如何定义继电器的开关容量以及它取决于什么参数?

更新 Jan 15, 2019

适用于

Hardware

  • PXI Matrix Switch Module

问题详述

开关和继电器的规格之一是开关容量。开关容量具体指什么意思,它是如何定义的?

解决方案

开关容量或开关负载通常取决于电压和电流。电压是指在继电器打开时将穿过继电器的端子的负载电压。电流是负载和继电器在关闭时流过的负载电流。

除了最大开关容量之外,开关通常还指定最小开关容量(有时称为最小开关负载)。满足开关的最小容量以确保开关的长期健康的工作是非常重要的。因为随着时间的推移,微粒会积聚在电枢继电器的触点上。当继电器关闭时,需要用最小量的电流来烧掉开关触点上积聚的微粒,然而这种问题只存在于机电衔铁继电器。干簧继电器密封在惰性气体中,不易积聚颗粒。 SSR和FET继电器不是机械结构,所以也不受影响。

相关信息

继电器理论上不会耗散任何功率的。功率公式是功率=电压*电流 。继电器打开时,电流为零。当它闭合时,端子两端的电压几乎为零(取决于负载电流和继电器的“接通”电阻)。在这两种情况下,功率都相等或非常接近于零。理想情况下,当继电器打开时,电压将立即转到负载电压,电流将瞬间变为零。如果这是真的话,则开关容量将与继电器中使用的导线规格一样大。

但是,当继电器处于切换过程中时,存在一个电流和电压值都是非零的时间段。在此期间,继电器会耗散功率。根据负载和继电器的电感和电容,在继电器切换的这段时间内可能存在较大的电压和电流峰值。这可能会在非常小的区域内产生大量热量,从而熔化继电器的触点或留下会缩短其寿命的腐蚀。负载上的电压和电流越大,切换时间就越长,继电器损耗的能量(功率的时间积分)就越多。当继电器处于转换状态时,您可能还会有更大的功率峰值。

影响开关容量的另一个因素是继电器的机械结构。当继电器刚刚开始切换时,接触力减小,导致电阻增加,流过该电阻的负载电流会加热触点。当触点的某些部分接触而有些部分不接触时,温度会急剧升高。这个过程中由于不断减小电流流过的表面积,电阻不断增加。在完全断开接触的瞬间,所有电流都流过极小的区域,导致最后一个接触点会变得非常烫。
在实际使用中,此问题通常会伴随着使用设备是的意外情况出现。例如,4乘256的PXIe-2532B无法进行故障插入单元(FIU)测试,因为它的上限是连续60个驱动器。这是上述理论最直接的示例,可以通过使用特定的FIU方案或使用兼容多个驱动器的PXI-2536 FET来解决。

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