接触器与固态继电器为高压电气系统可靠性与效率赋能

电子发烧友网报道（文/李宁远）在自动化控制系统、汽车电气系统中，接触器和继电器都是常见的基础控制器件。要实现电气系统可靠控制、快速开关以及低噪声等各种目标，肯定需要应用到继电器和接触器技术。此前是机电式继电器加接触器，现在更多的是固态继电器加接触器。
 
自动开关元件继电器从机电式到固态
 
在自动化控制电路中，继电器的重要性不言而喻，是核心的控制元件之一。利用电磁原理和机电原理，继电器中的触点会闭合或断开，进而驱动或控制相关电路。
 
以电流为输入量的继电器就根据电流变化而开关状态的变化，当电流通过线圈时产生磁场，磁场会吸引极性相反的触点，这样触点就会接通或断开电路。
 
也有输入量为电压、速度、压力的继电器，本质上是一样的原理，主要构成都是电磁机构和触点，根据输入量的变化“自动”开关。
 
这些传统机电式电磁继电器，因为触点的存在，在不断的机械切换过程中，其接触点总是会出现磨损，磨损后就容易产生电弧和噪音这些问题。在现在的控制电路中，其应用已经相对受限，很多应用都会倾向于选择固态继电器来进行开关控制。
 
固态继电器是微电子电路加上全固态电子器件如分立电子器件、电力电子功率器件组成的无触点开关器件，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的。
 
无触点的结构让固态继电器较之电磁继电器可靠性更高、响应速度更快、不易受到干扰对外干扰也更小，这些优点让其实现了广泛的应用。
 
固态继电器通过更高的集成，可以将电源和信号传输集成在单一芯片中，构成完全不含移动器件的继电器方案，可靠性很高。
 
尤其是固态继电器采用半导体器件来实现开关功能后，其承载大功率大电流负载的能力提高了，在汽车、工业系统这种高压电气系统中，已经有很多这样的高安全性应用。
 
高压接触器提高电气系统安全性
 
接触器是和继电器极其类似的一类控制器件，也是电磁机构加触点的主要构成。利用线圈流过电流产生磁场使触头闭合，接触器能实现控制负载的目的。
 
但与继电器不同的是，接触器控制容量很大，能控制高功率大电流负载，起到接通、切断电路以及保护的功能，适用于频繁操作和远距离控制的电路。
 
高压接触器的灭弧能力，在大功率大电流场景中是保证安全的重要手段。电弧吹灭是措施强制将电流消零的保护手段，对于一些没有电压和电流过零的高功率大电流回路，需要这样消除产生的电弧，比如高压大电流的汽车电气平台，高压的发电储能侧。
 
对于这些高压应用，高压接触器能够比保险丝更快地响应，及时地断开保护电路，并且还能够在高负载下进行多次断开。能够快速断开的高压接触器也有助于防止触点焊接，在出现故障时为高压系统提供第一道防线。
 
提高安全性自然是大功率设备首先要考虑的，高压接触器也展现出了极高的可靠性。在保证安全性的同时，接触器的优化还特别注重结合高性能开关能力，尽可能将闭合所需要的电流消耗降低，达到内部耗散功率降低的目的，这也能对整个电气系统的电源效率提升也有不少帮助。
 
小结
 
固态继电器应用已经不局限于传统继电器的小功率小电流应用，已经在汽车电气系统、工业电气系统以及电网电气系统等高压系统中带来了优异的开关控制，接触器也在提高稳健的安全性之余，减少其耗能为系统效率做出贡献。