繼電器觸點常見故障的成因及處理研究

摘要：在電力拖動系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)中，繼電器作為其中的主要元器件，在實際使用中非常容易發(fā)生故障，本文主要在繼電器觸點故障產(chǎn)生的原因基礎(chǔ)上，分析了繼電器觸點故障主要表現(xiàn)，并提出了繼電器觸點部分故障解決的具體方法。

關(guān)鍵詞：繼電器觸點;常見故障;成因分析;處理方法

繼電器的使用在控制系統(tǒng)實際運行過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但由于繼電器實際使用量非常大，同時其應(yīng)用廣泛，再加上種類非常多，所以不可避免的會出現(xiàn)故障，這就需要及時處理，否則非常容易對系統(tǒng)造成更嚴(yán)重的危害，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓，無法運行，影響實際作業(yè)。結(jié)合相關(guān)資料顯示，繼電器故障中，大多數(shù)都發(fā)生在觸點部分，此部分故障率高達(dá)整體故障率的90%，因此，非常有必要分析其故障成因，并做以相應(yīng)處理，提升系統(tǒng)運行安全性。

一、繼電器觸點產(chǎn)生故障的影響因素分析

從繼電器觸點故障情況看，主要有不接通、不分?jǐn)鄡煞N態(tài)，簡單說就是接觸不良、分?jǐn)嗖涣?。?dāng)繼電器經(jīng)過長時間使用后，其觸點部分會從一開始的間斷故障，到后來的極端故障，最終功能失效。從影響故障的因素看，與觸點的表面的情況、材質(zhì)、化學(xué)穩(wěn)定性以及機(jī)械性能有關(guān)，此外，還會受到使用環(huán)境影響。在判斷觸點壽命時，主要就是根據(jù)觸點開合準(zhǔn)確次數(shù)而定，其中觸點間接觸電阻的大小會對其產(chǎn)生直接影響，如果電阻值超過范圍時，會對電路正常工作造成直接影響，從而導(dǎo)致不能很好的接觸，再有，如果觸點金屬，受到熱效應(yīng)影響時，會發(fā)生融化，形成電磨損，進(jìn)而造成觸點之間出現(xiàn)相互粘連的情況，無法正常運行[1]。對此，可以將發(fā)生繼電器觸點故障原因總結(jié)為以下幾點：

（一）化學(xué)磨損

繼電器出現(xiàn)故障，可能會受到化學(xué)磨損的影響，發(fā)生這一情況的主要原因可能與周圍介質(zhì)中腐蝕性氣體和蒸汽有關(guān)，因為這些會造成觸點被侵蝕，導(dǎo)致觸點表面會出現(xiàn)絕緣膜，使得金屬出現(xiàn)更加嚴(yán)重的腐蝕，甚至脫落的情況，最終損壞。

（二）機(jī)械磨損

對于機(jī)械磨損，主要就是由于觸點間的滑動磨擦，或者因為發(fā)生振動后出現(xiàn)不同程度上的碰撞。如果觸點間壓力增加，滑動距離增加，此時機(jī)械磨損量也會增加，但與金屬材料的硬度卻是反比關(guān)系

（三）電磨損

正常情況下，當(dāng)繼電器在實際運行過程中，會產(chǎn)生高溫作用，促使觸點金屬形態(tài)發(fā)生變化，從一開始的固態(tài)經(jīng)液態(tài)經(jīng)過電弧放電后，高溫下向汽態(tài)轉(zhuǎn)變，最終導(dǎo)致金屬擴(kuò)散。所謂的電磨損，主要指的就是在觸點分?jǐn)噙^程中，液態(tài)金屬會受到碰撞、接觸、擠壓等影響，發(fā)生飛濺的情況，并且此種情況持續(xù)不間斷，這就導(dǎo)致原有形狀、厚度發(fā)生改變，同時呈現(xiàn)出相應(yīng)的減薄情況。由于在觸點分?jǐn)噙^程中，相應(yīng)的電弧溫度會達(dá)到金屬材料的熔點，所以，高溫下電弧無法做到及時熄滅，如果惡性負(fù)載放電時間過長，將會繼續(xù)加重電磨損[2]。

（四）接觸電阻

如果兩導(dǎo)體進(jìn)行機(jī)械接觸時，并且在接觸過程中存在電流，那么此時兩接觸表面間會出現(xiàn)相應(yīng)的接觸電阻，而此接觸電阻大小還不同，分為收縮電阻、膜電阻兩部分。其中的收縮電阻，主要指的就是平觸點，但是由于受到加工精度影響，所以無法做到觸點間的接觸絕對平面，正常情況下，與固有截面積相比較，其實際接觸面積要更小，如果僅僅是若干凸起區(qū)域，會集中收縮電流，這就造成了電流密度的增大，同時電阻就會增加，此為收縮電阻。此外，就是膜電阻，通常情況下，在繼電器觸點表面，會存在一層氣體吸附薄膜，由于會受到氧化、硫化等作用，最終會形成相應(yīng)的非金屬薄膜，但在程度上有所區(qū)別，出現(xiàn)這一情況的主要原因在于，受到了氧、氮、硫等化學(xué)物質(zhì)的污染，在輕負(fù)荷、小電流時，膜電阻具有較高的絕緣性[3]。

（五）液橋、金屬轉(zhuǎn)移

如果保持繼電器觸點處于不斷的通斷狀態(tài)，接觸壓力以及實際接觸面積會隨著間隙的改變而發(fā)生改變，此種情況會新一步增加接觸電阻數(shù)值，同時也會進(jìn)一步增加電流密度，而受到熱效應(yīng)的作用后，會出現(xiàn)局部升溫的情況，在極短的時間內(nèi)，局部溫度就會高達(dá)1600℃以上，不僅如此，還會受到電壓、電流、電感等多方面因素影響下，會持續(xù)產(chǎn)生電弧火花的現(xiàn)象，此種情況會直接導(dǎo)致大部分觸點材料達(dá)到熔點、沸點，進(jìn)而促使金屬散發(fā)并不斷四處飛濺，還會出現(xiàn)相互相熔接的現(xiàn)象。需要注意的是，一旦觸點材料達(dá)到熔點，此時各點就會呈現(xiàn)液滴狀態(tài)，進(jìn)而形成液橋。由于在小液柱之間，集合所有線路上的電壓，而后經(jīng)過高電場的作用下，會發(fā)生放電反應(yīng)形成火花，在此過程中，還會使熔液在火花下向外飛濺，此外，也會促使金屬材料發(fā)生轉(zhuǎn)移的情況，這些都會導(dǎo)致在觸點表面上出出現(xiàn)凸凹不平的情況，情況嚴(yán)重時，還會發(fā)生熔焊粘連，但凸包、凹坑主要就是在接觸點的中心部位形成。

二、繼電器觸點故障主要表現(xiàn)

通過上文的分析，可以將繼電器觸點故障總結(jié)為幾種表現(xiàn)形式：

（一）接觸對粘連

在繼電器觸點中，出現(xiàn)接觸對粘連的情況，主要是由觸點熔焊導(dǎo)致的，可能在實際使用中不夠妥當(dāng)，也可能是因為安裝不當(dāng)，導(dǎo)致負(fù)載過重，過于頻繁的操作，進(jìn)而出現(xiàn)解除對粘連[4]。

（二）觸橋變形

如果觸橋、彈性連接片、彈性系數(shù)等發(fā)生變化，都會導(dǎo)致觸點接觸不良。

（三）觸點接觸松懈

在繼電器實際使用過程中，經(jīng)過長期摩擦后，觸點會發(fā)生氧化、電弧燒蝕等情況，這就會導(dǎo)致出現(xiàn)缺陷、毛刺等形態(tài)，增加接觸電阻，從接觸面轉(zhuǎn)變成了接觸點，最終導(dǎo)致不導(dǎo)通情況。

（四）觸點磨損過快

當(dāng)繼電器吸合、分?jǐn)噙^程中，會受到拉弧影響， 出現(xiàn)液橋以及金屬轉(zhuǎn)移的情況，這會對觸點造成極大的磨損，進(jìn)而嚴(yán)重影響了繼電器的使用壽命。

三、繼電器觸點部分故障解決的具體方法

（一）接觸對粘連的解決措施

為有效解決接觸對粘連的情況，需要對繼電器進(jìn)行全面的檢查，不要安裝在沖擊大、易振動區(qū)域。當(dāng)電器在電壓波動到最小值時，要檢查其吸合以及觸點壓力情況，并做以隨時調(diào)整。要在繼電器的各項承載能力基礎(chǔ)上，核查負(fù)載容量。避免出現(xiàn)負(fù)載過大，對繼電器正常工作造成不利影響[5]。

（二）觸點接觸不牢靠的解決措施

可以使用小挫輕輕去除觸點表面的毛刺，但不能使用砂紙打磨，而后，可以使用棉紗沾酒精去除臟物，在此基礎(chǔ)上再檢查觸點的接觸面性能。同時，對于觸點其它參數(shù)需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整、檢查，確保無誤進(jìn)行通電使用。

（三）觸點磨損過快的解決措施

要對回路進(jìn)行檢查，判斷其有感性負(fù)載，可以采取滅弧措施解決電感負(fù)載，比如加裝滅弧罩，還可以采用熄滅弧電路可以減少觸點的磨損。

結(jié)語：

總之，通過本文對繼電器觸點常見故障的成因及處理的分析，不難發(fā)現(xiàn)，繼電器的使用會直接影響系統(tǒng)運行，所以，有必要全面分析繼電器觸點故障，而后結(jié)合實際情況，采取有效措施解決，為系統(tǒng)正常運作提供良好保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚文國， 楊英華， 胡朝靈. 繼電器觸點表面形貌及失效機(jī)理分析[J]. 科學(xué)與信息化， 2019， 12（008）：109-110.

[2]周哲鋒. TO-5電磁繼電器觸點熔焊粘接現(xiàn)象分析和控制措施研究[D].? 2020，56（02）：100-101.

[3]張開淋， 劉向軍. 高壓直流繼電器觸點三維動態(tài)特性測試與分析[J]. 電器與能效管理技術(shù)， 2018， 023（004）：113-119.

[4]周學(xué)， 周雨馨， 郭振國，等. 常開型繼電器觸點回彈抑制仿真與試驗研究[J]. 低壓電器， 2019， 023（005）：223-227.

[5]黃俊才， 李賢富. 電磁繼電器觸點三連通失效機(jī)理研究及控制措施[J]. 機(jī)電元件， 2019，67（13）：200-201.

作者簡介：

王超（1990.01—），男，漢族，籍貫山東省高密市，工程師，大學(xué)本科，中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，主要從事動車組運用技術(shù)支持工作。