高压直流继电器之所有越来越多行业和场景中有所应用，是因为近年来，随着英亚体育app官网源电动汽车逐渐兴起，驱动配电系统，原本主要在电力行业以及**、英亚体育app官网行业应用的高压直流继电器，高压电器是相对于24V、48V低压配电系统而言。低速电动车有些选择60V和72V系统的电源配置，一般高速乘用车电压都在200V以上，大巴更是可以达到600V以上。满足这个电压阶段使用要求的继电器，被称为高压直流继电器。

高压直流继电器，寿命包括机械寿命和电寿命两个参数。机械寿命的影响因素包括触头触点材质、合分机构设计及制造水平等。电寿命的瓶颈主要在触头寿命。

一、磁场吹弧对高压直流继电器触头电寿命的影响

磁场的磁吹是利用永磁铁或者电磁铁产生一个磁场，磁场与电弧相互作用的方向是将电路拉向远离动静触头的方向。

随着动触头的快速运动和磁吹作用的施加，电弧被拉长，弧阻迅速增加，使得电弧电流急剧下降，电弧的热效力随之下降。介质电离程度随着温度的下降而下降，电弧通道的导电能力下降。如果在拉弧的同时，在电弧向外移动的过程中，配合其他切割电弧、冷却电弧的手段，则电弧会更快的熄灭。

减少燃弧时间，是对触头的重要保护手段。好的磁吹设计，必然能够延长继电器的寿命。磁吹，已经在空间要求不太敏感的大功率继电器、接触器中广为应用，而在小型继电器中，只是个别产品设计了类似装置。

二、环境气压对高压直流继电器触头电寿命的影响

为了缩短燃弧时间，除了使用上述磁吹手段拉弧以外，狭小空间内灭弧常常使用的方法还有，改变触头合分环境，给密封的灭弧室充入电离能高的气体或者将灭弧室抽真空。

1. 高压气体电弧成因

电离能，气态原子失去电子，变成阳离子的过程中，必须克服原子核对电子的吸引力，也就是将电子从原子轨道上拉出去成为自由电子的能量，就是这种元素的电离能。电离能越高，原子越不容易被电离，不容易变成阳离子，金属性越弱；相反则容易失去电子变成阳离子，金属性越强。在元素周期表中，电离能最高的是氦元素，因此氦气可以被充满密封灭弧室，提高继电器灭弧的能力。

有很多研究解释高压气体环境下的燃弧成因，一般观点如下。高压气体腔内，燃弧分两个阶段进行。阴极触头在温度或者电压作用下，向外发射电子，被阳极接收到，形成第一步击穿；电弧的初步形成，带来了高温和电离气体阳离子，电弧的离子通路进一步扩大，形成更大规模的电弧。

2. 真空电弧成因

真空条件下，已经没有可供电离的介质，燃弧的难度很高，但仍然可以燃弧。在动静触头分离的瞬间，触头上的金属气化，形成金属离子通道，电弧在通道内形成。关于如何形成了这样一个离子通道，有几种不同的解释。

第一种解释高温发射电子理论，认为阴极触头上存在着原始的缺陷，称为斑点。认为斑点位置电阻比较大，通电过程中局部温度比较高。在动静触头将要分离的时候，高温部分发射电子到阳极，初步形成电弧，电弧燃烧，触头材料气化，进一步形成金属蒸汽，进而形成真空中电弧；

第二种解释场致发射理论，认为当动静触头之间的外加电压足够高时，阴极就具备了发射电子的能力。当动静触头即将分开的瞬间，相互之间一般会存在最后接触位置，且这个面积极小。场致发射的电子流通过这个极小的面积流英亚体育app官网极，巨大的电流密度在阴极和阳极上都产生了剧烈的热效应，使得融化从那一个点开始逐渐扩散至整个触头，触头表面融化，产生金属蒸汽。更好的电离环境致使电子流的规模扩大，形成真空电弧。

3. 真空度：一般情形，真空度越高，越不容易被击穿，越难以形成电弧。在理想的状态下，介电强度能够达到每0.1毫米10000V水平。但当真空度达到一定水平以后，进一步的提高将对降低击穿电压没有帮助，如上面曲线所示，体现了真空度与击穿电压的关系。击穿电压越低，电弧越容易形成，并且越容易维持，也就是燃弧时间越长。真空度用气压直接衡量，气压越低真空度越高。

4. 真空密封灭弧室：获得真空灭弧室，需要良好的材质和密封技术去实现。陶瓷密封和树脂密封灭弧室，两种密封灭弧室技术路线正在同时使用，谁也没有取得明显的优势。

陶瓷密封灭弧室，利用陶瓷的耐高温特性，电弧温度极高（中心可以达到5000℃），一般材料承受不了这样的温度，而陶瓷恰好可以满足这个要求。但陶瓷实现密封，技术难度比较高。

树脂材质的灭弧室，密封工艺性远好于陶瓷，但其耐高温特性不足。

三、机械参数对触头电寿命的影响

与触头电寿命相关的结构参数包括：触点面积，分断机构，触头接触压力等。

触点面积，动静触头较大的接触面积，可以给电流提供更大的通路，减少接触电阻，降低温升。当继电器闭合或者分断时，小型燃弧带来的热量，触点越大越容易散发出去，从而降低触点融化的风险。

分断机构，是继电器设计之中的另一个技术要点。机构自身有稳定的动作周期，从出发到最终运动到开距最大位置需要的时间，直接影响燃弧时间。

动静触头的接触压力，动静触头之间始终存在着接触电阻，接触压力越大，电阻越小。较大的接触压力，能够降低继电器正常工作状态下的电损耗和温升；触头表面比较小的破损或者凸起的毛刺，在较大的压力下，不会产生明显的不良影响，并且在多次合分后，触头之间的冲击力会抹平这些小瑕疵。

四、灭弧室的密封性

真空灭弧室不可能达到绝对的密封，壳体焊缝等都存在着漏气的可能。在其设计指标里已经包含了一个允许的漏气系数，慢性漏气是不可避免的。加之，继电器在电动汽车上使用，随时随地的剧烈震动环境，也严重考验着密封质量。

随着进入密封腔的空气越来越多，以及壳体密封性越来越差，灭弧室内的真空度逐渐降低，灭弧能力也会逐渐变差，这是影响继电器寿命的一个重要因素。