Obtenha a vida útil mais longa possível a partir de contatos de relé
O que é exatamente um arco elétrico? Como ele se inflama e o que faz com que o fogo se apague? Como um arco afeta a vida útil dos contatos de relé?
Essas são algumas das perguntas que discutiremos aqui. Esperamos ajudá-lo a entender melhor como obter a vida útil mais longa possível a partir de contatos de relé como estes.
Mas primeiro, vamos reservar um minuto para definir alguns dos termos que vamos usar.
Em primeiro lugar, "constrição" refere-se à primeira e minúscula área de superfície de contato a fazer, e o último ponto a quebrar.
Tensão de fusão é a quantidade de tensão que existe através da constrição que causará uma corrente suficiente para liquefazer o material de contato na constrição.
Tensão de arco é a quantidade de tensão que existe em contatos separados por uma pequena folga que causará uma descarga elétrica através da folga.
E, por último, a corrente de arco é a quantidade de corrente necessária apenas para sustentar um arco causado pela descarga elétrica de tensão de arco.
Agora, lembre-se desses termos enquanto o levamos ao mundo dos contatos de relés — um ambiente bastante severo. Vamos dar uma olhada microscópica nos efeitos do arco de contato.
Como você sabe, o resultado final do arco de contato é a vida útil encurtada do contato. Dependendo da gravidade e duração do arco, cada vez que um arco acontece, ocorre a erosão de contato. Essa erosão causa a perda de material de contato que resultará em uma de duas condições.
Figura 1. Condição nº 1
Condição nº 1 é onde tanto material é perdido dos contatos que eles não conseguem fechar eletricamente o circuito de carga. Condição nº 2 é onde um contato perde tanto material para o outro contato que resulta em um pico e cratera.
Figura 2. Condição nº 2
Nota importante sobre a sincronização na comutação de carga CA
O termo Sincronização, relacionada à comutação de carga CA, é usado várias vezes nesta nota de aplicativo. Neste contexto, a sincronização é o funcionamento de um relé de tal forma que os contatos se formam ou se desfazem (ou ambos) no mesmo ponto na forma de onda de tensão de alimentação de carga, ou principalmente na mesma polaridade na onda sinusoidal de tensão de carga.
Tal sincronização resultará na transferência líquida de material de contato entre os contatos. Isso aumenta a probabilidade de travamento mecânico e/ou soldagem de contatos e, portanto, reduz a vida útil esperada do contato. Todas as nossas classificações publicadas e os resultados dos testes de vida útil são baseados em comutação aleatória em relação à frequência de fornecimento de carga, a menos que seja especificado de outra forma.
A sincronização inadvertida dos contatos com a frequência de linha pode ser causada, mas não se limita aos seguintes cenários:
- Microcontroladores sincronizados com a frequência da fonte de alimentação
- Tiristores sincronizados com a frequência da fonte de alimentação
- Filtragem insuficiente da fonte de alimentação CC que impulsiona a bobina
- Ruído de frequência de linha induzida em circuitos de sensores
Tenha cuidado no design do circuito, pois um circuito "zero cross" que é projetado incorretamente pode resultar em fechamento de contato, e especialmente salto, durante maior fluxo de corrente e na mesma polaridade.
Outro resultado de arco severo que pode ocorrer de vez em quando é a soldagem de contato. Porém, quando isso acontece, normalmente é evidência de que o relé foi mal aplicado em um circuito onde tensão e/ou corrente são muito maiores do que esse relé em particular pode suportar.
Em relação a uma condição de pico e cratera, quando a condição fica severa o suficiente, o ponto alto — ou seja, o pico — pode desligar mecanicamente na borda da cratera. Então, quando o relé é desenergizado, os contatos não se abrem, e a carga fica em uma condição descontrolada. Desnecessário dizer que esta é uma situação indesejável.
Normalmente, uma condição de transferência de material de pico e cratera está associada a uma aplicação de corrente contínua. Mas estamos começando a notar que mesmo em algumas aplicações de corrente alternadas, a transferência de material de pico e cratera é evidente. Isso porque, nessas aplicações, os relés estão sendo operados em sincronização com a tensão da linha CA. Essa sincronização geralmente é o resultado da sincronização com a linha CA da lógica de estado sólido ou circuitos do microcomputador que opera o relé. Se a sincronização ocorrer em ou perto do pico de tensão da linha, então cada vez que os contatos de relé operam, eles o fazem em ou perto de 170 volts ou 340 volts, dependendo, é claro, de se a tensão da linha é de 120 ou 240 volts.
Se a aplicação exigir que o relógio do circuito seja sincronizado com a linha CA, devem ser incluídos circuitos adicionais para efetuar o funcionamento aleatório do relé. Ou, a sincronização pode ser definida para que os contatos de relé abram em ou perto da corrente zero.
Apenas mais um comentário aqui sobre a transferência de material de pico e cratera. Não assuma automaticamente que esse tipo de transferência é o resultado do arco de contato. Pode não ser. Mesmo em circuitos nos quais nenhum arco acontece, pode ocorrer transferência de material. Isso porque a tensão do circuito é maior do que a tensão de fusão do material de contato e quando os contatos apenas se juntam ou apenas se separam, o material se funde, se desloca do contato mais quente, o ânodo, para o contato mais frio, o cátodo, e permanece lá. Em uma aplicação CA onde a operação é verdadeiramente aleatória, o material transfere primeiro em uma direção uma vez, e para a outra na vez seguinte. O resultado líquido é que não há um ganho considerável de material por qualquer contato. Mas em uma aplicação CC ou onde o relé é sincronizado com a linha CA, a transferência de material está sempre na mesma direção e uma condição de pico e cratera pode resultar.
Quando um arco acontece, a transferência de material é do contato do cátodo para o contato do ânodo. Portanto, em qualquer operação do contato, antes que um arco ocorra, o material transfere do ânodo para o cátodo, e então quando o arco ocorre, o material transfere do cátodo para o ânodo. A quantidade de transferência é geralmente maior durante o arco. Lembre-se, porém, como recém explicado — e isso é importante — em uma aplicação CA verdadeiramente aleatória, o ganho líquido de material de qualquer contato é insignificante, enquanto em uma aplicação CC ou em uma aplicação sincronizada com a linha CA, pode haver ganho significativo de material por um contato.
Agora, vamos dar uma olhada no que acontece no fechamento de contatos. Se você pudesse examinar a superfície de um contato de relé sob um microscópio de alta potência, veria que a superfície é bastante irregular, consistindo em pontos baixos profundos e muitos pontos altos, com alguns pontos mais altos que os outros.
À medida que os contatos se juntam, o primeiro ponto alto para fazer contato está sujeito à corrente de carga total. Se a corrente de carga for até mesmo uma fração de um ampere, o calor I2R gerado neste ponto alto instantaneamente faz com que o ponto alto derreta e talvez até ferva. O ar ao redor do ponto alto é superaquecido e começa a ionizar pela perda de elétrons. Se a energia I2R for suficiente, o ponto alto pode atingir uma temperatura de 5.000 Kelvin ou mais e pode explodir, deixando o ar superaquecido, ionizado e íons metálicos na folga entre os contatos. Dependendo do material de contato e do estresse de tensão nesta folga de ar, ou seja, a tensão de contato no instante da explosão, a folga de ar ionizada pode começar a conduzir a corrente eletrônica do cátodo ao ânodo. Esta descarga elétrica entre contatos é na verdade o início de um arco. Se a corrente de carga estiver acima da classificação de corrente de arco do material de contato, o arco conterá energia suficiente para se sustentar. Caso contrário, a descarga entre os contatos não causará ignição de arco.
Se um arco ocorre, devido ao efeito Thompson, há um gradiente de temperatura ao longo da coluna do arco, com o cátodo sendo o contato mais quente. Ou seja, o calor fluirá de cátodo para ânodo. O ponto de cátodo em que o calor I2R é maior pode ferver, liberando assim emissões atômicas e até moleculares. Essas emissões são puxadas através da coluna do arco e depositadas no contato com o ânodo ligeiramente mais frio. Este, é claro, é o princípio da solda de arco. Tudo isso acontece em talvez dez nanossegundos ou mais à medida que os contatos continuam se movendo juntos.
O arco existe até a formação do próximo ponto alto ou pontos altos. Novamente, o calor nestes pontos altos pode fazê-los derreter. Quando o fazem, começam a se espalhar, aumentando a área de contato. À medida que os contatos se movem juntos com força, este metal liquefeito pode respingar, resultando em perda de material. À medida que o metal derretido entre os contatos esfria, os contatos são congelados juntos da maneira normal. Ao contrário da solda catastrófica que pode ocorrer quando um relé é mal aplicado, esta solda é fraca e facilmente quebrada pela ação das forças da mola do relé quando o relé é desenergizado. Agora, lembre-se! O que realmente tinha que acontecer antes que o arco pudesse ocorrer? A corrente de carga ou a tensão foram responsáveis pelo arco? Bem, certamente o arco deve ter um meio através do qual se deslocar, e a folga ionizada entre os contatos é esse meio. E certamente foi o aquecimento de corrente de carga de um ponto alto de contato que causou os íons. Mas foi a tensão que existiu através da folga de contato que resultou em ignição de arco. Esta tensão não precisa ser de tensão de carga. Pode ser uma tensão de circuito. Ou seja, após o contato, pode haver uma certa quantidade de capacitância no circuito que será carregada através dos contatos.
Além disso, se um capacitor de supressão de arco for usado através dos contatos, essa capacitância se descarregará através dos contatos de relé.
A corrente do surto de descarga pode ser de centenas de amperes por alguns nanossegundos ou mais. Para limitar essas correntes de descarga, um capacitor de supressão de arco deve ter uma certa quantidade de resistência em série com ele. Em circuitos onde não há capacitância dedicada, no entanto, ainda pode haver capacitância dissipada o suficiente para causar uma sobrecorrente momentânea após a criação do contato. Este fato é muitas vezes negligenciado por muitos designers de circuitos.
Um arco ocorre de forma semelhante após a quebra de contato. À medida que os contatos começam a se separar, cada vez menos a área de contato carrega corrente de carga. A corrente de carga começa a se afunilar nesta área restrita e o calor I2R começa a aumentar. O último ponto de contato derrete e, à medida que os contatos continuam a se separar, uma fina ponte de metal derretido é esticada entre os contatos. O ar na folga começa a ionizar. A energia I2R na ponte gera tanta energia que a ponte literalmente explode, banhando a folga com íons metálicos. Novamente, se a tensão de contato for suficiente, um arco ocorrerá.
Diferentes materiais de contato têm diferentes classificações de tensão de arco. Para prata fina, a tensão do arco é de 12 volts. Para cádmio, é de 10 volts; e para ouro e paládio é de 15 volts. Vamos supor que os contatos são de prata fina. Dentro de nanossegundos após a ponte derretida explodir, se o material for prata e se a tensão do circuito for de 12 volts ou mais, ocorre quebra de tensão. Se a tensão do circuito for inferior a 12 volts, o rompimento não pode ocorrer e não haverá arco.
Quando um arco ocorre entre os contatos separados, ele será sustentado enquanto houver energia suficiente para alimentá-lo. Enquanto o arco existir, a transferência de material continuará. Em uma aplicação de corrente contínua, o arco só pode ser extinto esticando-o a tal comprimento que sua própria impedância faz com que ele se apague, ou abrindo o circuito em algum outro ponto. Em muitas aplicações, porém, a folga de contato é ampla o suficiente para que o arco se apague antes que os contatos sejam totalmente abertos. É por essa razão que os relés de uma determinada classificação de contato serão classificados para, digamos, 120 volts CA, mas terão uma classificação de tensão CC consideravelmente menor — geralmente 28 ou 30 volts CC. Ou seja, a folga é ampla o suficiente para que, dada a oscilação periódica através de zero de corrente alternada, qualquer arco CA deve apagar-se rapidamente. Mas a folga não seria larga o suficiente para que um arco de 110 volts CC se apague.
Em uma aplicação CA, dependendo da temperatura do ar ionizado, mesmo que a corrente do arco diminua para zero a cada meio ciclo, o arco pode reacender zero de corrente. Isso porque íons positivos ainda existem entre os contatos e não é necessária muita energia para reacender o arco.
Há muito se reconhece que, em comparação com a prata fina, os contatos de prata-óxido de cádmio apresentam vida útil superior na presença de um arco. Uma teoria diz que, uma vez que os materiais revestidos de óxido produzem íons negativos quando aquecidos o suficiente, os íons negativos produzidos pela prata-óxido de cádmio causam recombinação precoce dos íons positivos após zero de corrente. Esta recombinação faz com que o arco se apague mais cedo e pode impedir o ressurgimento após a corrente zero. Isso parece indicar que em uma aplicação CA onde é de se esperar arcos, contatos de prata-óxido de cádmio protegidos com um método apropriado de supressão de arco devem gerar uma boa vida útil do contato. Não entraremos em técnicas de supressão de arco aqui porque esse é o tema de outra nota de aplicação intitulada "Proteção de Contato de Relé". Tudo o que vamos dizer aqui é que a supressão apropriada pode resultar em uma vida útil prolongada do contato. Além disso, ao suprimir o arco, a interferência eletromagnética — EMI, para abreviar — é mantida ao mínimo. A EMI é o resultado da ação atômica na coluna do arco. Em um plasma de arco, a superfície dos contatos é bombardeada por átomos, íons positivos e negativos e elétrons, alguns dos quais podem ser acelerados passando pelo campo elétrico, e alguns dos quais podem causar emissão secundária de elétrons que podem irradiar energia através de um amplo espectro de frequências. Ao extinguir o arco rapidamente, esta ação é mantida ao mínimo. O resultado muitas vezes é uma quantidade consideravelmente diminuída de interferência eletromagnética e de radiofrequência.
Em resumo, para obter a vida útil máxima a partir de contatos de relé de arco, aplicação de relé e contato adequada e o possível uso da supressão do arco são os mais importantes.
Cuidado com as aplicações CA onde o relé é sincronizado com a tensão da linha CA. Se a sincronização for inevitável, defina o relógio para que a operação de contato do relé ocorra em ou perto da corrente zero.
E, quando forem esperadas condições severas de arco, selecione um relé com material de contato prata-cádmio.
Obtenha a vida útil mais longa possível a partir de contatos de relé
O que é exatamente um arco elétrico? Como ele se inflama e o que faz com que o fogo se apague? Como um arco afeta a vida útil dos contatos de relé?
Essas são algumas das perguntas que discutiremos aqui. Esperamos ajudá-lo a entender melhor como obter a vida útil mais longa possível a partir de contatos de relé como estes.
Mas primeiro, vamos reservar um minuto para definir alguns dos termos que vamos usar.
Em primeiro lugar, "constrição" refere-se à primeira e minúscula área de superfície de contato a fazer, e o último ponto a quebrar.
Tensão de fusão é a quantidade de tensão que existe através da constrição que causará uma corrente suficiente para liquefazer o material de contato na constrição.
Tensão de arco é a quantidade de tensão que existe em contatos separados por uma pequena folga que causará uma descarga elétrica através da folga.
E, por último, a corrente de arco é a quantidade de corrente necessária apenas para sustentar um arco causado pela descarga elétrica de tensão de arco.
Agora, lembre-se desses termos enquanto o levamos ao mundo dos contatos de relés — um ambiente bastante severo. Vamos dar uma olhada microscópica nos efeitos do arco de contato.
Como você sabe, o resultado final do arco de contato é a vida útil encurtada do contato. Dependendo da gravidade e duração do arco, cada vez que um arco acontece, ocorre a erosão de contato. Essa erosão causa a perda de material de contato que resultará em uma de duas condições.
Figura 1. Condição nº 1
Condição nº 1 é onde tanto material é perdido dos contatos que eles não conseguem fechar eletricamente o circuito de carga. Condição nº 2 é onde um contato perde tanto material para o outro contato que resulta em um pico e cratera.
Figura 2. Condição nº 2
Nota importante sobre a sincronização na comutação de carga CA
O termo Sincronização, relacionada à comutação de carga CA, é usado várias vezes nesta nota de aplicativo. Neste contexto, a sincronização é o funcionamento de um relé de tal forma que os contatos se formam ou se desfazem (ou ambos) no mesmo ponto na forma de onda de tensão de alimentação de carga, ou principalmente na mesma polaridade na onda sinusoidal de tensão de carga.
Tal sincronização resultará na transferência líquida de material de contato entre os contatos. Isso aumenta a probabilidade de travamento mecânico e/ou soldagem de contatos e, portanto, reduz a vida útil esperada do contato. Todas as nossas classificações publicadas e os resultados dos testes de vida útil são baseados em comutação aleatória em relação à frequência de fornecimento de carga, a menos que seja especificado de outra forma.
A sincronização inadvertida dos contatos com a frequência de linha pode ser causada, mas não se limita aos seguintes cenários:
- Microcontroladores sincronizados com a frequência da fonte de alimentação
- Tiristores sincronizados com a frequência da fonte de alimentação
- Filtragem insuficiente da fonte de alimentação CC que impulsiona a bobina
- Ruído de frequência de linha induzida em circuitos de sensores
Tenha cuidado no design do circuito, pois um circuito "zero cross" que é projetado incorretamente pode resultar em fechamento de contato, e especialmente salto, durante maior fluxo de corrente e na mesma polaridade.
Outro resultado de arco severo que pode ocorrer de vez em quando é a soldagem de contato. Porém, quando isso acontece, normalmente é evidência de que o relé foi mal aplicado em um circuito onde tensão e/ou corrente são muito maiores do que esse relé em particular pode suportar.
Em relação a uma condição de pico e cratera, quando a condição fica severa o suficiente, o ponto alto — ou seja, o pico — pode desligar mecanicamente na borda da cratera. Então, quando o relé é desenergizado, os contatos não se abrem, e a carga fica em uma condição descontrolada. Desnecessário dizer que esta é uma situação indesejável.
Normalmente, uma condição de transferência de material de pico e cratera está associada a uma aplicação de corrente contínua. Mas estamos começando a notar que mesmo em algumas aplicações de corrente alternadas, a transferência de material de pico e cratera é evidente. Isso porque, nessas aplicações, os relés estão sendo operados em sincronização com a tensão da linha CA. Essa sincronização geralmente é o resultado da sincronização com a linha CA da lógica de estado sólido ou circuitos do microcomputador que opera o relé. Se a sincronização ocorrer em ou perto do pico de tensão da linha, então cada vez que os contatos de relé operam, eles o fazem em ou perto de 170 volts ou 340 volts, dependendo, é claro, de se a tensão da linha é de 120 ou 240 volts.
Se a aplicação exigir que o relógio do circuito seja sincronizado com a linha CA, devem ser incluídos circuitos adicionais para efetuar o funcionamento aleatório do relé. Ou, a sincronização pode ser definida para que os contatos de relé abram em ou perto da corrente zero.
Apenas mais um comentário aqui sobre a transferência de material de pico e cratera. Não assuma automaticamente que esse tipo de transferência é o resultado do arco de contato. Pode não ser. Mesmo em circuitos nos quais nenhum arco acontece, pode ocorrer transferência de material. Isso porque a tensão do circuito é maior do que a tensão de fusão do material de contato e quando os contatos apenas se juntam ou apenas se separam, o material se funde, se desloca do contato mais quente, o ânodo, para o contato mais frio, o cátodo, e permanece lá. Em uma aplicação CA onde a operação é verdadeiramente aleatória, o material transfere primeiro em uma direção uma vez, e para a outra na vez seguinte. O resultado líquido é que não há um ganho considerável de material por qualquer contato. Mas em uma aplicação CC ou onde o relé é sincronizado com a linha CA, a transferência de material está sempre na mesma direção e uma condição de pico e cratera pode resultar.
Quando um arco acontece, a transferência de material é do contato do cátodo para o contato do ânodo. Portanto, em qualquer operação do contato, antes que um arco ocorra, o material transfere do ânodo para o cátodo, e então quando o arco ocorre, o material transfere do cátodo para o ânodo. A quantidade de transferência é geralmente maior durante o arco. Lembre-se, porém, como recém explicado — e isso é importante — em uma aplicação CA verdadeiramente aleatória, o ganho líquido de material de qualquer contato é insignificante, enquanto em uma aplicação CC ou em uma aplicação sincronizada com a linha CA, pode haver ganho significativo de material por um contato.
Agora, vamos dar uma olhada no que acontece no fechamento de contatos. Se você pudesse examinar a superfície de um contato de relé sob um microscópio de alta potência, veria que a superfície é bastante irregular, consistindo em pontos baixos profundos e muitos pontos altos, com alguns pontos mais altos que os outros.
À medida que os contatos se juntam, o primeiro ponto alto para fazer contato está sujeito à corrente de carga total. Se a corrente de carga for até mesmo uma fração de um ampere, o calor I2R gerado neste ponto alto instantaneamente faz com que o ponto alto derreta e talvez até ferva. O ar ao redor do ponto alto é superaquecido e começa a ionizar pela perda de elétrons. Se a energia I2R for suficiente, o ponto alto pode atingir uma temperatura de 5.000 Kelvin ou mais e pode explodir, deixando o ar superaquecido, ionizado e íons metálicos na folga entre os contatos. Dependendo do material de contato e do estresse de tensão nesta folga de ar, ou seja, a tensão de contato no instante da explosão, a folga de ar ionizada pode começar a conduzir a corrente eletrônica do cátodo ao ânodo. Esta descarga elétrica entre contatos é na verdade o início de um arco. Se a corrente de carga estiver acima da classificação de corrente de arco do material de contato, o arco conterá energia suficiente para se sustentar. Caso contrário, a descarga entre os contatos não causará ignição de arco.
Se um arco ocorre, devido ao efeito Thompson, há um gradiente de temperatura ao longo da coluna do arco, com o cátodo sendo o contato mais quente. Ou seja, o calor fluirá de cátodo para ânodo. O ponto de cátodo em que o calor I2R é maior pode ferver, liberando assim emissões atômicas e até moleculares. Essas emissões são puxadas através da coluna do arco e depositadas no contato com o ânodo ligeiramente mais frio. Este, é claro, é o princípio da solda de arco. Tudo isso acontece em talvez dez nanossegundos ou mais à medida que os contatos continuam se movendo juntos.
O arco existe até a formação do próximo ponto alto ou pontos altos. Novamente, o calor nestes pontos altos pode fazê-los derreter. Quando o fazem, começam a se espalhar, aumentando a área de contato. À medida que os contatos se movem juntos com força, este metal liquefeito pode respingar, resultando em perda de material. À medida que o metal derretido entre os contatos esfria, os contatos são congelados juntos da maneira normal. Ao contrário da solda catastrófica que pode ocorrer quando um relé é mal aplicado, esta solda é fraca e facilmente quebrada pela ação das forças da mola do relé quando o relé é desenergizado. Agora, lembre-se! O que realmente tinha que acontecer antes que o arco pudesse ocorrer? A corrente de carga ou a tensão foram responsáveis pelo arco? Bem, certamente o arco deve ter um meio através do qual se deslocar, e a folga ionizada entre os contatos é esse meio. E certamente foi o aquecimento de corrente de carga de um ponto alto de contato que causou os íons. Mas foi a tensão que existiu através da folga de contato que resultou em ignição de arco. Esta tensão não precisa ser de tensão de carga. Pode ser uma tensão de circuito. Ou seja, após o contato, pode haver uma certa quantidade de capacitância no circuito que será carregada através dos contatos.
Além disso, se um capacitor de supressão de arco for usado através dos contatos, essa capacitância se descarregará através dos contatos de relé.
A corrente do surto de descarga pode ser de centenas de amperes por alguns nanossegundos ou mais. Para limitar essas correntes de descarga, um capacitor de supressão de arco deve ter uma certa quantidade de resistência em série com ele. Em circuitos onde não há capacitância dedicada, no entanto, ainda pode haver capacitância dissipada o suficiente para causar uma sobrecorrente momentânea após a criação do contato. Este fato é muitas vezes negligenciado por muitos designers de circuitos.
Um arco ocorre de forma semelhante após a quebra de contato. À medida que os contatos começam a se separar, cada vez menos a área de contato carrega corrente de carga. A corrente de carga começa a se afunilar nesta área restrita e o calor I2R começa a aumentar. O último ponto de contato derrete e, à medida que os contatos continuam a se separar, uma fina ponte de metal derretido é esticada entre os contatos. O ar na folga começa a ionizar. A energia I2R na ponte gera tanta energia que a ponte literalmente explode, banhando a folga com íons metálicos. Novamente, se a tensão de contato for suficiente, um arco ocorrerá.
Diferentes materiais de contato têm diferentes classificações de tensão de arco. Para prata fina, a tensão do arco é de 12 volts. Para cádmio, é de 10 volts; e para ouro e paládio é de 15 volts. Vamos supor que os contatos são de prata fina. Dentro de nanossegundos após a ponte derretida explodir, se o material for prata e se a tensão do circuito for de 12 volts ou mais, ocorre quebra de tensão. Se a tensão do circuito for inferior a 12 volts, o rompimento não pode ocorrer e não haverá arco.
Quando um arco ocorre entre os contatos separados, ele será sustentado enquanto houver energia suficiente para alimentá-lo. Enquanto o arco existir, a transferência de material continuará. Em uma aplicação de corrente contínua, o arco só pode ser extinto esticando-o a tal comprimento que sua própria impedância faz com que ele se apague, ou abrindo o circuito em algum outro ponto. Em muitas aplicações, porém, a folga de contato é ampla o suficiente para que o arco se apague antes que os contatos sejam totalmente abertos. É por essa razão que os relés de uma determinada classificação de contato serão classificados para, digamos, 120 volts CA, mas terão uma classificação de tensão CC consideravelmente menor — geralmente 28 ou 30 volts CC. Ou seja, a folga é ampla o suficiente para que, dada a oscilação periódica através de zero de corrente alternada, qualquer arco CA deve apagar-se rapidamente. Mas a folga não seria larga o suficiente para que um arco de 110 volts CC se apague.
Em uma aplicação CA, dependendo da temperatura do ar ionizado, mesmo que a corrente do arco diminua para zero a cada meio ciclo, o arco pode reacender zero de corrente. Isso porque íons positivos ainda existem entre os contatos e não é necessária muita energia para reacender o arco.
Há muito se reconhece que, em comparação com a prata fina, os contatos de prata-óxido de cádmio apresentam vida útil superior na presença de um arco. Uma teoria diz que, uma vez que os materiais revestidos de óxido produzem íons negativos quando aquecidos o suficiente, os íons negativos produzidos pela prata-óxido de cádmio causam recombinação precoce dos íons positivos após zero de corrente. Esta recombinação faz com que o arco se apague mais cedo e pode impedir o ressurgimento após a corrente zero. Isso parece indicar que em uma aplicação CA onde é de se esperar arcos, contatos de prata-óxido de cádmio protegidos com um método apropriado de supressão de arco devem gerar uma boa vida útil do contato. Não entraremos em técnicas de supressão de arco aqui porque esse é o tema de outra nota de aplicação intitulada "Proteção de Contato de Relé". Tudo o que vamos dizer aqui é que a supressão apropriada pode resultar em uma vida útil prolongada do contato. Além disso, ao suprimir o arco, a interferência eletromagnética — EMI, para abreviar — é mantida ao mínimo. A EMI é o resultado da ação atômica na coluna do arco. Em um plasma de arco, a superfície dos contatos é bombardeada por átomos, íons positivos e negativos e elétrons, alguns dos quais podem ser acelerados passando pelo campo elétrico, e alguns dos quais podem causar emissão secundária de elétrons que podem irradiar energia através de um amplo espectro de frequências. Ao extinguir o arco rapidamente, esta ação é mantida ao mínimo. O resultado muitas vezes é uma quantidade consideravelmente diminuída de interferência eletromagnética e de radiofrequência.
Em resumo, para obter a vida útil máxima a partir de contatos de relé de arco, aplicação de relé e contato adequada e o possível uso da supressão do arco são os mais importantes.
Cuidado com as aplicações CA onde o relé é sincronizado com a tensão da linha CA. Se a sincronização for inevitável, defina o relógio para que a operação de contato do relé ocorra em ou perto da corrente zero.
E, quando forem esperadas condições severas de arco, selecione um relé com material de contato prata-cádmio.
