Увеличение надежности герконовых реле

При правильном использовании герконовые реле являются очень надежными устройствами. Контакты, выполняющие переключение, герметичны и не подвергаются воздействиям окружающей среды (например, окисление контактов), что дает им значительное преимущество перед обычными электромеханическими реле. Однако не всегда герконовые устройства используются по назначению, что делает их более уязвимыми. В данной статье мы рассмотрим определенные моменты, которые смогут повысить надежность герконовых устройств.

Перегрузка контактов

Большие коммутируемые токи или большие броски мощности – наиболее частая причина разрушения контактов. Герконы имеют строго определенные максимальные значение тока, напряжения, мощности. Под мощностью подразумевается произведение напряжение на контактах до их закрытия, на мгновенное значение тока, протекающего в момент закрытия контактов.

Довольно часто при выходе из строя герконовых реле от пользователей можно услышать: «Я всего лишь переключил напряжение на печатной плате при 5 В и 50 мА». Но при том, что рабочий ток составляет 50 мА, на печатной плате существуют еще и коммутационные токи конденсаторов обвязки с емкостями в несколько мкФ. Эти токи просто необходимо учитывать при использовании реле, ведь они могут иметь довольно большие значения.

Не нужно полагаться исключительно на электронные ограничители тока источников питания для защиты контактов реле. Электронные ограничители тока часто имеют ограниченное время реакции, а конденсаторы часто устанавливают на выходе источников питания. Лучшим решением в этом случае будет резистивный ограничитель тока.

grafik-broska-toka-pri-kommutacii-gerkonovogo-kontakta

Также очень негативное влияние оказывают большие зарядные токи конденсаторов, и их разрядка тоже находится под вопросом, так как контур чаще всего имеет сопротивление самих контактов и PC трекера. При работе конденсатора от сверхнизких напряжений могут возникать броски тока до десятков ампер. И хотя они длятся в течении всего нескольких микросекунд, они все же могут приводить к небольшим повреждениям герконов.

Негативную роль играют и высокие напряжения, при которых броски могут стать еще большей проблемой, например, после контрольного испытания кабеля высоким напряжением. Энергия, запасенная в конденсаторе, будет равна СV2/2 джоулей, и соответственно будет увеличиваться пропорционально квадрату напряжения. При увеличении напряжения от 10 В до 1000 В увеличит количество запасенной энергии в 10 000 раз.

«Горячие» и «холодные» переключение

Контактное повреждение при «горячей» коммутации происходит в процессах замыкания – размыкания контактов. Большие перегрузочные токи будут расплавлять контактные площади, которые соприкасаются при коммутациях, что будет приводить к появлению сварных швов между контактами.

obrazovanie-svarnyx-shvov-mezhdu-kontaktami-rele-pri-slishkom-bolshix-kommutiruemyx-tokax

Меньшие токи перегрузки вызовут образование более мягкого сварного шва или же будут постепенно наращивать маленькие «зернышка» на одном контакте и образовывать «кратер» на другом. В конечном счете, это явление тоже приведет к «залипанию» контактов. При таких образованиях дуга может возникать и при открытых контактах, особенно при индуктивной нагрузке. Влияние индуктивной нагрузки может быть ограничено с помощью простого диода при нагрузке постоянного напряжения, и с помощью снаббера или варистора при нагрузках переменного напряжения.

obrazovanie-nebolshix-svarnyx-zernyshek-i-kraterov-pri-malyx-tokax-peregruzki

Один из способов устранить или уменьшить проблему образования сварных швов при коммутации реле – применение «холодного» способа коммутации. Этот способ довольно сильно распространен в контрольно-измерительной аппаратуре и заключается в том, что ток или напряжение нагрузки не прикладывается к контактам реле до тех пор, пока не закончится процесс переключения. Таким образом, факторы, негативно влияющие на коммутацию, устраняются, и срок службы такого реле может достигать нескольких миллиардов операций.

Перед расчетом времени задержки между включением катушки реле и временем подведения тока к контактам необходимо учитывать влияние температуры окружающей среды. Максимальное время срабатывания для таких реле приводится для температуры окружающей среды в 25 0С. При более высоких температурах сопротивление обмотки катушки будет увеличиваться в примерном соотношении 0.4%/°C, что соответствует коэффициенту сопротивления катушки из медной проволоки. При увеличении сопротивления катушки ток и магнитной поток ее снизятся, что приведет к более длительному времени замыкания контактов.

Справочные данные, как правило, весьма относительны, так что это вряд ли будет проблемой для нормальной окружающей среды с температурой до 85 0С. Однако, если есть какое-то дополнительное самонагревающееся реле из-за высокого тока, способное внести задержку в процесс замыкания контактов, необходимо более детально рассмотреть этот вопрос и при необходимости внести  задержку включения тока, протекающего через контакты.

Процессы «холодной» коммутации постепенно начинают внедрятся в силовое электрооборудование. Существуют гибридные магнитные пускатели способные пропускать большие токи благодаря «холодному» переключению.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Подтвердите, что Вы не бот — выберите человечка с поднятой рукой: