Análisis de los modos de fallo de los relés y medidas correctivas

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Un relé es un dispositivo de control electrónico que se utiliza habitualmente en circuitos de control automático. En realidad, es una especie de “interruptor automático” que utiliza una corriente más pequeña para controlar una corriente mayor. Por lo tanto, en los circuitos desempeña funciones como la regulación automática, la protección de seguridad y la conversión de señales. Un relé electromagnético está compuesto principalmente por una bobina, láminas de hierro, un resorte de reencendido, contactos móviles y contactos fijos. La estructura típica de un relé electromagnético se muestra en la imagen a continuación. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050416089817.png Estructura básica del relé electromagnético. Principio de funcionamiento del relé electromagnético: ◆ Cuando la bobina recibe corriente eléctrica, el núcleo de hierro en su centro se magnetiza y genera un campo magnético que atrae las piezas de hierro mostradas en la imagen. Estas piezas, a través de la acción de las palancas, hacen que los contactos móviles se activen. En este momento, los contactos abiertos se cierran, mientras que los contactos cerrados se abren ； ◆Cuando se interrumpe la corriente en la bobina, el núcleo de hierro pierde inmediatamente su propiedad magnética. La spring comprimida vuelve a su posición normal, lo que genera una fuerza que hace que las piezas de hierro regresen a su lugar original. En ese momento, los contactos abiertos se abren, mientras que los contactos cerrados se cierran. Análisis de los modos de fallo de los relés y medidas correctivas: yunrun.com.cn/tech/2662.html En algunas aplicaciones especiales, los relés que deberían funcionar normalmente lo hacen de manera incorrecta debido a diversas razones. Las pérdidas que esto conlleva suelen ser incalculables. Por lo tanto, al utilizar relés, debemos conocer con claridad las causas específicas que provocan su fallo, a fin de tomar las medidas adecuadas para evitarlo en la medida de lo posible. Esto puede ser de gran importancia para proteger la seguridad de las personas y los bienes. En cuanto a los relés, existen hasta veinte causas posibles que pueden provocar su mal funcionamiento. Además, las causas de fallo varían según el entorno y las condiciones en las que se utilizan los relés. Changhui Instruments solo enumera las siguientes causas comunes de fallo en los relés, así como las soluciones correspondientes, a modo de referencia para todos. Causas comunes de fallo en los relés y soluciones para ellas 1. Funcionamiento anormal de los contactos: ① Soldadura de los contactos del relé: La superficie de los contactos es sometida a grandes corrientes de carga, lo que, sumado a los cambios frecuentes de estado, genera calor debido a los arcos eléctricos. Medidas correctivas correspondientes: a) No permitir que la caída de la tensión de alimentación o de la tensión en las bobinas provoque vibraciones en los contactos ； b. Tener en cuenta las cargas cuyas corrientes de pico al encenderse o apagarse superan la corriente nominal ； c. Tenga en cuenta el uso frecuente de conmutación del relé. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050420217254.png Los relés presentan fallos en sus contactos debido a la soldadura de estos. ② Transferencia del material de los contactos del relé: Al cambiar la carga continua, se genera calor por arco eléctrico, lo que provoca que el material de los contactos se derrita y se transfiera en forma de vapor. Medidas de solución correspondientes: a) Reducir la corriente de picos de carga mediante resistencias limitadoras en serie ； b. Los diodos en paralelo en la parte de los contactos absorben la fuerza electromotriz inversa. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050422007088.png Los relés presentan fallos debido a la adhesión de los contactos y al traslado de materiales. ③ Los carbonatos causan fallos en los contactos del relé: esto ocurre fácilmente cuando los contactos se conectan con cargas electromagnéticas (válvulas electromagnéticas, contactores y válvulas). Después de que los contactos del relé se abran y cierren repetidamente, las corrientes eléctricas generadas provocan la descomposición de los gases orgánicos presentes en los alrededores y la carbonización del polvo, lo cual se adhiere a los contactos. Esto, a su vez, provoca un mal contacto entre ellos. Medidas de solución correspondientes: a) La fuerza electromotriz de las cargas inductivas es mayor que la de las cargas resistivas, por lo que es más fácil que se produzca carbonización. b. En la parte de los contactos, se conectan en paralelo elementos de absorción de picos de voltaje como RC o diodos, con el fin de absorber la fuerza electromotriz inversa. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050426539522.png Contactos defectuosos en los relés debido a la formación de carbono. Los tres tipos de fallos en los contactos mencionados son, sin duda, algunos de los modos más comunes de fallo en los relés durante su uso. Teniendo en cuenta la fiabilidad del contacto y su vida útil, así como la necesidad de evitar ruidos, Changhui Instruments recomienda instalar circuitos de protección contra sobretensiones que incluyan componentes para absorber las corrientes excesivas. Además, en este momento, habrá cierto retraso en el momento de liberar la carga; por favor, confirme antes de usarla con una carga real. Además, tenga en cuenta que un uso incorrecto puede provocar efectos opuestos. Ejemplo típico de un circuito de protección para los contactos del relé: 1. Circuito de protección de contactos. ① Método CR: http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050500017897.png Se puede utilizar en circuitos con alimentación de corriente alterna, cuando la impedancia de la carga es menor que la impedancia RC. C: 0,1~1 μF ； R: Valor de la resistencia igual a la carga. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050500362203.png Puede utilizarse en circuitos de alimentación AC y DC. C: 0,1-1 μF ； R: Valor de la resistencia igual a la carga. ②Modo de diodo: http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050507177352.png. Diseñado específicamente para fuentes de alimentación DC. Por favor, utilice diodos con las siguientes especificaciones. Voltaje de tolerancia inversa: voltaje de alimentación del circuito de carga * 10; corriente directa: mayor que la corriente de carga. ③Método con resistencias varistóricas: http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050511488692.png Puede utilizarse en circuitos de alimentación tanto de tipo CA como de tipo CC. Para obtener los mejores resultados, al utilizar una tensión de alimentación de 24V-48V, se debe conectar un resistente varistórico en el extremo de la carga ； A una tensión de alimentación de 100V-200V, se conecta un resistente varistor entre los contactos. Nota: Por favor, no utilice el siguiente circuito de protección de contactos: http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050516477124.png. Este circuito es muy eficaz para eliminar las chispas cuando los contactos se separan. Pero como el condensador (C) almacena electricidad cuando los contactos se separan, y cuando estos se conectan, el condensador libera una corriente de cortocircuito, por lo que es fácil que los contactos se fundan. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050517564742.png b) Este circuito de protección es muy eficaz para eliminar las chispas cuando se desconectan los contactos. Pero cuando los contactos se cierran, la corriente acumulada que fluye hacia el condensador puede causar que los contactos se fundan. En las aplicaciones prácticas, casi todos los fallos de los relés se deben a que su apertura y cierre frecuentes hacen que alcancen el final de su vida útil, o bien a que tienen que manejar cargas inductivas de alta potencia, lo que provoca la soldadura de sus contactos o su carbonización. Incluso aunque algunos ya cuenten con dispositivos de protección contra sobretensiones como diodos, esto no evita por completo que ocurran fallos. Por lo tanto, para aquellos requisitos de control en los que es necesario que los contactos puedan abrirse y cerrarse de manera fiable, como por ejemplo, cuando la señal del interruptor de parada de emergencia se utiliza para interrumpir la fuente de alimentación a través de un relé, es necesario utilizar relés de seguridad con funciones de redundancia y autodiagnóstico para lograrlo. ¿Y qué sucede, entonces, con los relés de seguridad que cuentan con función de redundancia y autoprueba? A continuación, se presenta la siguiente información sobre los relés de seguridad para su referencia. Definición y características del relé de seguridad 1. ¿Qué es un relé de seguridad? El relé de seguridad es un módulo compuesto por varios relés y circuitos lógicos; se trata de una unidad de circuito cuyo objetivo es complementar las deficiencias de los demás en caso de fallos, con el fin de lograr un funcionamiento correcto y con pocas fallas. De este modo, se reducen los errores y las posibilidades de fallo, aumentando así los niveles de seguridad. Para ser más precisos, debería llamarse módulo de relé de seguridad. Dado que los diferentes equipos mecánicos y las distintas etapas del proceso presentan diferentes riesgos de seguridad, así como diferentes niveles de peligro. Por lo tanto, en el diseño del producto se han incluido varios relés de seguridad para proteger a las máquinas de diferentes niveles de riesgo. El objetivo principal es proteger a los operadores de maquinaria que están expuestos a diferentes grados de peligro. 2. Características de los relés completos: a. El relé de seguridad es un módulo de circuito y no un componente electrónico ； b. Los relés de seguridad tienen un color específico, generalmente amarillo o rojo ； c. Los relés de seguridad cuentan con una alta tasa de cobertura en términos de diagnóstico, gracias a las diferentes exigencias que se imponen a los relés y al diseño complementario de otros circuitos lógicos. En algunos casos, esta tasa puede llegar al 99,9%. Por lo tanto, pueden utilizarse en aplicaciones donde se exigen estándares muy elevados. Además, existe la normativa que exige el uso de relés de seguridad certificados para cumplir con los requisitos de seguridad.
d. Los relés de seguridad tienen una estructura de contactos con guía obligatoria (o algún otro mecanismo de protección), lo que permite garantizar la seguridad incluso en caso de que los contactos se fundan. Por eso, un “relé de seguridad” no es necesariamente un relé que nunca sufra fallos, sino uno que actúa de manera adecuada cuando ocurren fallos. El relé de seguridad de guía forzada, gracias a la acción del vástago de guía interno, impide que, incluso en caso de fusión de los contactos, ambos pares de contactos (NO/NC) se pongan en estado ON al mismo tiempo. La estructura de guía forzada es una forma sencilla y eficaz de detectar fallos en la soldadura de los contactos. De acuerdo con los requisitos de la norma EN 50205, en las combinaciones independientes de contactos NO y NC, cuando el contacto NO se funde, incluso si se interrumpe la alimentación de la bobina del relé (sin excitación), el contacto NC no se cierra, lo que garantiza un espacio entre los contactos de más de 0,5 mm. Además, cuando los contactos NC se funden, incluso si se alimenta la bobina del relé (se le da excitación), los contactos NO no se cierran, lo que garantiza un espacio entre los contactos de más de 0,5 mm. http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050436368188.png Los contactos NO del relé de guía forzada se han fundido.
http://yunrun.com.cn/upload/201908/05/201908050438086313.png Los contactos NC del relé de guía forzada también se han fundido. Si los contactos de un relé normal se funden, es posible que ambos pares de contactos (NO/NC) estén en estado ON al mismo tiempo. En resumen: los relés de seguridad son más seguros y fiables, y son adecuados para aplicaciones de seguridad industrial. Aplicaciones de los relés de seguridad: ① Botones de parada de emergencia, para detener el funcionamiento de la máquina en situaciones de emergencia ； ②Se utilizan barreras de seguridad para evitar que el personal ingrese en zonas de trabajo peligrosas ； ③Interruptor de umbral de seguridad aplicable, para detectar la posición de la puerta y su estado de apertura o cierre ； ④Aplicación de interruptores para cerraduras electromagnéticas, para garantizar la seguridad en la zona de trabajo ； ⑤La llave adecuada se utiliza junto con el interruptor de la puerta de seguridad, para detectar si la puerta está abierta o cerrada ； ⑥Se deben utilizar interruptores de colchón de seguridad para garantizar que el personal pueda acceder de forma segura a las zonas de trabajo peligrosas.