Analyse des modes de défaillance des relais et mesures correctives

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Un relais est un dispositif de commande électronique, généralement utilisé dans les circuits de contrôle automatique. En réalité, c’est un « interrupteur automatique » qui utilise un courant plus faible pour contrôler un courant plus fort. Par conséquent, il joue dans le circuit des rôles tels que la régulation automatique, la protection de sécurité et la conversion de circuits. Un relais électromagnétique est principalement composé d’une bobine, de lamelles en fer, d’un ressort de réinitialisation, de contacts mobiles et de contacts fixes. La structure d’un relais électromagnétique courant est présentée ci-dessous. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050416089817.png Structure de base du relais électromagnétique Principe de fonctionnement du relais électromagnétique ◆ Lorsque la bobine est alimentée en courant, le noyau en fer au centre de la bobine se magnetise et génère une force magnétique qui attire les lamelles de fer comme illustré. Ces lamelles, par effet de levier, font bouger les contacts mobiles connectés ; à ce moment-là, les contacts ouverts se ferment et les contacts fermés s’ouvrent ； ◆Lorsque le courant dans l’inducteur est interrompu, le noyau perd immédiatement son aimantation. La ressort comprimé se relâche et exerce une force qui ramène la pièce en fer à sa position initiale. À ce moment-là, les contacts ouverts s’ouvrent et les contacts fermés se ferment. Analyse des modes de défaillance des relais et mesures correctives yunrun.com.cn/tech/2662.html Dans certaines applications spéciales, les relais qui devraient fonctionner normalement présentent des anomalies en raison de divers facteurs particuliers, ce qui entraîne souvent des pertes incalculables. Par conséquent, lors de l’utilisation d’un relais, nous devons connaître clairement les causes précises de son dysfonctionnement, afin de mettre en œuvre des mesures appropriées pour éviter autant que possible ces pannes. Cela peut avoir une importance capitale pour protéger la sécurité des personnes et des biens. Quant aux relais, il existe jusqu’à vingt causes de défaillance qui peuvent entraîner un fonctionnement anormal ; ces causes varient en fonction de l’environnement d’utilisation et des conditions de travail spécifiques. Changhui Instruments énumère ici uniquement quelques-unes des causes courantes de défaillance des relais ainsi que les solutions correspondantes, à titre de référence. Causes courantes de défaillance des relais et solutions 1. Fonctionnement anormal des contacts ① Soudure des contacts du relais : les surfaces des contacts subissent des courants de pic importants en raison de charges élevées, ce qui, ajouté à des changements de circuit fréquents, génère de la chaleur par arc électrique. Mesures correctives correspondantes : a. Éviter que la baisse de la tension d’alimentation ou de la tension de la bobine ne provoque des vibrations des contacts ； b. Faire attention aux charges dont le courant de pic d’ouverture et de fermeture dépasse le courant nominal ； c. Faites attention à l’utilisation fréquente du relais pour des changements de circuit. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050420217254.png Contacts du relais présentant des défauts de soudure des contacts ② Transfert du matériau des contacts du relais : la chaleur de l’arc générée lors du changement de charge en courant continu provoque la fusion du matériau des contacts, entraînant un transfert par évaporation. Mesures correctives correspondantes : a. Réduire le courant de pic de charge en utilisant des résistances de limitation en série ； b. Des diodes en parallèle dans la partie des contacts absorbent la force électromotrice inverse. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050422007088.png Défaillance des contacts du relais due à l’adhérence des contacts et au transfert de matériaux. ③ Les carbures causent des défaillances des contacts du relais : cela se produit facilement lorsque les contacts sont connectés à des charges électromagnétiques (vannes électromagnétiques, contacteurs et vannes). Après de longues ouvertures et fermetures des contacts du relais, les pics de courant provoquent la décomposition des gaz organiques environnants et la carbonisation de la poussière, qui s’attachent aux contacts, entraînant ainsi un mauvais contact entre eux. Mesures correctives correspondantes : a. La force électromotrice des charges inductives est supérieure à celle des charges résistives, ce qui rend la carburisation plus probable. b. Des éléments d’absorption de surtension tels que RC ou des diodes sont connectés en parallèle à la partie des contacts pour absorber la force électromotrice inverse. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050426539522.png Contacts défectueux du relais formant des carburures. Ces trois types de défauts de contacts constituent ce que l’on peut considérer comme les modes d’avarie les plus courants des relais lors de leur utilisation. En tenant compte de la fiabilité du contact, de la durée de vie du relais ainsi que de la nécessité de réduire le bruit, Changhui Instruments recommande l’installation de circuits de protection contre les chocs électriques équipés de composants de suppression des surtensions. De plus, à ce moment-là, il y aura un certain retard dans le temps de libération de la charge ; veuillez confirmer avec une charge réelle avant utilisation. De plus, veuillez noter qu’une utilisation incorrecte peut avoir des effets inverses. Exemple typique de circuit de protection des contacts de relais 1. Circuit de protection des contacts ① Méthode CR http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050500017897.png Peut être utilisé dans les circuits d’alimentation en CA lorsque l’impédance de la charge est inférieure à l’impédance RC. C: 0,1~1 μF ； R : Valeur de la résistance égale à la charge. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050500362203.png Peut être utilisé dans les circuits d’alimentation AC et DC. C:0,1-1 μF ； R : Valeur de la résistance égale à la charge. ②Mode diode http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050507177352.png Destiné aux alimentations DC. Veuillez utiliser les diodes aux valeurs nominales suivantes. Tension de tolérance inverse : tension d’alimentation du circuit de charge * 10, courant direct : supérieur au courant de charge. ③Mode résistance varicap http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050511488692.png Peut être utilisé dans les circuits d’alimentation AC et DC. Pour obtenir les meilleurs résultats, lors de l’utilisation d’une tension d’alimentation de 24 V à 48 V, connectez un résistor varistore au niveau de la charge ； Lors d’une tension d’alimentation de 100 V à 200 V, un résistor varistore est connecté entre les contacts. Note : Veuillez ne pas utiliser le circuit de protection des contacts suivant : http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050516477124.png a. Ce circuit de protection est très efficace pour éteindre les arcs électriques lorsque les contacts sont séparés. Cependant, comme le condensateur (C) se charge lorsque les contacts sont ouverts, un courant de court-circuit s’écoule du condensateur lorsque les contacts sont fermés, ce qui entraîne facilement la fusion des contacts. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050517564742.png b) Ce circuit de protection est très efficace pour éliminer l’arc électrique lorsque les contacts sont séparés. Cependant, lorsque les contacts se ferment et que le courant accumulé s’écoule vers le condensateur, les contacts sont susceptibles de se souder. Dans les applications pratiques, presque tous les défaillances des relais sont dues au fait que leur ouverture et fermeture fréquentes amènent à épuiser leur durée de vie, ou bien au fait qu’ils doivent alimenter des charges inductives puissantes, ce qui provoque le soudage ou la carburisation des contacts. Même si certains ont déjà installé des dispositifs de protection contre les surtensions tels que des diodes, cela ne permet pas d’éliminer complètement le risque de défaillance. Par conséquent, pour les exigences de contrôle où il est nécessaire que les contacts ouvrent et ferment réellement, comme par exemple couper la source d’alimentation via un relais pour le signal d’arrêt d’urgence, etc., il est nécessaire d’utiliser des relais de sécurité dotés de fonctionnalités de redondance et de vérification automatique. Alors, qu’en est-il exactement des relais de sécurité dotés de fonctionnalités de redondance et de vérification automatique ? Voici maintenant une présentation des connaissances relatives aux relais de sécurité, à titre de référence pour tous. Définition et caractéristiques du relais de sécurité 1. Qu’est-ce qu’un relais de sécurité ? Le relais de sécurité est un module composé de plusieurs relais et de circuits logiques ; il s’agit d’une unité de composition électrique dont le but est de compléter les défauts des uns et des autres en cas de panne, afin d’assurer un fonctionnement correct avec peu d’erreurs, de réduire les taux d’erreur et de défaillance, et d’améliorer le facteur de sécurité. Pour être plus précis, on devrait l’appeler module de relais de sécurité. En raison des différents équipements mécaniques et des différentes étapes du processus, il existe des risques de sécurité variés, ainsi que des niveaux de danger différents. Par conséquent, lors de la conception des produits, divers relais de sécurité ont été conçus pour protéger les machines et équipements de différents niveaux de risque, dans le but principal de protéger les opérateurs mécaniques exposés à des niveaux de danger différents. 2. Caractéristiques des relais complets a. Le relais de sécurité est un module de circuit et non un composant électronique ； b. Les relais de sécurité sont identifiés par une couleur spécifique, généralement jaune ou rouge ； c. Les relais de sécurité offrent un taux de couverture diagnostique très élevé, atteignant même 99,9 %, grâce à des exigences différentes pour les relais et à une conception assistée par d’autres circuits logiques ; ils peuvent donc être utilisés dans des applications exigeantes, et il est même stipulé que seuls des relais de sécurité certifiés peuvent répondre aux exigences de sécurité ! d. Les relais de sécurité disposent d’une structure de contacts à guidage forcé (ou d’autres méthodes de protection) qui garantit la sécurité en cas de soudure des contacts ; par conséquent, un « relais de sécurité » n’est pas un « relais sans défaut », mais un relais qui effectue des actions régulières en cas de panne. Le relais de sécurité à guidage forcé, sous l’effet d’une tige de guidage interne, empêche que les deux paires de contacts (NO/NC) ne soient activées en même temps, même en cas de fusion des contacts. Une structure à guidage forcé est un moyen simple et efficace pour détecter les défauts de soudure des contacts. Conformément aux exigences de la norme EN 50205, dans les combinaisons indépendantes des contacts NO et NC, lorsque le contact NO se fond, même si l’alimentation de la bobine du relais est coupée (sans excitation), le contact NC ne se ferme pas, assurant ainsi un écart de contact supérieur à 0,5 mm. De plus, lorsque les contacts NC se soudent, même si l’alimentation de la bobine du relais d’activation (excitation) est fournie, les contacts NO ne se ferment pas, assurant ainsi un écart entre les contacts de 0,5 mm ou plus. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050436368188.png Fusion des contacts NO du relais à guidage forcé http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050438086313.png Fusion des contacts NC du relais à guidage forcé Si les contacts d’un relais ordinaire se fondent, il est possible que les deux paires de contacts (NO/NC) soient activées en même temps. En bref : les relais de sécurité sont plus sûrs et fiables, et conviennent aux applications de sécurité industrielle. Applications des relais de sécurité ① Bouton d’arrêt d’urgence, pour arrêter le fonctionnement de la machine en cas d’urgence ； ②Barrière de sécurité applicable pour empêcher le personnel d’entrer dans la zone de travail dangereuse ； ③Interrupteur de seuil de sécurité applicable, pour détecter la position de la porte, utilisation en mode ouvert ou fermé ； ④Application des interrupteurs de serrures électromagnétiques pour assurer la sécurité de la zone de travail ； ⑤La clé appropriée s’accompagne d’un interrupteur de porte sécurisée, servant à détecter l’ouverture et la fermeture de la porte ； ⑥Utiliser un interrupteur de coussin de sécurité pour s’assurer que le personnel peut pénétrer en toute sécurité dans la zone de travail dangereuse.