介绍欧姆龙大容量功率继电器常见疑问（上集）

阻断继电器的线圈电压时所生逆起电压会使电路上的各种单元产生过电压，由此而导致故障或损坏等，因此需要采取抑制逆起电压的相应对策。

如果是DC线圈，一般大多使用二极管，但对于部分大容量继电器，因会导致接点断开速度下降、并对电气耐久性造成严重影响，所以建议不要单用二极管，而是与齐纳二极管组合使用。

二极管因其正向电压降较小，所以功率消耗速度较慢，线圈电流的持续时间会变长。线圈的磁力因依赖于线圈电流，所以线圈电流的衰减时间较长时会导致继电器的接点断开速度变慢，从而诱发接点的早期熔敷故障。

如下图所示，将齐纳二极管与二极管串联时，线圈电流的衰减时间会因齐纳二极管的较大电压降而缩短，从而使继电器接点的断开速度变快，由此可防止接点的早期熔敷所致故障。

齐纳电压过低时，提高接点断开速度的效果将会下降。因此，请按机型分别选择合理的齐纳电压。

如上图所示，将齐纳二极管与二极管串联时，线圈电流的衰减时间会因齐纳二极管的较大电压降而缩短，从而使继电器接点的断开速度变快，由此可防止接点的早期熔敷所致故障。另一方面，齐纳电压过低时，会导致接点断开速度变慢。此外，齐纳二极管的电压过高时，可能会对外围单元产生恶劣影响。因此，请按机型分别设定合理的齐纳电压。

与齐纳二极管并用时，请使用电压高于齐纳电压、且正向电流高于线圈额定电流的二极管。

关于各机型的推荐齐纳电压

请查看下表

可使用压敏电阻来代替二极管＋齐纳二极管的组合。

这种情况下，也是与二极管＋齐纳二极管相同的线圈电流波形。

推荐压敏电阻电压一般与推荐齐纳电压相同，但如果小于电源电压的最大值，则可能无法向线圈施加精准电压，故请务必选定压敏电阻电压大于电源电压最大值的产品。

继电器的线圈在ON状态(施加电压状态)下会消耗一定的功率。也就是说，在运转中会持续消耗功率。

如果是持续保持ON状态的应用等，通过使施加功率后的电压降低至保持电压区域的方式，可将线圈的节电削减50～80%左右*。

*根据线圈规格而异。

此外，在大容量继电器中，还有必须在保持电压下使用的商品。请确认数据表的注意事项。

“在02 如何降低线圈消耗功率？”中已经进行说明，将线圈设定为保持电压后即可削减消耗功率。此外，为了维持额定特性，还有必须在保持电压下使用的继电器。请在使用前查看各机型的数据表，确认大容量功率继电器的保持电压额定值。

下面介绍几种推荐的保持电压电路的方式。

CR方式是由电容器(Capacitor)和电阻(Resistor)构成的电路，是实现保持电压所需的最简单的结构。电容器与电阻并联后构成电路。施加于线圈的电压会根据电容器的充电状态而发生变动。

请确定电阻值R，确保线圈电压在各机型规定的保持电压范围。选择合理的电容器和电阻值，可调整保持电压的持续时间和稳定性。因为没有物理性消耗元件，所以有望长期使用。而另一方面，需注意因电容器老化而导致的故障。

还可使用开关替代电容器来保持电荷。

开关方式共有2种。

第1种开关方式采用由开关和电阻构成的简单电路结构。开关与电阻并联后构成电路。在使开关为ON的状态下向电路施加电压来向继电器线圈施加额定电压。达到100ms后使开关为OFF状态，电压即会通过R(电阻)和继电器线圈的电阻被分压，由此向继电器线圈施加保持电压。

第2种开关方式因为需要2个外加电压(电源)，所以开关也需要采用2个电路结构。在100ms以上的时间内，必须向继电器线圈施加100%以上的额定电压，所以在接通电源时，需将线圈驱动开关和电压切换开关同时切换为ON。

继电器线圈上将被施加电压较高的电源电压(外加电压A)。达到100ms后将电压切换开关切换为OFF，即会进入只有线圈额定电压50%的电源与电路连接的状态，由此向继电器线圈施加保持电压(50%)。

PWM(Pulse Width Modulation)控制是指使用半导体反复切换ON和OFF的状态来控制功率的方法。通过高速的ON/OFF开关，以更少的功率维持一定的电压。

电压OFF的时间越长、越可抑制功率消耗。通过1秒内执行更多电压信号的ON/OFF，即可在增加OFF时间的同时，施加一定的平均电压。这种ON/OFF之比称为占空比(duty比)。

在普通PWM控制电路上，会因齐纳二极管而产生功率损耗，从而难以大幅度削减占空比，所以不推荐使用PWM控制电路。请与齐纳二极管并列贴装开关装置，在执行PWM控制时切换为旁路。先将开关切换为OFF后、再将外加电压切换为OFF，然后继电器即会通过齐纳二极管＋二极管正常断开。

以下以G9KA型功率继电器的各占空比的线圈电流为例。为了使普通PWM电路＋齐纳二极管占空比保持ON状态、维持所需线圈电流，需要86%以上的占空比。因此，消耗功率会比推荐PWM电路的保持状态时上升，从而导致继电器的发热变大。而且，节电效果也会降低。

另一方面，在推荐PWM电路上，可通过45%以上的占空比达到保持所需线圈电流的标准。

关闭开关设备时，在电流流动方向发生改变的交流电路上，电弧会在电流归零的瞬间而消弧。即使不采用任何技术，也较容易阻断。

但是，在直流电路上，电流的流动方向为固定状态，电弧会持续产生，所以必须强制性地阻断电弧。因此，在直流电路专用的大容量继电器上，电压或电流越大，阻断电弧的难度也就越高。

直流的电弧阻断方法大致可分为3种。

阻断电弧最简单的方法是通过接点间隔(触头间隙)进行阻断的方法。这种方法一般会导致继电器尺寸变大，所以会与其他阻断技术组合使用，但根据不同的负载条件，会产生只通过触头间隙阻断电弧的区域。

①通过接点间隔进行阻断

欧姆龙的PCB功率继电器上主要使用的是通过磁铁拉伸电弧的阻断方法。应用弗莱明左手法则作为拉伸电弧的手段。通过磁铁的位置或种类调节拉伸电弧的距离或角度，在有限的空间内最大限度地获得电弧距离。

可使电弧延伸的长度依赖于洛伦兹力，而洛伦兹力取决于电流值和磁场，所以电流较小时，则不易使电弧拉伸。

因此，如果电流较小，电弧则无法充分延伸至阻断所需的电弧长度，有时无法进行阻断。

在欧姆龙的DC功率继电器上，主要采用通过封入的气体冷却、阻断电弧的方法。在气体封装型继电器上，接点部位封装了得到加压且导热率较高的气体。

一般在阻断直流高电压时会在接点之间产生电弧，该电弧根据弗莱明左手法则，会通过磁场的力量被拉伸至接点两端。被封入空间内的气体会阻碍此电弧的流动，导热率较高的气体可有效地向外部释放电弧能量。结果，由于电弧延伸，电弧电压会急剧上升，通过气体的效果，电弧即可在密封式机架内被迅速阻断。