简介

（注意：仅适用于直流线圈开关交流负载） 

白炽灯、电感负载（如电机和螺线管）、电容负载（如电子镇流器和开关式电源等）在加电时可以表现出非常大的初始浪涌电流。最大可达到 10X 稳定状态电流或更大，尤其麻烦的是电压正弦波峰值附近随机发生的端子闭合。这种过大的浪涌电流经常会导致端子焊接。此类应用的继电器通常需要超大尺寸，或经过特别设计，与相对适中的稳态电流相比可以处理大浪涌电流。这通常会导致额外的控制成本和更大的占地面积。 

同样，由于断开接触弧通常仅在大电流正弦波转换通过零点并反转极性时才熄灭，因此同步必须基于“接通”时电压波形和“断开”时电流波形的零点交越。在具有整功率因数的负载（电阻、灯等）情况下，没有相移，因此可以为“接通”和“断开”同步使用基于电压的零点交越感应。 

如果实施得当，最大峰值电流能力可增加约 8-10 倍，给定负载的开关寿命可增加约 8-10 倍，给定开关寿命下的最大负载也可最大增加至 5 倍左右（只要不超过继电器能够承载的最大电流）。 

即使在具有整功率因数且初始浪涌电流较小的无抗负载上，也可以实现显著的负载寿命性能改进。 

注意：另见以下“触点闭合（接通）时同步”和“电感负载的特别接通/断开注意事项”部分中有关开关铁芯电感负载的注意事项。

将触点开关相位同步到负载电源

（注意：仅适用于直流线圈开关交流负载） 

另见以下“电感负载的特别接通/断开注意事项”。 

在通过同步触点“接通”和“断开”时间与交流电压和/或电流正弦波来开关某些负载类型时，可通过多种方法提高继电器性能。这仅适用于直流线圈类型，因为交流正弦波的某些部分能量不足，无法影响交流线圈继电器或接触器的操作。 

如果实施得当，触点开关寿命，特别是处理高浪涌负载的能力将显著提高。通常可实现浪涌电流容量和负载开关寿命约 10 倍的提高，具体取决于具体应用的准确实施和其他因素。

下面将讨论其中一些技术及其优点和局限性：

• 触点闭合（接通）时同步：

当触点闭合刚好同步到电压波形的零点交越之前或之后时，继电器触点不会产生太大的电流或电压，因此预期可以获得更长的触点寿命，并且可以提高处理具有高起动电流的负载的能力（因为电压和电流随着正弦波从零上升，因此在继电器触点闭合和稳定期间很少会看到最大峰值电流）。 

这通过在一个时间（与后续零电压交越点偏移继电器的运行时间）驱动继电器线圈来实现，以便继电器触点始终刚好在零点之前或之后“接通”（通常零 +/- 1 微秒可以接受且可以实现）。 

由于继电器运行时间因继电器系列、继电器、批次以及继电器的使用寿命而异，因此最好使用微控制器实现，在微控制器中监控继电器的实际运行时间，并通过移动平均或 8 到 10 个操作将偏移时间调整为非常准确地达到零交越点。也可以通过让线圈达到标称电压的 125% 或 150% 最大程度减少运行时间的变化（如果以最大额定电流开关，则不建议使用）。在定时计算中也应考虑运行弹跳时间。

示例 1：1/10 Hp 电感风扇电机在电压波形上以 0° 通电。顶部为电压，底部为电流。请注意非常高的前半个周期的电流浪涌

示例 2：相同的 1/10 Hp 电感风扇电机在电压波形上以 90° 通电。顶部波形为电压，底部波形为电流。请注意，没有过量的前半周期电流浪涌。对于大多数电感负载，最佳接通点在峰值前约 75° 处，但是应该为每一种负载类型测出最适合的条件。是否使用确切的值并不重要，因此 70-90° 范围内的任何值通常都能接受。

示例 3a：在零点处接通白炽灯

大多数无感负载应该在非常接近零电压的位置通电才能达到最佳触点性能。这样做可以最大限度减少触点闭合和稳定时间间隔期间的电流浪涌，从而降低粘性焊接机会。这在高浪涌电流负载（如白炽灯、电子灯镇流器、开关电源等）上尤其重要。 

示例 3a 显示了一个在非常接近零电压处打开的白炽灯，因此电流按照交流正弦波上升。示例 3b 显示的是在峰值电压下打开的相同负载 - 当对冷灯灯丝施加高电压时，产生高浪涌电流。这种高浪涌电流会大大增加触点闭合和稳定时出现粘性焊接的风险。同样，在电容负载上以及在接近峰值电压处开关时，通常会发生高电流。

示例 3b：在峰值处接通白炽灯

• 触点打开（断开）时同步：

同样，当触点打开刚好在电流波形的零点交越之前（通常 -1/2 / ±0 微秒可以接受且可以实现）但永远不在之后发生同步时，继电器触点不会“断开”太多的电流或电压，电弧将在即将到来的零点交越处熄灭，从而大大减少触点腐蚀和磨损。对于电压和电流之间没有相位差的无感负载，在零电压处断开同样可以接受，并且使控制设计更简单。 

另见以下“电感负载的特别接通/断开注意事项”。

示例 4a：在峰值处断开白炽灯

示例 4b：在零点处断开白炽灯

显然，在电阻或白炽灯负载情况下，刚好在零电压或电流之前断开触点会减少断开电弧的强度并延长触点寿命。 

• 电感负载的特别接通/断开注意事项

电感负载（尤其是带铁芯的电感负载）必须以不同方式进行处理，因为它们倾向于在接通时产生高浪涌电流，并在断开时产生严重接触电弧和高瞬变电压。 

与在非常接近零点交越处接通触点会产生满意结果的无感负载不同，电感载荷（尤其是变压器和电磁阀等铁芯电感器）绝不应在零点交越处接通。这样做将驱使电感器饱和，从而产生非常高的初始电流浪涌。这种电感负载在交流电压波形上以约 75° 左右驱动时性能更好。每个负载都有点不同，因此应监控和调整每个负载以获得最佳性能。 

断开电感负载时的性能尤其得以提高。这是因为断开电弧的强度和持续时间降低，从而使触点材料的电弧腐蚀大大降低。同样，由于触点断开时负载电感中存储的能量非常小，产生的电磁干扰 (EMI) 和反向电压瞬变强度降低，因此对敏感电子设备的不利影响降至最低。这通过在一个时间（与后续零电流交越点偏移继电器的释放时间）去除继电器线圈驱动来实现，以便继电器触点始终刚好在零点之前（但绝不在之后）“断开”（通常 -1/2 / +0 微秒可以接受且可以实现）。

示例 5A：在峰值电压处接通电感负载 - 在零电流处断开电感负载。（注意：电流的相位滞后于电压。）

示例 5B：在零电压处接通电感负载 - 在峰值电流处断开电感负载（注意：电流的相位滞后于电压。）

总结

在正确实施时，同步触点接通和断开与负载电压和电流可显著提高性能。但是，如果技术实施不当，由于材料转移或触点腐蚀加速，也可能会发生性能下降。应始终咨询 TE 工程获取每种类型继电器的实施建议。 

由于继电器运行和释放时间因继电器系列、继电器、批次以及继电器的使用寿命而异，因此最好使用微控制器实现，在微控制器中相对于电压（如果是断开电感负载则相对于电流）波形和定期调整的偏移时间监控继电器的实际运行和释放时间。这是确保随着继电器的不断使用精确转换的最佳方法。 

在围绕零电压 +/-1 微秒处接通以及在零电流前 - 1/2 / +0 微秒处断开可以接受且可以实现。在无感负载上，断开时与零电压同步会使性能可以接受并让控制设计更简单。 

需要注意的是，温度对继电器线圈导线电阻以及因此对运行电压和运行/释放时间的影响必须得到补偿。应用说明“适当的线圈驱动对提高继电器和接触器性能至关重要”和“线圈电压和温度补偿”中对此进行了讨论。