路有所不同，根据实际使用电路，有以下几种触点保护电路。
4.1 RC保护电路电阻值和电容值的选择以可以消除感性电压为宜。
一个很好的经验法则是首先使电阻值等于电路电压，然后根据电路感性电流的水平来选择电容值，如电流是1A，选择的电容是适合的。
如果是更大的电流，那么电容值也要相应在阻容电路中加上一个二极管，可以帮助消除直流和交流负载电路中的感性电压尖峰，选用的二极管要能承受来自感性负载的正常的电压和电流值。
电路图如图6所示。
线圈储存的能量通过并列二极管以电流的形式流入线圈，在感应负载的电阻部分以焦耳热的形式消耗。
这个方式比CR方式复位时间更慢。
二极管使用容许反向电压为电路电压10倍以上时，使用大于负载电流的正向电流。
在电子电路中电路电压不太高时，也可以使用为电源电压2～3倍的容许反向电压。
图６ 二极管保护电路图５ 结 语继电器触点保护线路很多，对电感性负载通常采用负载并联二极管消火花，与触点并联RC吸收网络或压敏电阻来保护触点。
感性负载断开，数百甚至几千伏的反电动势造成的浪涌会降低触点寿命甚至彻底损坏触点。
如果电流较小，反电动势会造成电弧放电，导致金属氧化物污染触点，使接触点阻变大，触点失效。
电磁继电器常见失效模式、失效原因及失效机理分析
5.电磁继电器常见失效原因及失效机理分析 1继电器内部多余物引起的失效 轴孔内壁磨损 转轴表面磨损 磨损形成的金属粉末
5.电磁继电器常见失效原因及失效机理分析 d.簧片断裂 簧片断裂位置 簧片沿晶断口及晶界过热、熔融
5.电磁继电器常见失效原因及失效机理分析
5.3工艺结构不当引起的失效
e.线圈开路
线圈开路通常是由于线圈引出线或漆包线断裂以及引出线与引线柱或者与漆包线之间焊点脱开或者虚焊所致。 继电器一般采用与安装轴之间的轻微过盈配合而固定线圈。由于线圈骨架与固定轴之间存在配合公差，在振动环境条件下可能引起线圈与固定轴之间产生转动以及轴向运动，从而在线圈引出线上附加一定的振动应力，振动一段时间后，导致线圈引出线产生疲劳断裂。
5.电磁继电器常见失效原因及失效机理分析 e.线圈开路 漆包线断裂形貌
e.线圈开路 线圈引出线与漆包线或引线柱之间虚焊均是由于焊接工艺不当引起，包括焊接时间、焊接温度、引出线的处理等。 引出线与漆包线之间虚焊
电磁继电器常见失效原因及失效机理分析
5.电磁继电器常见失效原因及失效机理分析
e.线圈开路
非金属多余物
5.电磁继电器常见失效原因及失效机理分析
5.1继电器内部多余物引起的失效
多余物引起的失效机理主要有以下几种：
a.多余物使推动杆受阻或者卡在衔铁与轭铁之间，使衔铁无法动作、推动杆动作不到位，导致触点不能正常开闭；
多余物使推动杆受阻
电磁继电器常见失效原因及失效机理分析 1继电器内部多余物引起的失效 多余物卡在衔铁与轭铁之间
变电站中继电器常见故障分析及对策
变电站中继电器常见故障分析及对策【摘要】变电站中继电器是电力系统中重要的保护装置，但在运行中可能会出现各种故障。
本文从常见故障分析和对策两个方面进行了探讨。
在常见故障分析部分，我们讨论了中继电器可能出现的故障包括接触不良、线圈短路、触点老化等问题，并分析了这些故障可能导致的影响。
在中继电器故障对策部分，我们提出了针对各种故障的解决方法，如定期检查维护、及时更换老化零部件等对策措施。
通过对常见故障的分析和针对性的对策，可以帮助变电站维护人员及时发现和解决中继电器故障，确保电力系统的稳定运行。
在我们强调了正确的维护保养对于减少中继电器故障发生的重要性，同时也呼吁相关单位加强人员技术培训，提高故障处理效率。
通过本文的介绍，读者能够了解到变电站中继电器常见故障及对策，为电力系统的安全可靠运行提供参考。
【关键词】变电站、中继电器、常见故障、分析、对策、引言、结论1. 引言1.1 引言在变电站中，中继电器是起到非常重要作用的设备，它们在电力系统中起到传输信号、保护设备、控制操作等关键功能。
由于工作环境复杂、设备老化等原因，中继电器常会出现各种故障，给电力系统运行带来一定影响。
及时分析中继电器的常见故障并采取有效对策显得尤为重要。
在本文中，我们将深入探讨变电站中继电器常见故障的分析及对策。
通过对不同故障类型的详细解剖，我们将帮助读者更好地了解中继电器的工作原理和常见故障表现，以及如何采取有效的应对措施，确保电力系统的安全稳定运行。
在接下来的内容中，我们将首先介绍中继电器常见故障的分类和原因，然后详细分析各种故障类型的表现和影响，最后提出相应的解决对策。
通过深入研究和探讨，我们相信读者将能够更全面地认识中继电器的故障问题，并能够在实际工作中有所帮助。
结束。
2. 正文2.1 常见故障分析1. 电源故障：变电站中继电器如果出现电源故障，可能是由于电源供电不稳定、电源线路接触不良等原因所致。
为了排除此类故障，需要检查电源线路是否连接正确，电源是否稳定，如果出现问题需要及时更换电源或修复电源线路。
变电站中继电器常见故障分析及对策
变电站中继电器常见故障分析及对策变电站中继电器作为变电站保护系统的重要组成部分，起着传递信号、保护设备、保障系统稳定运行的重要作用。
由于长期运行和外界环境等因素的影响，中继电器也会发生各种故障，影响变电站的正常运行。
对中继电器的常见故障进行分析，并提出相应对策是十分必要的。
1. 误动作故障中继电器误动作是指在正常工作情况下，由于某种原因导致中继电器错误地对保护装置进行了动作。
这种故障可能会导致系统中断，设备损坏，甚至影响到变电站的整体安全运行。
误动作故障的原因主要包括以下几种：（1）火灾、雷击或电气故障等外部环境因素影响；（2）电源系统的不稳定；（3）设备老化、接线不良等内部故障；（4）中继电器的设定值、参数设置不合理。
动作延迟故障的原因主要包括以下几种：（1）控制回路中的延迟元件、延时接触器等的故障；（2）过大的控制电压波动；（3）动作回路接触不良、继电器触点磨损等。
3. 失灵故障失灵是指中继电器在工作过程中发生无法执行任何任务或发生故障时，导致保护装置无法起到保护设备的作用。
这种故障将严重危害设备的安全性，乃至整个变电站的安全。
1. 加强继电器的维护保养对中继电器进行定期的检修和维护，及时清除灰尘、污垢等杂物，检查电气连接和接线是否良好，及时更换老化的元件和磨损的触点，保证中继电器的正常运行。
2. 设备的合理设置合理设置中继电器的参数，对中继电器进行严格的设定和调试，以确保中继电器在正常工作时不发生误动作、动作延迟和失灵的故障。
3. 提高防护设备的可靠性加强对变电站防护设备的检修和维护，提高其可靠性和稳定性，从源头上保证中继电器的正常运行。
4. 安装过电压保护在中继电器设备周围安装过电压保护装置，可以有效的减少由于雷击等外部环境因素引起的中继电器误动作故障。
5. 加强人员培训加强对变电站运行人员的技术培训，提高其对中继电器设备的认识和操作技能，增强其发现和排除中继电器故障的能力。
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1.关于触点的基本注意事项
电压
触点电路的电压，在电路含有感应时会发生非常高的反向电压，电压越高能量越大，由于触点的消耗量、移动量增大，所以需要注意继电器的控制容量。
另外直流电压时控制容量会极度降低需要注意。
这是DC的情况，如果象AC电流那样没有零点（电流为零的点），则一旦发生电弧后很难消去，电弧时间变长是主因。
尤其是因为电流方向一定，在下面有所记述，所以会引起触点的移动现象，与触
点消耗相关。
一般在手册中记载了大概的控制容量，但只有这些是不够的，应该在特殊的触点电路里进行试验确认。
另外，在手册等里面虽然记载了电阻负载的情况和限定的控制容量，但这主要是表示了继电器的级别，一般以AC的125V电路的电流容量来考虑是比较妥当的。
手册中记载的最小适用负载并非继电器可以通断的下限标准值、保证值。
这个值由于通断频率、环境条件、被要求的接触电阻的变化、绝对值的不同，可靠程度是不同的。
要求模拟微小负载控制或者接触电阻为100mΩ以下的情况（测量、无线等）请使用AgPd触点的继电器。
电流
触点闭合及开路时的电流对触点影响很重要。
例如负载为电动机或者指示灯的时候，闭合时的冲击电流越大，触点的消耗量、移动量就越增加，由于触点的粘连、移动会产生触点不能断开的故障，请在实际使用时认真确认。
2.一般触点材料的特征
下表为触点材料的特征。
请在选择继电器时进行参考。
触点材料
Ag（银）
导电率·导热率在金属中是最大的。
由于低接触电阻、低价
位而被广泛使用。
缺点是在硫化物的环境容易生成硫化膜。
在低电压·微电流水平要注意。
AgCdO（银酸化
镉）
显示了Ag具有的导电性和低接触电阻，有良好的耐粘连性。
与Ag一样在硫化物环境里容易生成硫化膜。
AgSnO
2
（银酸化
锡）
具有比AgCdO还要优良的耐粘连性。
与Ag一样在硫化物环
境容易生成硫化膜。
AgW（银钨）
硬度·融点高，耐电弧性好，不易被移动·粘连，要求触点
压力高。
另外，接触电阻也比较高，耐环境性差。
加工、向
接触弹簧安装也有限制。
AgNi（银镍）电传导度可与Ag匹敌，耐电弧性好。
AgPd（银钯）
在常温下耐蚀性较好，耐硫化性虽然也不错，但在微小功率
电路里容易吸着有机气体而生成聚合物，需要贴层金属来防
止生成聚合物。
价格贵。
表面Rh镀金（铑）
兼具良好的耐腐蚀性和高硬度。
作为镀金触点在小负载情况
下使用。
在有机气体环境中易生成聚合物，请注意。
所以作
处
理 为密闭型（干簧继电器等）使用。
价格较贵。
Au 金属包层（贴金属膜） 将耐腐蚀性最好的Au 压接在母材上，厚度均一和无小孔是
其最大的特征。
使用环境条件比较恶劣的情况下，特别对 于微小负载效果大。
已有标准品的金属包层会有设计上、设备
上的困难。
Au 镀金（金镀金） 与Au 包层效果几乎相同。
由于镀金处理会有小孔和龟裂的
可能，请注意保管。
已有标准品的金镀金比较容易。
Au flash （金薄镀金）0.1～0.5μ
以开关或者与开关组成的成套保管中的触点母材的保护为目的，负载通断时可以得到一定程度的接触稳定性。
3.关于触点保护
反向电压象启动DC 继电器那样，通断继电器串联电路或DC 电动机、DC 套管、DC 螺线管等的感应性负载时必须进行二极管等的浪涌吸收以保护触点，这一点
很重要。
切断这些感应负载时，会引起数百～数千V 的反向电压，使触点受到很大损害，寿命可能会明显缩短。
另外，在上述负载的电流小于1A 以下的领域里，反向电压产生白热或者电弧放电的电弧，通过这个放电使空气中含有的有机物分解，在
触点生成黒色的异物（酸化物、炭化物），导致接触不良。
反向电压和实际测量值的例子
在图1（a ）里，使感应负载R 为OFF 的瞬间，会在线圈的两端＋、－方向产生反向电压（e ＝-Ldi/d-t ）图1（b ）那样的尖峰形，这个反向电压通过电源线加在触点的两端。
一般认为常温常压的空气中的临界绝缘破坏电压是200～300V ，所以，前面所说的反向电压如果超过的时候，会在触点进行放电，线圈储藏的能量（1/2Li 2）被消耗。
吸收反向电压时，希望在200V 以下。
有3种常用的继电器保护电路：阻容电路、压敏电阻电路和二级管电路。
阻容电路:
电阻值和电容值的选择以可以消除感性电压为宜，但是也不要过分大引起其它问题，如元件尺寸和成本。
一个很好地经验法则是首先使电阻值等于电路电压，然后根据电路感性电流的水平来选择电容值，如果电流是1A，选择0.1mF的电容是适合的。
如果是更大的电流，那么电容值也要相应增大。
因此，一个120 VAC, 0.4 A 的电路应该使用120 ohms的电阻和0.1 mF的电容。
如果这个组合没有很好地调节瞬态电压，第一步先增加电容值，然后减小电阻值。
例如：120 ohm/0.1 mF的组合和47 ohm/0.2 mF 的组合有大致相同的能量吸收时间常数，但是由于后者有更小的电阻值，在某些特殊的应用中比前者有更好的性能。
通常来说，对于一个应用是找不到一个完美的组合的，只是可以找到一些可以正常工作的组合。
在这个例子中电阻和电容的额定功率应该选择大于20W，虽然说小功率值也可以工作，这样可以让能量快速消耗。
在测试各种组合的时候，注意不要损坏其它的电路元器件。
压敏电阻电路:
压敏电阻是一个阻值会随着两端电压而发生变化的电阻。
一般来说当两端电压接近临界值的时候电阻值会迅速减小，压敏电阻可以用在一个很宽的电压范围和钳位电压下。
例如，在继电器上有一个220VAC的感性负载，可以使用额定电压稍微高于220V的压敏电阻。
当继电器触点打开的时候，加在电路上的感性尖峰会促使压敏电阻的阻值降到很小，相当于对地短路，因此继电器线圈上的电压可以被有效钳位。
二极管电路:
在阻容电路中加上一个二极管可以帮助消除直流和交流负载电路中的感性电压尖峰，效果取决于电路如何搭建。
注意二极管需要能承受来自感性负载的正常的电压和电流值。
电感器、电磁铁、接触器线圈、轭流圈等都是感性负载。
接通瞬间，电磁线圈有抑制电流上升的功能，不会出现浪涌电流；但关断时，贮存在电磁线圈中的电磁能通过触点间燃弧消耗掉，这将导致触点烧蚀，材料转移、沾结。
采用RC网络、二极管，压敏电阻等触点保护装置可减少触点的烧蚀。
负载的种类和冲击电流
负载的种类和冲击电流的特性是与通断频率也有关系的，是产生触点粘连的一个大的重要因素。
特别是在有冲击电流存在的负载的情况请与稳态电流一起测定冲击电流值，并讨论与选定的继电器的余裕度。
下表显示了有代表性的负载与冲击电流的关系。
另外，根据继电器的不同COM,NO 的极性会影响电气寿命请用实际使用极性确认。
负载的种类冲击电流
电阻负载稳态电流的1倍
螺线管负载稳态电流的10～20倍
电动机负载稳态电流的5～10倍
白炽灯负载稳态电流的10～15倍
水银灯负载稳态电流的约3倍
钠灯负载稳态电流的1～3倍
电容器负载稳态电流的20～40倍
变压器负载稳态电流的5～15倍。