簡(jiǎn)介
（注意：僅適用于直流線圈開(kāi)關(guān)交流負(fù)載）
白熾燈、電感負(fù)載（如電機(jī)和螺線管）、電容負(fù)載（如電子鎮(zhèn)流器和開(kāi)關(guān)式電源等）在加電時(shí)可以表現(xiàn)出非常大的初始浪涌電流。最大可達(dá)到 10X 穩(wěn)定狀態(tài)電流或更大，尤其麻煩的是電壓正弦波峰值附近隨機(jī)發(fā)生的端子閉合。這種過(guò)大的浪涌電流經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致端子焊接。此類(lèi)應(yīng)用的繼電器通常需要超大尺寸，或經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，與相對(duì)適中的穩(wěn)態(tài)電流相比可以處理大浪涌電流。這通常會(huì)導(dǎo)致額外的控制成本和更大的占地面積。
同樣，由于斷開(kāi)接觸弧通常僅在大電流正弦波轉(zhuǎn)換通過(guò)零點(diǎn)并反轉(zhuǎn)極性時(shí)才熄滅，因此同步必須基于“接通”時(shí)電壓波形和“斷開(kāi)”時(shí)電流波形的零點(diǎn)交越。在具有整功率因數(shù)的負(fù)載（電阻、燈等）情況下，沒(méi)有相移，因此可以為“接通”和“斷開(kāi)”同步使用基于電壓的零點(diǎn)交越感應(yīng)。
如果實(shí)施得當(dāng)，最大峰值電流能力可增加約 8-10 倍，給定負(fù)載的開(kāi)關(guān)壽命可增加約 8-10 倍，給定開(kāi)關(guān)壽命下的最大負(fù)載也可最大增加至 5 倍左右（只要不超過(guò)繼電器能夠承載的最大電流）。
即使在具有整功率因數(shù)且初始浪涌電流較小的無(wú)抗負(fù)載上，也可以實(shí)現(xiàn)顯著的負(fù)載壽命性能改進(jìn)。
注意：另見(jiàn)以下“觸點(diǎn)閉合（接通）時(shí)同步”和“電感負(fù)載的特別接通/斷開(kāi)注意事項(xiàng)”部分中有關(guān)開(kāi)關(guān)鐵芯電感負(fù)載的注意事項(xiàng)。
將觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)相位同步到負(fù)載電源
（注意：僅適用于直流線圈開(kāi)關(guān)交流負(fù)載）
另見(jiàn)以下“電感負(fù)載的特別接通/斷開(kāi)注意事項(xiàng)”。
在通過(guò)同步觸點(diǎn)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間與交流電壓和/或電流正弦波來(lái)開(kāi)關(guān)某些負(fù)載類(lèi)型時(shí)，可通過(guò)多種方法提高繼電器性能。這僅適用于直流線圈類(lèi)型，因?yàn)榻涣髡也ǖ哪承┎糠帜芰坎蛔悖瑹o(wú)法影響交流線圈繼電器或接觸器的操作。
如果實(shí)施得當(dāng)，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)壽命，特別是處理高浪涌負(fù)載的能力將顯著提高。通常可實(shí)現(xiàn)浪涌電流容量和負(fù)載開(kāi)關(guān)壽命約 10 倍的提高，具體取決于具體應(yīng)用的準(zhǔn)確實(shí)施和其他因素。
下面將討論其中一些技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)和局限性：
當(dāng)觸點(diǎn)閉合剛好同步到電壓波形的零點(diǎn)交越之前或之后時(shí)，繼電器觸點(diǎn)不會(huì)產(chǎn)生太大的電流或電壓，因此預(yù)期可以獲得更長(zhǎng)的觸點(diǎn)壽命，并且可以提高處理具有高起動(dòng)電流的負(fù)載的能力（因?yàn)殡妷汉碗娏麟S著正弦波從零上升，因此在繼電器觸點(diǎn)閉合和穩(wěn)定期間很少會(huì)看到最大峰值電流）。
這通過(guò)在一個(gè)時(shí)間（與后續(xù)零電壓交越點(diǎn)偏移繼電器的運(yùn)行時(shí)間）驅(qū)動(dòng)繼電器線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便繼電器觸點(diǎn)始終剛好在零點(diǎn)之前或之后“接通”（通常零 +/- 1 微秒可以接受且可以實(shí)現(xiàn)）。
由于繼電器運(yùn)行時(shí)間因繼電器系列、繼電器、批次以及繼電器的使用壽命而異，因此最好使用微控制器實(shí)現(xiàn)，在微控制器中監(jiān)控繼電器的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間，并通過(guò)移動(dòng)平均或 8 到 10 個(gè)操作將偏移時(shí)間調(diào)整為非常準(zhǔn)確地達(dá)到零交越點(diǎn)。也可以通過(guò)讓線圈達(dá)到標(biāo)稱(chēng)電壓的 125% 或 150% 最大程度減少運(yùn)行時(shí)間的變化（如果以最大額定電流開(kāi)關(guān)，則不建議使用）。在定時(shí)計(jì)算中也應(yīng)考慮運(yùn)行彈跳時(shí)間。
示例 1：1/10 Hp 電感風(fēng)扇電機(jī)在電壓波形上以 0° 通電。頂部為電壓，底部為電流。請(qǐng)注意非常高的前半個(gè)周期的電流浪涌
示例 2：相同的 1/10 Hp 電感風(fēng)扇電機(jī)在電壓波形上以 90° 通電。頂部波形為電壓，底部波形為電流。請(qǐng)注意，沒(méi)有過(guò)量的前半周期電流浪涌。對(duì)于大多數(shù)電感負(fù)載，最佳接通點(diǎn)在峰值前約 75° 處，但是應(yīng)該為每一種負(fù)載類(lèi)型測(cè)出最適合的條件。是否使用確切的值并不重要，因此 70-90° 范圍內(nèi)的任何值通常都能接受。
示例 3a：在零點(diǎn)處接通白熾燈
大多數(shù)無(wú)感負(fù)載應(yīng)該在非常接近零電壓的位置通電才能達(dá)到最佳觸點(diǎn)性能。這樣做可以最大限度減少觸點(diǎn)閉合和穩(wěn)定時(shí)間間隔期間的電流浪涌，從而降低粘性焊接機(jī)會(huì)。這在高浪涌電流負(fù)載（如白熾燈、電子燈鎮(zhèn)流器、開(kāi)關(guān)電源等）上尤其重要。
示例 3a 顯示了一個(gè)在非常接近零電壓處打開(kāi)的白熾燈，因此電流按照交流正弦波上升。示例 3b 顯示的是在峰值電壓下打開(kāi)的相同負(fù)載 - 當(dāng)對(duì)冷燈燈絲施加高電壓時(shí)，產(chǎn)生高浪涌電流。這種高浪涌電流會(huì)大大增加觸點(diǎn)閉合和穩(wěn)定時(shí)出現(xiàn)粘性焊接的風(fēng)險(xiǎn)。同樣，在電容負(fù)載上以及在接近峰值電壓處開(kāi)關(guān)時(shí)，通常會(huì)發(fā)生高電流。
示例 3b：在峰值處接通白熾燈
同樣，當(dāng)觸點(diǎn)打開(kāi)剛好在電流波形的零點(diǎn)交越之前（通常 -1/2 / ±0 微秒可以接受且可以實(shí)現(xiàn)）但永遠(yuǎn)不在之后發(fā)生同步時(shí)，繼電器觸點(diǎn)不會(huì)“斷開(kāi)”太多的電流或電壓，電弧將在即將到來(lái)的零點(diǎn)交越處熄滅，從而大大減少觸點(diǎn)腐蝕和磨損。對(duì)于電壓和電流之間沒(méi)有相位差的無(wú)感負(fù)載，在零電壓處斷開(kāi)同樣可以接受，并且使控制設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。
另見(jiàn)以下“電感負(fù)載的特別接通/斷開(kāi)注意事項(xiàng)”。
示例 4a：在峰值處斷開(kāi)白熾燈
示例 4b：在零點(diǎn)處斷開(kāi)白熾燈
顯然，在電阻或白熾燈負(fù)載情況下，剛好在零電壓或電流之前斷開(kāi)觸點(diǎn)會(huì)減少斷開(kāi)電弧的強(qiáng)度并延長(zhǎng)觸點(diǎn)壽命。
電感負(fù)載（尤其是帶鐵芯的電感負(fù)載）必須以不同方式進(jìn)行處理，因?yàn)樗鼈儍A向于在接通時(shí)產(chǎn)生高浪涌電流，并在斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重接觸電弧和高瞬變電壓。
與在非常接近零點(diǎn)交越處接通觸點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生滿(mǎn)意結(jié)果的無(wú)感負(fù)載不同，電感載荷（尤其是變壓器和電磁閥等鐵芯電感器）絕不應(yīng)在零點(diǎn)交越處接通。這樣做將驅(qū)使電感器飽和，從而產(chǎn)生非常高的初始電流浪涌。這種電感負(fù)載在交流電壓波形上以約 75° 左右驅(qū)動(dòng)時(shí)性能更好。每個(gè)負(fù)載都有點(diǎn)不同，因此應(yīng)監(jiān)控和調(diào)整每個(gè)負(fù)載以獲得最佳性能。
斷開(kāi)電感負(fù)載時(shí)的性能尤其得以提高。這是因?yàn)閿嚅_(kāi)電弧的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間降低，從而使觸點(diǎn)材料的電弧腐蝕大大降低。同樣，由于觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)負(fù)載電感中存儲(chǔ)的能量非常小，產(chǎn)生的電磁干擾 (EMI) 和反向電壓瞬變強(qiáng)度降低，因此對(duì)敏感電子設(shè)備的不利影響降至最低。這通過(guò)在一個(gè)時(shí)間（與后續(xù)零電流交越點(diǎn)偏移繼電器的釋放時(shí)間）去除繼電器線圈驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以便繼電器觸點(diǎn)始終剛好在零點(diǎn)之前（但絕不在之后）“斷開(kāi)”（通常 -1/2 / +0 微秒可以接受且可以實(shí)現(xiàn)）。
示例 5A：在峰值電壓處接通電感負(fù)載 - 在零電流處斷開(kāi)電感負(fù)載。（注意：電流的相位滯后于電壓。）
示例 5B：在零電壓處接通電感負(fù)載 - 在峰值電流處斷開(kāi)電感負(fù)載（注意：電流的相位滯后于電壓。）
總結(jié)
在正確實(shí)施時(shí)，同步觸點(diǎn)接通和斷開(kāi)與負(fù)載電壓和電流可顯著提高性能。但是，如果技術(shù)實(shí)施不當(dāng)，由于材料轉(zhuǎn)移或觸點(diǎn)腐蝕加速，也可能會(huì)發(fā)生性能下降。應(yīng)始終咨詢(xún) TE 工程獲取每種類(lèi)型繼電器的實(shí)施建議。
由于繼電器運(yùn)行和釋放時(shí)間因繼電器系列、繼電器、批次以及繼電器的使用壽命而異，因此最好使用微控制器實(shí)現(xiàn)，在微控制器中相對(duì)于電壓（如果是斷開(kāi)電感負(fù)載則相對(duì)于電流）波形和定期調(diào)整的偏移時(shí)間監(jiān)控繼電器的實(shí)際運(yùn)行和釋放時(shí)間。這是確保隨著繼電器的不斷使用精確轉(zhuǎn)換的最佳方法。
在圍繞零電壓 +/-1 微秒處接通以及在零電流前 - 1/2 / +0 微秒處斷開(kāi)可以接受且可以實(shí)現(xiàn)。在無(wú)感負(fù)載上，斷開(kāi)時(shí)與零電壓同步會(huì)使性能可以接受并讓控制設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。
需要注意的是，溫度對(duì)繼電器線圈導(dǎo)線電阻以及因此對(duì)運(yùn)行電壓和運(yùn)行/釋放時(shí)間的影響必須得到補(bǔ)償。應(yīng)用說(shuō)明“適當(dāng)?shù)木€圈驅(qū)動(dòng)對(duì)提高繼電器和接觸器性能至關(guān)重要”和“線圈電壓和溫度補(bǔ)償”中對(duì)此進(jìn)行了討論。
