繼電器觸點有多種金屬和合金、尺寸及樣式。沒有通用的觸點。繼電器用戶應盡可能精確地選擇滿足特定應用要求的觸點材料、額定值和樣式。否則可能導致觸點問題，甚至縮短觸點壽命。

例如，某些觸點材料需要電弧來防止硫化、氧化和污染。對干式或低電平電路中的觸點使用此類材料會導致觸點無法以電氣方式閉合電路（即使它們能夠以物理方式接通）。這具有欺騙性，觸點可能看起來很干凈，但事實并非如此。實際上，觸點表面有一層非常薄的絕緣硫化、氧化或污染膜。必須去除這層薄膜，才能建立電路連續(xù)性，而電弧可以實現(xiàn)這一點。（對于干式和低電平電路，應使用分叉觸點。）

應用注意事項

在某些應用中，觸點可能受到嚴重的電流浪涌沖擊，從而大大縮短其壽命。以一盞白熾燈為例。一盞 40 瓦特 120 VAC 燈的額定電流為 0.33 安培。然而，當天氣寒冷時，燈絲的電阻非常低，導致初始浪涌電流可能高達 6 安培！假如要用 2 安培的觸點嘗試開關(guān) 40 瓦特的燈，將導致觸點過早失效。

在電機和變壓器應用中，以及存在顯著分布式線路電容的應用中，也存在同樣的情況。在啟動過程中，電機可以吸引 600% 或更多運行電流。因此，3 安培電機在啟動過程中實際上會吸收 18 安培或更多電流。應使用額定電流至少為 20 安培的觸點。此外，當斷開連接時，電機會在減速至停止的過程中充當電壓發(fā)生器。根據(jù)電機的不同，它可以反饋到電路電壓中，使電壓遠超額定的線路電壓。這些出現(xiàn)在分離觸點之間的電壓會導致觸點之間存在破壞性電弧，從而導致觸點過早失效。因此，建議進行消弧。（本應用說明稍后部分將討論消弧技術(shù)。）

變壓器會呈現(xiàn)一個不尋常的陷阱，讓毫無戒心的繼電器用戶陷入其中。當變壓器斷電時，其鐵芯可能包含剩磁。如果在電壓與剩磁的極性相同時重新加電，則鐵芯在重新加電的前半周期內(nèi)可能會達到飽和。因此，電感將最小，大約 1,000% 的電涌電流可能會存在幾個周期，直到鐵芯脫離飽和為止。更糟的是，如果在零電壓或接近零電壓時重新加電，并且不斷增大的電壓促進了剩磁，則鐵芯和氣隙可能會飽和。可能會產(chǎn)生 4,000% 或更多浪涌！此外，與電機負載一樣，當變壓器斷電時，變壓器將產(chǎn)生一個反電壓，從而導致分離觸點之間存在破壞性電弧。

分布式線路電容為繼電器及其觸點帶來了特殊問題。當繼電器與要開關(guān)的負載相距較遠時，將發(fā)生這種情況。觸點閉合的瞬間，分布式線路電容在負載電流通過之前充電。此電容可以顯示為觸點的初始短路，并可吸引遠超負載電流的電流。在選擇繼電器以在分布式線路電容可能較大時開關(guān)電路之前，應測量瞬時浪涌電流，并相應地選擇觸點。

觸點材料

純銀

在所有金屬中，純銀具有很高的電學和熱學性能。它是非常好的通用材料。然而，它會受到硫化的影響。大都市區(qū)室內(nèi)的硫化速率約為每天每平方厘米 70 微克。這種硫化會在銀表面形成薄膜，從而增加觸點接口電阻。

因為銀和銀合金會硫化，接觸壓力必須足夠大，才能穿透這層薄膜。（受控電弧也會有所幫助，因為它會燒掉硫化物，并且觸點超程會擦去殘留物。）雖然這種壓力對銀鎘觸點沒有明顯的影響，但它們確實會加劇純銀觸點材料的磨損。此外，由于硫化物膜的緣故，純銀觸點可能會產(chǎn)生零點幾伏特的接口電壓。眾所周知，這層薄膜可以吸附并包埋空氣中的污垢。穿透這層薄膜會產(chǎn)生電氣噪聲。因此，純銀觸點不用于低電平開關(guān)，如音頻電路。相反，純銀和銀合金觸點用于 12 伏特、0.4 安培或更大電流的電路。

鍍金的銀

對于在初始操作前必須長時間處于怠速狀態(tài)的繼電器，銀觸點硫化會產(chǎn)生非常大的觸點接口電阻。對于此類應用，應指定鍍金的銀觸點，而不是指定銀觸點。每個觸點上的鍍金可以盡可能降低硫化，并在接觸時提供良好的電氣性能。由于黃金的沸點溫度較低，如果超過弧電壓和電流，只需幾個開關(guān)周期，鍍金就會燒掉。然后，銀襯底暴露在外，可能會形成一層硫化物膜。除非可以容忍這種情況，否則鍍金觸點不應產(chǎn)生電弧。

鍍金層

用于干式和低電平電路的常見觸點采用鍍金層。鍍金層要有足夠的厚度，除非受到電弧條件的影響，否則不應磨穿至露出基底金屬。

銀鎳

根據(jù)應用的不同，純銀觸點的材料轉(zhuǎn)移可能相當普遍。通常，材料往往積聚在一個觸點的中心，而另一個觸點上的材料損耗會留下一個洞或“坑”。這種點蝕可能會導致觸點過早失效。在此類應用中，建議使用細晶粒銀觸點。這些觸點與 0.15% 的鎳形成合金，使觸點具有細粒結(jié)構(gòu)。因此，材料轉(zhuǎn)移均勻分布于觸點的整個表面，確保觸點壽命更長。

銀氧化鎘

長期以來，銀氧化鎘觸點一直用于開關(guān)產(chǎn)生高能電弧的負載。銀氧化鎘觸點的導電性低于純銀觸點，但對材料轉(zhuǎn)移和因電弧造成的材料損耗具有優(yōu)異的抵抗能力。它們確實在配對觸點之間表現(xiàn)出更大的接口電阻，并且觸點配件的熱量也會略微升高。銀氧化鎘的最小額定弧電壓為 10 伏特，與純銀觸點一樣，這種合金中的銀會氧化和硫化。因此，電弧是保持這些觸點清潔的必要條件。

銀氧化銦錫

銀氧化銦錫觸點雖然不易獲得，但比銀氧化鎘觸點具有更好的抗電弧侵蝕和焊接性能。不過，它們的導電性甚至更差，而且比銀氧化鎘觸點更堅硬。它們在配對觸點之間具有更大的接口電阻，因此電壓降和熱量上升幅度更大。目前，銀氧化銦錫比銀氧化鎘更昂貴，許多繼電器用戶僅將其用于白熾燈負載和電容器等在觸點彈跳過程中存在大量浪涌電流的應用。對于中低功率電阻和電感負載，銀氧化鎘仍然很常用，是 Siemens Electromechanical Components (SEC) 的推薦材料。對于理應使用銀氧化銦錫的應用，請聯(lián)系 SEC 應用工程部。

銀銅鎳

銀銅鎳觸點適用于高浪涌直流應用，如白熾燈和電容負載。這些觸點具有良好的抗焊接性。

金銀鎳合金

金銀鎳合金觸點用于開關(guān)通常小于 1 安培的負載，其特點是接通和斷開時的電氣噪聲小于純銀觸點。鍍金的銀觸點具有與金銀鎳合金相似的特性，但價格較低。

鈀

鈀觸點不會硫化或氧化，因此具有極低的電氣噪聲水平。其預期電氣壽命約為純銀觸點的 10 倍。然而，由于電導率相對較差，負載電流被限制在 5 安培左右。

鈀觸點需要 0.006" 至 0.012" 的超程來確保良好的滑觸作用。因此，它們主要用于電話式繼電器，即觸點臂與線圈長度平行并且易于獲取這種超程的繼電器。此外，應將鈀觸點分叉，以幫助確保觸點閉合時的電路連續(xù)性。

鎢

鎢觸點適用于高壓應用，這種應用通常需要高度重復的開關(guān)操作。鎢的熔化溫度為 3,380oC，具有極好的抗電弧腐蝕性能。

鎢可能會形成麻煩的氧化膜，尤其在某些直流應用中用作陽極觸點時。因此，鎢常用作陰極觸點，而鈀合金則用作陽極觸點。這種組合還盡可能減小了觸點接口電阻并減少了材料轉(zhuǎn)移。

汞

汞的熔化溫度為 -38.87oC。因此，它在繼電器中使用時呈液態(tài)。汞將粘附在任何清潔金屬的表面，并用作水銀濕簧繼電器中的觸點。它具有良好的導電率，并且呈液態(tài)，觸點與觸點之間沒有材料轉(zhuǎn)移堆積。事實上，當觸點打開且汞返回至繼電器底部的池中時，新鮮汞就會在下次開關(guān)操作中占據(jù)它的位置，因此任何此類材料的轉(zhuǎn)移都無法實現(xiàn)。汞的沸騰溫度為 357oC。因此，汞觸點不能開關(guān)超過幾安培的電流。

觸點壽命

通用和電源繼電器的預期電氣壽命額定值一般為最少 100,000 次操作，而預期機械壽命可能為 100 萬、1,000 萬甚至 1 億次操作。

與機械壽命相比，電氣壽命額定值如此之低的原因是觸點壽命取決于應用。電氣額定值適用于開關(guān)額定負載的觸點。當一組觸點開關(guān)低于額定值的負載時，觸點壽命可能會顯著延長。例如，25 安培、240 VAC、80% P.F. 的觸點開關(guān)一個 25 安培負載時，預期可執(zhí)行超過 100,000 次操作。但是，如果這些觸點用于開關(guān) 5 安培、120 VAC 的電阻負載，則壽命可能超過 100 萬次。額定電氣壽命還考慮了觸點的電弧破壞。通過使用適當?shù)南。|點壽命可能會延長。表 1 列出了幾種不同金屬的一些弧電壓和電流值。如果超過最小弧電壓和電流，則電弧將點燃。但是，如果給定最小弧電壓下的負載電流小于該電壓的最小弧電流，則不會產(chǎn)生電弧。同樣，如果負載電壓（或反電勢）小于觸點金屬的最小弧電壓，則不會產(chǎn)生電弧。如前所述，為了燒掉觸點上的任何硫化、氧化或污染物，可能需要電弧。然而，電弧本質(zhì)上具有破壞性。為了盡可能延長觸點壽命，一旦電弧點燃，應盡快消弧。可以使用本應用說明中介紹的技術(shù)完成此類消弧。

表 1 各種觸點材料的特性

當電壓和電流值低于點燃電弧所需的電壓和電流值時，分離的觸點之間可能會產(chǎn)生火花。這種火花是電容放電，與電弧相比較弱。即便如此，這種火花可能足以防止觸點上堆積硫化、氧化和污染物。（注意：消弧對觸點火花幾乎沒有影響。）

當觸點粘住或焊接時，或者當一個或兩個觸點損耗過多材料并且無法實現(xiàn)良好的電氣性能時，觸點壽命就會終止。這些條件是連續(xù)開關(guān)操作期間累積材料轉(zhuǎn)移的結(jié)果，以及飛濺造成材料損耗的結(jié)果。

材料轉(zhuǎn)移和材料損耗

材料轉(zhuǎn)移是由 I2 R 熱量引起。當開關(guān)觸點開始分離時，觸點面積將減小。流經(jīng)這個越來越狹窄的區(qū)域的負載電流會產(chǎn)生熱量，導致觸點材料熔化，然后沸騰。液化金屬往往聚集在陰極觸點上，因為該觸點比陽極觸點的溫度更低。電弧期間也會發(fā)生材料轉(zhuǎn)移。但在此條件下，材料從陰極轉(zhuǎn)移到陽極 - 轉(zhuǎn)移量取決于電弧的嚴重程度和持續(xù)時間，以及所用觸點材料的類型。由于觸點材料首先朝一個方向轉(zhuǎn)移，然后反向轉(zhuǎn)移，因此理想的消弧技術(shù)是在陽極恢復起弧前所有丟失到陰極的材料時進行電弧淬火。然而，哪怕只是嘗試，也不切實際。

材料損耗主要是由于觸點在接通時彈跳而使熔融和沸騰的金屬飛濺所致。在數(shù)以萬計的操作過程中，這種損耗可能非常顯著，而盡可能減小損耗的唯一可行方法就是消弧。消弧可快速淬火電弧，從而保持觸點溫度較低。

在直流應用中，金屬遷移是可預測的，因為一個觸點總為負，另一個觸點總為正。在隨機開關(guān)的交流應用中，當發(fā)生電弧時，任一觸點都可能為負或為正。每次打開開關(guān)時，遷移方向都不會相同，并且任一觸點的材料損耗不能太明顯，除非負載條件導致飛濺。

然而，并非所有交流應用都包含隨機開關(guān)。在某些應用中，繼電器以設(shè)定的速率或頻率運行。在這種情況下，觸點在正弦波的同一近似點處斷開負載電流。也就是說，在觸點分離瞬間，同一個觸點始終為正，而另一個觸點始終為負。電弧期間的材料始終朝同一方向轉(zhuǎn)移。在此類應用中，可能需要進行觸點消弧。

這并不是說隨機開關(guān)交流應用不需要消弧。相反，消弧有助于控制熔融金屬飛濺導致的觸點材料損耗。也就是說，當消弧時，觸點溫度保持很低水平。

持續(xù)時間短的受控電弧有利于實際實現(xiàn)觸點的額定壽命。如前所述，這是因為這種電弧可燒掉觸點上可能阻止電氣連接的任何沉積物。這種控制通過消弧實現(xiàn)。除非電弧和/或觸點超程清潔觸點，否則觸點表面可能會形成薄膜，或者吸附異物。因此，建議僅在負載電壓（或反電勢）和電流超過這些觸點的弧電壓和電流額定值的應用中使用通用和電源繼電器。

觸點保護

在分離的觸點之間進行電弧淬火的常用方法也許是直接在觸點之間放置 R-C 網(wǎng)絡(luò)。當觸點剛剛開始分離且電弧點燃時，饋入電弧的負載電流將通過串聯(lián)電阻分流到電容器中，使電弧失去部分能量。因此，電弧持續(xù)時間將縮短，材料損耗將降至很低水平。

圖 1 觸點保護示意圖

從理論上講，理想的消弧方法就是直接在觸點之間放置電容器。但是，由于電路中沒有電阻器，當觸點接通時，沒有什么可以限制電容器的放電電流。這種幾乎瞬時的放電電流會產(chǎn)生短暫但嚴重的電弧，根據(jù)觸點材料和特性，可能會導致焊接觸點。因此，需要使用電阻器來限制電容器的放電電流。但是，這樣做有一個缺點。那就是，電阻器往往會將電容器與電容器應保護的觸點隔離開來。因此，電阻量應盡可能小。

許多繼電器用戶不熟悉為電弧淬火服務選擇電容器的流程。首先，交流與直流不同，交流在 60 赫茲的服務中每秒過零 120 次，而直流當然是連續(xù)電流。在交流服務中，電容器不需要像直流服務那樣大，因為交流電弧將在零交越點處熄滅。在直流服務中，電容器必須繼續(xù)將負載電流從觸點中分流，直到觸點相距足夠遠以使電弧熄滅為止。

電容器選擇

假設(shè)有一個 28 伏特、5 安培的直流應用。進一步假設(shè)需要一個 R-C 網(wǎng)絡(luò)，在觸點分離后，將產(chǎn)生大約 15 伏特 1 微秒的觸點電壓。由于電阻值應盡可能小，可以選擇 2 歐姆電阻器。在 2 歐姆時，峰值電容器放電電流在零時為 14 安培。根據(jù)觸點材料和尺寸，在如此短的時間內(nèi)，這 14 安培也許完全可以接受。

在任何給定時刻，觸點電壓（即，弧電壓）就是電阻器電壓降和電容器電壓的總和。選擇一個電容器電壓，比如 10 伏特。剩余的 18 伏特電壓必須出現(xiàn)在 5.6 歐姆負載和 2 歐姆電阻器上。因此，瞬時電容器電流是：

2 歐姆電阻器的電壓降為 4.8 伏特。因此，觸點分離后一微秒時的弧電壓為 4.8V + 10V = 14.8V，或約為電源電壓的 53%。

要確定所需的電容大小，可以使用電容器電壓的基本方程：

ec = E(1 - ε -t/RC)

重新排列方程以求解電容，得出 1.1 μfd。

其中：

t = 1 微秒。

ec = 10 伏特 = 在時間 t 時的電容器電壓。

E = 28 伏特（對于交流，請使用峰值）。

R = 2.0 歐姆。

下一個問題涉及電容器結(jié)構(gòu)。電容器能否承受放電浪涌電流？當觸點閉合時，電容器將通過電阻器放電。對于 1 μfd 電容器和 2 歐姆電阻，時間常量為：R x C = 2 x 1 μfd= 2.0 微秒。

要確定放電 di/dt：

其中：.63 是在一個時間常量為 2.0 微秒期間的電容器電壓損耗。

該 di/dt 不是很嚴重，很多電容器應該都能承受。但是，5 安培 240 VAC 應用的 di/dt 在交流線路峰值（即 340 伏特）時為 107A/μsec.；應據(jù)此相應地選擇電容器*。

當然，可以通過更大的電阻值來降低 di/dt，以進一步限制電容器的放電電流。但是，電阻值越大，電容器對電弧的影響就越小。

其他消弧方法

對于某些應用中的淬火直流電弧，使用繼電器時可以在靠近觸點處放置一個永磁體。磁體排斥直流電弧，從而拉伸電弧，使其迅速熄滅。

某些繼電器用戶在感應負載上連接一個二極管，以防止反電壓到達觸點。當繼電器觸點打開時，電感的存儲能量通過二極管循環(huán)，而不是通過電弧循環(huán)。雖然這是一種可接受的保護觸點的方法，但確實會導致電感負載的保持時間延長。對于不能容忍保持時間延長的應用，可放置一個電阻器與二極管串聯(lián)。但是，電阻器會降低二極管的有效性，而且通常必須通過反復試驗才能達成妥協(xié)。

通過使用齊納二極管代替電阻器，可大幅縮短保持時間。這是因為在跨過二極管的電壓等于其電壓降總和之前，二極管不能打開。

在一些電路中，空間非常寶貴，可能沒有足夠的空間放置齊納二極管和普通二極管。在此類電路中，一些設(shè)計人員使用金屬氧化物變阻器。MOV 的運行方式類似于背對背齊納二極管。而且，由于 MOV 是雙向器件，因此既可用于交流電路，也可用于直流電路。

消弧還有一個好處是盡可能降低了 EMI。觸點之間若未消弧，將相當于一個“出色”的噪聲發(fā)生器。這種噪聲對電路中或射頻干擾 (RFI) 場內(nèi)的敏感元件會造成麻煩。在嚴苛的條件下，EMI 可能會導致 IC 邏輯門、SSCR 和三端雙向可控硅元件不必要地打開，并可能導致其他半導體器件損壞。

*建議的電容器類型為金屬化箔和薄膜箔。查看電容器規(guī)格的 dv/dt 和 di/dt 額定值。

注釋

• 在指定繼電器之前，測量要開關(guān)的電路的電流浪涌。

• 切勿并聯(lián)繼電器觸點以使觸點額定值加倍。除非繼電器經(jīng)過特別調(diào)整，否則它們不會同時吸合和釋放。即使要進行特別調(diào)整，也不用在整個生命周期內(nèi)保持這種調(diào)整。

• 將 Form C 觸點并聯(lián)可能會導致不必要的先通后斷排列方式。低電平額定電流為 2 安培的觸點可用于開關(guān) 2 安培負載。但是，一旦這樣做，它們就不能用于可靠地開關(guān)低電平負載。

• 在包含一系列打開繼電器觸點（AND 邏輯）的電路中，除最后一組要閉合的觸點外，所有觸點都將保持干燥。同樣，在包含一系列閉合觸點的電路中，除第一個要打開的觸點外，所有觸點都將保持干燥。

• 總電路觸點電阻可能會限制串聯(lián)使用許多繼電器觸點。

• 吸引電容式浪涌電流或產(chǎn)生電感反電勢的“低電平”電路不是低電平。決定觸點額定值的是嚴苛情況下的電路條件，而不是穩(wěn)態(tài)條件。