Análise dos modos de falha dos relés e medidas corretivas

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Um relé é um dispositivo de controle eletrônico, geralmente utilizado em circuitos de controle automático. Na verdade, é um tipo de “interruptor automático” que utiliza uma corrente elétrica menor para controlar uma corrente elétrica maior. Portanto, desempenha funções como regulação automática, proteção de segurança e conversão de circuitos no circuito elétrico. Um relé eletromagnético é composto principalmente por uma bobina, lâminas de ferro, mola de rearme, contatos móveis e contatos fixos. A estrutura comum de um relé eletromagnético é mostrada na figura abaixo. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050416089817.png Estrutura básica do relé eletromagnético. Princípio de funcionamento do relé eletromagnético: ◆ Quando a bobina é energizada, o núcleo de ferro no centro da bobina é magnetizado, gerando uma força magnética que atrai as peças de ferro, como mostrado na figura. Essas peças de ferro, por meio de um mecanismo de alavanca, fazem com que os contatos móveis se movam. Nesse momento, os contatos abertos se fecham, enquanto os contatos fechados se abrem ； ◆Quando a corrente da bobina é interrompida, o núcleo de ferro perde imediatamente sua propriedade magnética. A mola comprimida volta ao seu estado normal, exercendo uma força que faz com que as placas de ferro voltem à posição original. Nesse momento, os contatos abertos se abrem, enquanto os contatos fechados se fecham. Análise dos modos de falha dos relés e estratégias para lidar com eles: yunrun.com.cn/tech/2662.html Em algumas aplicações especiais, os relés que deveriam funcionar normalmente acabam operando de maneira anormal por diversos motivos. As perdas causadas por isso costumam ser imensuráveis. Portanto, ao usar relés, devemos saber claramente as causas específicas que levam à sua falha, a fim de adotar medidas corretivas que permitam evitar essa falha na medida do possível. Isso pode ser de grande importância para proteger a segurança das pessoas e dos bens. Quanto aos relés, existem até vinte causas diferentes que podem levar a seu funcionamento anormal. Além disso, as causas de falha variam dependendo do ambiente e das condições de uso em que o relé é utilizado. A Changhui Instruments lista apenas as seguintes causas comuns de falha em relés, bem como as soluções correspondentes, para servir de referência a todos. Causas comuns de falha em relés e soluções para elas 1. Funcionamento anormal dos contatos ① Soldagem dos contatos do relé: A superfície dos contatos é submetida a grandes correntes de surto, e, além disso, as trocas frequentes de estado geram calor devido aos arcos elétricos. Medidas de solução correspondentes: a) Evitar que a tensão da fonte de alimentação ou a tensão das bobinas diminuam, o que pode causar vibrações nos contatos ； b. Tenha atenção às cargas cuja corrente de surto durante a abertura e fechamento excede a corrente nominal ； c. Preste atenção ao uso frequente de comutação do relé. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050420217254.png Contatos do relé com defeito de soldagem. ② Transferência do material dos contatos do relé: durante a troca de carga em corrente contínua, é gerado calor por arco elétrico, o que faz com que o material dos contatos derreta e se transfira por evaporação. Medidas de solução correspondentes: a) Reduzir a corrente de picos da carga por meio de resistências limitadoras em série ； b. Os diodos em paralelo na parte dos contatos absorvem a força eletromotriz reversa. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050422007088.png Os relés podem apresentar falhas devido à aderência entre os contatos, bem como à transferência de materiais. ③ Os carbonetos também podem causar falhas nos contatos do relé: isso acontece facilmente quando os contatos se conectam a cargas eletromagnéticas (válvulas eletrônicas, contatos e válvulas em geral). Após o uso prolongado dos contatos do relé, as flutuações de tensão causam a decomposição dos gases orgânicos presentes nas proximidades, além da carbonização da poeira, que acaba se acumulando nos contatos, levando assim a um mau contato entre eles. Medidas de solução correspondentes: a) A força eletromotriz das cargas indutivas é maior do que a das cargas resistivas, portanto, é mais fácil ocorrer carbonização. b. Na parte dos contatos, são conectados em paralelo elementos de absorção de picos, como RC ou diodos, para absorver a força eletromotriz reversa. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050426539522.png Contatos defeituosos do relé que geram carbonetos. Os três tipos de falhas nos contatos mencionados são, na verdade, alguns dos modos mais comuns de falha em relés durante seu uso. Considerando a confiabilidade do contato e a vida útil do relé, além da prevenção de ruídos, a Changhui Instruments recomenda a instalação de circuitos de proteção contra choques elétricos, que incluam componentes para absorver picos de tensão. Além disso, nesse momento, haverá um certo atraso no tempo de liberação da carga; antes de usá-la, verifique com uma carga real. Além disso, por favor, note que o uso incorreto pode causar efeitos contrários. Exemplo típico de circuito de proteção dos contatos do relé 1. Circuito de proteção dos contatos ① Método CR: http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050500017897.png Pode ser utilizado em circuitos com fonte de alimentação AC, quando a impedância da carga é menor que a impedância RC. C: 0,1~1 μF ； R: Valor de resistência igual à carga. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050500362203.png Pode ser utilizado em circuitos de alimentação AC e DC. C: 0,1–1 μF ； R: Valor de resistência igual à carga. ②Modo de diodo: http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050507177352.png Destinado a fontes de alimentação DC. Por favor, use diodos com as seguintes especificações. Tensão de tolerância reversa: Tensão de alimentação do circuito de carga * 10; Corrente direta: maior que a corrente de carga. ③Método com resistor sensível à pressão: http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050511488692.png Pode ser utilizado em circuitos de alimentação AC e DC. Para obter os melhores resultados, ao utilizar uma tensão de alimentação de 24V-48V, conecte um resistor varistor no lado da carga ； Em tensões de alimentação de 100V a 200V, um resistor varistor é conectado entre os contatos. Nota: Por favor, não use o circuito de proteção de contatos abaixo: http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050516477124.png. Esse circuito de proteção é muito eficaz para eliminar arcos elétricos quando os contatos são desconectados. Mas, como o capacitor (C) armazena eletricidade quando os contatos se separam, e uma corrente de curto-circuito flui pelo capacitor quando os contatos se conectam, é fácil que os contatos fiquem fundidos. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050517564742.png b) Esse circuito de proteção é muito eficaz na eliminação de arcos elétricos quando os contatos são desconectados. Mas, quando os contatos se fecham e a corrente acumulada flui para o capacitor, é fácil que os contatos se fundam. Na prática, quase todos os falhas dos relés são causadas pelo fechamento e abertura frequentes do relé, o que faz com que ele atinja o fim de sua vida útil, ou então pelo acionamento de cargas indutivas de alta potência, o que resulta em soldagem dos contatos ou carbonização. Mesmo que alguns já tenham dispositivos de proteção contra surtos, como diodos, ainda não é possível eliminar completamente a ocorrência de falhas. Portanto, para aqueles requisitos de controle em que é necessário que os contatos possam realmente abrir e fechar, como, por exemplo, o sinal do interruptor de parada de emergência que interrompe a fonte de energia por meio de um relé, é preciso utilizar relés de segurança com funções de redundância e autodiagnóstico para isso. Então, o que acontece com os relés de segurança que possuem funcionalidades de redundância e autodiagnóstico? A seguir, são apresentados alguns conhecimentos relacionados aos relés de segurança para sua referência. Definição e características do relé de segurança 1. O que é um relé de segurança? O relé de segurança é um módulo composto por vários relés combinados com circuitos lógicos. Trata-se de uma unidade de circuito cujo objetivo é complementar as deficiências uns dos outros em situações de falha, visando assim garantir um funcionamento correto e com poucos erros. Isso reduz os níveis de falha e ineficiência, aumentando assim os fatores de segurança. Para ser mais preciso, deve ser chamado de módulo de relé de segurança. Devido a diferentes máquinas e equipamentos, bem como a diferentes etapas do processo, existem diferentes riscos de segurança e níveis de perigo. Portanto, na concepção do produto, foram projetados vários relés de segurança para proteger equipamentos mecânicos de diferentes níveis de risco. O objetivo principal é proteger os operadores desses equipamentos, que estão expostos a diferentes níveis de perigo. 2. Características dos relés completos: a. O relé de segurança é um módulo de circuito, e não um componente eletrônico ； b. Os relés de segurança possuem uma cor específica, geralmente amarelo ou vermelho ； c. Os relés de segurança possuem uma alta taxa de cobertura de diagnóstico, graças às diferentes exigências aplicáveis aos relés e ao design auxiliar de outros circuitos lógicos; em alguns casos, essa taxa pode chegar a 99,9%. Por isso, eles podem ser utilizados em situações que exigem padrões elevados de segurança. Além disso, existe uma norma que exige o uso de relés de segurança certificados para atender aos requisitos de segurança. d. Os relés de segurança possuem uma estrutura de contatos com orientação forçada (ou outros mecanismos de proteção), o que garante a segurança mesmo em caso de soldagem dos contatos. Portanto, “relé de segurança” não significa “relé sem falhas”, mas sim um relé que age de maneira adequada em caso de falha. O relé de segurança com orientação forçada, graças à ação da haste de orientação interna, impede que, mesmo que os contatos se fundam, os dois pares de contatos (NO/NC) fiquem no estado ON ao mesmo tempo. A estrutura de orientação forçada é uma maneira simples e eficaz de detectar falhas de soldagem dos contatos. De acordo com as exigências da EN 50205, nas combinações independentes dos contatos NO e NC, quando o contato NO se funde, mesmo que a alimentação da bobina do relé seja interrompida (sem excitação), o contato NC não se fecha, garantindo um intervalo entre os contatos de pelo menos 0,5 mm. Além disso, quando os contatos NC se fundem, mesmo que a alimentação da bobina do relé seja ativada (excitação), os contatos NO não se fecham, garantindo um intervalo entre os contatos de 0,5 mm ou mais. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050436368188.png Os contatos NO do relé de direcionamento forçado se fundem. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050438086313.png Os contatos NC do relé de direcionamento forçado também se fundem. Se os contatos de um relé comum se fundirem, é possível que ambos os pares de contatos (NO/NC) fiquem em estado ON ao mesmo tempo. Em resumo: os relés de segurança são mais seguros e confiáveis, sendo adequados para ambientes industriais de segurança. Aplicações dos relés de segurança: ① Botão de parada de emergência, para interromper o funcionamento da máquina em situações de emergência ； ②Barreira de segurança adequada, para impedir que os funcionários entrem em áreas de trabalho perigosas ； ③Interruptor de limiar de segurança aplicável, para detectar a posição da porta, para uso em aberto ou fechado ； ④Aplicável em interruptores de fechaduras eletromagnéticas, para garantir a segurança na área de trabalho ； ⑤Chave adequada para acionar o interruptor da porta de segurança, para detectar se a porta está aberta ou fechada ； ⑥Use interruptores de almofada de segurança para garantir que os trabalhadores possam entrar com segurança nas áreas de trabalho perigosas.