Tipos comuns de falhas em relés e suas causas

Os relés são atuadores essenciais em controle industrial, sistemas de energia e equipamentos de automação; sua confiabilidade impacta diretamente a estabilidade do sistema. As falhas de relés geralmente não são causadas por um único fator, mas sim pelos efeitos combinados de múltiplos fatores, incluindo contatos, sistemas eletromagnéticos, bobinas, estrutura de circuito magnético e componentes mecânicos. A seguir descrevemos sistematicamente os tipos de falha de relé mais comuns e suas causas em aplicações práticas do ponto de vista da engenharia.

 

 

Os contatos são os componentes mais diretos de um relé responsáveis ​​por ligar e desligar. Seu estado operacional está intimamente relacionado aos materiais, revestimento, projeto estrutural e características de carga. Sob operação-de longo prazo ou condições anormais, os contatos estão sujeitos a vários modos de falha.

 

Durante o engate mecânico, a soldagem ou soldagem a frio entre os contatos pode impedir sua separação, resultando em condução contínua do circuito. Esse tipo de problema é particularmente comum em cenários de alta-corrente ou carga impulsiva. Se a resistência de contato aumentar com o tempo ou se tornar instável, poderá causar atenuação do sinal, superaquecimento e até mau funcionamento, afetando a confiabilidade geral do sistema.

 

Quando um relé é selecionado incorretamente, sua capacidade nominal de contato é inferior ao requisito de carga real ou as características da carga são fortemente indutivas ou capacitivas, os contatos podem não abrir ou fechar corretamente. Além disso, sob condições de tensão excessivamente alta, lacunas de contato insuficientes podem desencadear quebras secundárias, levando a arcos persistentes e acelerando ainda mais a erosão dos contatos.

 

Em ambientes de fonte de alimentação-de alta frequência, uma grande capacitância distribuída entre os contatos também pode causar erros de julgamento, como desconexão imprecisa do circuito. As condições ambientais também são um factor de influência significativo; alta umidade, poeira e gases corrosivos podem afetar adversamente a condição da superfície de contato. Se o relé não tiver medidas adequadas-de extinção de arco ou se seus parâmetros forem projetados incorretamente, a energia do arco danificará diretamente o material da superfície de contato e interferirá na estrutura interna.

 

Nos problemas acima, a estabilidade do circuito magnético está intimamente relacionada à consistência da operação do contato. A base central do circuito magnético geralmente depende de núcleos de ferro magnético macio altamente consistentes para relés para garantir operação síncrona e repetibilidade.

 

 

A bobina é a fonte de energia que aciona a operação do relé; seu desempenho de isolamento e parâmetros elétricos determinam diretamente a vida útil do relé. As falhas de bobinas em aplicações práticas são caracterizadas por seu início repentino e destrutividade significativa.

 

Quando a temperatura ambiente aumenta ou a dissipação de calor é insuficiente, o aumento da temperatura da bobina pode exceder os limites permitidos do material de isolamento, levando ao envelhecimento do isolamento ou até mesmo à quebra. Simultaneamente, a alta umidade reduz significativamente a resistência do isolamento e a corrosão pode causar curtos-circuitos entre-espiras ou circuitos abertos.

 

Se uma bobina operar por um longo período a 110% acima de sua tensão nominal, seus fios internos superaquecerão e queimarão rapidamente. O manuseio inadequado, arranhões na ferramenta ou compressão durante a manutenção ou montagem também podem danificar o isolamento externo da bobina, criando possíveis riscos de falha. Ainda mais grave é a conexão incorreta da tensão da bobina; por exemplo, conectar diretamente uma bobina de baixa{3}}tensão a uma fonte de alimentação de alta-tensão ou conectar erroneamente uma bobina CA a uma fonte de alimentação CC fará com que a bobina falhe em um período muito curto.

 

Para relés CA, quando a tensão operacional estiver abaixo de 85% do valor nominal ou a frequência estiver anormalmente alta, a armadura pode não conseguir engatar de forma confiável e a bobina permanecerá em um estado de{1}perda alta por um longo período, eventualmente queimando. A operação estável da bobina está intimamente relacionada à suavidade do caminho do fluxo magnético, que depende muito da consistência do material e da precisão do processamento do núcleo da bobina do relé e do núcleo do eletroímã.

 

 

O sistema de circuito magnético é o núcleo da conversão de energia elétrica-em-mecânica do relé. Sua estabilidade afeta diretamente a força-de atração, a velocidade de liberação e a consistência da ação. As falhas do circuito magnético normalmente se manifestam como ação retardada, vibração, ruído ou falha.

 

Durante a operação-de longo prazo, o desgaste no eixo da armadura, nas bordas dos cantos ou nos pontos de contato pode causar desvios na trajetória da armadura, causando emperramento ou engate incompleto. Em alguns relés CC, se a arruela magnética estiver desgastada ou danificada, o entreferro mínimo após o fechamento da armadura diminui, aumentando significativamente o magnetismo residual e potencialmente impedindo a liberação da armadura.

 

Para relés CA, um anel magnético quebrado no núcleo ou corrosão e danos aos pólos do núcleo ou superfícies de trabalho causarão vibração eletromagnética significativa e ruído operacional. Nas estruturas centrais do tipo E-, quando o entreferro na coluna central desaparece devido ao desgaste-de longo prazo, a armadura irá aderir a áreas anormais, levando à falha operacional.

 

As causas desses problemas estão frequentemente intimamente relacionadas à pureza e uniformidade do próprio material magnético e ao método de processamento. Usar núcleo de ferro puro de eletricista de alta pureza, núcleo de ferro DT4C ou núcleo de relé forjado a frio-pode reduzir significativamente a perda de histerese e o risco de magnetismo residual, melhorando assim a confiabilidade-de longo prazo do relé.

 

 

Além dos principais sistemas citados acima, os relés também podem falhar devido a problemas de estrutura mecânica ou montagem. Por exemplo, a deformação de componentes internos, fixadores soltos e danos mecânicos à carcaça podem alterar a tensão original ou as relações de folga. Rachaduras ou descascamento do revestimento superficial enfraquecem a resistência à corrosão, afetando assim a estabilidade dos contatos e componentes do circuito magnético.

 

Além disso, o isolamento insuficiente entre a bobina e o invólucro, a diminuição da elasticidade da mola de retorno devido à fadiga e os parâmetros de configuração de fábrica inadequados ampliarão gradualmente os problemas com o uso-de longo prazo. Cada produto de relé tem sua vida útil elétrica e mecânica; uma vez excedidos esses limites de projeto, a taxa de falhas aumentará significativamente.

 

Em aplicações de alta-confiabilidade, a consistência do material e o processo de fabricação dos principais componentes do circuito magnético, como núcleo de relé de ferro puro, núcleo de aço de relé, núcleo para relé eletromagnético e pino de núcleo e pino de relé correspondentes, muitas vezes são fatores cruciais que determinam se um relé pode servir de forma estável até o fim de sua vida útil.

 

 

Dos contatos e bobinas eletromagnéticas ao sistema de circuito magnético, todos os tipos de falhas de relés estão essencialmente relacionados ao desempenho do material, ao projeto estrutural e aos processos de fabricação. Especialmente em controle industrial, sistemas de energia e novas aplicações de energia, são impostas maiores demandas à consistência, à baixa remanência e à estabilidade-de longo prazo dos componentes magnéticos.

 

Com base nessa necessidade do setor, nos concentramos na fabricação de componentes de circuito magnético de relé de alto-desempenho, abrangendo produtos comoNúcleo de Ferro Puro, Núcleos de ferro magnético macio para relé, forjamento a frio de núcleo de ferro de relé DT4C e núcleo de ferro para relé de controle industrial. Através de sistemas de materiais estáveis ​​e processos maduros de forjamento a frio, fornecemos aos fabricantes de relés uma base confiável de circuito magnético, ajudando-os a alcançar uma vida útil mais longa e maior confiabilidade sob condições operacionais adversas.