繼電器是一種用途廣泛的產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品,如空調(diào)器、彩電、冰箱、洗衣機等;也應(yīng)用于工業(yè)自動化控制和儀表。在電子元器件中,繼電器一般被認為是一種*不可靠的電子元件,在整機可靠性設(shè)計中,把繼電器、電位器、可調(diào)電感器及可變電容器列為建議不用或少用的元件。
但是,由于繼電器在控制電路中有*特的電氣、物理特性,其斷態(tài)的高絕緣電阻和通態(tài)的低導(dǎo)通電阻,使得其它任何電子元器件無法與其相比,加上繼電器標準化程度高、通用性好、可簡化電路等優(yōu)點,所以繼電器仍得以廣泛應(yīng)用。隨著科技的飛速發(fā)展,繼電器在程控通信設(shè)備中的使用量還在進一步增加,所以,如何保證繼電器的可靠性,滿足整機系統(tǒng)的可靠性,成為人們關(guān)注的焦點。
電子元器件的可靠性應(yīng)由兩部分組成,一是元器件的固有可靠性;二是元件的使用可靠性。固有可靠性是元器件可靠的基礎(chǔ),主要靠元器件制造商從設(shè)計、制造等方面進行有效的控制,以保證制造出來的元器件達到要求的可靠性等級。使用可靠性則是從使用入手,如何保證和提高元器件的可靠性,使其能滿足整機系統(tǒng)的可靠性要求。沒有高可靠質(zhì)量等級的元件,不可能制造出高可靠的電子設(shè)備,所以元器件的固有可靠性是整機可靠性的基礎(chǔ)。但是,有了高可靠質(zhì)量等級的元件也并不一定能制造出高可靠的整機,這里面就有一個使用可靠性的問題。所謂使用可靠性,就是根據(jù)各種元器件的特點利用可靠性設(shè)計技術(shù),即元器件的合理選用、降額設(shè)計、容差與漂移設(shè)計、抗振設(shè)計、熱設(shè)計、三防設(shè)計、抗幅射設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、人機工程設(shè)計及維修設(shè)計等,*大限度的發(fā)揮元器件固有可靠性的作用,以達到整機系統(tǒng)的可靠性要求。
根據(jù)有關(guān)部門對整機失效原因的分析統(tǒng)計,其中有百分之四十以上的故障是由于元器件選用不合理造成的。隨著元件制造技術(shù)的不斷提高,在元器件的固有可靠性已經(jīng)有了較大提高的情況下,使用可靠性就顯得特別重要,而且,隨著整機系統(tǒng)功能愈來愈全,所用元器件愈來愈多,對可靠性要求也愈來愈高,所以使用可靠性也愈來愈受到科技界的重視,并且發(fā)展成一門新的學(xué)科—人為工程。
由于繼電器是一種機電一體化的元件,是由電磁及機械傳動部分組成的,與其它電子元件相比,要復(fù)雜得多,加之在制造過程中有些裝配調(diào)整是手工操作,所以產(chǎn)品的一致性和可靠性要差一些。但是,如果在使用中采取一些防范措施,仍能達到較滿意的效果。在對失效繼電器進行失效分析中發(fā)現(xiàn),由于使用原因造成的失效約占百分之三十以上。由以上分析可知,繼電器可靠性不高,除自身質(zhì)量原因外,使用不當也是一個主要原因?,F(xiàn)在,我們重點研究如何在使用中提高繼電器可靠性的措施。繼電器的種類較多,這里重點研究目前使用較多的電磁繼電器的使用可靠性。
面對紛繁復(fù)雜的繼電器產(chǎn)品,如何合理選擇、正確使用,是系統(tǒng)開發(fā)、設(shè)計人員密切關(guān)注并且必須**解決的實際問題。要做到合理選擇,正確使用,就必須充分研究分析系統(tǒng)的實際使用條件與實際技術(shù)參數(shù)要求,按照“**工程原則”,恰如其分地提出所選用繼電器產(chǎn)品必須達到的技術(shù)性能要求。在整機的可靠性設(shè)計中,要求合理選用元器件。元器件的選擇和控制是需要多學(xué)科知識才能完成的一項任務(wù),一般應(yīng)由元件工程師、可靠性設(shè)計師、總體及電路設(shè)計師、失效分析人員共同完成。首先要根據(jù)整機系統(tǒng)的重要程度、可靠性要求、所使用的環(huán)境條件及成本等項要求綜合考慮和選擇。具體說來,大致可按下列要素逐條分析研究,確認所要求的等級以及量值范圍。選擇時必須重視以下幾個方面的要求。
二、繼電器應(yīng)用環(huán)境條件
氣候應(yīng)力作用要素,主要指溫度、濕度、大氣壓力(海拔高度)、沿海大氣(鹽霧腐蝕)、砂塵污染、化學(xué)氣體和電磁干擾等要素??紤]到系統(tǒng)在全國各地各行業(yè)及自然環(huán)境的普遍適用性,兼顧必須長年累月可靠運行的特殊性,系統(tǒng)關(guān)鍵部位必須選用具有高絕緣、強抗電性能的全密封型(金屬罩密封或塑封型,金屬罩密封產(chǎn)品**塑封產(chǎn)品)繼電器產(chǎn)品。因為只有全密封繼電器才具有優(yōu)良的長期耐受惡劣環(huán)境性能、良好的電接觸穩(wěn)定、可靠性和穩(wěn)定的切換負載能力(不受外部氣候環(huán)境影響)。
(一)溫度對繼電器的影響
繼電器是怕熱元件,高溫可加速繼電器內(nèi)部塑料及絕緣材料的老化、觸點氧化腐蝕、熄弧困難、電參數(shù)變壞,使可靠性降低,所以,要求設(shè)計時使繼電器不要靠近發(fā)熱元件,并有良好的通風(fēng)散熱條件。繼電器雖然是怕熱元件,但對過低溫度(如*航空條件-55℃)也不能忽視。低溫可使觸點冷粘作用加劇,觸點表面起露,銜鐵表面產(chǎn)生冰膜,使觸點不能正常轉(zhuǎn)換,尤其是小功率繼電器較為嚴重。試驗證明,對于有些按部標生產(chǎn)的國產(chǎn)小功率繼電器,雖然使用條件規(guī)定低溫為-55℃,但實際上在此條件下繼電器根本無法進行正常轉(zhuǎn)換,建議在選擇時要留有充分的余量,對于重要的*電子整機,建議選用國**產(chǎn)品。 請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息
(二)低氣壓對繼電器的影響
在低氣壓條件下,繼電器散熱條件變壞,線圈溫度升高,使繼電器給定的吸合、釋放參數(shù)發(fā)生變化,影響繼電器的正常工作;低氣壓還可使繼電器絕緣電阻降低、觸點熄弧困難,容易使觸點燒熔,影響繼電器的可靠性。對于使用環(huán)境較惡劣的條件,建議采用整機密封的辦法。
(三)機械應(yīng)力對繼電器的影響
主要指振動、沖擊、碰撞等應(yīng)力作用要素。對控制系統(tǒng)主要考慮的是抗地震應(yīng)力作用、抗機械應(yīng)力作用能力,宜選用采用平衡銜鐵機構(gòu)的小型中間繼電器。電磁繼電器的簧片均為懸梁結(jié)構(gòu),固有頻率低,振動和沖擊可引起諧振,導(dǎo)致繼電器觸點壓力下降,容易產(chǎn)生瞬間斷開或觸點出現(xiàn)抖動,嚴重時可造成結(jié)構(gòu)損壞,可動的銜鐵部分可產(chǎn)生誤動作,影響繼電器的可靠性。建議在設(shè)計中盡量采取防振措施以防產(chǎn)生諧振。
(四)絕緣耐壓
非密封或密封繼電器的引出端外露絕緣子長期受塵埃、水氣污染,導(dǎo)致其絕緣強度下降,在切換感性負載時的過電壓作用下,引起絕緣擊穿失效。針對繼電器絕緣固有特性,在選型時必須依據(jù)繼電器的以下技術(shù)特性:
1.足夠的爬電距離:一般要求>3mm(工作AC220V);
2.足夠的絕緣強度:無電氣聯(lián)系的導(dǎo)體之間>AC2000V(工作AC220V),同組觸點之間>AC1000V;
3.足夠的負載能力:DC220V感性;5 ms~40ms,>50W;
4.長期耐受氣候應(yīng)力的能力:線圈防霉斷、絕緣抗電水平長期穩(wěn)定可靠。
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