艺杰继电器电接触的平衡理论

一、概述及生成理念

它改变了现有的电连接技术。扩展来说，电接触两端应用不同“功函数”动、静触点材料的组合特性即接触电效应，实现触点间的动态平衡，高效增强产品的负载能力，获得很好的电气传动效果。所采取的防患于未“燃”的理念，主要有以下几点：

1、触点在运行中的动态特性，因为触点电弧故障等均是在运行瞬间所发生的；

2、触点在不同负载特性之间的关系，主要体现在感性、容性、阻性，由具体的继电器应用实验，充分证明电弧故障的起因是：不相匹配的感性及容性负载瞬时产生几十倍的冲击电流引起强电场发射而产生；

3、“不同导体之间”的接触电效应所明确的是：同时产生接触电势、化学效应的叠加效果，改变运行时的功能状态。是人为地制造触点之间的差异而形成的；

4、以预防式的手段取代现有的消防式地解决问题。

二、相关概念

在《电接触的平衡理论初探》（本篇文章之后，作为附件）里列举了关于“接触电阻”、“电弧”、“动态平衡”和“接触电效应”。在

这里还需要再提关于“动态平衡”以及“触点负载”：

1、动态平衡

“物质的动态平衡是指相对独立物质内部所有微观粒子相对运动所产生的能量综合效果而给外观（界）带来的整体反映。”这是由不同功函数值之间的差异，将两种状态之下取得的“临界值”而达到的一种平衡状态。

2、触点负载

确定电接触的触点部分所能承受负载是否满足使用要求时，除了需要确定负载大小（交、直流电压、电流值），还要确定实际负载的种类，不同负载有不同的稳定电流值、冲击电流值和工作特性。除非另有说明，现有电器产品触点是指阻性负载的稳定值。

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负载类型      冲击电流值（A）

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阻性负载      稳定值的1倍

感性负载      稳定值的5～15倍

容性负载      稳定值的20～40倍

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（负载类型有很多，其它的均分别归纳到感性或容性负载类。）

由于科技的发展，以往的负载类型均集中在阻性负载，感性及容性负载的应用相对较少。

例如，电动机的广泛使用，自动化控制项目越来越普遍，都与感性负载有关；电力系统从发电、储电、输电、配电、企业和用户多种类型的电器设备，及智能家居的普及，还有新能源汽车、充电桩、高铁动车、城市轨道交通普及使用的受电弓、低空经济等，无不与感性及容性负载关联。

三、分析和实际应用

电接触的平衡理论，是在多年继电器生产、实践和应用型发明专利的经验总结。归纳起来说，是从研究分析“功函数”、电弧的起因与负载类型的关系，有效解决多因素叠加状态下，触点在运行中出现的电弧放电、接触电阻增大、材料磨损和侵蚀等现象，尤以电弧放电长期影响继电器等的可靠性、控制电器的工作寿命、配电电器的分断能力。

1、从接触电效应的角度，是在两种不同材料接触时，由于它们的材质、性能和结构的不同，而引起一系列与它们未接触独立存在时不同的电效应，发生电子交换达到平衡，两种不同金属中产生接触电势（同种材料接触时产生温差电势），促使触点间的电流更加畅通。

2、从电弧发生的过程来看，强电场致电子发射，电子运动撞击致触点间的空气电离及高温下热空气形成等离子态、电弧气体，反映了强电场来源于触点通、断的一瞬间，由一股强劲的冲击电流击穿触点间热空气（含有金属电子）生成电弧放电。由此得出，触点在通断时产生接触电阻变化引起触点间的温度变化、不同负载带来几十倍瞬时冲击电流，引发触点间的高温热能和光能、电弧放电的发生。

2013年碰到卷门机用13F继电器不断出现粘接现象，采用的是增大触点间距的办法灭弧。

2015年底遇到46F继电器用于智能家居开关的容性负载时，出现粘接现象而失效，采用如上措施，但由于功耗的增大而停止使用。

依据接触电效应原理，采用两种不同“功函数”材料分别制作46F(A)的动、静触点的继电器（连接容性负载），先后分别委托汕头某46F继电器生产企业、宁波某46F/49F继电器生产企业进行比较试验，证明此方案是可行的，均未发生粘接失效现象。（原有用同一种合金触点材料生产的46F(B)、49F(B)继电器动作数十次后即发生粘接现象而失效）。目前该两家企业都已采用新方法大批量的生产投放市场。

另外，将13F继电器同样选用“功函数”不同材料触点（采用铜基表面电镀）的四只继电器用于卷门机，其电机负载实验，委托大众娱乐生产、测试、验证。均能满足使用的要求而未发生粘接现象。

2020年据“适应感性及容性负载的继电器触点组合”提出申请，获得了国家发明专利授权（专利号：CN202010350466.X）。

从解决13F、46F(A)继电器实例中不难看出，是一种简单有效的措施。而这，不正是符合了奥克姆剃刀的“如无必要，勿增实体”的原则。换句话说，简单有效而造成的后果，是科学的。既是科学的，就可以且能够被应用到除继电器以外的、更为广泛的有关电的“接触”领域。

单就继电器而言，可以更新换代。对于其它行业产品，以小见大：

1、性能------高效增强产品的负载能力；

2、可靠性、更安全------消除电弧引发电接触的“卡脖子”问题；

3、降低成本、环保节能------使用普通材料、简约化加工方法，产品自身的使用寿命得到延长。

而这些，都是可以预见得到的。

四、展望

未来，触点的电连接技术将由此达成。