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一般繼電器

GeneralRelay_TG_TW_10_4
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使用注意事項
  • 有關各產品的個別注意事項,請參閱各產品的「正確使用須知」。


目次

 
 

❶使用繼電器時

  • 實際使用繼電器時,有可能發生紙上作業意料不到的事故。所以需要進行可實施範圍內的測試。
  • 記載於型錄上的各額定性能值,若沒有特別明確記載時,全部按照JIS C5442的標準測試狀態(溫度+15~+35℃、相對濕度25~75%、氣壓86~106kPa)下所測量到的數值。在進行實機確認時,除了負載條件之外,也需要確認與使用環境、使
    用狀態為相同條件。
  • 型錄中所記載的參考資料為,將生產線中進行取樣的實測值彙整成圖表的資料。此值非保證值。
  • 型錄中所記載的各額定、性能值為單獨測驗中所測量到的數值,並不保證各額定、性能值於混合條件下能同時測量出相同數值。

繼電器的選擇說明
安裝構造與保護構造
❷-①-1 「保護構造」
使用繼電器時,若未配合使用環境空氣及裝配條件選擇具備適當保護構造的繼電器,可能會發生故障接觸等不良狀況。
請參考下表保護構造的分類,並選擇適合使用環境空氣的繼電器。

依保護構造分類

 

--2 「與插座的搭配組合
使用本公司繼電器時請搭配使用本公司的指定插座。
若搭配其他公司的插座使用,可能會因通電容量不同或插座的嵌合度不同,導致嵌合部位異常發熱等問題發生。

--3 「在有灰塵的環境空氣中使用時
在會產生灰塵的環境空氣中使用繼電器時,灰塵可能會侵入繼電器內部,並夾於接點之間導致無法閉路。此外,若有線屑等導電物體侵入繼電器內部,恐導致故障接觸或迴路短路。
如遇此情況,請採取抗灰塵對策,或使用密封型繼電器。

--4 「出口至熱帶地區的情況
欲出口至熱帶地區時,請使用下列繼電器。

  • 熱帶地區處理型
  • 塑膠密封型繼電器
  • 真空密封型繼電器

若使用其他種類的繼電器,容易因金屬零組件生鏽等導致動作執行上發生問題。

驅動迴路
--1 「動作形態」
繼電器依不同動作形態可大致分類如下。
請依照使用目的選擇適當的繼電器。

 

特殊動作繼電器的基本動作

 

--2 「線圈規格
請配合設計迴路選擇正確的線圈規格。若選擇了不適當的線圈規格,不僅無法發揮原本的性能,更可能因施加過電壓等導致線圈燒損。

--3 「交流操作型線圈規格
請先確認各繼電器的適用電源(額定電壓、額定頻率),並選擇正確的規格。
不同的繼電器可能會有不適用的額定電壓及額定頻率。若選擇了不適當的規格,可能會導致異常發熱或誤動作。

 

--4 「支援全波整流型繼電器
直流操作型繼電器可能會因漣波率而發生動作電壓變動或產生嗡鳴聲。因此,在使用全波整流的電源迴路時,請加裝平滑電容C於迴路上以降低漣波率。若使用支援全波整流型繼電器,即使迴路中無上述平滑電容C,也不會有發出嗡鳴聲等的不良狀況。此外,還可對支援全波整流器型繼電器DC100V 規格的線圈直接輸入AC100V全波整流的電源。

--5 「若欲長期連續通電
例如,使用繼電器不進行開閉動作下長期連續通電的迴路(僅異常發生時復位,並以b側接點發出警報的緊急燈號警報設備、異常檢修迴路等)時,應採無激磁的設計較為理想。長期對線圈連續通電會使線圈本身發熱,導致線圈絕緣加速劣化。另外,請一併參閱--7項的「用於開閉頻率極罕見的用途」。

--6 「保養、維護時若有必要確認動作
繼電器動作時指示燈亮起,或透過機械性標示來顯示動作狀態的機種齊全。
維修、保養變得更容易。

 

負載
--1 「接點額定
接點額定的標示一般皆以電阻負載為標準。此外,型錄亦刊載接觸方式及接點材料,請依照負載及使用壽命需求選擇最適當的機種。

--2 「開閉容量
請確認各繼電器的最大開關容量及圖表,並依照用途選擇適合的繼電器。請活用最大開關容量及耐久性曲線作為選擇的基準。但由於求得的值皆僅為基準值,請務必以實機進行確認。最大開關容量及耐久性曲線圖表的理解方法如下。
例如,接點電壓V1已確定時的最大接點電流I1,可透過特性資料的交點來求得。
另外相反的,若I1已確定,亦可求得最大接點電壓V1。接下來再利用耐久性曲線資料,從所求得的I1中算出動作次數。
例如遇下列情形時,若接點電壓=40V接點開閉電流=2A。……*1
另外,最大接點電流2A時的動作次數約為30萬次。……*2

最大開關容量

 

耐久性曲線

 

❷-③-3 「用於微小負載時
用於微小負載等級時,請先考量負載種類、接點材料、接觸方式,再選擇適當的機種。
用於微小負載時,信賴性會因接點材料、接觸方式而異。
例如單接點與雙接點中,雙接點單純因為並列冗長的期待度較高,因此信賴性也較高。

 

❷-③-4 「接點材料說明
各種接點材料的特長如下表所示。選用繼電器時請加以參考。

各種接點材料的特長

 

❷-③-5 「於國外規格的接點認定額定
印有國外規格認定品的接點額定值為規格上的認定額定值,依照不同機種,與個別制定的繼電器額定值也不同。使用前請先確認各繼電器的額定與動作次數,並務必於本公司之額定範圍內使用。

關於迴路設計
負載迴路
❸-①-1 「負載開閉
實際使用繼電器時,會因負載的種類、環境條件及開閉條件等而開閉容量、開閉耐久性、適用負載領域也大有不同,請務必經實機確認後再使用。
各繼電器的最大開關容量記載如下。

最大開關容量

 

開閉部(接點部)

電阻負載與電感負載
電感負載的開閉能力因為受到貯存於電感負載的電磁能量影響,因此較電阻負載的開閉能力低。

接點迴路的電壓(接點電壓)
於直流負載時,若接點電壓升高,開閉能力就會下降。在上圖的範例中,相對於低電壓端*1的Wmax.=300W,高電壓端*2的Wmax.=75W,變得較小。
此差異即是接點電壓升高,使得開閉能力下降的部分。
接點之間若施加規定以上的電壓或電流,

  1. 因負載開閉所產生的碳會堆積於接點周邊,可能導致絕緣劣化。
  2. 可能導致接點融著、鎖定等的接點障礙發生。

接點迴路的電流(接點電流)
接點開路時及閉路時的電流會對接點產生重大的影響。例如負載為馬達或燈時,閉路時的突波電流越大,接點的耗損量、轉移量就增大,如此可能會導致接點融著,或因轉移導致接點鎖定等障礙。
(較具代表性的負載與突波電流的關係如下圖所示。)
另外,於直流電源的負載下使用規定以上的高電流時,可能會因接點的連續電弧及短路導致無法開閉。

直流負載的種類與突波電流

交流負載的種類與突波電流

 

❸-①-2 「開閉耐久性
開閉耐久性會因線圈的驅動迴路、負載種類、開閉頻率、開閉相位、周圍環境空氣等而異,因此務必經實機確認後再使用。型錄記載的開閉耐久性適用於下記條件。

 

❸-①-3 「故障率
型錄中記載的故障率是在規定的條件下,由測試結果所求得的數據,並非保證值。此數值會隨開閉頻率、周圍環境空氣、期待的信賴性水準而變化,因此請務必於實際使用條件下進行實機確認。

❸-①-4 「突波吸收器
使用突波吸收器的效果,即是可延長接點的耐久性,並且可防止雜訊及減少因電弧所產生的碳化物及硝酸。下表內容為突波吸收器的代表範例,請以此作為迴路設計上的參考標準。

  1. 由於負載的性質及繼電器的特性各有不同,可能會無法得到預期的效果甚至帶來反效果,請務必以實際負載確認後再使用。
  2. 若使用突波吸收器,可能會導致復位時間(遮斷時間)延遲,因此請務必以實際負載確認後再使用。

突波吸收器的代表範例

 

❸-①-5 「由外部迴路進行突波對策
在突波有可能會超出繼電器耐電壓值的地方(如受到雷電突波等),請加裝突波吸收器等保護迴路。一旦施加超出繼電器耐電壓值的電壓,線圈-接點之間或同極接點之間可能會產生磁場及絕緣劣化。

❸-①-6 「多極繼電器(2極以上繼電器)的負載連接
為了避免多極繼電器的負載連接變成電位差迴路,請依照下圖a的方法接線。若使用於電位差迴路,可能會使接點之間因為電弧而發生短路,進而破壞繼電器及週邊機器。

 

❸-①-7 「馬達切換正轉反轉時
若要切換馬達的正轉/反轉,則需採電位差迴路,請務必使用多個繼電器並設置時滯(OFF時間)。
❸-①-8 「多極繼電器(2極以上繼電器)的電源雙斷
若要使用多極繼電器來構成電源雙斷迴路,選擇機種時應考量繼電器構造、異極之間的沿面及空間距離、是否有電弧阻絕器等。此外,選擇後請務必以實機確認後再使用。若選擇了錯誤的機種,即使負載在額定範圍內,尤其是遮斷時也可能會因電弧導致異極之間短路而燒毀或破壞繼電器周邊機器。

❸-①-9 「a、b接點間的電弧導致短路
使用有a、b接點的繼電器時,若a、b接點的間隔較小或開閉大電流時,可能會因電弧導致接點之間短路。
請勿建構出a、b、c接點短路時,會有過電流通過導致燒毀的迴路。

 

❸-①-10 「於1a1b接點繼電器使用1c
請避免建構出a、b、c接點形成短路連接時,讓過電流通過進而燒燬的迴路結構。
此外,即使使用1a1b繼電器來進行馬達的正反轉切換,也可能會有短路電流通過。
因a接點與b接點動作不同步的特性可能會使接點產生MBB化而短路,或因a、b接點間隔太小,可能會在斷開大電流時因電弧導致接點之間短路。

 

❸-①-11 「連接不同容量的負載
請勿使用單一繼電器來同時開閉大負載與微小負載。
開閉大負載時所產生的接點飛散物可能會讓微小負載開閉用的接點無法維持清潔度,而導致微小負載開閉接點故障接觸。

❸-①-12 「接點轉移(移轉)
所謂的接點轉移現象,是指在直流負載開關中,因為其中一方接點溶融或蒸發而轉移至另一方接點,使得開閉次數增加的同時產生凹凸,而此凹凸最終呈現鎖定狀態,猶如發生接點融著般。這是直流電的感應或容量負載,經常發生在電流值較大或突波電流較大時(數A~數10A),也就是在接點閉路時會出現火花的迴路。
解決對策中,有採用接點保護迴路或採用不易轉移的AgW、AgCu材質的接點等方法。
若要使用這類負載,使用前請務必以實機進行測試確認。

輸入迴路
❸-②-1 「最大容許電壓
線圈的最大容許電壓,除了可由線圈溫度上昇與線圈絕緣皮膜材料的耐熱溫度(一旦超出耐熱溫度將造成線圈燒毀或層間短路。)算出,同時還受到不得使絕緣物因受熱變化或劣化、以及不得損害其他控制機器、不得對人體造成傷害、不得有引發火災的可能性等重要規範,因此請勿超出型錄記載的規定值。
最大容許電壓是指可施加於繼電器線圈的電壓最大值,並非連續容許值。

❸-②-2 「線圈的施加電壓
使用時請對線圈施加額定電壓。雖然施加的電壓超出動作電壓時繼電器仍會動作,但為了達到規定的性能,使用時請對線圈施加額定電壓。

❸-②-3 「因線圈溫度上昇導致的動作電壓變化
熱啟動狀態及環境溫度超過+23℃ 的狀態下,可能無法符合型錄記載的動作電壓規定值,請於實際使用的狀態下進行確認。
因線圈溫度上昇會使線圈阻抗增加,動作電壓會隨之升高。銅線的電阻溫度係數每1℃ 約為0.4%,而線圈阻抗會以此比例增加。
型錄記載的動作電壓及復位電壓的規定值為線圈溫度於+23℃ 時的值。

❸-②-4 「輸入電壓的施加電壓波形
對線圈施加電壓時不採用電壓緩慢上升或下降的方法,而電源波形原則上為矩形波(方形波)。
另外,請勿將其當作極限繼電器(電壓或電流達到某極限值的瞬間進行ON (OFF)的用法)般使用。
在這般迴路中,無法確保接點的動作同步性(使用多極繼電器時接點動作會有時間上的不一致),因此可能會發生每個動作的動作電壓皆不同等程序上的誤動作。此外,也可能造成動作及復位時間變長,接點耐久性下降或融著等情況。使用時請務必採用直投法(瞬時ON、瞬時OFF)。

❸-②-5 「防止線圈OFF時的突波
關閉線圈時由線圈所發出的逆電壓,可能造成半導體元件損壞及裝置誤動作。
請於線圈兩端加裝突波吸收迴路,或選擇內建突波吸收迴路的機種(例如:MY型、LY型、G2R型等)作為解決對策。此外,加裝突波吸收迴路後,由於繼電器的復位時間會變長,因此使用前請先於實際使用的迴路進行確認。
遇有二極體的反覆峰值逆電壓及直流逆電壓時,請將來自外部的突波也納入考量,選擇充裕的突波吸收器或平均整流電流超過線圈電流的二極體。
另外,在線圈並聯連接電感負載等電源中含有突波的條件下,請勿使用。
可能會導致加裝的(或內建的)線圈突波吸收用二極體損毀。

內建突波吸收迴路機種範例

❸-②-6 「流向繼電器線圈的漏電流
請勿讓漏電流流向繼電器線圈。請依照改善範例所示來配置迴路。

 

❸-②-7 「用於開閉頻率極罕見的用途
在微小負載開閉頻率較少的使用方法下,請定期實施接點的通電檢查。若長時間未進行接點開閉,可能會因接點表面形成皮膜等導致接觸不穩定。
另外,在微小負載開閉頻率較少的使用方法下,請使用接點種類為合金的交叉式雙接點型繼電器,並且為防萬一有故障接觸或斷線時的情況發生,請務必設計故障安全的迴路。接點的通電檢查頻率因使用環境、負載種類等而異。

❸-②-8 「來自電源的配線距離太長時
來自電源的配線距離(L)太長時,請務必測量繼電器線圈端子兩端的電壓,並設定電源電壓使其能施加規定的電壓。
若配線距離長且與動力線等平行時,線圈輸入電源為OFF時,可能會因電線的雜散電容量在繼電器兩端產生電壓導致復位不良。
遇此情況時,請於線圈兩端連接洩漏電阻。

 

(參考)
MY4型 AC100/110V的洩漏電阻

MY4型 AC200/220V的洩漏電阻

註.

  1. 使用CVV纜線時:導體公稱剖面面積為2mm2 (7芯)、線間雜散電容量為0.15~0.25 (μF/km)
  2. 電阻的瓦數為參考值。請務必於實際使用迴路進行確認。

❸-②-9 「構成程序迴路時
欲構成程序迴路時,請避免因寄生迴路而造成誤動作等的異常動作。
建立程序迴路時的重點即是務必將下圖的2條電源線中上方的線作為㊉、下方的線作為㊀(交流迴路也請以相同概念配置),並且務必讓㊉端連接接點迴路(繼電器接點等)。

 

此外,請設置讓㊀端能連接負載迴路(繼電器線圈、計時器線圈、電磁線圈、電磁閥等)。
下圖為潛行迴路的例子。接點A、B、C閉合、繼電器X1、X2、X3執行動作後,接點B、C斷開時會形成A→X1、X2、X3的直列迴路,如此會造成繼電器發出嗡鳴聲或復位不良。

 

下圖為修正上圖後的正確迴路範例。另外,採用直流迴路時,可使用二極體來防止寄生迴路。

 

 ❸-②-10 「動作/復位電壓、動作/復位時間等各種特性很重要時
動作/復位電壓、動作/復位時間等各種特性很重要時,請洽詢本公司業務代表,並參閱規格書等以進行確認。

❸-②-11 「使用直流操作型繼電器時(1)輸入電源的漣波
使用直流操作型繼電器時,請使用漣波率5%以下的操作電源。對線圈施加的直流電壓漣波(脈動流)增大可能會造成嗡鳴聲。
 

 ❸-②-12 「使用直流操作形繼電器時(2)線圈極性
請確認型錄上各繼電器的端子No.與施加電源的極性,並進行正確的接線。
線圈加裝突波吸收器用二極體的繼電器或附動作顯示的繼電器等,若將線圈施加電源的極性接反,將會導致繼電器動作不良、二極體損壞、動作指示燈無法亮燈等。而附二極體的繼電器會因迴路發生短路導致迴路內的裝置損壞。
另外,磁力迴路中使用了永久磁鐵的有極繼電器,若將對線圈施加的電源接反,則繼電器不會動作。

❸-②-13 「使用直流操作型繼電器時(3)線圈施加電壓不足
一旦對線圈施加的電壓不足,繼電器可能不會動作或動作不穩定,造成接點耐久性下降或融著等接點的障礙。
尤其是大型馬達等在開通電源時,讓發生較大突波電流之負載執行動作的瞬間,有時會使對繼電器線圈施加的電壓下降。
另外,繼電器在電壓不足的狀態下動作時,即使震動或衝擊值未達規格書及型錄等規定的數值,也可能會造成繼電器誤動作。因此請務必對繼電器的線圈施加額定的電壓。

❸-②-14 「使用交流操作型繼電器時(1)輸入電源的電壓變動
電源電壓變動時,請配置對線圈施加所需的電壓,讓各繼電器可完整執行動作。若對線圈施加的電壓(連續施加)無法讓繼電器完整動作,會造成線圈異常發熱並且可能導致線圈燒毀。此外,若與繼電器操作迴路的電源相同的線上連接了馬達、電磁閥、變壓器等,則這些元件動作時電源電壓會下降,並且造成繼電器的接點產生動,導致接點燒毀、融著或自保持脫落。尤其是之間有小型變壓器或變壓器容量不充裕、配線太長、家庭用或商店用等配線太細等狀況,皆屬於這種使用方法。發生這類狀況時,請使用同步示波器等來正確調整電壓的變化狀況,並且在採取此對策的同時,請採用適合上述情況的繼電器或變換成直流迴路,利用如下圖所示的迴路,透過電容來吸收電壓變動。

 

❸-②-15 「使用交流操作型繼電器時(2)動作時間
設計迴路時,請設計動作時間不一致也不會造成問題的迴路。
採交流操作型繼電器時,動作時間會因線圈輸入電壓的投入相位而變得不一致。小型繼電器會有約半個循環(10ms)的不一致,大型繼電器會有約1循環(20ms)的不一致。

❸-②-16 「使用交流操作型繼電器時(3)線圈施加電壓波形
使用交流操作型繼電器時,對線圈施加的電壓必須為正弦曲線(sine curve)。雖然直接對線圈施加商用電源也不會發生問題,但若使用變頻電源時,會因該裝置的波形扭曲而導致嗡鳴聲或線圈異常發熱。
交流線圈的構造內有蔽極線圈可停止嗡鳴聲,這是為了防止因波形扭曲而產生此現象而設。

❸-②-17 「使用閂鎖繼電器時(1)直流操作型閂鎖繼電器的線圈極性
請確認型錄上各繼電器的端子No.與施加電源的極性,並進行正確的接線。
使用直流操作型閂鎖繼電器時,若施加電壓極性相反,將造成誤動作或設定不良、復歸不良等狀況。

❸-②-18 「使用閂鎖繼電器時(2)驅動迴路
以本身的接點進行激磁可能會導致無法保持正常。請勿用於下圖所示的迴路。

請依下圖配置迴路。
❸-②-19 「使用閂鎖繼電器時(3)同時對置位、復歸線圈施加電壓
請勿同時對置位線圈與復歸線圈施加電壓。若長時間同時對置位線圈與復歸線圈施加電壓,會造成線圈異常發熱、燒毀或異常動作等。

❸-②-20 「使用閂鎖繼電器時(4)直流輸入的迴路設計
若有其他繼電器的線圈或電磁閥與置位線圈或復歸線圈並聯連接時,可能會因繼電器線圈或電磁閥的反向電壓導致動作不良。請變更迴路或如下圖所示連接二極體作為解決對策。

迴路上的注意事項

❸-②-21 「使用閂鎖繼電器時(5)閂鎖繼電器的保持力經時衰減
磁力保持型閂鎖型繼電器長期於置位的狀態下使用時,磁力會因經時老化而衰減,使保持力降低而造成置位狀態解除。這是半硬質磁性材料的性質,對照時間經過的衰減率會因周圍環境(溫度、溼度、震動、是否有外部磁場)而異。請每年至少實施1次維護(先一度復歸後再重新施加額定電壓進行置位)。(對象機種:G2RK型、MYK型、G2AK型、MKK型)

❸-②-22 「負載開閉頻率
開閉負載可動作的頻率會因負載種類、電壓、電流而異,請務必以實機進行確認。若執行負載無法進行的高頻率開閉,將造成接點之間的電弧連接、短路,導致無法開閉。

❸-②-23 「交流負載開閉時的相位同步
請配置使得開閉時的相位成為隨機。繼電器的驅動時機與負載電源的相位同步時,將有可能產生接點融著、鎖定等接觸障礙。請以實機進行確認。
型錄記載的額定值為隨機開閉時的數值。

實裝設計
❸-③-1 「導線線徑
有關連接時的線徑,視負載電流的大小而定。請以下表所示數字為基準,選擇高於規定剖面面積的導線。
若導線太細,可能會造成導線異常升溫導致燒毀。

 

❸-③-2 「使用插座時
請確認繼電器與插座的額定,採較低一方的額定內使用。繼電器與插座的額定值有時會不同,若採用較高一方的額定來使用,可能會造成連接處異常發熱甚至燒毀。

❸-③-3 「安裝方向
有些機種有指定安裝方向,請確認型錄上的規定,以正確方向安裝後再使用。

❸-③4 「若鄰近微電腦等機器
若鄰近微電腦等容易受外來雜訊影響的機器,在設計迴路時,請考量採用抗雜訊的圖面設計。
使用微電腦等機器來驅動繼電器,並且利用繼電器接點開關大電流時,會因電弧產生的雜訊導致微電腦誤動作。

❸-③-5 「閂鎖繼電器的實際裝配
請勿讓同一面板、電路板上的其它裝置(繼電器等)在進行動作、復位時所產生的震動、衝擊超出型錄記載值。否則可能會使閂鎖繼電器的置位(或復歸)狀態偏移。
雖然閂鎖繼電器皆以復歸狀態出貨,但受到異常震動或衝擊時可能會變成置位狀態。使用前請務必先施加復歸訊號後再使用。

關於使用環境及儲存環境
-1 「使用、儲存、運送環境
使用、儲存、輸送時請避免陽光直射,並維持常溫、常溼、常壓的狀態。

  • 若長時間放置或使用於高溫潮溼的環境空氣中,接點表面會產生氧化皮膜或硫化被膜,造成故障接觸等不良狀況。
  • 在高溫潮溼的空氣中環境溫度有急劇變化時,繼電器內部會產生結露現象,而此現象會造成絕緣不良及絕緣材料表面產生電痕(通電現象)導致絕緣劣化。
    另外,在溼度高的空氣中、進行有電弧放電較大的負載開閉時,繼電器內部會產生青綠色的腐蝕生成物。為防止此情況發生,建議在空氣溼度低的環境中使用。
  • 繼電器經長期儲存後,請於使用前先進行通電檢查再使用。即使僅儲存繼電器而完全不使用的狀態,也會因接點表面的化學變化等造成接觸不穩定或接觸障礙,亦可能導致端子的適焊性下降。

-2 「使用環境空氣
・請勿在飄散易燃或易爆氣體的環境空氣下使用。否則可能會因
繼電器開閉時產生的電弧或發熱而造成起火或引發爆炸。
・請勿在周圍有灰塵的環境空氣下使用。否則會因繼電器內部有
灰塵侵入而導致接點故障接觸。若不得不於如此環境空氣下使
用時,請考慮使用將繼電器密封住的塑膠密封型或金屬真空密
封型等繼電器。

-3「在惡性氣體飄散的空氣下(含矽氣體、硫化氣體、有機氣體)使用/在繼電器附近使用含矽物品
請勿在四周飄散含矽氣體、硫化氣體(SO2、H2S)、有機氣體的環境空氣下,或在含矽物體附近使用。
若長期在有硫化氣體及有機氣體的環境空氣下放置或使用繼電器,接點表面會腐蝕造成接觸穩定或接觸障害,或導致端子的適焊性降低。
另外,長期在含矽氣體的環境空氣下儲存或使用繼電器,或在繼電器附近使用含矽物品(矽橡膠、矽脂、矽油、矽氧樹脂塗料等),可能會造成接點表面產生氧化矽,導致故障接觸。
若依照下表進行處理將可減少惡性氣體的影響。

 

-4「有水或藥劑、溶劑、油等附著時
請勿在有水、藥劑、溶劑、油噴濺的環境下使用或儲存。繼電器有水或藥劑附著時,可能會造成生鏽、腐蝕、樹脂劣化,甚至產生電痕而導致燒毀。此外,有稀釋劑或器油等溶劑附著時,可能會造成標示消失或零組件劣化。
透明外殼(聚碳酸脂製)若有油附著,可能會造成外殼變白濁或外殼龜裂(裂痕)。

-5「震動及衝擊
請避免繼電器受到超出額定值的震動或衝擊。
一旦受到異常的震動及衝擊不僅可能造成誤動作,更會因繼電器內部零組件變形、損壞等而導致動作不良。此外,為了不讓繼電器受到任何異常震動,請將繼電器安裝於不會受到機器類(馬達等)所產生的震動影響之處,或採取不受影響的安裝方法。

-6「外部磁場
請勿在有超過800A/m外部磁場的場所使用。
若在存有強力外部磁場的場所使用,可能導致繼電器誤動作。
另外,開閉時接點之間產生的電弧放電會因磁場而扭曲,造成閃絡、絕緣不良的問題。

-7「外部載重
請勿讓繼電器在儲存或使用時受到外來的重壓。否則將無法確保繼電器的初始性能。

-8「磁粒子附著
請勿在磁粒子多的環境空氣下使用繼電器。
否則磁粒子會附著於外殼導致無法維持性能。

關於繼電器的裝配作業
插座用繼電器
❺-①-1 「正面連接插座

  1. 插座安裝螺絲
    請於安裝孔完成加工後,利用螺絲裝妥正面連接插座以確保不會鬆脫。
    若安裝插座的螺絲有鬆動情況,會因震動或衝擊導致插座及繼電器鬆脫或導線脫落。
    本公司另備有單鍵式正面連接插座,可簡單安裝於寬度35mm規格的鋁軌上。

  2. 以螺絲鎖緊連接導線
    請依照下列扭力來鎖緊導線的連接螺絲。
    AM3 螺絲插座:0.78~1.18N∙m(但使用M3螺絲的端子繼電器插座時,其鎖合扭力為0.4~0.56N∙m,請務必留意。)
    BM3.5 螺絲插座:0.78~1.18N∙m
    CM4 螺絲插座:0.98~1.37N∙m
    使用壓接端子時建議採用此值。
    但PTF14A-E型、PYFZ-08-E型、PYFZ-14-E型、PTFZ-14-E型、P2RFZ-08-E型、P2RFZ-05-E型插座請使用1號螺絲起子,以0.59~0.88N·m的扭力鎖緊螺絲。
    正面連接插座上的螺絲如未確實鎖緊,可能因導線脫落或故障接觸而導致異常發熱或起火。此外,若過度鎖緊會造成滑牙。
  3. 為了保持繼電器與插座牢固連接,請使用安裝支架。
    一旦受到異常震動或衝擊,將可能導致繼電器從插座上脫落。

❺-①-2 「繼電器的插拔方向
插拔繼電器與插座時,請以垂直於插座表面的方向進行插拔。

如果斜向插拔繼電器,可能會造成繼電器本體端子彎曲或與插座故障接觸等問題。

❺-①-3 「背面連接插座
請注意下述要點進行正確安裝。
背面連接插座(PY/PT型)為單鍵式安裝型(請使用厚度1~2mm的面板。)
(1)請將端子的配線側朝已加工的安裝孔背面方向插入。
(2)請利用螺絲起子等按壓安裝用支撐架的帶狀處,使其側面突起能突出面板背面。
(3)4處的突起全數突出背面後,即完成安裝,代表插座已固定。
(4)拆卸時,將安裝支撐架的突起處朝插座側面推,同時從背面(配線側)輕輕將插座整體推出,即可從面板上取下。

若安裝面板的厚度不適當或安裝方法有誤,將無法順利安裝插座或可能導致脫落。

 

 ❺-①-4「如何配線至纏線端子用插座
請參照右表進行正確安裝。
若採取不恰當的配線方法,可能會造成導線脫落。

 

 

❺-①-5 「端子焊接
一般繼電器的焊接請遵守下列注意事項,並以手工方式進行焊接。
① 請先將電烙鐵前端進行平滑處理後再焊接。

  • 焊料:JIS Z3282、H60A、或H63A的松脂芯焊絲(松香類)
  • 電烙鐵:30~60W
  • 電烙鐵尖端溫度:+280~+300℃
  • 無鉛焊料:+310~+330℃
  • 焊接時間:3秒以內  

               

② 請配合繼電器結構材質的適用性,選用非腐蝕性松香類助焊劑。
     助焊劑的溶劑請選用化學作用少的酒精類助焊劑。

此外,亦有如上圖所示,於焊料劃出切割面以防止助焊劑噴濺的有縫焊絲。

另外,在焊接端子時,請留意勿讓焊料、助焊劑、溶劑等附著於繼電器端子以外的部分。
焊料、助焊劑、溶劑若侵入繼電器內部將導致絕緣劣化或故障接觸。

❺-①-6 「如何將導線纏繞於繼電器端子上
要將導線纏住繼電器端子時,請如圖所示將導線繞於端子上。

要將導線焊接於繼電器端子時,若導線未充分纏繞,可能微弱的拉力或震動、衝擊就會使導線脫落。
另外,請勿將導線焊接於Tab端子上。

❺-①-7 「導線長度及末端處理
配線時,導線應保留適當的長度,並且避免對端子施加過度的力量(約20N以上)。另外,請妥善處理導線末端以避免外露的導線造成短路。

 

❺-①-8 「安裝支架
安裝或卸除安裝支架時,請留意勿使支架變形。且一旦變形的支架請勿再次使用。
否則可能會對繼電器施加過大的力道導致無法維持特性,或因無法提供充分的支撐力,導致繼電器鬆動而造成故障接觸等障礙。

印刷電路板用繼電器
❺-②-1 「超音波清洗
請勿對不支援超音波清洗的繼電器進行超音波清洗。若進行超音波清洗,會因超音波引發繼電器內部構成元件的共振,導致接點黏著或線圈斷線。

共通項目
❺-③-1 「禁止對Tab端子進行焊接之說明
請勿將導線焊接於Tab端子上。否則會造成繼電器構造變形及助焊劑侵入,導致故障接觸。

❺-③-2 「外殼拆卸及端子剪切
請勿拆卸外殼或檢切端子。若拆卸外殼或剪切端子可能會破壞其初始性能。

❺-③-3 「造成端子變形時
不慎導致變形的端子請勿勉強修理或使用。遇此情況時請勿強迫對繼電器施加力道,否則將無法維持初始性能。

❺-③-4 「繼電器的更換、配線作業
進行繼電器的更換、配線作業時,請務必關閉線圈及負載端的電源,並確認安全無虞後再進行作業。

❺-③-5 「若需實施塗層及填縫
請避免讓助焊劑、塗料、填充樹脂等流入繼電器內部。一旦繼電器內部有助焊劑、塗料、填充樹脂等侵入,將導致故障接觸、動作不良等狀況。
若需實施塗層或密封,請使用塑膠密封型繼電器。
另外,塗料、填充樹脂請使用不含矽的產品。

塗料種類

 

關於繼電器的使用說明
-1 「震動及衝擊
繼電器屬精密零組件,無論是裝配前後都請勿對繼電器施加超出規格值的震動與衝擊。可保證的震動、衝擊值各繼電器皆不同,請參閱型錄確認各繼電器規定之項目。
若對繼電器施加異常的震動或衝擊,將無法維持其初始的性能。
另外,即使在條狀包裝狀態下,也請勿施加超過額定值的震動或衝擊。

-2 「測試按鈕
若誤觸測試按鈕將會使接點轉為ON,請務必留意。
請於進行迴路導通檢查等確認作業時使用測試按鈕。

關於印刷電路板用繼電器
-1 「選擇印刷電路板(1)電路板材質
電路板材質大致可分為環氧樹脂類與酚醛樹脂類。各自的材質優點分別敘述如下。請考量用途及經濟效益選擇最適當的產品。考量防止焊點裂化的對策,建議使用搭載繼電器的環氧樹脂類電路板。

 

-2 「選擇印刷電路板(2)電路板厚度
電路板大小、裝配於電路板的零組件重量、電路板的安裝方法、使用溫度等都可能造成電路板彎曲,造成繼電器內部機構歪斜而導致規定的性能劣化。因此決定電路板厚度時,請一併考量電路板材質。
電路板厚度一般為 t=0.8、1.2、1.6、2.0mm,若考量繼電器端子的長度,則1.6mm最適合。

 

-3 「選擇印刷電路板(3)端子孔徑及焊墊徑
請依照欲使用的繼電器之印刷電路板加工尺寸圖,以下表數值為參考基準,選擇孔徑及焊墊徑。但貫穿孔鍍層處理過的焊墊徑可能比下表所示的值還小。

 

-4 「安裝間隔
環境溫度
繼電器的安裝間隔請確認個別型錄,而安裝間隔有個別規定之產品,在裝配時請務必保留規定值以上的間隔。
安裝2個以上的繼電器時,會因相互作用導致異常發熱。此外,若因安裝插卡框架等而必須重疊安裝多層電路板時,也同樣會造成溫度異常上升。在安裝繼電器時,請務必保留間隔以避免蓄積熱度,讓繼電器的環境溫度維持在規定的使用溫度範圍內。

彼此的電磁干擾
若安裝2個以上的繼電器,各個繼電器所發出的磁場會產生干擾,可能導致繼電器特性改變。使用前請務必以實機進行確認。

-5 「考量雜訊對策的圖面設計
來自線圈的雜訊
線圈於OFF狀態時,線圈兩端會產生反電動勢,並產生尖峰雜訊,請連接突波吸收用二極體。為了減少雜訊的傳播,請參考下列迴路範例。

 

來自接點的雜訊
透過接點部來開關馬達、電晶體等會產生突波的負載時,可能會有雜訊傳達至電子迴路,因此設計圖面時請考量下列3項要點。

  1. 不讓訊號傳輸用的圖面接近接點部位的圖面。
  2. 會發出雜訊的圖面,需將長度縮短。
  3. 設計接地的圖面等以便與電子迴路之間進行遮蔽。

高頻率用圖面
若提高所使用的頻率,則圖面的相互干擾也會增大。因此設計高頻
率用的圖面形狀與焊墊形狀時請考量抗雜訊對策。

-6 「焊墊形狀
(1)為了讓焊接處能平均一致,請將焊墊部位設計於銅箔圖面的中心線上。

 

(2)進行自動焊接後,若要以手工追加焊接零組件及繼電器,只要在部分焊墊處保留缺口即可確保端子孔。

 

焊點尺寸請參閱個別型錄。
[例] G6H-2F型的焊點尺寸

 

-7 「圖面的導體寬度及厚度
標準的銅箔的厚度有35μm與70μm兩種,導體寬度則視通電電流與容許上升溫度而定。請活用下方圖表作為簡易的參考標準。

導體寬度與容許電流(根據IEC Pub326-3)

-8 「圖面的導體間隔
導體間隔視絕緣特性及相關環境壓力的程度等要素而定。一般情形可參考各圖表。但是若需依照安全規格(電氣用品安全法、UL、CSA、VDE等)製造時,則以該規格優先。此外,可使用多層電路板來作為加大導體間隔的方法。

操作電壓與導體間隔(IEC Pub326-3)


 

-9 「印刷電路板的固定方法
外部震動與衝擊會與印刷電路板產生共振,導致震動幅度增加或持續震動時間變長。
請考量下表的方法加以固定。

 

-10 「單繞組閂鎖繼電器省耗電力的驅動迴路範例

  • 此為以通常的開閉輸入脈衝作為一般繼電器功能的驅動迴路範例。
  • 置位時,透過D1、C、閂鎖繼電器及D2,藉由C的突發性充電電流對繼電器進行置位(進行閂鎖)。
  • 復歸時,透過TR、C、閂鎖繼電器,藉由C的放電電流進行復歸。

 

-11 「印刷電路板用繼電器的焊接條件
詳情請參閱「電子、機構零組件 綜合型錄」。
自動焊接

  • 焊接溫度:約250℃ (採用DWS時約260℃)
  • 焊接時間:5秒以內(採用DWS時,第一次2秒、第二次3秒)

手工焊接

  • 電烙鐵:30~60W
  • 電烙鐵尖端溫度:280~300℃
  • 焊接時間:3秒以內

故障分析
下述內容記載繼電器動作不尋常時的故障分析。請按照下表內容實施一次迴路等檢查。
若檢查迴路後未發現異常狀況,考量故障的原因可能在於繼電器時,請洽詢本公司業務代表。
(請勿拆解繼電器。否則將無法找出故障原因。)
繼電器是由線圈、接點、鐵心及其他機構所構成,而這些元件中最容易發生問題的就是接點部位,其次才是線圈部位。
然而這些問題大多是因為使用方法或使用條件等外在因素而造成,使用前請充分考量用途並選擇正確機型,即可避免大部分的問題。
下表列舉出繼電器相關的主要故障模式,並記載原因的推測與解決對策。

 

  • 有關各產品的個別注意事項,請參閱各產品的「正確使用須知」。

  • 關於安裝方法
    連結多個繼電器時應考量繼電器本身會發熱,安裝時請採取隔離適當間隔等方式讓溫度能維持在55℃ 以下。(G3S4型為80℃)

  • 更換繼電器
    ・G6B-4CB型、G6B-4□□ND型、G3S4型,請使用如右圖所示的繼電器拆卸工具(P6B-Y1型)。
    ・G6D-F4B/-4B型、G3DZ-F4B/-4B型請使用端子繼電器隨附的拆卸工具。
    ・請務必在切斷電源的狀態下進更換繼電器。
    ・安裝繼電器時,請將繼電器垂直插入插座讓繼電器端子能確實接觸觸針。
    ・為提高信賴性,G6B-48BND型(高信賴性型)直接焊接於電路板上,因此無法更換繼電器。
    ・不可混合不同電壓規格的繼電器使用。
  • 關於配線
    請注意輸入端的㊉、㊀極性。並且G3S4-D型的輸出端也有極性,請務必留意。

  • 線圈的施加電壓
    ・請勿讓線圈被連續施加超過最大容許電壓。
    ・請與線圈的輸入平行連接其他電感負載等,並避免於電源中含有突波的條件下使用。否則會破壞突波吸收用二極體。
  • 關於使用
    ・請勿讓產品掉落、受到異常的震動、衝擊,或對端子施加超出必要的力道。
    ・使用時請先確認繼電器是否有浮起的情形。

  • 關於安裝螺絲鎖合
    ・端子螺絲的鎖合扭力為M3:0.4~0.56N∙m
    (但是使用M3螺絲的單品繼電器插座的端子鎖合扭力為0.78~1.18N∙m,請務必留意。)M3.5:0.78~1.18N∙m
    ・若直接以螺絲固定於面板等0.59~0.98N∙m

  • 關於設置場所
    下列場所會導致故障或誤動作,請勿儲存、設置於該等場所。
    ・陽光直射的場所。
    ・環境溫度超出使用環境溫度範圍的場所。
    ・相對濕度超過使用環境溼度範圍的場所,會因溫度急遽變化而結露的場所。
    ・有腐蝕性或可燃氣體的場所。
    ・灰塵、鹽分、鐵粉較多的場所。
    ・本體會受到直接震動或衝擊的場所。
    ・水、油、化學藥劑等飛沫噴濺的場所。

  • 關於拆解
    請勿進行拆解、修理或改造。否則會妨礙正常動作,甚至可能會導致觸電等危險。
  • 關於搭載繼電器
註.
1. G6B-48BND型的繼電器無法更換。
2. 插座的電壓規格務必配合繼電器的電壓規格。
3. 不可混合不同電壓規格的繼電器使用。

 

參考資料
  • 外部條件、環境、環境空氣對繼電器的影響
  • 關於線圈
    與電源的關係
  1. 使用直流繼電器時
  2. 使用交流繼電器時,由於會受到線圈電感的影響,因此需考量線圈阻抗。
    另外,線圈阻抗會隨著頻率變化,若以60Hz的特性為100%,則同一繼電器用於50Hz時,其特性變化如下表所示。但此數值會依不同繼電器而異,使用前請先確認。



  3. 關於線圈應注意的要點,是DC操作繼電器中,附動作顯示、附突波吸收用二極體的繼電器,以及保持繼電器等皆有極性。
    一旦弄錯極性,將會破壞元件或導致動作不良,請務必注意。
    若對AC操作繼電器施加DC電壓,將導致線圈發熱甚至燒毀。
    反之,若對DC操作繼電器施加AC電壓,則可動電樞會反覆震動無法正常動作。

與溫度的關係
線圈所使用的銅線電阻會受到照溫度變化的影響,每一度約變動0.4%。而此變動也會直接影響繼電器的動作特性。
這是因為電磁體的引力來源,也就是線圈電流產生變化的關係。交流操作繼電器的線圈直流電阻對比線圈阻抗的比率較小,因此隨著溫度而改變的動作特性(動作電壓、復位電壓)變化較小。
此外,使用直流電壓操作繼電器時,線圈阻抗的變化也會影響線圈溫度上升。這是因為線圈電流的變化使消耗電力增減所致,而溫度上升的值會隨著溫度的線圈電流變動率而變化。代表範例如
下圖所示。

 

環境溫度的定義
繼電器本身發熱或其他機器發熱導致盒內溫度上升。
請以盒內繼電器附近的溫度作為使用環境溫度。

電氣腐蝕
繼電器線圈在非運作狀態下暴露於高溫、高溼的環境空氣中,而且與線圈繞組及鐵心等其他金屬之間有電位差時,若彼此之間未充分絕緣,將會因兩者之間流動的離子化電流導致纏繞的銅線腐蝕。
或許正如同於金屬表面施加鍍層一樣的作用,只要有酸、鹼等為介質會更加促進此作用。
雖然過去的繼電器很少考量到這種現象,但最近開發了特性佳的塑膠作為線軸材質,而且也開發了聚氨酯、聚酯、聚醯胺、氟樹脂等性質優異的材質作為繞組絕緣,因此這類風險比過去減少很多。
為防止電氣腐蝕,應避免在高溫、高溼中儲存或使用,在迴路構成上應注意開關位置避免對繞組施以+電位,或者有必要考量+接地等。
好壞範例如右側圖所示。
  

  • 關於動作時間
    形狀與動作時間之間的關係
    繼電器的動作時間視線圈的時間常數、慣性矩造成的延遲時間以及接點切換的時間等而定,這些數值會因繼電器的形狀而各有不同。
    例如鐵心與可動電樞間之間的空隙較大,或繼電器內的電磁體使用磁力電阻較大的材質時,電感會變成較小的數值,此時雖然時間常數會變小,但引力反而減少,使得吸引可動電樞所需的時間會變長。如此的傾向明顯較常發生在直流操作的繼電器上。這是因為電磁體的引力,與鐵心、可動電樞間的空隙次方呈反比下降而致因此使用高速度繼電器時,已做了縮小空隙,並使用高透磁率材料來減少線圈繞組等考量。
    採用交流操作時,啟動時會流過大於額定的電流,但並非如直流操作般與性狀有關。
    另外,慣性矩方面,採用可動電樞開始動作時不會施加過大載重負載的間接驅動型較具效果。而在接點切換的時間,可動電樞的動作幾乎是直接傳達,因此盡可能將動作化小,而且為了讓全程動作滑順而考量了載重與引力的平衡。接點的跳動會受到可動電樞的動作速度、可動部分的重量以及接點彈簧的彈性等要素的影響。
    一般來說接點彈簧或接觸片的形狀、制動器的構造等,都有將緩和動作時的衝突能量納入考量。線圈施加電壓(電流)與動作時間的關係繼電器的動作時間會受到線圈的施加電壓(電流)影響。
    如下圖所示,施加稍微超出動作電壓的電壓時,線圈電流達到動作電流為止的時間、克服可動部位慣性後可動部位動起來為止的時間,引力勝過負載載重使可動部位加速直到接點切換為止的時間等皆會變長,因此也會大幅度拉長動作時間。
    另一方面,若施加的電壓大幅超出動作電壓,所有時間皆會縮短,使動作時間提早。
    線圈施加電壓與動作時間的關係如前述,但由於線圈施加電壓也與其他特性有關,因此有規定的線圈額定電壓。

 

線圈溫度與動作時間的關係
一旦繼電器溫度有變化,繼電器接點彈簧的彈性、摩擦狀態、線圈阻抗等會隨之變化,這其中大大影響動作時間的是線圈阻抗的變化。在說明繼電器動作原理時也曾說明,電磁體的動作會關係到電流。直流電磁體的電流可以下列公式來表示。

 

此處若線圈溫度上升,線圈阻抗就會如前述般以0.4%/℃的比例增大,這代表線圈時間常數(L/R)的R (線圈直流電阻)會隨之變大,接點的待機時間縮短,動作時間會朝加快的方向作用。反之,
線圈阻抗增加會導致線圈電流減少,因此電壓操作的繼電器反而動作時間會變長。圖中電壓操作與電流操作各自的線圈溫度對比動作時間的變化如圖所示。
如大型繼電器般動作時間需要數10ms的繼電器,動作時間不太會隨著溫度變化,僅10ms以下的小型繼電器才有隨著溫度而變化的傾向。

 

  • 使用環境氣體
    銀遷移
    銀的遷移現象是指銀端子(電極)之間長時間施加直流電壓,加上溼度及空氣中氧化還原氣體的條件,導致銀材質移動的現象。此現象若持續發展將會使絕緣性下降,少數情況下甚至導致迴路之間短路等障礙發生。

 

  • 銀遷移部分的放大圖片

 

發生銀遷移的原因以及發展加速的條件仍有許多不明之處,因此無法一概而論,但一般來說有下列幾種原因。

本公司的一般繼電器端子並無鍍銀處理,因此不會發生銀遷移的現象。

晶鬚
電鍍零組件長時間儲存後,會發現有表面長出如針狀的結晶的現象。此結晶稱做晶鬚,也因為形狀與貓的鬍鬚相似,所以也稱作「cat whisker」。這些金屬結晶的長度與迴路之間發生的短路等障礙有關。
晶鬚生成的原因至今仍有不明之處,無法說是已經釐清,但一般認為容易發生的條件為黃銅或鋅等材質,尤其是鍍錫或鍍鋅等表面特別容易產生。

晶鬚發生例子

本公司一般的繼電器雖採用鍍焊料或特殊鍍鋅,藉以實施抗晶鬚對策,然而在設計零組件或設計印刷電路板及圖面時,仍請留意與鍍鋅或鍍錫零組件之間保留充分的電氣迴路絕緣距離等。

熱帶處理型繼電器
產品單品或內建於機器,由船隻運送通過熱帶地區時,可能會暴露於高溫、潮溼的環境下。
為了在如此的環境下保護金屬材料,本公司備有外裝規格施以熱帶處理的繼電器。

環境引起的接點劣化
繼電器即使在完全不使用的狀態下儲存,其接點也可能會逐漸劣化。
舉例來說如下表所示,是因為受到空氣中含有的硫黃或氯等影響所致。若可能庫存數年的情形下,應考慮使用鍍金接點或金包層接點的繼電器等,或出貨時應實施通電檢查。

 

 

 

  • 關於接點
    接點的固有特性
    以使用上的考量、接點的特性純粹只要接觸電阻穩定,使用壽命長就好,但為了符合這些需求,"接點跟蹤"與"接點壓力"就變成重要因素。
    一般使用的銀或其合金的接點壓力為5~50g,而金、白金、鈀等貴金屬接點則一般為3~10g。貴金屬接點的值之所以可以如此小,是因為開閉的容量小、耐環境性較佳的關係。
    接點跟蹤是即使接點的接觸部分有某個程度的磨耗,仍舊需要接觸。而且此接點跟蹤與接點壓力有密切的關係,兩者的積會是接點部分的工作量。在有限的工作量當中,隨著增加接點壓力或增加接點跟蹤,其接觸性也會有所不同。
    例如接點壓力較大而接點跟蹤較小時,在初期看似穩定,但是在接點磨耗逐漸增加後,接點壓力會急劇減少,最終無法接觸。
    反之,接點壓力較小而接點跟蹤較大時,雖然不會發生前述的情況,但不得不考量接觸電阻升高後,會導致難以破壞皮膜等的問題點。因此具備適度的接點跟蹤與接點壓力的繼電器方可稱作好的繼電器。接觸電阻可分成集中電阻與過渡電阻(皮膜電阻)來思考。
    接點接觸乍看之下被認為是以面來接觸,但實際上因接點的形狀或表面粗細等的關係來看,則是單點或多點的接觸。而電流集中流向接觸點所產生的電阻即是集中電阻。
    透過「基本構成與動作原理」的公式,即可理解接點的接觸與接點硬度、接點壓力、接點材料的固有電阻有關。其接觸部位的模型如下所示。意即接點接觸是遠比外觀所見更小的接觸面積,且電流是以集中的狀態流過。
    接下來是接點壓力與接觸電阻的關係的測量實例。

  • 接觸部位的電流分布

 

  • 接點壓力與接觸電阻

接點若暴露於空氣中無可避免會產生氧化皮膜、硫化皮膜等皮膜,而造成這些問題的電阻稱為過渡電阻(皮膜電阻)。
一般來說,接點在使用前狀態下,集中電阻所占的比例雖然大,但經持續使用後會因電弧而造成磨耗或機械性損耗,反而是過渡電阻會變多。而這會因動作頻率而異。頻率較大的接觸面比較乾淨且過渡電阻(皮膜電阻)較小,而頻率小的接觸面則會產生極高電阻的皮膜。
此外,雖然型錄等有記載接觸電阻的數值,但這些數值只不過是以標準的測試方式測得的初始值。實際上各裝置皆需要有適當的接觸電阻。一般而言會有個疑問,到底負載阻抗能容許到何等程度,但只要排除如語音電流傳輸有歪曲、衰減等問題的特殊情況,接觸電阻的數值最多似乎可容許負載阻抗的1~5%。

負載條件與接點
繼電器會發生的問題當中,大多數都是因為接點的接觸性引起,而不同的負載條件下其問題的內容也不同。負載條件可大致分成微小能階(小功率電路)、中間能階與高能階。
嚴格來說,微小能階是指機械性接觸迴路,是不會因熱、放電等造成接點的接觸狀態起變化之負載條件。然而實際上,即使施加某個程度的電壓,其接觸狀態也不會變化,因此也一併定義其負載條件。
不會影響接觸狀態的極限電壓稱做接點軟化電壓(SofteningVoltage),銀為0.09V、金0.08V、白金0.25V、鎢則是0.6V。
中間能階是指引起輕微放電現象的負載條件,從接點軟化電壓到電弧放電開始電壓為止。電弧放電開始電壓中,銀為12V、金15V、白金17.5V、鎢15V、10%鈀銀合金則為11V。
高能階是指高於電弧放電開始電壓。

 

接點相關特殊問題
接點會因使用方法而產生特殊現象。其內容如下所示。

  1. 負載開閉時的異常腐蝕現象
    此現象是負載開閉時的電弧與空氣中的N、O結合,一般會變成HNO3進而腐蝕金屬材料(硝酸腐蝕)。

  • 硝酸腐蝕的例子

其對策有

  • 利用電弧滅弧迴路來減少負載開閉時的電弧量。
  • 降低開閉頻率來避免電弧持續。
  • 降低使用環境的溼度。
    等皆有不錯效果。

  1. 檢波效應
    這是指當接點透過接點表面的被膜接觸時,一旦接點電壓超過某個值以,則該被膜會受到電氣性破壞使接觸電阻突然下降的現象。

  2. 熱電動勢
    繼電器接點組成材料的材質於功能上結合了各種金屬(銀、銅合金等)。而這些構成材的接合部位會因發熱體(例如線圈)的距離及導熱路徑不同等而產生溫度差。其結果是接點端子之間會產生熱電動勢(約數μV~數10μV)。由其是使用微小訊號時務必要注意。
    使用閂鎖(保持)繼電器來縮短線圈通電時間,即可抑制線圈發熱降低熱電動勢,另一個方法則是使用熱電動勢小的繼電器(接點導電處的材質形狀經特殊設計的繼電器)等即可降低到某個程度。

各負載條件下的接觸性
於微小能階與高能階時,接點所發生的現象完全不同。前者雖然接點的磨耗較少,但是否故障接觸仍是一個問題。後者則有接點磨耗、融著、轉移等問題。
對微小能階而言,接點的清潔度是最重要的一件事。有不導電通質附著或不導電皮膜生成是造成故障接觸的主要原因。
不導電物質雖然是泥沙、纖維等微小灰塵,但微小負載用的繼電器其接點擦拭與接點壓力皆比較小,一旦這類物質附著於接觸面,將會造成故障接觸。這類情形的無關接點材料為何皆會發生,因此繼電器的選擇與使用方法是其問題。不導電皮膜的生成的原因來自構成繼電器的零組件材料及周圍環境。無論是空氣中所含的水分、油脂或氧化物及其他繼電器本身或建築物所發出的有機氣體、汽車等的排氣、工廠煤煙、焊接時的助焊劑、施工者的指紋等皆可能造成皮膜產生。因此對抗不導電皮膜需要從繼電器的構造、接點材料、環境整備等採取對策。
一般使用的銀接點很容易氧化或硫化,但其中氧化皮膜對接觸性的影響比並不大,而是硫化皮膜會造成較大影響。有此情況時可使用不易硫化的貴金屬,而通常會使用鈀、金、白金等與銀合金作為接點材料。但另一方面,白金類接點會因來自揮發油、汽油等的不飽和有機氣體而產生絕緣體粉末(brown powder)。而金雖然不會產生皮膜所以有穩定的接觸性,但由於太軟、接點壓力低,容易使接觸部分變形,直接使用時相當不耐用,因此大多會在接點上層鋪上鈀等材質形成雙鋪層,或鋪上金皮膜來保護接點等。
即使在微小負載時也會引起放電的條件下,接點可能會氧化,而空氣中所含的易燃物質會燃燒形成碳化皮膜。碳化皮膜並非完全絕緣體,且有時會達到數10~數100Ω。
在高能階條件下,電弧放電會持續產生較大能量,在接點開閉時造成接點溶蝕、化為金屬蒸氣飛散等耗損。此外,自一方接點分離的金屬粒子會結合另一方接點而導致接點轉移,並且通電時發生接觸面溶蝕結合的融著現象等,造成接點障礙的產生。
使用直流電時,並不會如交流電般電壓或電流會變成零,因此極小負載下,電弧也會持續很長的時間。
如此的負載條件下,可能會因金屬粒子附著、絕緣物碳化而導致絕緣劣化,因此不得不留意絕緣物的材質及形狀。
接點障礙會因負載的種類而異。變壓器、馬達、燈等的負載會流入較大的突波電流,因此經常發生接點融敷的事故。燈、馬達、變壓器、電磁閥等會有數倍甚至10數倍的電流通過,而馬達、變壓器、電磁閥等電感負載在遮斷時會產生較大的反電動勢。此電壓會達到工作電壓的4~20倍,因此可能會造成接點耗損或破壞負載。

 

  • 感應馬達啟動電流波形

  • AC電磁閥接通電流波形

  • 燈具的導通電流波形