Tipus comuns de fallada del relé i les seves causes

Els relés són actuadors clau en control industrial, sistemes d'alimentació i equips d'automatització; la seva fiabilitat afecta directament l'estabilitat del sistema. Els errors dels relés no solen ser causats per un sol factor, sinó per efectes combinats de múltiples factors, inclosos els contactes, els sistemes electromagnètics, les bobines, l'estructura del circuit magnètic i els components mecànics. A continuació es descriuen sistemàticament els tipus de fallades de relés més comuns i les seves causes en aplicacions pràctiques des d'una perspectiva d'enginyeria.

 

 

Els contactes són els components més directes d'un relé encarregat d'encendre i apagar. El seu estat de funcionament està estretament relacionat amb els materials, el revestiment, el disseny estructural i les característiques de càrrega. En funcionament-a llarg termini o en condicions anormals, els contactes són propensos a diversos modes d'error.

 

Durant l'engranatge mecànic, la soldadura o la soldadura en fred entre els contactes poden evitar que es separin, donant lloc a una conducció contínua del circuit. Aquest tipus de problema és particularment comú en escenaris de càrrega impulsiva o de corrent alta-. Si la resistència de contacte augmenta amb el temps o es torna inestable, pot provocar atenuació del senyal, sobreescalfament i fins i tot mal funcionament, afectant la fiabilitat global del sistema.

 

Quan un relé no es selecciona correctament, la seva capacitat nominal de contacte és inferior al requisit de càrrega real o les característiques de càrrega són fortament inductives o capacitives, els contactes poden no obrir-se o tancar-se correctament. A més, en condicions de tensió excessivament alta, els buits de contacte insuficients poden desencadenar avaries secundàries, donant lloc a arcs persistents i accelerant encara més l'erosió del contacte.

 

En entorns d'alimentació d'alta-freqüència, una gran capacitat distribuïda entre contactes també pot provocar errors de judici, com ara una desconnexió de circuits imprecisa. Les condicions ambientals també són un factor d'influència important; l'alta humitat, la pols i els gasos corrosius poden afectar negativament l'estat de la superfície de contacte. Si el relé no té les mesures d'extinció d'arc-adequades o els seus paràmetres estan mal dissenyats, l'energia de l'arc danyarà directament el material de la superfície de contacte i interferirà amb l'estructura interna.

 

En els problemes anteriors, l'estabilitat del circuit magnètic està estretament relacionada amb la consistència de l'operació de contacte. La base bàsica del circuit magnètic sovint es basa en nuclis de ferro magnètic suau molt consistents per a relés per garantir un funcionament sincrònic i repetibilitat.

 

 

La bobina és la font d'energia que impulsa el funcionament del relé; el seu rendiment d'aïllament i els paràmetres elèctrics determinen directament la vida útil del relé. Les fallades de la bobina en aplicacions pràctiques es caracteritzen pel seu inici sobtat i una destructivitat important.

 

Quan la temperatura ambient augmenta o la dissipació de calor és insuficient, l'augment de la temperatura de la bobina pot superar els límits permesos del material aïllant, provocant un envelliment o fins i tot una ruptura de l'aïllament. Simultàniament, una humitat elevada redueix significativament la resistència de l'aïllament i la corrosió pot provocar curtcircuits entre girs o circuits oberts.

 

Si una bobina funciona durant un període prolongat al 110% per sobre de la seva tensió nominal, els seus cables interns s'escalfaran ràpidament i es cremaran. La manipulació inadequada, les rascades de les eines o la compressió durant el manteniment o el muntatge també poden danyar l'aïllament exterior de la bobina, creant perills potencials d'error. Encara més greu és la connexió incorrecta de la tensió de la bobina; per exemple, connectar directament una bobina de baixa tensió-a una font d'alimentació d'alta-tensió, o connectar per error una bobina de CA a una font d'alimentació de CC, farà que la bobina falli en molt poc temps.

 

Per als relés de CA, quan la tensió de funcionament és per sota del 85% del valor nominal o la freqüència és anormalment alta, l'induït pot no enganxar-se de manera fiable i la bobina romandrà en un estat de pèrdua -alta durant un període prolongat i, finalment, es cremarà. El funcionament estable de la bobina està estretament relacionat amb la suavitat de la trajectòria del flux magnètic, que depèn molt de la consistència del material i la precisió de processament del nucli de la bobina de relé i el nucli de l'electroimant.

 

 

El sistema de circuits magnètics és el nucli de la conversió d'energia elèctrica-a-mecànica del relé. La seva estabilitat afecta directament la força-de força, la velocitat d'alliberament i la consistència de l'acció. Els errors del circuit magnètic solen manifestar-se com una acció retardada, vibració, soroll o fallada.

 

Durant el funcionament a llarg termini-, el desgast de l'eix de l'induït, les vores de les cantonades o els punts de contacte pot provocar desviacions en la trajectòria de l'induït, que pot provocar embussos o enganxament incomplet. En alguns relés de corrent continu, si la rentadora magnètica està desgastada o danyada, l'espai d'aire mínim després del tancament de l'induït disminueix, augmentant significativament el magnetisme residual i evitant potencialment l'alliberament de l'induït.

 

Per als relés de CA, un anell magnètic trencat al nucli, o la corrosió i els danys als pols del nucli o a les superfícies de treball, provocaran una vibració electromagnètica significativa i un soroll de funcionament. A les estructures centrals de tipus E-, quan l'espai d'aire a la columna central desapareix a causa d'un desgast-a llarg termini, l'armadura s'adhereix a zones anormals, provocant una fallada operativa.

 

Les causes arrels d'aquests problemes sovint estan estretament relacionades amb la puresa i la uniformitat del propi material magnètic i el mètode de processament. L'ús de nucli de ferro pur d'electricista d'alta puresa, nucli de ferro DT4C o nucli de relé-forjat en fred pot reduir significativament la pèrdua d'histèresi i el risc de magnetisme residual, millorant així la fiabilitat-a llarg termini del relé.

 

 

A més dels sistemes principals esmentats anteriorment, els relés també poden fallar per problemes d'estructura mecànica o de muntatge. Per exemple, la deformació dels components interns, els elements de fixació solts i els danys mecànics a la carcassa poden alterar les relacions originals de tensió o espai lliure. L'esquerdament o la peladura del revestiment superficial debilita la resistència a la corrosió, afectant així l'estabilitat dels contactes i components del circuit magnètic.

 

A més, l'aïllament insuficient entre la bobina i la carcassa, la disminució de l'elasticitat de la molla de retorn a causa de la fatiga i els paràmetres de configuració de fàbrica inadequats augmentaran els problemes gradualment durant l'ús-a llarg termini. Cada producte de relé té la seva vida útil elèctrica i mecànica nominal; un cop superats aquests límits de disseny, la taxa de fallada augmentarà significativament.

 

En aplicacions d'alta-fiabilitat, la consistència del material i el procés de fabricació dels components clau del circuit magnètic, com ara el nucli de relé de ferro pur, el nucli d'acer del relé, el nucli per a relé electromagnètic i el pin del nucli i el pin del relé coincidents són sovint factors crucials per determinar si un relé pot servir de manera estable fins al final de la seva vida útil.

 

 

Des de contactes i bobines electromagnètiques fins al sistema de circuits magnètics, tots els tipus de fallades dels relés estan essencialment estretament relacionats amb el rendiment del material, el disseny estructural i els processos de fabricació. Especialment en el control industrial, els sistemes d'alimentació i les noves aplicacions energètiques, es fan demandes més elevades sobre la consistència, la baixa remanència i l'estabilitat-a llarg termini dels components magnètics.

 

A partir d'aquesta necessitat del sector, ens centrem en la fabricació de components de circuit magnètic de relés d'alt rendiment-, que cobreixen productes com araNucli de ferro pur, Nuclis de ferro magnètic suau per a relé, nucli de ferro de forja en fred de relé DT4C i nucli de ferro per a relé de control industrial. Mitjançant sistemes de materials estables i processos madurs de forja en fred, oferim als fabricants de relés una base fiable de circuits magnètics, ajudant-los a aconseguir una vida útil més llarga i una major fiabilitat en condicions de funcionament dures.