Analisi delle cause dei guasti dovuti alle vibrazioni anomale del nucleo del relè

Nei quadri elettrici industriali, nelle schede di controllo principali degli elettrodomestici e nei circuiti di commutazione dell'alimentazione, le frequenti vibrazioni dei relè sono un guasto comune e nascosto. La rapida apertura e chiusura del meccanismo produce un clic continuo, seguito da un arco di contatto e da uno sfarfallio del carico. Il nucleo di ferro magnetico del relè si basa sull'attrazione elettromagnetica per completare l'azione di innesto. Un alimentatore instabile modifica direttamente lo stato di stress del nucleo. La vibrazione a lungo-termine accelera la bruciatura dei contatti e interrompe l'intera logica di controllo. La causa principale del guasto risiede principalmente nella qualità dell'alimentazione e nello squilibrio dei parametri di isteresi del nucleo.

La bobina ha una tensione nominale fissa per l'inserimento e il disinserimento. Un'eccessiva ondulazione dell'alimentazione e una caduta di tensione di linea faranno sì che il valore dell'alimentazione si mantenga attorno al punto critico. L'invecchiamento dei condensatori e il deterioramento dei componenti del raddrizzatore nell'alimentatore a commutazione sovrapporranno una tensione CA pulsante. I circuiti raddrizzatori non regolati sono sensibili alle fluttuazioni dell'alimentazione di rete. Anche il surriscaldamento e l'avvio-arresto intermittente dei componenti dell'azionamento forniscono alimentazione in modo intermittente. Le fluttuazioni di tensione esercitano una pressione costante sul nucleo in ferro morbido della bobina, rendendolo incapace di mantenere una postura di innesto stabile, con conseguenti vibrazioni periodiche di apertura e chiusura.

I relè possiedono intrinsecamente proprietà di isteresi. La tipica tensione di pull-in è pari a circa il 70% della tensione nominale, mentre la tensione di rilascio è solo tra il 10% e il 20%. Questa differenza di tensione costituisce il campo di isteresi del dispositivo. L'aumento della temperatura ambiente, l'aumento della resistenza interna della bobina e un resistore di limitazione della corrente sovradimensionato nel circuito riducono entrambi la corrente di stato stazionario della bobina, facendo sì che la forza di attrazione elettromagnetica si mantenga appena al di sopra del valore critico. In condizioni di leggera vibrazione e interferenza del campo magnetico alternato, la forza di tenuta del nucleo a bobina dritta è insufficiente, con conseguente disinnesto e ripristino istantaneo. Questo tipo di guasto è molto più probabile che si verifichi all'interno di apparecchiature chiuse-ad alta temperatura.

Gli inverter industriali e le apparecchiature servo irradiano rumore elettromagnetico ad alta-frequenza. I cavi di controllo lunghi sono altamente suscettibili all'accoppiamento di segnali di interferenza, generando picchi di tensione irregolari nella tensione di comando CC. Un improvviso calo dei picchi di tensione negativa al di sotto della soglia di rilascio provoca una brusca diminuzione dell'attrazione elettromagnetica, portando alla separazione istantanea del nucleo di ferro puro della rottatura a freddo. L'ossidazione dei terminali e l'invecchiamento dei contatti della base, con conseguenti connessioni allentate, simulano condizioni di caduta di tensione, inducendo indirettamente ripetuti rimbalzi del nucleo.

La risoluzione dei problemi di vibrazione del relè non può comportare la sostituzione diretta dei componenti; l'intero sistema circuitale deve essere studiato. Dai la priorità alla misurazione della forma d'onda della tensione del terminale della bobina per studiare in che modo l'aumento della temperatura ambiente influisce sulla corrente operativa della bobina e identificare i percorsi di interferenza elettromagnetica nei circuiti lunghi. Solo assicurando una tensione di alimentazione della bobina sufficiente e stabile e un'uscita elettromagnetica stabile il nucleo del relè in ferro puro può mantenere una forza magnetica costante, eliminando il jitter alternativo e garantendo un funzionamento stabile del sistema di controllo elettrico.

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