接触保護

接触保護方法は、電気機械スイッチ、リレー、または接触器内の接触の通常使用中に発生する摩耗と劣化を軽減し、接触抵抗の過度の増加やスイッチの故障を回避するように設計されています。

「接点」とは、電気を制御するために設計された一対の電極（通常、1 つは可動、もう 1 つは固定）です。電気機械式スイッチ、リレー、およびコンタクタは、可動電極が固定電極に接触して電流を流すと「電源がオン」になります。逆に、可動電極が接触を断ち、結果として生じたアーク プラズマの燃焼が停止して、誘電体ギャップが十分に広がって電流が流れなくなると、「電源がオフ」になります。パワー リレーとコンタクタには、2 つの主な耐用年数定格があります。「機械的寿命」は、電流が流れていないか、濡れ電流以下で動作する場合（つまり「ドライ」）に基づき、「電気的寿命」は濡れ電流以上で動作する場合（つまり「ウェット」）に基づきます。これらの異なる定格は、通常のウェット動作中に電極間で自然に発生する破壊的なアーク放電を補正するようにコンタクトが設計されているためです。コンタクト アーク放電は非常に破壊的であるため、パワー リレーとコンタクタの電気的寿命は、ほとんどの場合、それぞれの機械的寿命のほんの一部です。^{[1] [2]}

電気機械式スイッチ、リレー、または接触器の接点が開閉されるたびに、ある程度の接点摩耗が発生します。接点が電気なしで循環している場合（ドライ）、接触電極は結果として生じる冷間鍛造によってわずかに変形します。^[1]接点が電力を供給されて動作している場合（ウェット）、摩耗の原因は、微細領域での高電流密度と電気アークです。^[2] 接点摩耗には、接点間の材料移動、飛散や蒸発による接点材料の損失、高温や大気の影響による接点の酸化または腐食が含まれます。^{[3] [4]}

一対の接点が閉じている間、凹凸や低導電性フィルムのため、接点のごく一部だけが密接に接触しています。電流が非常に小さな領域に集中するため、電流密度が非常に高くなり、接点の微細な部分が溶けることがよくあります。^[5] クローズからオープン（BREAK ）への遷移中に、微細な溶融ブリッジが形成され、最終的に非対称に破裂し、接点間で接点材料が移動して表面粗さが増加します。これは、オープンからクローズ（ MAKE ）への遷移中に接点バウンスによって発生することもあります。

電気アークは、接点ギャップが小さく電圧が十分に高い場合、閉から開（ブレーク）への移行時と開から閉（メイク）への移行時の両方で接点（電極）間に発生します。アークによる加熱と高電流密度により、接触面が一時的に溶けることがあります。接点が閉じている間に溶融物質の一部が固化すると、スポット溶接と同様に、マイクロ溶接により接点が閉じたままになることがあります。^[2]

接点破壊時に発生するアーク（破壊アーク）はアーク溶接に似ており、破壊アークは通常よりエネルギーが高く、より破壊的です。^[6] アークは接点間で物質の移動を引き起こす可能性があります。^[7] アークは接触面から金属を蒸発させるほど高温になることもあります。

高温により、接触金属がより急速に酸化し、腐食する可能性もあります。

接点が寿命を迎える理由は2つあります。接点が固着（溶接）して開離しないか、接点腐食や片方または両方の接点から過剰な材料が失われて接点が接続（高抵抗）しないかのいずれかです。これらの状態は、連続したスイッチング操作中に蓄積された材料の移動と、蒸発や飛散による材料の損失の結果です。^[8]

接触摩耗による粗い接触面の機械的連結など、スタッククローズ障害の追加メカニズムがあります。

さまざまな接点保護方法を導入することで、接点の劣化を抑えることができます。

2アンペア以下では、コンデンサ、スナバ、ダイオード、ツェナーダイオード、過渡電圧サプレッサ（TVS）、抵抗器、バリスタ、突入電流リミッタ（PTCおよびNTC抵抗器）など、さまざまな過渡抑制電子部品がアークサプレッサとして使用され、さまざまな成功を収めてきました。 ^[9]しかし、これらは電気機械式電力スイッチ、リレー、コンタクタの接点間のアークの発生に大きな影響を与えず、アークを抑制することもないため、最も効果の低い方法です。^{[10] [11] [12]}

歴史的に、接点保護（2アンペア以上）に対する最も一般的な2つのアプローチは、接点自体を大きくすること、つまり接触器^[13]と/または接点をより耐久性の高い金属またはタングステンなどの金属合金で作ることでした。^[8]

最も効果的な方法は、電子式電力接点アークサプレッサ、ソリッドステートリレー、ハイブリッド電力リレー、水銀置換リレー、ハイブリッド電力接触器などのアーク抑制回路を採用することです。 ^{[14] [15] [16] [17] [18]}

• アーク抑制
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