繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。
直流繼電器是直流配電、管理及控制等系統(tǒng)中完成執(zhí)行分?jǐn)唷⒐β是袚Q及故障保護(hù)等功能的關(guān)鍵元器件之一。按電路負(fù)荷特征分類，直流繼電器主要包括微功率繼電器（被控容量直流 Pc＜5W）、小功率繼電器（被控容量直流 Pc＜50W）、中功率繼電器（被控容量直流 Pc＜150W）、大功率繼電器（被控容量直流 Pc＞150W）和高壓繼電器（幾千伏至上萬伏）。一方面，隨著新型飛機(jī)（如多電、全電飛機(jī)）和航天器（如空間站）供電容量的增加和電源體制的改革，直流供電系統(tǒng)功率大幅增加，例如多電和全電飛機(jī)的供電電壓已經(jīng)增加到 270V，國(guó)際空間站也已采用 270V 電源，電流等級(jí)增加到幾千安培。另一方面，近年來，由于混合動(dòng)力汽車、光伏發(fā)電及風(fēng)電等新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展也推動(dòng)了直流開斷技術(shù)的研發(fā)，例如新能源汽車的高壓回路電壓已達(dá)到 450V，這無疑對(duì)其中在電池組管理、風(fēng)電變槳及光伏匯流等系統(tǒng)中完成執(zhí)行控制、功率切換及故障保護(hù)等功能的重要電氣設(shè)備——直流大功率繼電器類直流開關(guān)電器提出了新的要求。目前中小功率繼電器正逐步被固態(tài)繼電器和電力電子元器件替代，但是高壓繼電器、大功率繼電器因其轉(zhuǎn)換深度高、物理隔離性好、性價(jià)比高等優(yōu)勢(shì)，在大功率、高電壓、強(qiáng)電流領(lǐng)域目前及短期內(nèi)仍不可替代。綜上所述，高性能（更高電壓等級(jí)、更大分?jǐn)嚯娏鳎?、高可靠性、長(zhǎng)壽命及小尺寸成為直流大功率繼電器類開關(guān)電器的迫切發(fā)展要求，直流大功率繼電器未來將在電磁繼電器領(lǐng)域中占據(jù)重要份額。
直流接觸器的結(jié)構(gòu)與交流接觸器基本相同，都是給內(nèi)部的繞組通入電流，讓它產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過吸合動(dòng)作來控制一對(duì)或多對(duì)觸點(diǎn)接通和斷開，兩者的不同之處主要在于直流接觸器流入內(nèi)部繞組的電流為直流，而交流接觸器繞組流入的為交流。
直流接觸器主要用于遠(yuǎn)距離切斷和接通直流電力線路，頻繁控制直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止和正反轉(zhuǎn)等。
關(guān)于接觸器的檢測(cè)，由于交流和直流接觸器的檢測(cè)方法基本相同，故不再贅述。
在直流繼電器執(zhí)行分?jǐn)嗖僮鞯倪^程中觸頭間形成電弧，由于直流系統(tǒng)與交流系統(tǒng)相比不存在自然過零點(diǎn)，必須采取一定的技術(shù)手段強(qiáng)制熄弧。隨著分?jǐn)嚯妷骸㈦娏鞯燃?jí)的增加，直流大功率繼電器類開關(guān)電器中的電弧快速、可靠熄滅變得極其困難。因此其中涉及的直流電弧特性和電弧侵蝕研究已成為限制大功率直流繼電器發(fā)展過程中亟待解決的關(guān)鍵課題。本文主要圍繞直流大功率繼電器類開關(guān)電器展開，特別是對(duì)高壓充氣式繼電器、高壓直流大功率電磁繼電器及密封直流接觸器等熱點(diǎn)繼電器類開關(guān)電器的相關(guān)研究有所側(cè)重。
直流大功率繼電器需要在有限的體積和重量范圍內(nèi)切換高電壓（200V 以上）大電流（100～1 500A）直流功率負(fù)載。因此，必須具有較高的觸頭分?jǐn)嗨俣炔⑻峁┹^強(qiáng)的直流電弧熄弧能力，大功率直流繼電器普遍采用的典型結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。直流大功率繼電器一般采用密封充氣式結(jié)構(gòu)，滅弧室中充入非助燃惰性氣體（如 1～10atm 的氮?dú)?、氫氣等）?atm= 101 325Pa）用于熄弧和絕緣。直動(dòng)式電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可提供較大的分?jǐn)嗨俣龋瑯蚴诫p斷口接觸系統(tǒng)可提高電弧電壓，滅弧室外置或內(nèi)置永磁體提供磁場(chǎng)進(jìn)行磁吹滅弧（磁場(chǎng)強(qiáng)度為 10～100mT 量級(jí)）。
密封充氣式直流大功率繼電器具有以下優(yōu)勢(shì)［5］： ①尺寸小，質(zhì)量輕，分?jǐn)嗄芰?qiáng)；②結(jié)構(gòu)緊湊密封，幾乎不受外界環(huán)境影響，且無電弧泄露及火災(zāi)隱患； ③密封的滅弧室結(jié)構(gòu)及惰性介質(zhì)可以有效避免觸頭出現(xiàn)氧化等問題，降低侵蝕，接觸電阻較低且相對(duì)穩(wěn)定。因此，直流大功率繼電器在電動(dòng)汽車、風(fēng)電、光伏、航空、航天、武器裝備等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。
對(duì)直流電弧特性及電弧導(dǎo)致的電接觸材料侵蝕的研究是眾多電器工作者所關(guān)心的內(nèi)容之一。直流繼電器的可靠性和觸頭電壽命與電弧問題息息相關(guān)，尤其是密封充氣式結(jié)構(gòu)的直流大功率繼電器滅弧室尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊難以通過柵片、產(chǎn)氣材料等措施提高分?jǐn)嗄芰?，在一定壓力的滅弧介質(zhì)中完成高電壓、大電流電弧的分?jǐn)噙^程，電弧特性、電弧侵蝕等問題均具有一定的特殊性。直流電弧的調(diào)控技術(shù)難度大、要求高，牽涉到在非平衡態(tài)電弧放電等離子體［7］作用下材料從固態(tài)到液態(tài)、氣態(tài)的快速轉(zhuǎn)變過程，包含電磁學(xué)、等離子體物理、傳熱學(xué)、流體力學(xué)及冶金學(xué)等大量基礎(chǔ)科學(xué)問題。開展直流分?jǐn)嚯娀√匦约半娀∏治g數(shù)學(xué)模型的研究對(duì)提高直流繼電器電壽命及其定量評(píng)估預(yù)測(cè)技術(shù)，保障其可靠運(yùn)行進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定都具有重要意義。