Types courants de défaillance des relais et leurs causes

Les relais sont des actionneurs clés dans le contrôle industriel, les systèmes électriques et les équipements d'automatisation ; leur fiabilité a un impact direct sur la stabilité du système. Les défaillances des relais ne sont généralement pas causées par un seul facteur, mais plutôt par les effets combinés de plusieurs facteurs, notamment les contacts, les systèmes électromagnétiques, les bobines, la structure du circuit magnétique et les composants mécaniques. Ce qui suit décrit systématiquement les types de défaillance de relais les plus courants et leurs causes dans des applications pratiques d'un point de vue technique.

 

 

Les contacts sont les composants les plus directs d'un relais responsables de l'activation et de la désactivation. Leur état de fonctionnement est étroitement lié aux matériaux, au placage, à la conception structurelle et aux caractéristiques de charge. En cas de fonctionnement à long-terme ou de conditions anormales, les contacts sont sujets à divers modes de défaillance.

 

Lors de l'engagement mécanique, le soudage ou le soudage à froid entre les contacts peut empêcher leur séparation, ce qui entraîne une conduction continue du circuit. Ce type de problème est particulièrement courant dans les scénarios de charge-à courant élevé ou impulsive. Si la résistance de contact augmente avec le temps ou devient instable, cela peut provoquer une atténuation du signal, une surchauffe et même des dysfonctionnements, affectant la fiabilité globale du système.

 

Lorsqu'un relais est mal sélectionné, que sa capacité nominale de contact est inférieure aux exigences de charge réelles, ou que les caractéristiques de charge sont fortement inductives ou capacitives, les contacts peuvent ne pas s'ouvrir ou se fermer correctement. De plus, dans des conditions de tension excessivement élevée, des espaces de contact insuffisants peuvent déclencher des pannes secondaires, conduisant à des arcs persistants et accélérant encore l'érosion des contacts.

 

Dans les environnements d'alimentation haute fréquence-, une grande capacité distribuée entre les contacts peut également provoquer des erreurs d'évaluation, telles qu'une déconnexion imprécise du circuit. Les conditions environnementales sont également un facteur d’influence important ; une humidité élevée, de la poussière et des gaz corrosifs peuvent tous nuire à l'état de la surface de contact. Si le relais ne dispose pas de mesures d'extinction d'arc-appropriées ou si ses paramètres sont mal conçus, l'énergie de l'arc endommagera directement le matériau de la surface de contact et interférera avec la structure interne.

 

Dans les problèmes ci-dessus, la stabilité du circuit magnétique est étroitement liée à la cohérence du fonctionnement des contacts. La base du circuit magnétique repose souvent sur des noyaux de fer magnétiques doux pour les relais afin de garantir un fonctionnement synchrone et une répétabilité.

 

 

La bobine est la source d'énergie qui pilote le fonctionnement du relais ; ses performances d'isolation et ses paramètres électriques déterminent directement la durée de vie du relais. Les défaillances de bobines dans les applications pratiques se caractérisent par leur apparition soudaine et leur caractère destructeur important.

 

Lorsque la température ambiante augmente ou que la dissipation thermique est insuffisante, l'augmentation de la température de la bobine peut dépasser les limites autorisées du matériau isolant, entraînant un vieillissement de l'isolation, voire une panne. Simultanément, une humidité élevée réduit considérablement la résistance de l'isolation et la corrosion peut provoquer des courts-circuits entre spires ou des circuits ouverts.

 

Si une bobine fonctionne pendant une période prolongée à 110 % au-dessus de sa tension nominale, ses fils internes surchaufferont et grilleront rapidement. Une mauvaise manipulation, des rayures sur les outils ou une compression lors de la maintenance ou de l'assemblage peuvent également endommager l'isolation extérieure de la bobine, créant ainsi des risques potentiels de panne. Une connexion incorrecte de la tension de la bobine est encore plus grave ; par exemple, connecter directement une bobine basse tension-à une alimentation haute-tension, ou connecter par erreur une bobine CA à une alimentation CC, entraînera une défaillance de la bobine dans un délai très court.

 

Pour les relais CA, lorsque la tension de fonctionnement est inférieure à 85 % de la valeur nominale ou que la fréquence est anormalement élevée, l'armature peut ne pas s'enclencher de manière fiable et la bobine restera dans un état de perte élevé- pendant une période prolongée, finissant par s'éteindre. Le fonctionnement stable de la bobine est étroitement lié à la fluidité du trajet du flux magnétique, qui dépend fortement de la cohérence du matériau et de la précision du traitement du noyau de bobine de relais et du noyau d'électro-aimant.

 

 

Le système de circuit magnétique est au cœur de la conversion de l'énergie électrique-en-mécanique du relais. Sa stabilité affecte directement la force de traction-, la vitesse de relâchement et la cohérence de l'action. Les défauts des circuits magnétiques se manifestent généralement par un retard d’action, des vibrations, du bruit ou une panne.

 

Lors d'un fonctionnement à long-terme, l'usure de l'arbre de l'induit, des bords des coins ou des points de contact peut provoquer des déviations dans la trajectoire de l'induit, entraînant un blocage ou un engagement incomplet. Dans certains relais CC, si la rondelle magnétique est usée ou endommagée, l'entrefer minimum après la fermeture de l'armature diminue, augmentant considérablement le magnétisme résiduel et empêchant potentiellement la libération de l'armature.

 

Pour les relais AC, un anneau magnétique brisé dans le noyau, ou une corrosion et des dommages aux pôles du noyau ou aux surfaces de travail, provoqueront des vibrations électromagnétiques et un bruit de fonctionnement importants. Dans les structures de base de type E-, lorsque l'entrefer dans la colonne centrale disparaît en raison d'une usure à long terme-, l'armature adhère à des zones anormales, entraînant une défaillance opérationnelle.

 

Les causes profondes de ces problèmes sont souvent étroitement liées à la pureté et à l’uniformité du matériau magnétique lui-même et à la méthode de traitement. L'utilisation d'un noyau de fer pur d'électricien de haute pureté, d'un noyau de fer DT4C ou d'un noyau de relais forgé à froid peut réduire considérablement la perte d'hystérésis et le risque de magnétisme résiduel, améliorant ainsi la fiabilité à long terme du relais.

 

 

En plus des principaux systèmes mentionnés ci-dessus, les relais peuvent également tomber en panne en raison de problèmes de structure mécanique ou d'assemblage. Par exemple, la déformation des composants internes, les fixations desserrées et les dommages mécaniques au boîtier peuvent tous modifier les relations de contrainte ou de jeu d'origine. La fissuration ou le pelage du placage de surface affaiblit la résistance à la corrosion, affectant ainsi la stabilité des contacts et des composants du circuit magnétique.

 

De plus, une isolation insuffisante entre la bobine et le boîtier, une diminution de l'élasticité du ressort de rappel en raison de la fatigue et des paramètres de réglage en usine incorrects amplifieront progressivement les problèmes sur une utilisation à long terme-. Chaque produit de relais a sa durée de vie électrique et mécanique nominale ; une fois ces limites de conception dépassées, le taux de défaillance augmentera considérablement.

 

Dans les applications à haute -fiabilité, la cohérence des matériaux et le processus de fabrication des composants clés du circuit magnétique, tels que le noyau de relais en fer pur, le noyau en acier de relais, le noyau pour relais électromagnétique et la broche de noyau et la broche de relais correspondantes, sont souvent des facteurs cruciaux pour déterminer si un relais peut fonctionner de manière stable jusqu'à la fin de sa durée de vie.

 

 

Des contacts et bobines électromagnétiques au système de circuit magnétique, tous les types de défaillances de relais sont essentiellement étroitement liés aux performances des matériaux, à la conception structurelle et aux processus de fabrication. En particulier dans le contrôle industriel, les systèmes électriques et les nouvelles applications énergétiques, des exigences plus élevées sont imposées en matière de cohérence, de faible rémanence et de stabilité à long-terme des composants magnétiques.

 

Sur la base de ce besoin de l'industrie, nous nous concentrons sur la fabrication de composants de circuits magnétiques de relais-hautes performances, couvrant des produits tels queNoyau de fer pur, Noyaux de fer magnétiques doux pour relais, noyau de fer de relais DT4C forgé à froid et noyau de fer pour relais de contrôle industriel. Grâce à des systèmes de matériaux stables et à des processus de forgeage à froid matures, nous fournissons aux fabricants de relais une base de circuit magnétique fiable, les aidant à atteindre une durée de vie plus longue et une plus grande fiabilité dans des conditions de fonctionnement difficiles.