继电器故障

（1）继电器故障

继电器的主要功能为：「根据规定的输入条件开关或切换输出（接点）」。脱离该功能的状态即为故障。根据继电器的构成要素大致可以把继电器的故障分为以下几类：

在这些故障中以下故障的发生比率较高：

但是从继电器的各个种类来看，易发生以下故障：

· 信号用继电器
（1） 接触不良
在小功率电路上，有时会发生接触电阻增加（数百毫欧）的问题。由于附着在接点表面的有机物产生影响，为事先去除构成继电器的成型品中排出的燃气， 实施烤焙（在高真空条件下加热）。还开发了大幅度降低燃气的成型品，正逐渐应用到各产品中。
（2） 线圈断线
信号用继电器对小型、高灵敏度的要求较高，为此线圈的芯线越来越细。一方面，信号用继电器安装在印刷基板上，虽然进行过清洗，但是有时超声波能量集中到线圈芯线，会造成断线。
特别是使用清洗器（采用单一的数万Hz频率的信号发射器）或在溶剂中使用水的情况下，会产生强力驻波，可能导致线圈芯线断线，因此必须事先进行确认。

· 一般继电器、功率继电器
（1） 接触不良
主要用途为：在发生电弧放电领域中开关负载。但是在这种条件下存在硝酸反应造成的腐蚀问题，因此多使用带机壳型或裸露型。这种继电器易受尘埃或燃气等环境的影响。在控制盘上必须注意不要使线屑、再加工时的切割粉末、涂料等侵入继电器内部。
（2） 差拍
交流操作继电器的电磁铁一般采用屏蔽线圈方式。这种方式的原理是，通过屏蔽部和非屏蔽部各磁极的磁束产生吸引力，并交互运行，外观上形成平坦的吸引力。
形成外观上平坦的吸引力的范围比较狭窄，如果磁极面上有异物侵入，或者反复动作引起磁极面消耗，就容易受到影响。
在这种方式下，不可能从技术上100％地解决这些问题。设置在家庭、住宅街区等地方的设备、设备中内置的继电器，可能会发生差拍问题。在这种情况下，必须采取措施，例如更换成直流操作，或者组合全波整流二极管与直流操作继电器等。
（3） 熔敷
在交流操作继电器上，一般操作电源和负载电源为同一个，为此而会引发故障。
大型灯光、各种设备的电源变压器、电机等接通电流时，会流通冲击电流，该电流为额定电流的数倍甚至数十倍。为此，施加到继电器线圈的操作电压急剧下降，发生偏离。由于偏离，会造成 短时间内反复开关，有时会造成熔敷。
列举完上述故障，人们会犹豫是否要使用继电器，但是，在零 件、设备、装置方面，没有不会发生故障的产品。
由于故障是相对于要求功能的脱离现象，理解继电器的故障模式，对设备装置采用安全设计，这样才能满足最终使用者的要求。

· 没有流通规定的电流
尽管已施加额定电压，但线圈电流却没有达到规定值，这种情况下的故障主要是线圈断线（电流完全不流通，或时断时续），除 此之外，可能是交流操作全波整流二极管内置继电器的一部分二 极管发生了打开故障。
线圈断线原因常见的有以下几种：
（1） 可能是超声波清洗印刷基板时的共振引起断线；
（2） 可能是盘的共振引起断线；
（3） 硝酸反应造成的线圈芯线的腐蚀断线；
（4） 电腐蚀引起的断线。
容易与故障混淆的是，随着直流操作继电器的线圈温度升高而产生的电流减少（以23℃为基准，每上升1℃减少约0.4%）、将防止反向连接的二极管内置继电器的极性弄错。

· 过负载电流流通
施加额定电压时，造成过负载电流流通的原因可能有以下几个：
（1） 线圈芯线间的局部短路（层间短路） ；
（2） 浪涌吸收二极管等内置元件的短路；
（3） 交流操作继电器的动作不良。

下列现象容易与故障混淆：

· 有极性的继电器（内置浪涌吸收二极管等）的极性错误。

· 不进行规定的动作
规定动作根据机型不同而稍有差异，不能一概而论，因此仅介绍一些明显事例。
· 昆虫类（蚂蚁、蟑螂等）侵入继电器内部，造成不动作。
· 得不到规定的导通

一般统称为接触不良，可分为以下几类：
（1） 由接点消耗等引起的接点追随（接点随动）及接点压力消失造成的接触不良（使用寿命）。
（2） 接点间夹杂异物（尘埃、成型粉、涂料类、线屑、绝缘护套、碳等）
（3） 输入侧的故障、输入输出之间的故障、输出侧切换接点的熔敷对其他极产生影响，从而导致二次性接触不良。
接触不良分为两种情况： 一，完全不导通的情况；二，由于碳等在接点表面堆积，虽然导通，但可能会超过使用电路中规定的上限值。

· 绝缘不良
输入输出间的绝缘不良有下列情况：
（1）开关负载时，接点间发生的电弧放电被外部磁场或操作线圈产生的磁场扭曲，到达线圈端子，产生闪络。
（2）开关负载时接点间发生的电弧放电生成的碳或接点飞散粉末堆积，造成绝缘动作或者耐受电压值下降。
（3）由于施加直接雷电或感应雷电等浪涌电压，造成闪络。

· 得不到规定的绝缘
一般可分为以下几类：
（1）开关负载时接点间发生的电弧放电生成的碳或接点消耗粉末 堆积，造成绝缘老化；
（2） 线屑等的侵入造成绝缘不良；
（3） 熔敷、粘着、摇摆等造成接点电路不打开；
（4） 输入侧的故障、输入输出间的故障等造成的二次性开路不 良；
（5）移动、触须、支柱等化学性、物理性现象造成的绝缘老化。

●使用继电器时发生的现象

继电器在使用（或保管）过程中会发生变化。这些都与故障不同，可以认为是老化。这里介绍老化现象。使用过程中要预防故障或预测维护时间时， 可参考以下内容。另外，继电器不是单独的，在使用上具有特殊性，在过于恶劣的环境中会发生异常。我们将对这一点进行介绍， 使用时请注意。

（1）使用或者保管过程中的老化现象
· 透明外壳颜色变黄
这是由于开关负载时发生电弧放电，产生臭氧（三个氧原子结合后的产物，用于除臭、杀菌等），与氮元素和水发生反应，生成硝酸。 一般称作硝酸反应。特别是对电弧连接时间较长的直流离合器、断路器进行开关时，不仅外壳变为黄色，还会腐蚀金属零件（铜生成颜色鲜艳的绿色硝酸 铜、镀镍生成水色的硝酸镍）。对这些负载进行开关时，请在负载上连接浪涌吸收装置。在这些负载的浪涌吸收装置中，电阻器较为有效。MMX型或G7X型在接点附近设置贯通孔，可降低臭氧浓度。

· 外壳内部变为茶色
由于开关负载时发生电弧放电，有机燃气（继电器的构成材料等产生的）生成的碳、接点粉末在外壳内表飞散堆积，发生变色。根据保护外壳内部发生的变色来判断维护时间的情况下，因继电器的使用条件不同，应根据使用者的经验进行判断。

· 外壳内部有水滴附着
在梅雨季节或台风季节会发生这种现象。继电器用金属、塑料制作而成，塑料含有一定程度的水分。线圈线的间隙等内也含有毛细管现象形成的水分。在继电器冷却时如果给线圈通电，线圈的温度就会升高，释放出这些水分。但是，在外壳温度上升之前，释放出的水分在外壳的表面凝结为露水，以水滴的形式附着。冬季开暖风空调时，房间的窗玻璃上会附着水滴，这两个现象的原理相同。

· 透明外壳的表面出现无数伤痕（颜色发白）

在透明外壳上会发生无数白色头发丝状的伤痕。透明外壳常用抗冲击力高的聚碳酸酯树脂制成，但是这种树脂在汽油、氯酸等溶剂的蒸气中时，会产生细小的裂纹，看起来是白色的。

· 镀锌的颜色
有些继电器（MM、MK等）的铁芯、磁轭、端子螺钉的表面交叉电镀了黄、绿、紫等各种颜色。这是锌铬酸防蚀铝电镀层。因此呈现出各种颜色，是由于铬酸防蚀铝处理的厚度导致折射和反射。

· 镀锌的变色
镀锌的表面有时看起来像喷了一层白色的粉末。这种现象在海边更为常见，这层白色粉末是由盐分和锌化合生成的氯化锌。氯化锌易吸水，如果揉搓就会变为糊状。特别是在铁芯、铁片上进行镀锌的机型，使用时由于产生的氯化锌会造成复位时间的延长和复位不良，因此维护时请注意。

· 镀镍的变色
继电器中有的机型在铁芯、铁片、磁轭上进行了银色电镀。这是镀镍。镀镍由于抗腐蚀性较好，广泛应用于各个领域，但是如果和硝酸发生反应，就会生成鲜艳的水色硝酸镍。这种现象特别是在开关直流负载的继电器内部可以见到，这是上述硝酸反应的产物。
· 焊锡变为黑色焊锡与铅一样，有银色的光泽，但是有时可以发现它变成了黑色。这是因为焊锡（锡和铅的合金）中铅发生氧化，生成了氧化铅。
· 银变为黑色
如果长时间放置继电器，银接点可能会变成黑色。这是由于大气中的硫化燃气和银发生反应，生成硫化银。硫化银根据其厚度不同，其颜色会发生以下变化：

硫化银虽然绝缘，但是会被较低的电压破坏，虽然开关继电器、阀门等负载时好像没有什么问题，但如果是放大器输入信号等的电压，由于不能遭受电压破坏，因此选择机型时必须注意。开关这样的负载时，接点材质宜为包金、AgPd、PGS合金。
包金：通常是在银或银合金的上面包上数微米到数十微米的金合金。

· 开关负载接点变黑
由于开关负载时电弧放电，从有机燃气生成了碳（碳素）、炭化 银及接点的飞散粉末。这种黑色主要由这些物质构成。

· 褐色生成物堆积在接点表面
如果接点的材质是AgPd、Pt等，用继电器对不会发生电弧的负载进行开关时，在接点的接触部位会附着褐色的粉末。这种现象称为“褐粉”，是由于接点材质的触媒作用，有机燃气被还原而生 成的物质。作为对策，可动接点和固定接点可使用不同的材质。

（2）特殊使用或在恶劣条件下使用时出现的现象

· 由于操作电源的瞬间中断造成继电器复位
电源瞬间断电超过继电器复位时间时，继电器将复位。我们很容易理解这种情况。但是，在AC操作（准确来说应为屏蔽线圈方式的电磁铁）下的继电器中，即使操作电源的切断时间小于复位时间，也可能进行复位。另外，操作电源中，开关浪涌等浪涌逆相位重叠的情况下，也会发生同样的情况。这都是由于电源电压急剧变化而产生的过渡现象。这种现象虽然难以完全消除，但是通过并联连接操作线圈和CR （电容器和电阻串联连接的部件）可以得到改善。连接到时序控制自我保持电路的继电器中，通过瞬间中断来解除自我保持，因此要插入CR。

· 继电器发光
继电器的接点开关负载时（主要是开路时），接点间将会短时间放电。此时会看到发光现象。
继电器中产生的放电主要为电流较多、电压较低的电弧放电，该放电开始电压及电流根据接点材质而定，在Ag接点中约为12V、0.4A。对缺乏电气知识的用户来说，看到发光这一现象会感到不 安。因此内置于这种设备中时，请进行遮光，或使用黑色机壳。
· 继电器发出声音
继电器中包括使用电磁铁的继电器和使用半导体的继电器（SSR：固态继电器），但是使用电磁铁的继电器在动作和复位时由于零件（铁片、可动接点和固定接点等）碰撞，发出声音。发出声音便于确认动作，但是在空调等自动运行的机械中却不受欢迎。这种情况下，选择声音较小、较低的继电器虽然很重要，但是降低与安装部位的共振也很重要。
· 开关继电器时，收音机有杂音
电波是通过电流的急变而发生的。接通、断开继电器的线圈、或接点开关负载，电流会产生急变。因此会释放出电波，使收音机、电视机中混入杂音（干扰）。只要控制电流的急变即可减少干扰，因此建议在继电器线圈、负载上安装浪涌吸收器。
· 继电器不运行
继电器的线圈有极性，多数是因为弄错了极性。下面的继电器有正负极，请不要弄错：
（1）有极继电器（使用永久磁铁，又称为移动小组、超移动小组 的继电器）
（2）内置二极管或者电路的继电器及SSR
· 继电器发热
继电器的线圈、接点通电后，由于焦耳损耗（电路电阻和电流平 方的积）而发热。一般的继电器线圈温度不会上升到120℃以上，但是如果发生异常高温、发出味道或者冒烟，则可能是因为施加了过电压，请确认输入电压和线圈规格有无错误。另外，如果频繁开关会发生电弧放电的负载，由于电弧的热量，短时间内会产生异常高温。
· 接点产生了电压
如果在接点端子的两端连接电压表，在线圈中施加额定电压后，会产生数微伏到数毫伏的直流电压。这是热电动势产生的电压。热电动势连接各种金属的两端，产生与其连接端温差相应的电压，称为塞贝克效应。热电动势可应用到各种产品中，例如用于测温等的热电偶、燃气炉的火熄灭之后关闭燃气的机械（用热电 动势保持阀门）等。用继电器的接点切换微量信号的情况下，有时不能无视这种热电动势的影响。这种情况下，选择热电动势较低的继电器固然重要，但是使用以抑制温度上升为目的的闭锁（保持）继电器，或在印刷基板的模式设计上，努力降低继电器接点端子间的温度斜率，也可大幅降低热电动势。
· 接触电阻产生变化

接点接触电阻的构成要素如下：
（1）导体电阻：可根据接点端子、接点等导体的导电率、长度及截面面积求得的电阻。
（2）集中电阻：用接点材质、曲率半径及接触力求得接点接触 部的接触面积，以非常微小的面积进行接触。
   由于电流集中在这个微小面积上，电流束被扭曲而产生的电阻即为集中电阻。
（3）边界电阻：在接点的表面产生硫化银等薄膜，产生电阻。也称作皮膜电阻。

其中的（1）（2）基本上在继电器的设计阶段就可以决定，但是（3）的边界电阻则由使用环境和接点材质决定。如果接点材质为银、银合金，则容易生成硫化皮膜，造成电阻增大，但是如果增加电流，就会出现电阻值下降的现象，接点两端的电压在接近导体电阻和集中电阻的合成电阻之前几乎为恒定值。这种现象叫做粉末检波效应，这种电压叫做粉末检波电压，在硫化银的情况下约为0.04～0.1伏。如果把银及银合金接点用于微小负载的开关，由于上述原因，容易发生接触不良。由于生成绝缘性皮膜的情况较少，因此微小（信号）负载的开关中多使用Au、AgPd、PGS等接点。
· 直流负载的关闭能力比交流负载低
用MY4型举例说明。（例） 如果不考虑使用寿命
AC100V的断流极限电流：30A以上
DC100V的断流极限电流：约1.8V
交流电压即使长，在半周期（50Hz的情况下为10ms）后电压也 变为零，直流情况下电压维持恒定值。直流负载的断流极限如图所示，从下图可以看出，低电压下的断流极限电流为较大值。这种情况也适用于交流，在负载电压和电流零相位附近，如果达到这个值以下，就会遮断。

螺线管、阀门等感应负载的断流极限虽然比电阻负载低，这是由于遮断时在负载两端产生的逆起电压和电源电压相加，施加到接点两端。直流负载开关专用继电器（MMX ： G7X）为了提高断流极限而利用永久磁铁产生的磁束。
· 电弧放电
以荧光灯的启动器为代表的辉光放电为高电压、低电流，而电弧放电是低电压、高电流的放电，把开始放电的的最小值叫做最小电弧电压、最小电弧电流。银接点约为12V、0.4A。断开超过这个电压、电流的负载时即产生电弧放电。
· 接点中出现了富士山一样的形状
如果开关负载，可动接点或者固定接点的其中之一就会突起。这个现象叫做转移（也叫做移转）现象，一般是开关直流负载时发生的现象，近年来，随着个人电脑的普及，在交流负载也会发生这种现象。开关负载时，部分接点表面移动到相对接点。移动方向由负载的电压、电流、接点材质决定，由于直流负载（在交流负载中开关相位一定的情况下也相同）中这些情况一定，因此一方的接点像富士山一样突起，相对方向的接点上就产生了一个缺口。

另外，也可能出现突起和缺口吻合，产生封闭。容易引起移动的负载中，投入（冲击）电流大于遮断（恒定）电流，如下所示：
（1）灯的开关
（2）电容器负载（开关电源、用长电缆连接的负载等）。
电机负载一般不易产生移动（由于遮断时的电弧放电会消除突 起），但是在浪涌效应大的情况下也会发生。
· 由于与电源线平行布线，继电器不复位。
由于感应，在线圈两端有时会产生电压。如果与交流电源线平行地进行长距离布线，由于感应，会产生电压、发生复位不良。另外。复位状态的继电器有时也会动作。使线圈的布线远离电源线或者用电缆来进行电源线的布线，均可降低感应。
· 在时序电路中，继电器不复位。
由于时序电路是循环电路，能够施加电压，因此有时被认为是复位不良。进行循环电路的检查时
（1）绘制一目了然的电路图。
（2）把各个系统归纳到一处。
（3）用彩色铅笔等边做标记边检查
由于分块记录使用设备，因此有时可能不注意通过设备内部电路的循环电路。也可以记录各设备的内部连接图。
· 继电器差拍
一般的交流操作继电器中，为防止差拍而设计了屏蔽线圈，但是在下列情况下会产生差拍：
（1）铁芯和铁片的吸附面夹杂有异物（虫子、线屑、垃圾等）。
（2）屏蔽线圈的铆接不良。
（3）屏蔽线圈断线。
（4）使用变频电源等高频成分的电源。
（5）施加电压过低。
（6）使用半导体（三端双向开关：双方向性晶闸管）及用于保护的电容器构成的电路，在驱动继电器的情况下即使设置为OFF，线圈端子上也会有一定的电压。因此可能会产生“差拍”。这种情况下，可以通过插入一个与线圈并联的电阻（泄放电阻）来降低OFF状态下的电压。还要考虑电阻的消耗功率来决定电阻值。另外，如果接近使用寿命也容易产生差拍。
（7）在直流操作的继电器中输入AC电源。
（8）由于感应，交流电压和直流电压重叠。
· 由于继电器本身的原因，接点反复开关与半导体电路不同，有接点的继电器根据可动接点的移动进行开关，但是闭路时可动接点与固定接点碰撞。利用碰撞瞬间可动接点的运动能量，反复进行开关，同时恢复到稳定状态。另外，如果接点接触部有绝缘皮膜或异物，接触电阻将发生变化。这样，开关接点时产生的间歇性开关动作叫做震动，这种间歇性开关现象持续的时间叫做震动时间。连接电路等的输入电路时必须考虑。

· 接点由于外力反复开关
继电器接点处于闭路状态时，有时会因外部能量（强烈振动、冲 击、磁场等）进行间歇性开关动作。像这样受到外部影响进行的间歇性开关动作叫做颤振，这种现象持续的时间叫做颤振时间。继电器的附近有接触器等振动源时，必须采取防振措施，例如使用安装盘。
· 远离电源的继电器的动作十分奇怪
在直流的情况下，连接电线的电阻增大，在交流的情况下，由于阻抗增大，远处继电器线圈上的施加电压降低，可能无法正常动作。

 内置继电器的设备出口后生锈向国外出口设备时，一般使用船运，但是，通过热带地区的班轮，船舱内部为高温高湿的状态。如果把继电器暴露在这样的环境中，金属零件可能会生锈。这种情况下我们向您推荐热带处理继电器。

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