接觸器與固態(tài)繼電器為高壓電氣系統(tǒng)可靠性與效率賦能

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）在自動化控制系統(tǒng)、汽車電氣系統(tǒng)中，接觸器和繼電器都是常見的基礎控制器件。要實現(xiàn)電氣系統(tǒng)可靠控制、快速開關以及低噪聲等各種目標，肯定需要應用到繼電器和接觸器技術。此前是機電式繼電器加接觸器，現(xiàn)在更多的是固態(tài)繼電器加接觸器。

自動開關元件繼電器從機電式到固態(tài)

在自動化控制電路中，繼電器的重要性不言而喻，是核心的控制元件之一。利用電磁原理和機電原理，繼電器中的觸點會閉合或斷開，進而驅動或控制相關電路。

以電流為輸入量的繼電器就根據(jù)電流變化而開關狀態(tài)的變化，當電流通過線圈時產(chǎn)生磁場，磁場會吸引極性相反的觸點，這樣觸點就會接通或斷開電路。

也有輸入量為電壓、速度、壓力的繼電器，本質上是一樣的原理，主要構成都是電磁機構和觸點，根據(jù)輸入量的變化“自動”開關。

這些傳統(tǒng)機電式電磁繼電器，因為觸點的存在，在不斷的機械切換過程中，其接觸點總是會出現(xiàn)磨損，磨損后就容易產(chǎn)生電弧和噪音這些問題。在現(xiàn)在的控制電路中，其應用已經(jīng)相對受限，很多應用都會傾向于選擇固態(tài)繼電器來進行開關控制。

固態(tài)繼電器是微電子電路加上全固態(tài)電子器件如分立電子器件、電力電子功率器件組成的無觸點開關器件，可達到無觸點無火花地接通和斷開電路的目的。

無觸點的結構讓固態(tài)繼電器較之電磁繼電器可靠性更高、響應速度更快、不易受到干擾對外干擾也更小，這些優(yōu)點讓其實現(xiàn)了廣泛的應用。

固態(tài)繼電器通過更高的集成，可以將電源和信號傳輸集成在單一芯片中，構成完全不含移動器件的繼電器方案，可靠性很高。

尤其是固態(tài)繼電器采用半導體器件來實現(xiàn)開關功能后，其承載大功率大電流負載的能力提高了，在汽車、工業(yè)系統(tǒng)這種高壓電氣系統(tǒng)中，已經(jīng)有很多這樣的高安全性應用。

高壓接觸器提高電氣系統(tǒng)安全性

接觸器是和繼電器極其類似的一類控制器件，也是電磁機構加觸點的主要構成。利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場使觸頭閉合，接觸器能實現(xiàn)控制負載的目的。

但與繼電器不同的是，接觸器控制容量很大，能控制高功率大電流負載，起到接通、切斷電路以及保護的功能，適用于頻繁操作和遠距離控制的電路。

高壓接觸器的滅弧能力，在大功率大電流場景中是保證安全的重要手段。電弧吹滅是措施強制將電流消零的保護手段，對于一些沒有電壓和電流過零的高功率大電流回路，需要這樣消除產(chǎn)生的電弧，比如高壓大電流的汽車電氣平臺，高壓的發(fā)電儲能側。

對于這些高壓應用，高壓接觸器能夠比保險絲更快地響應，及時地斷開保護電路，并且還能夠在高負載下進行多次斷開。能夠快速斷開的高壓接觸器也有助于防止觸點焊接，在出現(xiàn)故障時為高壓系統(tǒng)提供第一道防線。

提高安全性自然是大功率設備首先要考慮的，高壓接觸器也展現(xiàn)出了極高的可靠性。在保證安全性的同時，接觸器的優(yōu)化還特別注重結合高性能開關能力，盡可能將閉合所需要的電流消耗降低，達到內部耗散功率降低的目的，這也能對整個電氣系統(tǒng)的電源效率提升也有不少幫助。

小結

固態(tài)繼電器應用已經(jīng)不局限于傳統(tǒng)繼電器的小功率小電流應用，已經(jīng)在汽車電氣系統(tǒng)、工業(yè)電氣系統(tǒng)以及電網(wǎng)電氣系統(tǒng)等高壓系統(tǒng)中帶來了優(yōu)異的開關控制，接觸器也在提高穩(wěn)健的安全性之余，減少其耗能為系統(tǒng)效率做出貢獻。