راهنمای دقیق برای پرچ های تماس جامد الکتریکی برای علل خرابی رله ها، تکنیک های حفاظت و اقدامات احتیاطی در استفاده

در مدارهای کنترل قدرت و اتوماسیون، رله ها به عنوان اجزای کلیدی اساسی در معرض عملیات مکرر عمل می کنند. دوام تماس آنها و چالش های مربوط به محافظت آنها بسیار بیشتر از سوئیچ های الکترونیکی مانند ماسفت ها است. رله‌ها معمولاً برای راه‌اندازی بارهای القایی با قدرت بالا-مانند موتورهای DC، شیرهای برقی و کلاچ‌ها-در جایی که عمل سوئیچینگ اغلب{4}}ولتاژ برگشت-EMF و قوس الکتریکی بالا ایجاد می‌کند، استفاده می‌شود. با گذشت زمان، این امر منجر به فرسایش تماسی، اکسیداسیون، تماس ضعیف یا حتی جوش و چسبندگی می شود که به طور قابل توجهی طول عمر تجهیزات را کاهش می دهد. انتخاب کنتاکت‌های نقره جامد با کیفیت بالا، مقاومت قوس و مقاومت در برابر پیری را در سطح مواد افزایش می‌دهد، به طور موثری سایش تماس را در شرایط استاندارد کاری کاهش می‌دهد و عملکرد طولانی‌مدت و قابل اعتماد رله را تضمین می‌کند.

بارهای القایی عامل اصلی آسیب تماس رله و تمرکز کلیدی برای حفاظت در طول عملیات و تعمیر و نگهداری هستند. هنگامی که دستگاه هایی مانند موتورهای DC، شیرهای برقی و کلاچ های الکترومغناطیسی خاموش می شوند، ولتاژهای موج معکوس تولید می کنند که به صدها یا حتی هزاران ولت می رسد. در شرایط{2}}جریان بالا، این ولتاژهای{3}بالا می‌توانند مستقیماً سطوح تماس را سوراخ کرده و باعث آسیب دائمی سوختگی شوند. در سناریوهای جریان کم (حدود 1A)، در حالی که موج ممکن است باعث سوراخ شدن فوری نشود، قوس مداوم منجر به تشکیل لایه‌های اکسید فلزی و رسوبات کربن روی سطوح تماس می‌شود که منجر به افزایش تدریجی مقاومت تماس می‌شود. رله‌های-دقت بالا معمولاً از پرچ‌های تماس الکتریکی تخصصی استفاده می‌کنند. اینها ساختار دقیق و رسانایی پایدار دارند که به کاهش خطر تماس ضعیف ناشی از قوس‌های جزئی کمک می‌کند.

مهم است که بدانیم سایش تماسی یک جنبه غیرقابل برگشت از پیری طبیعی است و پیشگیری کامل از شکست غیرممکن است. هدف اصلی حفاظت از تماس، کند کردن روند پیری و افزایش طول عمر تجهیزات است. پس از عملیات سوئیچینگ طولانی مدت، سطوح تماس کربن را انباشته می کنند، اکسید می شوند و فرسوده می شوند که منجر به از بین رفتن تدریجی صافی سطح می شود. در مراحل بعدی کار، مقاومت تماس می تواند به شدت افزایش یابد و مسائلی مانند گرمای بیش از حد، افت برق یا ناهنجاری های سیگنال را ایجاد کند. رله های کنترل استاندارد مجهز به پرچ های نقره ای جامد هستند که رسانایی عالی و مقاومت در برابر اکسیداسیون عالی را ارائه می دهند. اینها به طور موثر سرعت پیری تماس را کاهش می دهند و ثبات عملیاتی را افزایش می دهند.

معیار اصلی برای تعیین تشکیل قوس، ولتاژ شکست دی الکتریک هوا است، که همچنین به عنوان یک استاندارد طراحی کلیدی برای حفاظت تماس عمل می کند. تحت دما و فشار استاندارد، ولتاژ شکست هوا از 200 ولت تا 300 ولت متغیر است. اگر ولتاژ در لحظه جدا شدن تماس از این آستانه فراتر رود، یک قوس پایدار تشکیل می شود که باعث تسریع خوردگی تماس و سایش می شود. در نتیجه،{4}}اقدامات استاندارد حفاظتی صنعتی-مثل مدارهای تثبیت ولتاژ و جذب-با هدف محدود کردن شدید ولتاژ جداسازی گذرا به زیر 200 ولت، در نتیجه سرکوب تشکیل قوس در منبع و به حداقل رساندن آسیب تماس، انجام می شود. پرچ های تماس جامد مورد استفاده در کلیدهای مختلف تحت پردازش مقاومت قوس{10}بالا{10}}قوس ولتاژ بالا قرار می گیرند و آنها را با مدارهای سرکوب استاندارد قوس{11}} سازگار می کند و کاملاً با الزامات طراحی حفاظت از تماس سازگار است.

برای رسیدگی به مسائل مربوط به قوس و عقب-EMF (نیروی محرکه الکتریکی) در بارهای القایی، صنعت معمولاً از مدارهای snubber مبتنی بر دیود- برای حفاظت تماس استفاده می‌کند. با این حال، اثربخشی به طور قابل توجهی بسته به پیکربندی متفاوت است. در حالی که دیودهای استاندارد می توانند EMF را سرکوب کنند، به طور قابل توجهی زمان رها شدن رله را طولانی می کنند و مدت قوس را افزایش می دهند و در نتیجه سایش تماس را تسریع می کنند. در مقابل، پیکربندی ترکیبی از یک دیود استاندارد با یک دیود زنر به صورت سری، قابلیت‌های ولتاژ{5}} را حفظ می‌کند و در عین حال زمان انتشار را به شدت کاهش می‌دهد-به سرعت پاسخ مدار محافظت نشده نزدیک می‌شود-در نتیجه حفاظت با راندمان عملیاتی متعادل می‌شود. پرچ‌های تماس نقره جامد تخصصی که برای رله‌ها طراحی شده‌اند برای کاربردهای سوئیچینگ فرکانس بالا بهینه‌سازی شده‌اند و مقاومت بالایی در برابر فرسایش قوس ارائه می‌دهند.

در برنامه‌های سوئیچینگ DC با فرکانس بالا، روش‌های حفاظتی نامناسب نمی‌توانند از مخاطبین محافظت کنند و در عوض خرابی تجهیزات را تسریع می‌کنند. از چنین اقداماتی در طول تعمیر و نگهداری و مقاوم سازی به شدت اجتناب می شود. هنگام کنترل بارهایی مانند شیرهای برقی DC یا کلاچ ها در فرکانس های بالا، قوس های مداوم باعث ایجاد یک لایه خوردگی آبی مایل به سبز روی کنتاکت ها می شود. این پدیده به این دلیل رخ می دهد که دمای قوس بالا یک واکنش شیمیایی بین نیتروژن و اکسیژن اتمسفر ایجاد می کند و مواد خورنده ای را ایجاد می کند که به سطوح تماس می چسبد و خوردگی الکتروشیمیایی مداوم را القا می کند. پرچ‌های تماس نقره‌ای طراحی‌شده برای رله‌های-نوع از فرآیندهای تولیدی مقاوم در برابر خوردگی-برای کاهش خوردگی شیمیایی و کاهش نرخ خرابی در-عملیات فرکانس بالا استفاده می‌کنند.

فراتر از خوردگی، انتقال مواد تماسی یک حالت شکست متداول در کاربردهای بار خازنی و القایی با توان بالا-است که اغلب منجر به جوشکاری تماسی (چسبندگی) می‌شود. جریان های موجی در حین سوئیچینگ، قوس های شدیدی ایجاد می کند که باعث ذوب موضعی می شود. فلز بین آند و کاتد مهاجرت می‌کند-برآمدگی روی آند و فرورفتگی روی کاتد ایجاد می‌کند. با گذشت زمان، این عدم تعادل ساختاری می تواند منجر به جوش یا گیرکردن کامل شود و در نتیجه کنترل سوئیچینگ از بین برود. پرچ‌های تماسی نقره جامد با کیفیت بالا که با استفاده از فرآیند شکل‌دهی یکپارچه تولید می‌شوند، دارای ساختاری یکنواخت و پایدار هستند که به طور موثری انتقال مواد ناشی از افزایش جریان- را کاهش می‌دهد.

برای رسیدگی به خرابی های انتقال مواد تماسی و جوشکاری، صنعت دو راه حل بالغ را توسعه داده است: بهینه سازی حفاظت مدار و ارتقاء مواد تماس. در سطح مدار، مدارهای محافظ تماس اختصاصی و اسنابر را می توان برای سرکوب جریان هجومی و انرژی قوس اجرا کرد. در سطح مواد، می‌توان از-مواد تماس بالا-مانند نقره-اکسید قلع، نقره-تنگستن و نقره-آلیاژهای مس- برای ایجاد مقاومت برتر در برابر انتقال مواد و فرسایش قوس استفاده کرد. این کنتاکت‌های آلیاژ نقره به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر جوشکاری تماسی، احتمال ذوب تماس، انتقال مواد، و شکست چسبندگی را به طور اساسی کاهش می‌دهند و آنها را به انتخابی ایده‌آل برای رله‌های- با قدرت بالا تبدیل می‌کنند.