本工程简报针对24V直流接触器（继电器）提出了三种浪涌抑制方案。特别针对接触器线圈断电时产生的反激（反电动势）电压尖峰。这是确保相关可编程逻辑控制器（PLC）和电机启动器触点长期可靠运行的关键因素。后续将展示接触器断开时间与电压尖峰幅值之间的平衡关系。
本案例研究聚焦于图1所示的西门子3RT2015-1BB41接触器。该设备配置为三相磁力电机启动器，含配套过载模块、辅助触点及浪涌抑制器（需单独购买）。该接触器的浪涌抑制技术与图1背景中所示的直接相关的PLC型号西门子LOGO! 6ED10521CC080BA2 。若线圈反激电压未妥善抑制，该PLC的晶体管输出端口可能受损。
所属分类 ：理解原理→电路理论
难度等级 ：学生级— 难度说明
最后更新 ：2026年3月9日
图 1 ：西门子三相电机控制器与LOGO!PLC安装在Phase Dock实训台上的示意图。
浪涌抑制方案对比
本节探讨处理线圈反激电压的三种方法。可选择不采取任何措施、使用厂商认证的浪涌抑制器，或采用常规二极管（亦称续流二极管或反激二极管）。每种方案均附有抑制器配置图及示波器波形图。
未安装浪涌抑制器时的运行情况
图2展示了未采取浪涌抑制措施的工况。线圈反激电压峰值达-300V直流，关断时间仅30毫秒。
本例中关断时间以线圈电压降至0V直流为界。选择该基准点便于三种技术的横向对比。实际时间略短于此值。图2示例中可见20毫秒处的波形抖动。这是由于电枢返回放松（断开）位置形成气隙时，其磁特性发生变化所致。
图 2 ：浪涌抑制器插槽打开（未安装）状态下的西门子电机启动器图像。
技术提示 电压尖峰与线圈磁场储能释放所需时间呈反比关系。高压尖峰带来快速响应，而将反激电压钳制在低电平则会导致系统响应迟缓。
虽然PLC需要低电压，但这会对接触器造成损害。迟缓的断开动作将导致电机主触点产生更持久、更炽热的电弧。延长的燃弧时间会迅速"吞噬"主触点，增加维护成本。还可能存在安全隐患，因为一系列故障可能导致接触器内部持续燃弧。
线圈能量在哪里耗散？
必须明确这一点，这是理解电压尖峰与时间关系的关键。记住电感元件（继电器线圈）会竭力维持电流恒定。本例中我们正试图切断供电触点。电感通过提升电压来"响应"，直至达到维持恒流所需的任意值。电压将持续升高，直到找到维持恒流的通路。理想情况下，电感电压会无限增大。
现实中，线圈电压会持续升高直至形成电弧。图2中电弧形成于中间继电器的触点之间。这只菲尼克斯电气的小型控制继电器在西门子电机启动器右侧隐约可见。若打开继电器，我们会看到微小闪光。看似不起眼，实则是高温等离子体快速耗散线圈能量，从而产生实测30毫秒的关断时间。
本例中"中间"特指置于PLC与电机启动器之间的继电器。这是必要的，因为LOGO!PLC采用可能被高压尖峰损坏的半导体输出。
技术提示 ：LOGO!PLC可选用继电器输出模块。这种情况下可省去中间继电器。不过，我们应进入下一节，探讨采用西门子浪涌抑制器的改进安装方案。
匹配浪涌抑制器的运行
图3展示了安装西门子3RT2916-1BB00浪涌抑制器时接触器线圈的波形。电压尖峰幅度降低，关断时间略微延长至40毫秒。对比图2与图3可清晰看到浪涌抑制器的卡扣模块。
图 3 ：安装3RT2916-1BB00浪涌抑制器的西门子电机启动器图示。
线圈能量如何消散？
图3中可见-110V直流电压尖峰。该电机启动器的线圈能量在浪涌抑制器内部消散。能量不再通过炽热电弧，而是通过压敏电阻消散。相比之下，这种运行方式更为温和，从较缓慢的电压波形即可看出。
我们再次强调电压尖峰与关断时间之间的反比关系。由于图3中电压尖峰较低，能量消散耗时更长，导致关断时间略长。
总体而言，这近乎是图1训练器的最佳解决方案。我们采用中间继电器承受较高电压，同时保持较快的关断速度，使电机启动器响应迅捷。若改用LOGO!则无需中间继电器。带继电器输出的PLC。
技术提示 ：多数PLC提供继电器或半导体（晶体管）输出两种选择。二者各有所长。继电器电气性能强健，可处理高电压大电流。而晶体管输出速度更快，开关切换寿命更长。
举例说明，假设某PLC编程为设备空闲时每秒闪烁一次红色面板灯。再假设设备每晚均处于闪烁空闲状态。一年后，这个糟糕程序将消耗继电器大部分寿命。而晶体管输出运行相同程序数十年（数十亿次循环）仍毫无压力。
常规二极管操作
图4展示了最后一种浪涌抑制器配置方案。本例中，一个常规二极管被临时并联在接触器线圈两端。显然这是临时性（欠佳）的安装方式，因为没有机械夹具固定二极管位置。
关断时间从40毫秒延长至170毫秒。实际上，我们能听到并看到接触器响应的差异。听起来反应迟缓。正如技术提示所述，这是不良状态，因为接触器会延迟断开。这将导致电机触点间电弧持续时间延长。
图 4 ：抑制线圈反峰电压的不良（不推荐）方法。
线圈能量耗散在何处？
本案例中，能量主要耗散在接触器线圈的固有电阻上。电压较小导致关断速度显著下降。
技术提示 ：图4是教科书经典的继电器线圈能量耗散方案，采用并联二极管方式。虽然对抑制关断尖峰非常有效，但会损害关断速度。请与同事讨论此话题，我们需要明确区分理想化的教科书电路与实际可用的方案。
结语
可用一句话总结本文：“使用制造商推荐的元件”。西门子专用浪涌抑制器是当之无愧的优胜者。
尽管如此，我们对线圈反峰电压及相关元件有了更深刻理解。现在我们明白了中间继电器的必要性，以及继电器输出型PLC与半导体输出型PLC的区别。
请分享您关于这种教科书理论到实际应用的想法和经验。
哦，我们是否提到过中间继电器自带集成浪涌抑制模块？
继续探索工业控制系统
如果本次讨论对您有帮助，您可能还想了解：
DigiKey 导航
- 完整目录 ：工业控制与自动化