Tipos comunes de fallas de relés y sus causas

Los relés son actuadores clave en control industrial, sistemas de energía y equipos de automatización; su confiabilidad impacta directamente la estabilidad del sistema. Las fallas de los relés generalmente no son causadas por un solo factor, sino por los efectos combinados de múltiples factores, incluidos contactos, sistemas electromagnéticos, bobinas, estructura de circuito magnético y componentes mecánicos. A continuación se describen sistemáticamente los tipos de fallas de relés más comunes y sus causas en aplicaciones prácticas desde una perspectiva de ingeniería.

 

 

Los contactos son los componentes más directos de un relé responsables de encender y apagar. Su estado operativo está estrechamente relacionado con los materiales, el revestimiento, el diseño estructural y las características de carga. En condiciones anormales o de funcionamiento a largo plazo-, los contactos son propensos a varios modos de falla.

 

Durante el acoplamiento mecánico, la soldadura o la soldadura en frío entre los contactos puede impedir que se separen, lo que da como resultado una conducción continua del circuito. Este tipo de problema es particularmente común en escenarios de carga impulsiva o de alta-corriente. Si la resistencia del contacto aumenta con el tiempo o se vuelve inestable, puede causar atenuación de la señal, sobrecalentamiento e incluso mal funcionamiento, afectando la confiabilidad general del sistema.

 

Cuando un relé se selecciona incorrectamente, su capacidad nominal de contacto es menor que el requisito de carga real, o las características de la carga son fuertemente inductivas o capacitivas, es posible que los contactos no se abran o cierren correctamente. Además, en condiciones de voltaje excesivamente alto, espacios de contacto insuficientes pueden provocar fallas secundarias, lo que lleva a la formación de arcos persistentes y acelera aún más la erosión de los contactos.

 

En entornos de suministro de energía de alta-frecuencia, una gran capacitancia distribuida entre los contactos también puede causar errores de cálculo, como una desconexión imprecisa del circuito. Las condiciones ambientales también son un factor de influencia importante; La alta humedad, el polvo y los gases corrosivos pueden afectar negativamente la condición de la superficie de contacto. Si el relé carece de medidas adecuadas de extinción de arco-o sus parámetros están diseñados incorrectamente, la energía del arco dañará directamente el material de la superficie de contacto e interferirá con la estructura interna.

 

En los problemas anteriores, la estabilidad del circuito magnético está estrechamente relacionada con la consistencia de la operación de los contactos. La base del circuito magnético a menudo se basa en núcleos de hierro magnéticos blandos altamente consistentes para relés para garantizar el funcionamiento sincrónico y la repetibilidad.

 

 

La bobina es la fuente de energía que impulsa el funcionamiento del relé; su rendimiento de aislamiento y sus parámetros eléctricos determinan directamente la vida útil del relé. Las fallas de las bobinas en aplicaciones prácticas se caracterizan por su aparición repentina y su significativa destructividad.

 

Cuando la temperatura ambiente aumenta o la disipación de calor es insuficiente, el aumento de temperatura de la bobina puede exceder los límites permitidos del material aislante, lo que provoca el envejecimiento del aislamiento o incluso su rotura. Al mismo tiempo, la alta humedad reduce significativamente la resistencia del aislamiento y la corrosión puede provocar cortocircuitos entre espiras o circuitos abiertos.

 

Si una bobina funciona durante un período prolongado a un 110% por encima de su voltaje nominal, sus cables internos se sobrecalentarán y quemarán rápidamente. El manejo inadecuado, los rayones de las herramientas o la compresión durante el mantenimiento o el ensamblaje también pueden dañar el aislamiento exterior de la bobina, creando posibles riesgos de fallas. Aún más grave es la conexión incorrecta del voltaje de la bobina; por ejemplo, conectar directamente una bobina de bajo-voltaje a una fuente de alimentación de alto-voltaje, o conectar por error una bobina de CA a una fuente de alimentación de CC, hará que la bobina falle en muy poco tiempo.

 

Para los relés de CA, cuando el voltaje de funcionamiento está por debajo del 85 % del valor nominal o la frecuencia es anormalmente alta, es posible que la armadura no se enganche de manera confiable y la bobina permanecerá en un estado de alta-pérdida durante un período prolongado y eventualmente se quemará. El funcionamiento estable de la bobina está estrechamente relacionado con la suavidad de la trayectoria del flujo magnético, que depende en gran medida de la consistencia del material y la precisión del procesamiento del núcleo de la bobina del relé y del núcleo del electroimán.

 

 

El sistema de circuito magnético es el núcleo de la conversión de energía eléctrica-a-mecánica del relé. Su estabilidad afecta directamente la fuerza de tracción-, la velocidad de liberación y la consistencia de la acción. Las fallas de los circuitos magnéticos generalmente se manifiestan como acción retardada, vibración, ruido o falla.

 

Durante el funcionamiento-a largo plazo, el desgaste del eje de la armadura, los bordes de las esquinas o los puntos de contacto pueden causar desviaciones en la trayectoria de la armadura, lo que provoca atascos o un acoplamiento incompleto. En algunos relés de CC, si la arandela magnética está desgastada o dañada, el entrehierro mínimo después del cierre de la armadura disminuye, lo que aumenta significativamente el magnetismo residual y potencialmente impide la liberación de la armadura.

 

Para los relés de CA, un anillo magnético roto en el núcleo, o la corrosión y daño a los polos del núcleo o las superficies de trabajo causarán vibraciones electromagnéticas y ruidos de funcionamiento significativos. En las estructuras centrales tipo E-, cuando el espacio de aire en la columna central desaparece debido al desgaste a largo plazo-, la armadura se adherirá a áreas anormales, lo que provocará fallas operativas.

 

Las causas fundamentales de estos problemas suelen estar estrechamente relacionadas con la pureza y uniformidad del propio material magnético y el método de procesamiento. El uso de un núcleo de hierro puro de electricista de alta-pureza, un núcleo de hierro DT4C o un núcleo de relé forjado-en frío puede reducir significativamente la pérdida de histéresis y el riesgo de magnetismo residual, mejorando así la confiabilidad a largo plazo-del relé.

 

 

Además de los sistemas principales mencionados anteriormente, los relés también pueden fallar debido a problemas de estructura mecánica o de ensamblaje. Por ejemplo, la deformación de los componentes internos, los sujetadores flojos y los daños mecánicos a la carcasa pueden alterar las relaciones originales de tensión o holgura. El agrietamiento o desprendimiento del revestimiento de la superficie debilita la resistencia a la corrosión, afectando así la estabilidad de los contactos y los componentes del circuito magnético.

 

Además, el aislamiento insuficiente entre la bobina y la carcasa, la menor elasticidad del resorte de retorno debido a la fatiga y los parámetros de configuración inadecuados de fábrica amplificarán gradualmente los problemas durante el uso a largo plazo-. Cada producto de relé tiene su vida útil eléctrica y mecánica nominal; una vez que se excedan estos límites de diseño, la tasa de falla aumentará significativamente.

 

En aplicaciones de alta-confiabilidad, la consistencia del material y el proceso de fabricación de los componentes clave del circuito magnético, como el núcleo de relé de hierro puro, el núcleo de acero del relé, el núcleo para relé electromagnético y el pasador del núcleo y el pasador del relé coincidentes, suelen ser factores cruciales que determinan si un relé puede funcionar de manera estable hasta el final de su vida útil.

 

 

Desde contactos y bobinas electromagnéticas hasta el sistema de circuito magnético, todos los tipos de fallas de relés están esencialmente estrechamente relacionados con el rendimiento del material, el diseño estructural y los procesos de fabricación. Especialmente en el control industrial, los sistemas de energía y las nuevas aplicaciones energéticas, se imponen mayores exigencias en cuanto a la consistencia, la baja remanencia y la estabilidad a largo plazo de los componentes magnéticos.

 

Basándonos en esta necesidad de la industria, nos centramos en la fabricación de componentes de circuitos magnéticos de relés de alto-rendimiento, que abarcan productos comoNúcleo de hierro puro, Núcleos de hierro magnéticos blandos para relés, núcleo de hierro para relés DT4C forjado en frío y núcleo de hierro para relés de control industrial. A través de sistemas de materiales estables y procesos maduros de forjado en frío, brindamos a los fabricantes de relés una base de circuito magnético confiable, ayudándolos a lograr una vida útil más larga y una mayor confiabilidad en condiciones operativas adversas.