继电器漏气原因何在？

继电器,特别是电磁继电器，其内部根据工作原理不同，主要分为两种：密封继电器和非密封继电器。“漏气”问题主要发生在密封继电器中。

下面我将详细解释继电器“漏气”是怎么回事、原因、后果以及如何判断和预防。

什么是继电器的“密封”和“真空/气氛”？

为了理解“漏气”，首先要明白为什么继电器需要“密封”。

1. 非密封继电器：

   • 结构：结构简单，线圈、衔铁、触点等部件暴露在空气中。
   • 优点：成本低。
   • 缺点：极易受环境影响，触点容易氧化、受潮、被灰尘污染，导致接触不良或粘连，寿命短，可靠性差。

2. 密封继电器：

   • 结构：将内部的线圈、衔铁、触点等核心部件封装在一个金属（如不锈钢）或陶瓷外壳内，并通过焊接等方式将其完全密封。
   • 内部环境：为了保护内部部件，密封腔内会充入特殊气体或抽成真空，常见的有：
     • 干燥空气或惰性气体（如氮气、氩气）：防止触点氧化。
     • 保护性气氛（如氢气）：在某些高灵敏度继电器中，氢气可以热传导，帮助触点分断时产生的电弧迅速冷却，提高分断能力。
     • 高真空：完全消除气体，杜绝氧化和污染，适用于高可靠性的航天、军事等领域。
   • 优点：抗振动、抗冲击、防尘、防潮、防腐蚀，触点接触电阻稳定，寿命长，可靠性极高。

“漏气”就是指这个密封外壳出现了泄漏点，导致外部的空气、湿气等进入了继电器内部，或者内部的保护性气体泄露了出去。

继电器“漏气”的主要原因

继电器漏气通常不是由单一原因造成的,而是材料、设计、制造和使用环境共同作用的结果。

封装材料与工艺问题（制造缺陷）

• 焊接/封装不良：这是最常见的原因，继电器外壳的接缝处（通常是金属与金属、金属与陶瓷的焊接处）如果存在虚焊、夹渣、裂纹或砂眼，就会形成漏气通道。
• 外壳材料缺陷：金属外壳本身存在微小针孔或裂缝，或者陶瓷外壳有微裂纹，这些都会导致缓慢漏气。
• 密封圈老化：对于一些采用橡胶或塑料密封圈的继电器，长时间高温或化学环境会导致密封圈硬化、开裂，失去密封效果。

物理损伤（使用中损坏）

• 机械应力：在安装、运输或设备运行过程中，继电器受到过大的振动、冲击或弯折，可能导致外壳变形或焊缝开裂，从而漏气。
• 表面损伤：继电器外壳被硬物划伤、磕碰，破坏了其完整性，形成漏气点。

环境因素（长期影响）

• 温度剧烈变化：反复的高低温循环（热胀冷缩效应）会使金属外壳和焊缝承受应力，久而久之可能导致疲劳开裂，发生慢性漏气。
• 化学腐蚀：继电器所处环境存在酸、碱、盐雾等腐蚀性物质，会逐渐腐蚀外壳和焊缝，使其变薄直至穿孔。
• 内部材料放气：继电器内部的绝缘材料、骨架等在高温或真空环境下，会缓慢释放出微量气体（水蒸气、有机物蒸气等），这也会导致内部气压升高或气氛污染，虽然不完全等同于“漏气”，但效果类似，会破坏内部环境。

继电器“漏气”会带来什么后果？

漏气是继电器致命的故障,会直接导致其失效或性能严重下降。

1. 触点氧化与污染：一旦湿气和空气进入，继电器的触点会迅速氧化，形成一层氧化膜，这会导致：

   • 接触电阻增大：信号传输衰减，功率损耗增加。
   • 触点粘连：对于小信号或低电平电路，氧化膜可能导致触点无法可靠断开，造成逻辑错误。
   • 电弧加剧：在感性负载或大电流电路中，触点氧化会使电弧更难熄灭，加速触点烧蚀。

2. 绝缘性能下降：湿气和导电性尘埃的进入会大大降低线圈与触点之间、以及触点之间的绝缘电阻，可能导致：

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 漏电流增大：在不该导通的地方产生微弱电流，影响电路精度。
   • 高压击穿：在高压应用中，可能导致绝缘层被击穿，引发短路。

3. 参数漂移与失效：内部环境的改变会导致继电器的关键电气参数（如吸合/释放电压/电流、时间、线圈电阻）发生不可预测的漂移，最终导致继电器完全无法吸合或释放。

4. 寿命急剧缩短：在恶劣的内部环境下，继电器的机械磨损和电弧侵蚀会大大加速，其使用寿命远低于设计值。

如何判断继电器是否“漏气”？

“漏气”是一个缓慢发生的过程，早期不易察觉，可以通过以下方法进行判断：

1. 外观检查：仔细观察继电器外壳，特别是焊缝处，是否有裂纹、锈迹、凹痕或明显的物理损伤。
2. 测量触点电阻：使用万用表的低阻档（通断档）测量触点电阻，一个良好的继电器，其触点电阻应该在毫欧（mΩ）级别，如果电阻值不稳定、忽大忽小，或者明显偏大（几十到几百欧姆），很可能是触点已经氧化。
3. 测量绝缘电阻：使用兆欧表（摇表）测量线圈与触点之间、以及不同组触点之间的绝缘电阻，正常值应在几百兆欧（MΩ）以上，如果绝缘电阻很低（几兆欧甚至更低），说明内部已受潮污染。
4. 测量线圈电阻：测量线圈的直流电阻，如果与标称值相差较大，可能说明线圈已受潮或损坏，但这不能直接判断漏气。
5. 专业检测（最可靠）：
   • 氦质谱检漏法：这是最灵敏、最专业的检漏方法，将继电器放入一个充满氦气的容器中，如果继电器漏气，氦气会漏入内部，然后将其取出，用氦质谱检漏仪检测其是否释放出氦气，从而精确定位漏点。
   • 示踪气体法：原理类似，使用其他示踪气体进行检测。

如何预防继电器“漏气”？

1. 选择高质量继电器：购买来自信誉良好、质量可靠的制造商的产品，确保其封装工艺和材料过关。
2. 规范安装与使用：
   • 避免对继电器施加过大的机械应力,如野蛮安装、过度弯折引脚。
   • 确保工作环境在继电器规格书允许的温度、湿度、气压和化学腐蚀范围内。
3. 加强环境防护：
   • 在高湿度、多尘或腐蚀性环境中，可以考虑给设备加装防尘罩、干燥剂或进行灌封处理。
   • 对于关键应用,选择外壳防护等级更高的继电器。
4. 定期维护与检查：在重要设备中，定期检查继电器的工作状态，通过测量其关键参数来及早发现问题。

继电器“漏气”本质上是指其密封外壳失效，导致保护性内部环境被破坏，这是一个严重的故障，主要由制造缺陷、物理损伤和恶劣环境引起，它会直接导致触点氧化、绝缘下降、参数漂移，最终使继电器失效，通过选择优质产品、规范使用和定期检查，可以有效预防和发现此类问题。

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