保证和提高电磁继电器使用可靠性的研究

引 言

　　电磁继电器的结构原理、动作过程以及非线性的能量转换过程，使其具有独特的电气、物理特性以及断态的高绝缘电阻和通态的低导通电阻等特性。由于电磁继电器是由电磁及机械传动部分组成的机电一体化元件，在制造过程中大部分装配调整是手工操作，因此电磁继电器的批一致性和可靠性与其他电子元器件相比要差一些，故在使用中必须采取一些防范措施，才能达到较满意的效果。多年来，在对某军品生产厂的失效电磁继电器进行失效分析后发现，使用原因造成的失效约占30%以上，特别是近两年电磁继电器的失效比较多，除电磁继电器自身质量原因外，使用不当也是一个主要原因。所以如何在使用中提高电磁继电器的可靠性已成为人们目前重点研究的课题。

　　1 合理选用电磁继电器

　　在整机的可靠性设计中，要求电路设计师们根据系统的可靠性要求、系统的使用环境条件及成本等项目综合考虑选择电子元器件。电磁继电器也不例外，必须从环境温度、机械应力、负载能力等方面加以考虑，认真选择。

　　1．1 电磁继电器工作温度的选用

　　由于温度的变化对电磁继电器技术性能有严重的影响：首先温度过高可加速电磁继电器的内部塑料、绝缘材料、金属零件的老化，同时加剧触点表面膜电阻的形成使触点氧化腐蚀、熄弧困难、触点切换能力下降、吸合电压升高等；其次温度过低可使电磁继电器触点冷粘作用加剧，触点表面结霜起露，衔铁表面产生冷膜，影响触点的正常导通。对于锡封的电磁继电器，还会由于温度过低导致锡的脆裂而影响其密封性。

　　一般情况下，电磁继电器在加电工作时，小功率电磁继电器的温度为30℃，*率电磁继电器的温度为40℃，大功率电磁继电器的温度为50℃。且在设计印制线路板时，不要使电磁继电器靠近发热的元器件。因此要求选择电磁继电器时，要充分考虑其工作温度适用范围，且在设计印制线路板时，不要使电磁继电器靠近发热的元器件。并在上机前要严格按其详细规范进行高、低温运行筛选试验，对于重要的军用产品，最好选择“七专”以上等级的电磁继电器。

　　1．2 电磁继电器抗振动、冲击应力指标的选用

　　电磁继电器的触点簧片均为悬臂梁结构，固有频率较低，当整机在进行振动、冲击的频率接近或达到其固有频率时会引起谐振，从而导致触点产生瞬间断开或出现触点抖动，严重时还会使可动的衔铁部分因为过激励而误动作或使可动部分由于振动、冲击产生摩擦而形成材料碎屑落入触点间隙或转动支承处，造成严重卡滞现象。因此在选择电磁继电器时，必须根据整机的使用条件来选择满足振动、冲击技术要求的电磁继电器。

　　1．3 电磁继电器负载能力的选用

　　降额设计是电子元器件提高可靠性最有效的措施。继电器则不同，并不是触点所加的负荷应力越小越可靠。特别是在高温条件下，当触点电流为100 mA时，触点的电弧不能烧掉其在高温条件下析出的含碳物质，而这些含碳物质沉积在触点表面，使触点接触电阻增大；当触点负荷使用在10 mA以下或50 mV以下时，由于电压过低无法击穿触点表面的膜电阻，将会出现低电平失效。故电磁继电器的负载能力按如下方法选择：

　　(1)电磁继电器的额定负载是指在规定的动作次数(寿命)内，在规定动作频率下，触点所能切换的负载，其种类有阻性负载、容性负载、直流感性负载、电机负载、灯负载、低电平负载等，不同的负载之间各生产厂家有相应的换算关系，如航天3412厂对触点切换不同性质负载大体的电流比例如表1，因此应根据电路中要求切换的负载形式来选择相应的电磁继电器。

　　(2)不同电磁继电器具有不同的负载曲线即负载电压和负载电流的关系曲线，如图1是某电磁继电器负载曲线(最大切换能力)。

　　从图中可以看出：减小负载电压可使负载电流提高，减小负载电流可使负载电压提高，但不存在两者之一无限减小、另一个无限增大的关系，而是两者均有一个上限值。因此在选用电磁继电器负载时，应限制在负载曲线的下方。

　　建议把负载能力设计在100 mA以上，且技术指标给定的额定负载值的60%～80％。