当关闭开关器件时,在电流流动方向发生变化的AC电路中,每次电压变为0V时,电弧就消失。中断相对容易,不需要额外的技术。
然而,在直流电路中,由于电流的流动方向是恒定的,电弧是连续的,必须强行电弧中断。因此,对于用于直流电路的大容量继电器,电压或电流越大,电弧中断的难度就越大。
AC 电弧
电弧从触点分离的点开始持续,直到下一个电流归零的点(过零)
直流电弧
有三种主要的方法来中断直流电弧。
通过较大的触点间隙延长和电弧中断的方法
用磁铁延长和电弧中断的方法
用封闭气体冷却和电弧中断的方法
电压和电流越大,电弧(放电)能量越大,越难中断。因此,根据电压和电流的大小,采用多种断弧方法的组合。
- 用触点间隙切断电弧的方法
电弧中断最简单的方法是通过触点间隙电弧中断。由于继电器尺寸较大,这种方法一般与其他中断技术结合使用。然而,某些负载条件会产生电弧仅由触点间隙中断的区域。
(1)接触间隙中断
- 用磁铁延长和电弧中断的方法
在欧姆龙的PCB电源继电器中主要采用的方法是使用磁铁来延长和电弧中断。采用弗莱明左手定则作为延长电弧的手段。功率继电器的设计是根据磁铁的位置和类型来调整电弧被拉的距离和角度,从而在有限的空间内使电弧距离最大化。
Fleming 左手定则
电弧中断 原理
触点之间产生的电弧被拉向力的方向,使电弧弯曲并获得中断所需的距离。
可以延伸的弧的长度取决于洛伦兹力,而洛伦兹力是由电流值和磁场决定的。如果电流较低,则很难延长电弧。
因此,当电流较低时,弧长不能延长到所需的中断时间,在某些情况下,弧不能中断。
电流大
产生足够的力来延长电弧和中断。
电流小
电弧不能充分延伸到中断。
- 用封闭气体冷却和电弧中断的方法
OMRON的直流电源继电器主要使用封闭气体来冷却和电弧中断。在气密封继电器中,一种具有高导热性的加压气体被密封在接触区域。
通常情况下,当直流高压中断时,触点之间会产生电弧,根据弗莱明左手定则,在磁场的作用下,电弧会延伸到触点的两端。封闭在空间内的气体阻碍了这种电弧流动,气体的高导热性有效地将电弧能量耗散到外部。由此产生的电弧延伸使电弧电压突然升高,气体效应迅速阻断了气密外壳内的电弧。