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在電子元器件中,繼電器一般被認(rèn)為是一種zui不可靠的電子元件,在整機(jī)可靠性設(shè)計中,把繼電器、電位器、可調(diào)電感器及可變電容器列為建議不用或少用的元件。 高低溫濕熱快速溫變試驗箱
但是,由于繼電器在控制電路中有*的電氣、物理特性,其斷態(tài)的高絕緣電阻和通態(tài)的低導(dǎo)通電阻,使得其它任何電子元器件無法與其相比,加上繼電器標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性好、可簡化電路等優(yōu)點,所以繼電器廣泛應(yīng)用在航天、航空、軍用電子裝備、信息產(chǎn)業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的各種電子設(shè)備中。隨著科技的飛速發(fā)展,繼電器在程控通信設(shè)備中的使用量還在進(jìn)一步增加,所以,如何保證繼電器的可靠性,滿足整機(jī)系統(tǒng)的可靠性,成為人們關(guān)洋的焦點。
電子元器件的可靠性應(yīng)由兩部分組成,一是元器件的固有可靠性;二是元器件的使用可靠性。固有可靠性是元器件可靠性的基礎(chǔ),主要靠元器件制造商從設(shè)計、制造等方面進(jìn)行有效的控制,以保證制造出來的元器件達(dá)到要求的可靠性等級。使用可靠性則是從使用入手,如何保證和提高元器件的可靠性,使其能滿足整機(jī)系統(tǒng)的可靠性要求。沒有高可靠質(zhì)量等級的元器件,不可能制造出高可靠的電子設(shè)備,所以元器件的固有可靠性是整機(jī)可靠性的基礎(chǔ)。但是,有了高可靠質(zhì)量等級的元器件也并不一定能制造出高可靠的整機(jī),這里面就有一個使用可靠性的問題。所謂使用可靠性,就是根據(jù)各種元器件的特點利用可靠性設(shè)計技術(shù),即元器件的合理選用、降額設(shè)計、容差與漂移設(shè)計、抗振設(shè)計,熱設(shè)計、三防設(shè)計、抗幅射設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、人機(jī)工程設(shè)計及維修設(shè)計等,zui大限度的發(fā)揮元器件固有可靠性的作用,以達(dá)到整機(jī)系統(tǒng)的可靠性要求。高低溫濕熱快速溫變試驗箱
根據(jù)有關(guān)部門對整機(jī)失效原因的分析統(tǒng)計,其中有百分之四十以上的故障是由于元器件選用不合理造成的。隨著元器件制造技術(shù)的不斷提高,在元器件的固有可靠性已經(jīng)有了較大提高的情況下,使用可靠性就顯得特別重要,而且,隨著整機(jī)系統(tǒng)功能愈來愈全,所用元器件愈來愈多,對可靠性要求也愈來愈高,所以使用可靠性也愈來愈受到科技界的重視,并且發(fā)展成一門新的學(xué)科——人為工程。
由于繼電器是一種機(jī)電一體化的元件,是由電磁及機(jī)械傳動部份組成的,與其它電子元件相比,要復(fù)雜得多,加之在制造過程中有些裝配調(diào)整是手工操作,所以產(chǎn)品的一致性和可靠性要差一些。但是,如果在使用中采取一些防范措施,仍能達(dá)到較滿意的效果。在對失效繼電器進(jìn)行失效分析中發(fā)現(xiàn),由于使用原因造成的失效約占百分之三十以上。由以上分析可知,繼電器可靠性不高,除自身質(zhì)量原因外,使用不當(dāng)也是一個主要原因?,F(xiàn)在,我們重點研究如何在使用中提高繼電器可靠性的措施。繼電器的種類較多,這里重點研究目前使用較多的電磁繼電器的使用可靠性。
2合理選擇繼電器
在整機(jī)的可靠性設(shè)計中,要求合理選用元器件。元器件的選擇和控制是需要多學(xué)科知識才能完成的一項任務(wù),一般應(yīng)由元器件工程師、可靠性設(shè)計師、總體及電路設(shè)計師、失效分析人員共同完成。首先要根據(jù)整機(jī)系統(tǒng)的重要程度、可靠性要求、所使用的環(huán)境條件及成本等項要求綜合考慮和選擇。選擇時必須重視以下幾個方面的要求。
2?1對使用環(huán)境條件的選擇
環(huán)境條件主要指溫度、濕度、低氣壓、振動、沖擊等。環(huán)境條件的好壞對繼電器可靠性的影響極大。
2?1?1溫度對繼電器的影響
繼電器是怕熱元件,在美軍標(biāo)MIL—HDBK—217《電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》中的14種主要電子元器件的失效數(shù)據(jù)中,有8種元器件的失效率取決于環(huán)境溫度,其中就包括繼電器。高溫可加速繼電器內(nèi)部塑料及絕緣材料的老化、觸點氧化腐蝕、熄弧困難、電參數(shù)變壞,使可靠性降低,所以,要求設(shè)計時使繼電器不要靠近發(fā)熱元件,并有良好的通風(fēng)散熱條件。 高低溫濕熱快速溫變試驗箱
繼電器雖然是怕熱元件,但對過低溫度(如軍用航空條件-55℃)也不能忽視,低溫可使觸點冷粘作用加劇,觸點表面起露,銜鐵表面產(chǎn)生冰膜,使觸點不能正常轉(zhuǎn)換,尤其是小功率繼電器更為嚴(yán)重。試驗證明,對于有些按部標(biāo)生產(chǎn)的國產(chǎn)小功率繼電器,雖然使用條件規(guī)定低溫為-55℃,但實際上在此條件下繼電器根本無法進(jìn)行正常轉(zhuǎn)換,建議在選擇時要留有充分的余量,對于重要的軍用電子整機(jī),建議選用國軍標(biāo)產(chǎn)品。
2?1?2低氣壓對繼電器的影響
在低氣壓條件下,繼電器散熱條件變壞,線圈溫度升高,使繼電器給定的吸合、釋放參數(shù)發(fā)生變化,影響繼電器的正常工作;低氣壓還可使繼電器絕緣電阻降低、觸點熄弧困難,容易使觸點燒熔,影響繼電器的可靠性。對于使用環(huán)境較惡劣的條件,建議采用整機(jī)密封的辦法。
2?1?3機(jī)械應(yīng)力對繼電器的影響
電磁繼電器的簧片均為懸梁結(jié)構(gòu),固有頻率低,振動和沖擊可引起諧振,導(dǎo)致繼電器觸點壓力下降,容易產(chǎn)生瞬間斷開或觸點出現(xiàn)抖動,嚴(yán)重時可造成結(jié)構(gòu)損壞,可動的銜鐵部分可產(chǎn)生誤動作,影響繼電器的可靠性。建議設(shè)計師盡量采取防振措施以防產(chǎn)生諧振。
根據(jù)上述環(huán)境條件對繼電器的影響,在選擇繼電器時,首先要使繼電器滿足整機(jī)規(guī)定的各項環(huán)境條件的要求。但是,有些設(shè)計師由于不能全面考慮各項環(huán)境條件,使研制出來的整機(jī)達(dá)不到合同規(guī)定的要求。如在軍用機(jī)載電子設(shè)備上選用JRC—5M小型電磁繼電器,設(shè)計師只重視環(huán)境溫度可滿足整機(jī)要求而忽視振動、擊沖條件(軍用機(jī)載條件為196M/S2、20g、10Hz~2000Hz,而JRC-5M為49M/S2、5g、10Hz~500Hz)。如果有些條不能滿足,設(shè)計師要采取防范措施,否則可靠性得不到保證。
2?2合理選用繼電器質(zhì)量等級 高低溫濕熱快速溫變試驗箱
所謂“質(zhì)量等級”,是指元器件在裝機(jī)之前,按產(chǎn)品執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方的技術(shù)協(xié)議,在制造、檢驗及篩選過程中的質(zhì)量控制等級。其質(zhì)量系數(shù)πQ是指不同質(zhì)量等級對元器件工作失效率λP影響的調(diào)整系數(shù)。元器件的失效率可用下式表示:
λP=λb(πE·πQ·K)
式中:λP表示工作失效率;
λb表示基本失效率;
πE表示環(huán)境系數(shù);