環(huán)境對繼電器的影響及可靠性試驗

李娟 宋澤天 蔣飛燕

貴州振華群英電器有限公司 貴州貴陽 550018

繼電器用途廣泛，對于傳統(tǒng)行業(yè)的技術改造和新興行業(yè)的發(fā)展具有重要意義是涉及國際競爭，綜合國力和軍事實力的重要戰(zhàn)略元件。但由于工作條件具有一定的限制性，導致繼電器作業(yè)過程中極易產(chǎn)生故障，對電器及設備的正常使用產(chǎn)生嚴重影響，因此，在設計及選材時必須對繼電器作業(yè)的環(huán)境充分了解并對繼電器的使用環(huán)境進行優(yōu)化并做好日常維護保養(yǎng)，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

1 溫濕度對繼電器的影響

溫度對繼電器的影響：第一，由于繼電器對熱源具有較高的敏感度,尤其對固體繼電器，將其長時間處于高溫狀態(tài)下會促使繼電器內(nèi)部元件迅速老化、性能減弱、參數(shù)準確性降低及氧化問題，因此需保證繼電器的運作環(huán)境盡量遠離熱源，同時還要處于一個散熱和通風條件良好的環(huán)境[1]；第二，繼電器運作環(huán)境溫度過低，極易降低元件的使用性能，以至于繼電器表面出現(xiàn)起露現(xiàn)象，促使整體元件表面產(chǎn)生冰膜，造成繼電器不能正常工作，導致繼電器的可靠性降低。

濕度對繼電器的影響：繼電器在濕熱的環(huán)境下，會產(chǎn)生一定的物理和化學性能，對其表面產(chǎn)生一定影響，比如：繼電器的金屬元件與空氣中的水蒸氣發(fā)生氧化或電蝕反應；繼電器表面得到有機涂層或無機涂層化學性質被破壞；空氣中大量的水蒸氣與外來附著物之間相互作用，對繼電器產(chǎn)生腐蝕作用等。相應的，空氣中濕度過高，在一定程度上還會影響繼電器的使用性能，導致繼電器短路、電流流通功能下降、器件表面數(shù)據(jù)反應模糊、準確性下降等。

2 殊氣體對繼電器的影響

一般情況下，都會避免將繼電器安裝在帶有腐蝕性或可燃氣體的場所，比如：鹽霧環(huán)境、砂塵環(huán)境等，都會對繼電器產(chǎn)生不同程度的影響。第一，繼電器在正常運作過程中，電力傳輸產(chǎn)生的摩擦力會與空氣中鹽分產(chǎn)生化學反應，從而導致對繼電器元件產(chǎn)生腐蝕，在此基礎上，加速應力也會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。除此之外，鹽分會在通過水電離之后形成酸、堿溶液，對繼電器產(chǎn)生高強度的腐蝕；第二，可能會由于鹽分沉積促使繼電器遭到破壞，同時還可能形成導電層從而阻礙繼電器的正常運作；第三，物理影響指的就是空氣中的元素不與繼電器發(fā)生化學反應，可能在鹽霧環(huán)境下組件的活動部分產(chǎn)生阻塞或黏連，由于鹽分具有一定的導電作用，因此可能由于電解作用，導致繼電器外部漆層氣泡，影響電力的正常運行。

實際運作過程中，其工作的可靠性對氣候應力、外部應力等使用環(huán)境的變化具有較強的敏感性，極易由于環(huán)境條件的制約對繼電器元件的完整性和運行質量、效率產(chǎn)生影響。比如由于環(huán)境濕熱度較大，促使線圈易受潮；雜質污染產(chǎn)生電腐蝕從而導致繼電器的接觸不良等。

3 械振動以及沖擊對繼電器的影響

機械運動繼電器在強動力設備周圍，在運輸途中會遇到一定頻率、加速度值的振動，隨機振動課代表導彈高推力噴氣機和火箭發(fā)動機產(chǎn)生的現(xiàn)場振動應力作用。影響表現(xiàn)在：導致活動零件之間的相對運動，產(chǎn)生電氣噪聲、磨損和其他物理失效；斷開觸點因振動產(chǎn)生大于標準規(guī)定的時間瞬間閉合而產(chǎn)生失效；閉合觸點因振動產(chǎn)生大于標準規(guī)定的時間瞬間斷開而產(chǎn)生失效；振動可致使機械結構松動、疲勞、斷裂失效、接觸不可靠、微粒和失效元器件的移位導致電氣短路，密封性不好；繼電器在運輸、搬運、使用過程中經(jīng)常會受到?jīng)_擊的作用，和振動影響表現(xiàn)基本一致

在進行模擬試驗時，試驗夾具和試驗樣品的模態(tài)測定是非常重要的，體積較大的接觸器在較大的復雜夾具上經(jīng)常在試驗頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，這些共振會在試驗樣品的特定頻率和特定位置上導致過試驗或欠試驗，當夾具和試驗樣品耦合共振時，結果可能會是災難性的。即使是振動臺和夾具系統(tǒng)設計的很好，這樣的問題在小體積的繼電器中也可能會發(fā)生，這是因為夾具的最低共振頻率很難高于2000Hz。如果避免不了耦合共振現(xiàn)象，應考慮加速度限和力限控制等特殊的振動控制方案。

裝備的安裝共振頻率與試驗室中的共振頻率不完全一樣，其中一個原因是在組裝過程中零部件之間的細微變化。連接的緊固程度，部件和組件的細微尺寸差別和類似的差異都會影響各階振動模態(tài)的共振頻率和阻尼，另一個原因是裝備和安裝架之間的動力耦合，當裝備在外場使用時設備的安裝點有局部柔度，當平臺結構振動時這些點就沿六個自由度方向運動。在試驗室進行試驗時試驗樣品是固定在大質量的剛性的夾具上的，以便把單個軸向上的振動均勻的傳遞給每個安裝點，在所有情況下安裝都會影響裝備的振動模態(tài)，而且各種情況的影響是不同的，在確定試驗條件時應當考慮這些影響，無論是采用測量數(shù)據(jù)還是采用規(guī)定條件來確定試驗條件，都應該在窄帶譜分量上增加一個允差[2-3]。

4 結語

綜上所述，優(yōu)化繼電器運作環(huán)境，提高環(huán)境的可靠性是現(xiàn)代化電器企業(yè)積極發(fā)展的必然要求。繼電器類型中固體繼電器具有故障率小、耐振動，抗沖擊，靈敏度高、可靠性強的優(yōu)點，但電磁繼電器屬于機械結構環(huán)境條件對其影響尤為明顯，尤其在振動沖擊加速度嚴酷的環(huán)境中，所以在此基礎上，試驗可靠性設計時也要充分考慮繼電器的使用環(huán)境及內(nèi)部元器件對環(huán)境的敏感度，確保整體工作環(huán)境保持高質量水平，有利于實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟和社會效益的統(tǒng)一。