由于繼電器觸點(diǎn)的跳動或者開閉的一瞬間均會引起感性負(fù)載的變化,產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象,但繼電器觸點(diǎn)通斷的電流較小,觸點(diǎn)間不會出現(xiàn)電弧,但會出現(xiàn)“火花放電”,這是由于觸點(diǎn)電路中存在電感,則在斷開時電感上會出現(xiàn)過電壓,它與電源電壓一起加在觸點(diǎn)間隙上,使剛分開一點(diǎn)距離的觸點(diǎn)間隙擊穿而放電。由于能量所限,只會產(chǎn)生火花放電,觸點(diǎn)間存在的電容與電感中能量的交替轉(zhuǎn)換,使火花放電時隱時現(xiàn),而成為一種高頻信號,通過高頻輻射、導(dǎo)線傳遞及分布電容等途徑而串?dāng)_到相關(guān)電路中,造成干擾信號。再者火花放電對觸點(diǎn)也會造成損傷,而會降低觸點(diǎn)的使用壽命,電火花會燒蝕觸點(diǎn)表面,使其表面不平造成接觸不良的故障。
RC消火花電路
因此必須設(shè)法消除電火花,實(shí)用的消火花電路是RC消火花電路,如圖所示。圖中虛線框內(nèi)是一種半RC吸收電路,RC消火花電路基本作用原理是,把R和C相串聯(lián)后再并聯(lián)在繼電器觸點(diǎn)的兩端。使電感中的能量不通過觸點(diǎn)而通過RC;它只吸收觸點(diǎn)斷開時產(chǎn)生的自感電勢。在繼電器觸點(diǎn)接通瞬間,由于RC被短路,所以沒有吸收作用,圖中虛線框外是一種全吸收電路,在觸點(diǎn)斷開時自感電勢經(jīng)過二極管V在負(fù)載rL上消耗掉。在實(shí)際應(yīng)用中選擇以上電路中的一種就行了。但要注意的是,RC參數(shù)要選擇適當(dāng),參數(shù)主要靠實(shí)驗(yàn)來決定,通常電容C可按負(fù)載電流1A/1μF選擇。使用二極管時其正負(fù)極性應(yīng)連接正確,且二極管V的耐壓要夠。需要指出的是RC消火花電路應(yīng)緊靠繼電器觸點(diǎn)安裝,并盡量使連接線短些,以保證消火花電路的效果。
如某廠熱處理爐的溫度自動控制系統(tǒng),用溫控儀(控制輸出為繼電器的PID調(diào)節(jié)器)及中間繼電器來控制接觸器的通、斷進(jìn)而控制電熱器。但在使用中由于溫度儀表波動大,尤其控溫精度越高其波動越大,致使中間繼電器動作頻繁,由于繼電器的電觸點(diǎn)在接通的瞬間,觸點(diǎn)上將有數(shù)倍于正常工作電流的沖擊,而在斷開瞬間,電路中儲存的電磁能將以火花的形式在觸點(diǎn)間釋放。繼電器觸點(diǎn)過于頻繁的動作造成電觸點(diǎn)的發(fā)熱、燒蝕、甚至熔焊,修磨幾次就無法使用了,只能更換繼電器。接觸器已由于經(jīng)常流過數(shù)倍的工作電流而發(fā)熱,鐵芯由于頻繁動作使鐵芯位移和磁路氣隙增大,而產(chǎn)生很大的電磁噪聲。上述問題不僅增加了維修工作量,有時還影響生產(chǎn),為此該廠對電路進(jìn)行了改造,使用RC消火花電路,RC電路選擇的參數(shù)是:C為100pF/1000V,R的為1.2kΩ/1W。把RC元件直接接在繼電器的電觸點(diǎn)上,再就是設(shè)法減小接觸器的工作電流,采取這些措施后,繼電器的觸點(diǎn)使用壽命大大延長。效果明顯,在滿足了生產(chǎn)要求的同時,還減輕了維修工作量,節(jié)約了維修費(fèi)用。
RC消火花電路在顯示儀表和無紙記錄儀等上也在使用。昌暉儀表制造有限公司生產(chǎn)的帶報警輸出的儀表,在儀表電路板繼電器輸出端均使用了RC消火花電路,對延長繼電器使用壽命和提高儀表抗干擾性能很有幫助。
《關(guān)于繼電器觸點(diǎn)火花的處理》-網(wǎng)友“寵盟一生”原創(chuàng),轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò)
因工作需要,這兩周做了一個兩相三線交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動電路,電機(jī)需要在一定的角度范圍內(nèi)正反轉(zhuǎn)。使用單片機(jī)的兩個I/O腳控制正反轉(zhuǎn),一個腳控制原點(diǎn)檢測,一個腳控制輸入信號檢測。
最開始,沒有加原點(diǎn)檢測,只是在軟件中進(jìn)行判斷,此方案導(dǎo)致,單片機(jī)每次上電,無法獲取電機(jī)的位置。后加上硬件上面的原點(diǎn)判斷,MCU上電,判斷電機(jī)是否在原點(diǎn),沒有在原點(diǎn),強(qiáng)制回原點(diǎn),然后檢測輸入信號狀態(tài),做對應(yīng)的動作。
電機(jī)的驅(qū)動電路最開始使用的是繼電器直接控制電機(jī)正反裝,幾次試驗(yàn)下來,發(fā)現(xiàn)繼電器的觸點(diǎn)吸和和釋放瞬間,會直接導(dǎo)致MCU從新上電。在網(wǎng)上搜索了一下,發(fā)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)會在釋放和吸和的瞬間產(chǎn)生火花,對MCU的電源進(jìn)行干擾。網(wǎng)上的解決方案主要是給繼電器觸點(diǎn)之間加RC吸收電路,R主要為50-200R,1/2W,C為0.01uf-1uf之間,耐壓要大于600V,因?yàn)楫?dāng)時手上沒有這兩個元器件故選擇放棄此電路,改為可控硅驅(qū)動。
由于單片機(jī)的I/O口有限,正反轉(zhuǎn)只能提供兩個I/O口,沒有管腳可以增加去做過零檢測,故選擇了帶有過零檢測的光電可控硅MOC3061,由于電機(jī)的功率不大,故用moc3061直接驅(qū)動電機(jī)工作,使用的過程中發(fā)現(xiàn),moc3061會有硬件延時,導(dǎo)致電機(jī)的位置漂移。moc3061的驅(qū)動電路避免了火花,但是有時無法停止下來,排除軟件的錯誤,發(fā)現(xiàn)是硬件上面有缺陷,無法達(dá)到要求,故有改回繼電器驅(qū)動。
繼電器驅(qū)動,自己做了一下幾點(diǎn):
1、繼電器輸出端的線路上面增加磁環(huán)(作用不是很明顯)。
2、繼電器和I/O腳之間使用光耦驅(qū)動代替二極管(作用不是很明顯)。
3、找了一個壞的開關(guān)電源,本來想拆幾塊壓敏電阻,發(fā)現(xiàn)沒有壓敏電阻,最有拆了兩塊高壓陶瓷電容,把高壓陶瓷電容加在繼電器輸出觸點(diǎn)和零線之間,發(fā)現(xiàn)干擾消失。