如何保證和提高電磁繼電器的使用可靠性
發布時間:2012-02-22
中心議題:
- 提高電磁繼電器可靠性的措施
解決方案:
- 合理選用電磁繼電器
- 正確連接電磁繼電器
- 電磁繼電器的電磁兼容性
- 正確安裝電磁繼電器
電磁繼電器的結構原理、動作過程以及非線性的能量轉換過程,使其具有獨特的電氣、wulitexingyijiduantaidegaojueyuandianzuhetongtaidedidaotongdianzudengtexing。youyudiancijidianqishiyoudiancijijixiechuandongbufenzuchengdejidianyitihuayuanjian,zaizhizaoguochengzhongdabufenzhuangpeitiaozhengshishougongcaozuo,yincidiancijidianqidepiyizhixinghekekaoxingyuqitadianziyuanqijianxiangbiyaochayixie,guzaishiyongzhongbixucaiquyixiefangfancuoshi,cainengdadaojiaomanyidexiaoguo。duonianlai,zaiduimoujunpinshengchanchangdeshixiaodiancijidianqijinxingshixiaofenxihoufaxian,shiyongyuanyinzaochengdeshixiaoyuezhan30%以(yi)上(shang),特(te)別(bie)是(shi)近(jin)兩(liang)年(nian)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)失(shi)效(xiao)比(bi)較(jiao)多(duo),除(chu)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)自(zi)身(shen)質(zhi)量(liang)原(yuan)因(yin)外(wai),使(shi)用(yong)不(bu)當(dang)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。所(suo)以(yi)如(ru)何(he)在(zai)使(shi)用(yong)中(zhong)提(ti)高(gao)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)已(yi)成(cheng)為(wei)人(ren)們(men)目(mu)前(qian)重(zhong)點(dian)研(yan)究(jiu)的(de)課(ke)題(ti)。
1 合理選用電磁繼電器
在整機的可靠性設計中,要求電路設計師們根據係統的可靠性要求、係統的使用環境條件及成本等項目綜合考慮選擇電子元器件。電磁繼電器也不例外,必須從環境溫度、機械應力、負載能力等方麵加以考慮,認真選擇。
1.1 電磁繼電器工作溫度的選用
由於溫度的變化對電磁繼電器技術性能有嚴重的影響:首先溫度過高可加速電磁繼電器的內部塑料、絕緣材料、金屬零件的老化,同時加劇觸點表麵膜電阻的形成使觸點氧化腐蝕、熄弧困難、觸點切換能力下降、吸合電壓升高等;qiciwenduguodikeshidiancijidianqichudianlengzhanzuoyongjiaju,chudianbiaomianjieshuangqilu,xiantiebiaomianchanshenglengmo,yingxiangchudiandezhengchangdaotong。duiyuxifengdediancijidianqi,haihuiyouyuwenduguodidaozhixidecuilieeryingxiangqimifengxing。
一般情況下,電磁繼電器在加電工作時,小功率電磁繼電器的溫度為30℃,*率電磁繼電器的溫度為40℃,大功率電磁繼電器的溫度為50℃。qiezaishejiyinzhixianlubanshi,buyaoshidiancijidianqikaojinfaredeyuanqijian。yinciyaoqiuxuanzediancijidianqishi,yaochongfenkaolvqigongzuowendushiyongfanwei,qiezaishejiyinzhixianlubanshi,buyaoshidiancijidianqikaojinfaredeyuanqijian。bingzaishangjiqianyaoyangeanqixiangxiguifanjinxinggao、低溫運行篩選試驗,對於重要的軍用產品,最好選擇“七專”以上等級的電磁繼電器。
1.2 電磁繼電器抗振動、衝擊應力指標的選用
電磁繼電器的觸點簧片均為懸臂梁結構,固有頻率較低,當整機在進行振動、chongjidepinlvjiejinhuodadaoqiguyoupinlvshihuiyinqixiezhen,congerdaozhichudianchanshengshunjianduankaihuochuxianchudiandoudong,yanzhongshihaihuishikedongdexiantiebufenyinweiguojilierwudongzuohuoshikedongbufenyouyuzhendong、衝chong擊ji產chan生sheng摩mo擦ca而er形xing成cheng材cai料liao碎sui屑xie落luo入ru觸chu點dian間jian隙xi或huo轉zhuan動dong支zhi承cheng處chu,造zao成cheng嚴yan重zhong卡ka滯zhi現xian象xiang。因yin此ci在zai選xuan擇ze電dian磁ci繼ji電dian器qi時shi,必bi須xu根gen據ju整zheng機ji的de使shi用yong條tiao件jian來lai選xuan擇ze滿man足zu振zhen動dong、衝擊技術要求的電磁繼電器。
1.3 電磁繼電器負載能力的選用
降(jiang)額(e)設(she)計(ji)是(shi)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)提(ti)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)最(zui)有(you)效(xiao)的(de)措(cuo)施(shi)。繼(ji)電(dian)器(qi)則(ze)不(bu)同(tong),並(bing)不(bu)是(shi)觸(chu)點(dian)所(suo)加(jia)的(de)負(fu)荷(he)應(ying)力(li)越(yue)小(xiao)越(yue)可(ke)靠(kao)。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)高(gao)溫(wen)條(tiao)件(jian)下(xia),當(dang)觸(chu)點(dian)電(dian)流(liu)為(wei)100 mA時,觸點的電弧不能燒掉其在高溫條件下析出的含碳物質,而這些含碳物質沉積在觸點表麵,使觸點接觸電阻增大;當觸點負荷使用在10 mA以下或50 mV以下時,由於電壓過低無法擊穿觸點表麵的膜電阻,將會出現低電平失效。故電磁繼電器的負載能力按如下方法選擇:
(1)電磁繼電器的額定負載是指在規定的動作次數(壽命)內,在規定動作頻率下,觸點所能切換的負載,其種類有阻性負載、容性負載、直流感性負載、電機負載、燈負載、低電平負載等,不同的負載之間各生產廠家有相應的換算關係,如航天3412廠對觸點切換不同性質負載大體的電流比例如表1,因此應根據電路中要求切換的負載形式來選擇相應的電磁繼電器。

(2)不同電磁繼電器具有不同的負載曲線即負載電壓和負載電流的關係曲線,如圖1是某電磁繼電器負載曲線(最大切換能力)。

從圖中可以看出:減小負載電壓可使負載電流提高,減小負載電流可使負載電壓提高,但不存在兩者之一無限減小、另一個無限增大的關係,而是兩者均有一個上限值。因此在選用電磁繼電器負載時,應限製在負載曲線的下方。
建議把負載能力設計在100 mA以上,且技術指標給定的額定負載值的60%~80%。
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2 電磁繼電器的正確連接
2.1 電磁繼電器線圈的連接
電磁繼電器詳細規範中一般對線圈的電壓都給出工作電壓,吸合電壓,釋放電壓。電磁繼電器在工作時線圈應施加額定工作電壓(電流),而不應是動作電壓(電流)。由於線圈具有儲能作用,當電磁繼電器線圈斷電時,其儲存的感應電動勢可能會產生高達數千伏的浪湧電壓(反電勢),這個浪湧電壓作用到繼電器供電係統中去,會對其他器件產生不良影響,所以必須在繼電器的線圈兩頭加“瞬態抑製電路”,將其電壓峰值限製在一定的範圍內,一般推薦瞬態抑製電路為在線圈兩端並聯阻容電路或電阻器或一個二極管。
2.2 電磁繼電器觸點的連接
理論上電磁繼電器觸點可以並聯,也可以串聯。觸點並聯可以提高電路接通的可靠性,對電路斷開的可靠性則相反;觸chu點dian串chuan聯lian可ke以yi提ti高gao電dian路lu斷duan開kai的de可ke靠kao性xing,對dui電dian路lu接jie通tong的de可ke靠kao性xing則ze相xiang反fan。這zhe是shi由you於yu電dian磁ci繼ji電dian器qi各ge組zu觸chu點dian間jian不bu可ke能neng完wan全quan同tong時shi動dong作zuo,故gu一yi般ban不bu采cai用yong兩liang組zu或huo多duo組zu觸chu點dian並bing聯lian起qi來lai切qie換huan一yi個ge大da於yu單dan個ge觸chu點dian額e定ding負fu載zai電dian流liu的de電dian路lu;同時也不采用兩組或多組觸點串聯起來去切換一個大於單個觸點額定負載電壓的電路。目前多數采用將兩個(或以上)同類型,兩組觸點串、並聯使用來提高其可靠性,其並聯可靠度為:
Rt=1-(1-R)n
式中:Rt為並聯後的可靠度;Rweimeigejidianqidekekaodu。chudianchuanliannenggoutigaoqifuzaidianya,tigaodebeishuweichuanlianchudiandezushu。danshiyongshidianyabuyaogaoyuxianquanzuidagongzuodianya,yebuyaodiyuedinggongzuodianyade90%,否則會危及線圈壽命和使用可靠性,如圖2所示。

3 電磁繼電器的電磁兼容性
電dian磁ci幹gan擾rao是shi造zao成cheng產chan品pin故gu障zhang或huo性xing能neng降jiang級ji的de主zhu要yao原yuan因yin之zhi一yi,電dian磁ci繼ji電dian器qi的de感gan應ying機ji構gou是shi由you電dian磁ci鐵tie構gou成cheng,於yu是shi存cun在zai著zhe漏lou磁ci場chang和he磁ci分fen路lu的de問wen題ti,在zai電dian路lu中zhong應ying用yong時shi需xu避bi免mian其qi對dui其qi他ta元yuan器qi件jian的de電dian磁ci幹gan擾rao。特te別bie是shi在zai小xiao信xin號hao電dian路lu中zhong,如ru各ge型xing魚yu雷lei產chan品pin的de引yin信xin係xi統tong應ying選xuan用yong電dian磁ci屏ping蔽bi非fei常chang好hao的de小xiao功gong率lv繼ji電dian器qi。同tong時shi,電dian磁ci繼ji電dian器qi在zai電dian路lu中zhong應ying遠yuan離li磁ci性xing敏min感gan元yuan件jian或huo磁ci性xing物wu質zhi,確que保bao其qi本ben身shen能neng正zheng常chang工gong作zuo。如ru某mou型xing魚yu雷lei操cao雷lei儀yi表biao上shang使shi用yong的de電dian磁ci繼ji電dian器qi,在zai單dan機ji使shi用yong時shi完wan全quan符fu合he單dan機ji的de技ji術shu性xing能neng要yao求qiu,但dan在zai段duan調tiao試shi時shi,該gai繼ji電dian器qi不bu能neng正zheng常chang轉zhuan換huan。其qi原yuan因yin是shi段duan裝zhuang殼ke體ti上shang有you一yi磁ci感gan應ying強qiang度du很hen強qiang的de磁ci鐵tie,在zai其qi磁ci場chang的de作zuo用yong下xia,單dan機ji上shang使shi用yong的de繼ji電dian器qi中zhong的de磁ci感gan應ying部bu分fen被bei磁ci化hua而er不bu能neng正zheng常chang工gong作zuo,後hou經jing對dui該gai電dian磁ci繼ji電dian器qi進jin行xing屏ping蔽bi,才cai保bao證zheng了le段duan裝zhuang調tiao試shi的de順shun利li進jin行xing。
在GJB65B中已明確規定相鄰的同類繼電器安裝時網格間距、安裝間距沿磁軸線方向排列間距應為1.27 mm的整倍數。最近的網格間距最小為2.54 mm,層間間距為3.18 mm的整倍數。所以要求產品設計師們要不斷地學習新知識、新標準,不斷地掌握電磁繼電器的技術性能,在設計產品時要充分考慮到電磁繼電器的磁特性,確保其在產品中能夠正常地、可靠地轉換。
4 電磁繼電器的正確安裝
電磁繼電器合理安裝是保證其使用可靠性不可忽視的問題,如某型魚雷接線盒和供電切換裝置組件上使用的JRC-071M繼電器,由於在00D1,00D2組zu件jian上shang的de安an裝zhuang方fang式shi不bu合he理li造zao成cheng該gai兩liang種zhong組zu件jian的de環huan境jing應ying力li篩shai選xuan試shi驗yan的de振zhen動dong項xiang目mu無wu法fa通tong過guo,又you由you於yu設she計ji圖tu紙zhi已yi經jing定ding型xing,無wu法fa更geng改gai,工gong藝yi人ren員yuan曆li經jing四si個ge多duo月yue的de摸mo索suo試shi驗yan,改gai變bian了le產chan品pin振zhen動dong的de安an裝zhuang姿zi態tai,即ji通tong過guo改gai變bian振zhen動dong台tai的de方fang向xiang保bao證zheng了le該gai電dian磁ci繼ji電dian器qi的de觸chu點dian振zhen動dong方fang向xiang、銜鐵的吸合方向和整機振動方向垂直,從而解決了00D1,00D2組件的環境應力篩選試驗。為了確保設計圖紙與工藝文件文文一致、文實相符,工廠在這方麵浪費了大量的人力和財力。因此設計師和工藝師在型號設計、研製階段應充分考慮電磁繼電器的正確安裝方式,避免人為因素造成電磁繼電器失效。
4.1 正確選擇電磁繼電器的安裝方式
電磁繼電器不同的安裝方式,在不同的振動方向上,加速度的放大程度有很大的差異。SJl51A-84中規定的安裝方式有6種,如圖3所示。據相關資料統計,這6種安裝方式對加速度的放大程度從小到大的順序為2型,3型,5型,1型,6型,0型xing。但dan隨sui著zhe科ke技ji的de不bu斷duan發fa展zhan,各ge行xing各ge業ye對dui電dian磁ci繼ji電dian器qi的de需xu求qiu也ye不bu斷duan增zeng加jia,對dui電dian磁ci繼ji電dian器qi的de性xing能neng及ji可ke靠kao性xing提ti出chu了le更geng高gao的de要yao求qiu,安an裝zhuang方fang式shi也ye隨sui著zhe產chan品pin的de實shi際ji狀zhuang態tai而er不bu斷duan變bian化hua而er變bian化hua,因yin此ci設she計ji師shi在zai設she計ji產chan品pin的de印yin製zhi線xian路lu板ban時shi,一yi定ding要yao考kao慮lv電dian磁ci繼ji電dian器qi的de安an裝zhuang方fang式shi,保bao證zheng其qi觸chu點dian振zhen動dong方fang向xiang、銜鐵的吸合方向盡量和整機振動方向垂直;同時在安裝繼電器的印製線路板上采取減振措施,如鎖緊裝置、壓片安裝架等,但要注意減振措施中各個邊上的受力一定要平衡。

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4.2 電磁繼電器的引出端整形與焊接
電磁繼電器的引出端多數為玻璃絕緣子進行密封,因此在裝配前一定要注意以下三點要求:
(1)對於硬引出端的電磁繼電器,不允許彎折引出端,以防止玻璃絕緣子破裂造成電磁繼電器漏氣;對於軟引出端的電磁繼電器,也不允許直接彎折,應在距電磁繼電器地板跟部3~5 mm處用鑷子先行夾持後再在端部施力緩慢彎曲到需要的位置,避免反複彎折,保證引出端跟部不受力。
(2)當(dang)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)直(zhi)接(jie)安(an)裝(zhuang)在(zai)印(yin)製(zhi)線(xian)路(lu)板(ban)上(shang)時(shi),要(yao)求(qiu)印(yin)製(zhi)線(xian)路(lu)板(ban)的(de)孔(kong)距(ju)符(fu)合(he)繼(ji)電(dian)器(qi)引(yin)出(chu)端(duan)的(de)尺(chi)寸(cun)要(yao)求(qiu),且(qie)孔(kong)距(ju)不(bu)能(neng)太(tai)小(xiao),要(yao)保(bao)證(zheng)繼(ji)電(dian)器(qi)引(yin)出(chu)端(duan)能(neng)順(shun)利(li)插(cha)下(xia),印(yin)製(zhi)線(xian)路(lu)和(he)繼(ji)電(dian)器(qi)底(di)部(bu)留(liu)有(you)一(yi)定(ding)的(de)間(jian)隙(xi),防(fang)止(zhi)貼(tie)得(de)過(guo)緊(jin)或(huo)拉(la)得(de)太(tai)緊(jin)使(shi)繼(ji)電(dian)器(qi)跟(gen)部(bu)受(shou)到(dao)引(yin)力(li)的(de)作(zuo)用(yong)。
(3)焊接時,必須要根據電磁繼電器功率大小來選擇焊接溫度和焊接時間,對一般中、小功率的電磁繼電器,選擇電烙鐵不要超過60 w,焊接時間不要大於3 s,因(yin)為(wei)焊(han)接(jie)溫(wen)度(du)過(guo)高(gao),且(qie)時(shi)間(jian)過(guo)長(chang),會(hui)使(shi)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)引(yin)出(chu)端(duan)受(shou)熱(re)作(zuo)用(yong)的(de)影(ying)響(xiang),使(shi)繼(ji)電(dian)器(qi)線(xian)圈(quan)與(yu)引(yin)出(chu)端(duan)脫(tuo)焊(han)或(huo)虛(xu)焊(han),使(shi)彈(dan)簧(huang)片(pian)觸(chu)點(dian)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang),或(huo)使(shi)玻(bo)璃(li)絕(jue)緣(yuan)子(zi)開(kai)裂(lie)等(deng)。
5 結 語
電磁繼電器隨著微電子技術、電子計算機技術、通信技術等的飛速發展而不斷地向小型化、表麵貼裝化、高可靠方向發展,因此要求整機設計師、工(gong)藝(yi)師(shi)要(yao)不(bu)斷(duan)地(di)學(xue)習(xi)各(ge)類(lei)繼(ji)電(dian)器(qi)使(shi)用(yong)方(fang)麵(mian)的(de)知(zhi)識(shi),進(jin)一(yi)步(bu)總(zong)結(jie)和(he)探(tan)討(tao)其(qi)使(shi)用(yong)可(ke)靠(kao)性(xing)方(fang)麵(mian)的(de)問(wen)題(ti),以(yi)滿(man)足(zu)整(zheng)機(ji)係(xi)統(tong)對(dui)電(dian)磁(ci)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)要(yao)求(qiu)。
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