Elektromagnetinės relės šerdies dizainas ir sistemos sauga: visa analizė nuo medžiagos pasirinkimo iki taikymo specifikacijų

Pramoninio valdymo, maitinimo sistemose ir išmaniuosiuose įrenginiuose elektromagnetinės relės yra pagrindiniai grandinės izoliavimo ir automatinio perjungimo komponentai, o jų patikimumas tiesiogiai veikia saugų visos sistemos veikimą. Nepaisant iš pažiūros paprastos struktūros, jų vidinės relės geležinės šerdies dizainas ir bendros naudojimo specifikacijos apima sudėtingą techninę logiką. Pastaraisiais metais dažni relės perkaitimo, kontaktų sukibimo ir net gaisrų, atsiradusių dėl netinkamo „Coil Soft Iron Core“ medžiagų naudojimo, per didelio veikimo ar netinkamo pritaikymo aplinkai, atvejai pabrėžia visapusės techninės kontrolės svarbą visoje grandinėje nuo projektavimo iki naudojimo pabaigos.

Elektromagnetinės relės veikimo principas remiasi cikliniu „elektrą generuojančiu magnetizmu, magnetiniu pritraukimu ir galios išjungimo{0}“ mechanizmu. Todėl elektromagnetinės relės šerdyje turi būti naudojama minkšta magnetinė medžiaga, turinti didelį pralaidumą ir mažą išliekamumą, pvz., elektrinė grynoji geležis (DT4C), silicio plienas arba permalijus. Šios minkštos magnetinės geležinės relių šerdys turi šias pagrindines charakteristikas:

Pradinis pralaidumas μi Didesnis arba lygus 3000, užtikrinant, kad esant mažoms srovėms būtų galima sukurti pakankamą magnetovaros jėgą;
Koercityvumas Hc < 100 A/m, užtikrinantis greitą magnetizmo išnykimą išjungus maitinimą, neleidžiantis armatūrai „prilipti“;
Prisotinimo magnetinė indukcija Bs Didesnė arba lygi 1,8 T, palaiko didelės apkrovos perjungimo galimybes.

Jei naudojami nuolatiniai magnetai arba įprastas anglinis plienas, dėl pirmųjų relė visam laikui įsijungs, nes jai būdingas magnetinis laukas negali išsisklaidyti; pastarasis sukels išleidimo delsą dėl didelio išliekamumo (Br > 0,5 T), o tai gali sukelti gedimus. Pramoninės valdymo relės geležinė šerdis paprastai formuojama naudojant šalto kalimo procesą, o po to atkaitinant įtempius{2}}, kad būtų pašalintas magnetinio domeno judėjimo kliūtis darbui ir užtikrinamas nuoseklumas per milijonus ciklų.

Relės yra labai jautrios jų veikimo aplinkai, todėl dažnai nepaisoma kelių „ne{0}}elektrinių“ veiksnių:

Silikono užteršimas: Silikoninė guma, silikoninė alyva ir kitos medžiagos aukštoje temperatūroje išskiria mažos -molekulinės- masės siloksanus, kurie prasiskverbia į kontaktinį paviršių ir sudaro izoliacinę plėvelę, sukeldami kontaktinės varžos padidėjimą ar net atvirą grandinę. Todėl aplinkoje, kurioje yra silikono, griežtai draudžiama naudoti neužsandarintas reles.

Valymo proceso apribojimai: dėl ultragarsinio valymo didelio{0}}dažnio vibracijos gali lengvai atsilaisvinti relės kaiščiai arba nutrūkti ritės laidai; Valymui rekomenduojama naudoti verdantį vandenį, kurio temperatūra yra mažesnė nei 40 laipsnių, ir tai taikoma tik plastikiniams -sandariams gaminiams.

Mechaninis streso valdymas: montuodami ant PCB nelenkite kiauryminių{0}}angų gnybtų į savaime-užsifiksuojančią konstrukciją, kad nepažeistumėte vidinės spyruoklės įtempimo; įkišimo jėga turi būti kontroliuojama 40–70 N, nes per didelė jėga sugadins gnybtų apkalą.

Net naudojant kvalifikuotus gaminius, vis tiek būtinos kelios saugos priemonės:

Ugniai{0}}atsparus dizainas: Maitinimo grandinėje nuosekliai prijunkite saugiklius arba PTC, kad relės trumpieji jungimai nesukeltų gaisro;
Perteklinė valdymo logika: ypatingos svarbos sistemose (pvz., liftuose ir medicinos įrangoje) turėtų būti naudojami dvigubi{0}}relės blokavimo arba būsenos grįžtamojo ryšio mechanizmai, kad būtų išvengta gedimų dėl vieno{1}}taško gedimų;
Reguliarus priežiūros mechanizmas: periodiškai atlikite didelės{0}}apkrovos relių kontaktinio atsparumo bandymą. Kai pasipriešinimas padidėja 20%, jis laikomas jo eksploatavimo pabaigos pabaiga ir turi būti pakeistas.

Ypatingą dėmesį reikėtų atkreipti į tai, kad relės ritės šerdis kaups šilumą dėl sūkurinių srovių ir histerezės nuostolių esant ilgalaikei -perkrovai, paspartindama izoliacijos senėjimą. Toliau naudojant sugedusią būseną, gali atsirasti vainiko iškrova ir karbonizacija, o tai galiausiai gali sukelti gaisrą. Todėl darbas, viršijantis didžiausią leistiną ritės įtampą, kontaktinę vardinę srovę arba perjungimo dažnį, yra griežtai draudžiamas.

Tobulėjant pramonei 4.0, naujos kartos relės integruoja temperatūros jutimo, veiksmų skaičiavimo ir gedimų numatymo funkcijas. Pavyzdžiui, stebint grynos geležies relės šerdies temperatūros kilimo greitį, galima numatyti ritės senėjimo tendenciją; kontaktinio nusidėvėjimo įvertinimui gali būti naudojami atšokimo laiko pokyčiai. Šie duomenys į PLC įkeliami per „IO-Link“ arba „Modbus“, todėl galima numatyti techninę priežiūrą ir iš esmės pagerinti sistemos pasiekiamumą.

Nors elektromagnetinės relės yra tradiciniai komponentai, jų pagrindinis dizainas, medžiagų pasirinkimas ir taikymo specifikacijos visada yra technologijų evoliucijos priešakyje. Nuo šaltojo DT4C geležinės šerdies kalimo proceso iki sistemos-lygio saugos architektūros – kiekviena detalė yra susijusi su įranga ir asmenine sauga. Tik giliai integruojant medžiagų mokslą, elektromagnetinę teoriją ir inžinerinę praktiką galima pasiekti „nulinio gedimo“ tikslą sudėtingomis eksploatavimo sąlygomis.

Jei kuriate didelio{0}}patikimumo valdymo sistemą arba reikia atlikti esamų relių pasirinkimo ir pritaikymo sprendimų saugos įvertinimą, susisiekite su mumis. Suteiksime pilną techninę pagalbą, nuo„Cold Heading“ gryna geležies šerdismedžiagų duomenys sistemos saugos projektavimui.