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簡介

（注意：僅適用于直流線圈開關交流負載） 

白熾燈、電感負載（如電機和螺線管）、電容負載（如電子鎮流器和開關式電源等）在加電時可以表現出非常大的初始浪涌電流。最大可達到 10X 穩定狀態電流或更大，尤其麻煩的是電壓正弦波峰值附近隨機發生的端子閉合。這種過大的浪涌電流經常會導致端子焊接。此類應用的繼電器通常需要超大尺寸，或經過特別設計，與相對適中的穩態電流相比可以處理大浪涌電流。這通常會導致額外的控制成本和更大的占地面積。 

同樣，由于斷開接觸弧通常僅在大電流正弦波轉換通過零點并反轉極性時才熄滅，因此同步必須基于“接通”時電壓波形和“斷開”時電流波形的零點交越。在具有整功率因數的負載（電阻、燈等）情況下，沒有相移，因此可以為“接通”和“斷開”同步使用基于電壓的零點交越感應。 

如果實施得當，最大峰值電流能力可增加約 8-10 倍，給定負載的開關壽命可增加約 8-10 倍，給定開關壽命下的最大負載也可最大增加至 5 倍左右（只要不超過繼電器能夠承載的最大電流）。 

即使在具有整功率因數且初始浪涌電流較小的無抗負載上，也可以實現顯著的負載壽命性能改進。 

注意：另見以下“觸點閉合（接通）時同步”和“電感負載的特別接通/斷開注意事項”部分中有關開關鐵芯電感負載的注意事項。

將觸點開關相位同步到負載電源

（注意：僅適用于直流線圈開關交流負載） 

另見以下“電感負載的特別接通/斷開注意事項”。 

在通過同步觸點“接通”和“斷開”時間與交流電壓和/或電流正弦波來開關某些負載類型時，可通過多種方法提高繼電器性能。這僅適用于直流線圈類型，因為交流正弦波的某些部分能量不足，無法影響交流線圈繼電器或接觸器的操作。 

如果實施得當，觸點開關壽命，特別是處理高浪涌負載的能力將顯著提高。通常可實現浪涌電流容量和負載開關壽命約 10 倍的提高，具體取決于具體應用的準確實施和其他因素。

下面將討論其中一些技術及其優點和局限性：

• 觸點閉合（接通）時同步：

當觸點閉合剛好同步到電壓波形的零點交越之前或之后時，繼電器觸點不會產生太大的電流或電壓，因此預期可以獲得更長的觸點壽命，并且可以提高處理具有高起動電流的負載的能力（因為電壓和電流隨著正弦波從零上升，因此在繼電器觸點閉合和穩定期間很少會看到最大峰值電流）。 

這通過在一個時間（與后續零電壓交越點偏移繼電器的運行時間）驅動繼電器線圈來實現，以便繼電器觸點始終剛好在零點之前或之后“接通”（通常零 +/- 1 微秒可以接受且可以實現）。 

由于繼電器運行時間因繼電器系列、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現，在微控制器中監控繼電器的實際運行時間，并通過移動平均或 8 到 10 個操作將偏移時間調整為非常準確地達到零交越點。也可以通過讓線圈達到標稱電壓的 125% 或 150% 最大程度減少運行時間的變化（如果以最大額定電流開關，則不建議使用）。在定時計算中也應考慮運行彈跳時間。

示例 1：1/10 Hp 電感風扇電機在電壓波形上以 0° 通電。頂部為電壓，底部為電流。請注意非常高的前半個周期的電流浪涌

示例 2：相同的 1/10 Hp 電感風扇電機在電壓波形上以 90° 通電。頂部波形為電壓，底部波形為電流。請注意，沒有過量的前半周期電流浪涌。對于大多數電感負載，最佳接通點在峰值前約 75° 處，但是應該為每一種負載類型測出最適合的條件。是否使用確切的值并不重要，因此 70-90° 范圍內的任何值通常都能接受。

示例 3a：在零點處接通白熾燈

大多數無感負載應該在非常接近零電壓的位置通電才能達到最佳觸點性能。這樣做可以最大限度減少觸點閉合和穩定時間間隔期間的電流浪涌，從而降低粘性焊接機會。這在高浪涌電流負載（如白熾燈、電子燈鎮流器、開關電源等）上尤其重要。 

示例 3a 顯示了一個在非常接近零電壓處打開的白熾燈，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的相同負載 - 當對冷燈燈絲施加高電壓時，產生高浪涌電流。這種高浪涌電流會大大增加觸點閉合和穩定時出現粘性焊接的風險。同樣，在電容負載上以及在接近峰值電壓處開關時，通常會發生高電流。

示例 3b：在峰值處接通白熾燈

• ?觸點打開（斷開）時同步：

同樣，當觸點打開剛好在電流波形的零點交越之前（通常 -1/2 / ±0 微秒可以接受且可以實現）但永遠不在之后發生同步時，繼電器觸點不會“斷開”太多的電流或電壓，電弧將在即將到來的零點交越處熄滅，從而大大減少觸點腐蝕和磨損。對于電壓和電流之間沒有相位差的無感負載，在零電壓處斷開同樣可以接受，并且使控制設計更簡單。 

另見以下“電感負載的特別接通/斷開注意事項”。

示例 4a：在峰值處斷開白熾燈

示例 4b：在零點處斷開白熾燈

顯然，在電阻或白熾燈負載情況下，剛好在零電壓或電流之前斷開觸點會減少斷開電弧的強度并延長觸點壽命。 

• ?電感負載的特別接通/斷開注意事項

電感負載（尤其是帶鐵芯的電感負載）必須以不同方式進行處理，因為它們傾向于在接通時產生高浪涌電流，并在斷開時產生嚴重接觸電弧和高瞬變電壓。 

與在非常接近零點交越處接通觸點會產生滿意結果的無感負載不同，電感載荷（尤其是變壓器和電磁閥等鐵芯電感器）絕不應在零點交越處接通。這樣做將驅使電感器飽和，從而產生非常高的初始電流浪涌。這種電感負載在交流電壓波形上以約 75° 左右驅動時性能更好。每個負載都有點不同，因此應監控和調整每個負載以獲得最佳性能。 

斷開電感負載時的性能尤其得以提高。這是因為斷開電弧的強度和持續時間降低，從而使觸點材料的電弧腐蝕大大降低。同樣，由于觸點斷開時負載電感中存儲的能量非常小，產生的電磁干擾 (EMI) 和反向電壓瞬變強度降低，因此對敏感電子設備的不利影響降至最低。這通過在一個時間（與后續零電流交越點偏移繼電器的釋放時間）去除繼電器線圈驅動來實現，以便繼電器觸點始終剛好在零點之前（但絕不在之后）“斷開”（通常 -1/2 / +0 微秒可以接受且可以實現）。

示例 5A：在峰值電壓處接通電感負載 - 在零電流處斷開電感負載。（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載 - 在峰值電流處斷開電感負載（注意：電流的相位滯后于電壓。）

總結

在正確實施時，同步觸點接通和斷開與負載電壓和電流可顯著提高性能。但是，如果技術實施不當，由于材料轉移或觸點腐蝕加速，也可能會發生性能下降。應始終咨詢 TE 工程獲取每種類型繼電器的實施建議。 

由于繼電器運行和釋放時間因繼電器系列、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現，在微控制器中相對于電壓（如果是斷開電感負載則相對于電流）波形和定期調整的偏移時間監控繼電器的實際運行和釋放時間。這是確保隨著繼電器的不斷使用精確轉換的最佳方法。 

在圍繞零電壓 +/-1 微秒處接通以及在零電流前 - 1/2 / +0 微秒處斷開可以接受且可以實現。在無感負載上，斷開時與零電壓同步會使性能可以接受并讓控制設計更簡單。 

需要注意的是，溫度對繼電器線圈導線電阻以及因此對運行電壓和運行/釋放時間的影響必須得到補償。應用說明“適當的線圈驅動對提高繼電器和接觸器性能至關重要”和“線圈電壓和溫度補償”中對此進行了討論。