1.幾個(gè)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)1）控制回路和主回路的區(qū)別題主首先要明白一個(gè)道理：繼電器運(yùn)用在控制回路中，不是主回路，因此它對(duì)配電系統(tǒng)的電磁干擾極其有限，幾乎可以忽略不計(jì)。所謂主回路，指的是傳遞電能的回路，其特點(diǎn)是電流大電壓高電弧強(qiáng)烈；控制回路指的是執(zhí)行控制、開關(guān)量和模擬量信號(hào)的采集、放大和傳遞、顯示，還有數(shù)據(jù)交換的回路。一般地，控制回路的電流不超過5A，特殊的電機(jī)例如工控電機(jī)或者斷路器的儲(chǔ)能電機(jī)電流也不會(huì)超過20A。對(duì)于配電設(shè)備和控制設(shè)備，其主回路又叫做一次回路，控制回路又叫做二次回路。題主所指的固態(tài)繼電器和電磁繼電器就是運(yùn)用在控制回路中的。2）電磁繼電器在開斷時(shí)產(chǎn)生的過電壓不管是主回路的開關(guān)電器（斷路器、熔斷器或者接觸器），還是控制回路的繼電器，它們的觸頭（配電電器）和觸點(diǎn)（控制電器）在開斷時(shí)都會(huì)產(chǎn)生過電壓。由于題主的提是針對(duì)控制回路的，我們就忽略主回路的過電壓，專門討論控制回路的過電壓。須知，控制回路的過電壓幅值相對(duì)主回路要弱很多，在供配電技術(shù)中一般都忽略控制回路產(chǎn)生的過電壓。由于電磁繼電器觸點(diǎn)的開斷電流很小，故電磁繼電器一般不配滅弧罩。其觸點(diǎn)在開斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾信號(hào)。其中最強(qiáng)烈的是過電壓，我們看下圖：
圖1：過電壓產(chǎn)生的原因圖1中電路中的K就是繼電器的觸點(diǎn)，L是繼電器觸點(diǎn)控制的線圈，例如接觸器線圈或者其它繼電器的線圈。當(dāng)K打開時(shí)，K的動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間出現(xiàn)電弧，我們?cè)O(shè)電弧電壓是Uh，根據(jù)基爾霍夫第二定律，我們寫出電路的方程，如下：E=Uh?LdIhdt+IhRE=U_h-L\frac{dI_h}{dt}+I_hRE=U_h-L\frac{dI_h}{dt}+I_hR ，式1式1中的-LdIh/dt就是線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢。當(dāng)觸頭或者觸點(diǎn)K從接通打開后，觸頭或者觸點(diǎn)之間會(huì)出現(xiàn)電弧電流Ih。電弧電流Ih減小得越快， dIh/dtdI_h/dtdI_h/dt 的負(fù)值就越大，而 ?LdIhdt-L\frac{dI_h}{dt}-L\frac{dI_h}{dt} 這項(xiàng)產(chǎn)生了正向的過電壓并疊加在電源電動(dòng)勢E上，見圖1右下圖的Ih變化以及右上圖的過電壓波形。我們注意到電感L是受繼電器觸點(diǎn)控制的接觸器或者其它繼電器的線圈。此L線圈的工作電流越大，則過電壓就越強(qiáng)烈。對(duì)于一般的接觸器或者繼電器線圈，過電壓與電源電動(dòng)勢E疊加后的瞬態(tài)值可達(dá)3倍電源電壓，對(duì)控制系統(tǒng)中的其它元器件產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊。另外，過電壓會(huì)和分布電容C產(chǎn)生衰減性的振蕩，疊加在電壓波形中，見圖1左圖下方的曲線。如果線路中的感性負(fù)載（包括受控接觸器線圈電感在內(nèi)）較大，振蕩波形的峰值超過K觸點(diǎn)間隙中的介質(zhì)恢復(fù)能力，則電弧熄滅時(shí)間會(huì)加長，對(duì)觸點(diǎn)的燒蝕作用當(dāng)然會(huì)加劇，過電壓沖擊也加強(qiáng)。注意1：不管是主回路的斷路器觸頭開斷也好，是控制回路繼電器觸點(diǎn)開斷也好，它們產(chǎn)生的開斷過電壓都會(huì)對(duì)線路產(chǎn)生重大影響，會(huì)嚴(yán)重沖擊其它正在運(yùn)行的開關(guān)設(shè)備和用電設(shè)備，以及控制回路中的其它元器件，可見繼電器觸點(diǎn)的開斷過電壓是電磁干擾的重要組成部分。3）轉(zhuǎn)換深度問題固態(tài)繼電器用晶閘管或者三極管作為控制元件，消除了電弧，等效于消除了過電壓，這當(dāng)然是很好的事情，但卻帶來轉(zhuǎn)換深度h的問題。轉(zhuǎn)換深度h指的是開關(guān)電器在打開狀態(tài)下的電阻與閉合狀態(tài)下的電阻之比。對(duì)于有觸點(diǎn)的開關(guān)電器，對(duì)于無觸點(diǎn)的電器，。對(duì)于有觸點(diǎn)的開關(guān)電器，h=108～1012對(duì)于無觸點(diǎn)的電器，h=106～108。對(duì)于有觸點(diǎn)的開關(guān)電器，h=10^8～10^{12}\\對(duì)于無觸點(diǎn)的電器，h=10^6～10^8。對(duì)于有觸點(diǎn)的開關(guān)電器，h=10^8～10^{12}\\對(duì)于無觸點(diǎn)的電器，h=10^6～10^8。 可見，晶閘管之類的元器件與有觸點(diǎn)的元器件相比，差別較大。h越大，耐壓性能越好，導(dǎo)通后的接觸損耗也越小。有觸點(diǎn)電器的耐壓取決于觸頭/觸點(diǎn)的開距，見下圖：
圖2：觸頭/觸點(diǎn)的開距和超程圖2中的a圖，觸頭/觸點(diǎn)處于打開位置，觸頭之間的最短間隙叫做開距。它決定了耐壓水平。注意2：圖2的b圖是觸頭/觸點(diǎn)剛閉合的狀態(tài)，而圖c則是完全閉合，我們看到從b圖到c圖動(dòng)觸頭/觸點(diǎn)會(huì)繼續(xù)前進(jìn)一段行程，這段行程叫做超程。超程決定了配電電器、控制電器的電壽命。由于觸頭/觸點(diǎn)在閉合時(shí)會(huì)發(fā)生彈跳，并拉出短暫的電弧，電弧會(huì)對(duì)觸頭/觸點(diǎn)產(chǎn)生燒蝕作用，故超程和彈跳決定了包括繼電器在內(nèi)的開關(guān)電器的動(dòng)穩(wěn)定性。
圖3：觸頭/觸點(diǎn)的電接觸彈跳實(shí)測波形由于觸頭/觸點(diǎn)彈跳會(huì)造成自控系統(tǒng)讀開關(guān)量時(shí)產(chǎn)生誤判，故在控制系統(tǒng)中往往配套時(shí)間繼電器延遲一段時(shí)間來消除誤判。對(duì)于PLC的開關(guān)量輸入遙信信號(hào)，一般在程序中延遲20毫秒用于消除觸點(diǎn)彈跳影響。開關(guān)電器的動(dòng)穩(wěn)定性非常重要，其中的知識(shí)量很大，此處不做詳解。4）諧波問題主回路上帶有電力電子元器件（例如帶有晶閘管的變頻器、調(diào)光器等等）的開關(guān)電器，在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波。其中用于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的電力電子設(shè)備以5次諧波為主，調(diào)光則以3次諧波為主，而調(diào)控溫度的設(shè)備則以分?jǐn)?shù)次諧波為主。
圖4：電力電子元器件（例如晶閘管）在導(dǎo)通時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓缺失現(xiàn)象，它就是產(chǎn)生諧波的原因我們都知道晶閘管在導(dǎo)通時(shí)會(huì)產(chǎn)生控制角和導(dǎo)通角，相對(duì)完整的正弦波電壓波形我們能觀察到其輸出電壓波形的缺失，見圖4的下圖。這種電壓波形缺失就是產(chǎn)生諧波的原因。圖5是不同行業(yè)中產(chǎn)生諧波的情況分析圖：
圖5：不同行業(yè)配電網(wǎng)中出現(xiàn)諧波的情況我們看到是產(chǎn)生諧波的大戶，廣電中心的可調(diào)光演出舞臺(tái)則是產(chǎn)生3次諧波的大戶，企業(yè)中有大量的晶閘管調(diào)壓、控溫裝置的也是諧波大戶。在這里，主回路必須采取的抑制諧波措施中包括補(bǔ)償電容回路增加電抗器，以及在配電網(wǎng)末端配套諧波抑制器等等措施?？刂苹芈分腥魩в须娏﹄娮拥脑骷?，例如晶閘管或者題主所謂的固態(tài)繼電器，它們也會(huì)產(chǎn)生諧波，當(dāng)然諧波占有率很小，一般在儀器儀表內(nèi)部電源部分配套電容消除諧波即可。注意3：對(duì)于具有單片機(jī)的控制設(shè)備（例如PLC）和顯示設(shè)備（例如多功能電力儀表），它們的電源部分、前向通道等處都配有諧波濾波器，其級(jí)別必須達(dá)到EMC抗電磁騷擾的工業(yè)級(jí)3級(jí)，高于民用級(jí)的2級(jí)。這里同樣又涉及到大量的知識(shí)，限于篇幅不予深入討論。2.回答題主的問題明確了以上知識(shí)點(diǎn)后，我們就可以解答題主的問題了。題主的問題是：“為什么說固態(tài)繼電器要比普通繼電器電磁干擾小？”?；卮穑汗虘B(tài)繼電器消除了觸點(diǎn)電弧，消除了開斷過電壓和開斷諧振，在這些方面固態(tài)繼電器與電磁式繼電器相比會(huì)好很多。由于固態(tài)繼電器的轉(zhuǎn)換深度更低，耐壓相對(duì)較差，發(fā)熱相對(duì)有觸點(diǎn)的繼電器要強(qiáng)烈得多，再加上諧波，我們?cè)谠O(shè)計(jì)和使用固態(tài)繼電器時(shí)必須充分考慮到這些因素。尤其是發(fā)熱和耐壓，必須特別注意。當(dāng)系統(tǒng)電源中其它電路因素造成得瞬態(tài)過電壓較強(qiáng)時(shí)，不建議使用固態(tài)繼電器。
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