В мощных реле контакты остаются самым ненадежным элементом.
Надежность является способностью изделия выполнять заложенные при конструировании и производстве полезные функции в течение определенного периода времени при постоянном воздействии мешающих факторов. Надежность реле полностью описывается электрическим и механическим ресурсами, отражающими качество изготовления исполнительного механизма и контактов реле.
Итак, надежность реле можно описать количеством безошибочных коммутаций при заданных токе, напряжении и характере нагрузки контактов. Под безошибочной коммутацией понимается полное соответствие операции поданной команде («включить-выключить»). Ошибка при выполнении команды
(например, не срабатывание контактов при включении или ложное замыкание/размыкание контактов между включениями) позволяет ввести показатель надежности как среднее количество циклов наработки на отказ.
Инженерная теория надежности оперирует с частичными отказами (не приводящими к полной потере функций) и полными отказами (после которых невозможно функционирование устройства без ремонта). Ошибка при коммутации является частичным отказом реле, а, например, обрыв катушки -полным отказом.
У мощных реле надежность определяется в основном:
• надежностью работы контактов;
• надежностью работы механизма реле при высоких температурах.
При расчете и измерении параметров надежности реле разработчики обязательно руководствуются определенными условиями окружающей среды (температура, влажность, давление) и характером нагрузки (активная, индуктивная, лампы накаливания). Основные причины отказа контактов реле сведены в таблицу.
ПРИЧИНЫ ОТКАЗА КОНТАКТОВ
|
электрическая дуга
|
химические реакции на поверхности
|
механические загрязнения поверхности
|
•сваривание контактов •эрозия контактов • перенос материала контактов
|
• неорганические слои (оксиды, сульфиды)
• органические слои (масла, пары органических веществ)
|
•абразивная пыль
• пыль от пластика корпуса и механизма реле
|
разрушение материала контактов
|
повышение переходного сопротивления
|
нестабильность работы контактов и снижение надежности
|
Таблица показывает не только причины отказов контактов, но и показывает пути повышения надежности реле.
Пример: реле в корпусе со степенью защиты IP40 (защита от крупных частиц пыли) должно надежно работать в загрязненной сульфидами атмосфере. Помещение электронного блока в защитный корпус со степенью защиты IP54 уменьшает газообмен с
контактами реле на два порядка и примерно на порядок повышает надежность работы реле. Применение реле в корпусе IP67 снимает проблему полностью даже без применения дополнительного защитного корпуса для всего электронного блока.