Анализа циклуса дужности: утицај трајања живота на ЕМР и ССР у брзим прелазима

П: Какав је утицај дужног циклуса на животни век ЕМР-а у односу на ССР-а у окружењима са брзим преласком?

Одговор:

У индустријској аутоматизацији и дизајну ормара, релеји су основне компоненте које се користе за укључивање и искључивање електричних оптерећења. Када пројектују системе са операцијама преласка високе фреквенције (као што су петље за контролу температуре ПИД у пластичним екструдерима или пећинама), инжењери морају да бирају између две различите технологије преласка: електромагнетних релеја (ЕМР) и релеја чврстог ста Примарна оперативна променљива која одређује успех и трајање живота ових релеја је дужност циклуса у комбинацији са фреквенцијом прекидања. Иако оба уређаја имају исту основну сврху контроле великомоћних оптерећења сигналима ниске снаге, њихове унутрашње структуре су потпуно различите. Ове физичке разлике означавају да високофреквентни дужност циклуси утичу на њихову оперативну трајање на веома различите начине. Овај водич за поређење Б2Б анализира физику преласка, механизме неуспеха ЕМР-а и ССР-а и пружа препоруке за одређивање одговарајуће технологије за вашу апликацију.

Разумевање основа: Како функционишу ЕМР и ССР

Да бисмо разумели зашто дужност циклуси утичу на ове уређаје другачије, морамо погледати како су изграђени:

• Електромагнетни релеји (ЕМР): ЕМР је механички прекидач. Користи нисконапонску кату за управљање да би генерисао магнетно поље. Ово магнетно поље повуче покретну арматуру, која физички затвара или отвара металне електричне контакте. Када се струја за катулу искључи, унутрашња пруга враћа арматуру у положај одмора.
  
• Релеји у чврстом стању (SSR): SSR нема покретне делове. Користи полупроводничке прекидаче за напајање (као што су тиристори или триаци) за контролу оптерећења. "Снажни уређаји" за "улазак" у систему са "улазом" од 10 до 100 V. Када се примени улазни напон, унутрашња ЛЕД светли, активирајући прекидач полупроводника како би се омогућио ток.
  

Опредељење цикла рада и фреквенције преласка

У индустријским системима за контролу, радни циклус представља однос активног времена УПУТАНА на укупно време циклуса. На пример, ако грејач треба да ради са 50 посто снаге, контролер може да га укључи 5 секунди и искључи 5 секунди (околно време циклуса од 10 секунди, што представља 50 посто радног циклуса). То значи да реле умијењује се и искључује шест пута у минути.

Ако систем захтева већу прецизност, контролер може смањити време циклуса на 2 секунде, укључивајући га за 1 секунуду и искључивајући га за 1 секунуду (и даље 50 посто дужног циклуса, али сада се честоћа прекида повећава на 30 пута у минути). Ово високофреквентно брзо прелажење је оно што разликује електромеханичке и полупроводничке прелазнице.

Утјецај брзог преласка на ЕМР на дуготрајност живота

Електромеханички релеји су веома подложни хабању када су изложени брзим фреквенцијама преласка, без обзира на проценат радног циклуса. Њихов животни век одређују два главна фактора:

1. у вези са Механичко зношење и умора: Сваки циклус ЕМР-а укључује физичко кретање. Враћање пруге подвргнуто је механичком напору, а арматура утиче на метални затварач. Током милиона циклуса, повратна пруга губи напетост или се прелази. Стандартни ЕМР је означен за око 10 милиона механичких операција под нултим оптерећењем.

2. Уколико је потребно. Електричка ерозија лука: Примарни механизам неуспеха ЕМР контаката под оптерећењем је електрична ерозија лука. Када се контакти отворе или затварају, кроз уски ваздушни јаз се удари мали лук. Овај дуг на високој температури топи малу количину контакта. С временом, то доводи до преноса материјала, високог отпора на контакт и на крају до контактног заваривања. При брзом преласку, контактна површина нема довољно времена да се охлади између циклуса, што убрзава брзину ерозије и микро-заваривања. Под стандардним електричним оптерећењима, животни век ЕМР-а опада са 10 милиона циклуса на 100.000 или 500.000 операција.
Ако се ЕМР мења једном на сваких 10 секунди, он ће акумулирати око 3,1 милиона циклуса у једној години, 24 сата дневно операцију, што значи да ће вероватно пропасти у року од неколико месеци. Због тога, ЕМР-ови су веома неприкладни за брзо, високофреквентно окружење.

Утјецај брзе преласке на SSR животни век

Пошто релеји чврстог стања немају кретајуће делове или механичке контакте, они не пате од механичког зноја или електричног дуга. Под окружењем са брзим прекидањем, електрични живот ССР-а је теоретски бесконачан. Међутим, на SSR животни век веома утичу топлотни стрес и топлотни циклус.

1. у вези са Температура уједињења и производња топлоте: Када је полупроводнички прекидач активан, он показује мали пад унутрашњег напона преко својих терминала (обично од 1,0 до 1,6 Волта). Овај пад напона помножен на струју оптерећења генерише значајну унутрашњу топлоту (приближно 1 до 1,5 вата по амперу струје оптерећења). На пример, оптерећење од 30 А на ССР генерише 30 до 45 Ватта топлоте унутар мале полупроводничке штампе.

2. Уколико је потребно. Термичка умора од топлотних циклуса: У окружењу са брзим прелазом, унутрашња полупроводничка спојница се загрева током циклуса ВА и хлади током циклуса ВА. Ова брза, понављајућа флуктуација температуре изазива стрес топлотне циклике. Током милиона брзих топлотних циклуса, понављање ширења и контракције може да скрене спојеве лемпи, деламинира полупроводничко слојче са субстрата и изазове неуспех уређаја.

3. Уколико је потребно. Термичко управљање: Да би се постигао њихов вишегодишњи потенцијал живота у окружењима са брзим прелазом, ССР-ови морају бити монтирани на алуминијумске грејаче одговарајуће величине са термичким интерфејс материјалом наложеном на задњу плочу. Хитсинк мора ефикасно распршивати генерисану топлоту како би температура полупроводничког зглоба била знатно испод максималне границе.

Реклама за прелазак на ДАКЦН

ДАКЦН је водећи произвођач висококвалитетних индустријских електромеханичких релеја и чврстог стања. Наши ЕМР-ови су дизајнирани са тешкамоћним сребрним контактима од калуна за максимални отпор лука у општим нискофреквентним апликацијама. За захтевна окружења са брзим прелазом, нудимо снажну линију ДИН шина и SSR-а монтираних на панели са напредним SCR излазама, интегрисаном заштитом од претеране температуре и прилагођеним алуминијумским грејачима.

Zaključak

Избор између електромеханичког релеја и чврстог релеја у окружењима са брзим прелазом је одлука која се води физиком знојања. За нискофреквентне апликације (као што су сигурносни прекиди који се крећу неколико пута дневно), ЕМР-ови су веома економични и пружају одличну физичку изолацију. Међутим, за брзе петље са високом фреквенцијом (као што су контроле за грејање ПИД-а), механички контакти и луковица ЕМР-а довеће до прераног неуспеха за неколико недеља или месеци. У овим окружењима, ССР-ови су стандардни избор, нуде бесконачне циклусе преласка под условом да су опремљени адекватном топлотном управљањем. Инвестирајте у праву технологију преласка са ДАКЦН-ом. Контактирајте наш тим за инжењерску подршку да бисте анализирали циклусе рада вашег система и одабрали идеалне компоненте за ЕМР или ССР за ваш пројекат.