電磁式繼電器的可靠性試驗(yàn)

    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(jì)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?cè)囼?yàn)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(wú)法與其相比，加上繼電器標(biāo)準(zhǔn)化程度高、通用性好、可簡(jiǎn)化電路等優(yōu)點(diǎn)，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(guó)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(diǎn)。 
   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(jì)、制造等方面進(jìn)行有效的控制，以保證制造出來(lái)的元器件達(dá)到要求的可靠性等級(jí)。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(méi)有高可靠質(zhì)量等級(jí)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(jí)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(gè)使用可靠性的問(wèn)題。所謂使用可靠性，就是根據(jù)各種元器件的特點(diǎn)利用可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，即元器件的合理選用、降額設(shè)計(jì)、容差與漂移設(shè)計(jì)、抗振設(shè)計(jì)，熱設(shè)計(jì)、三防設(shè)計(jì)、抗幅射設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、人機(jī)工程設(shè)計(jì)及維修設(shè)計(jì)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?cè)囼?yàn)箱 
   根據(jù)有關(guān)部門(mén)對(duì)整機(jī)失效原因的分析統(tǒng)計(jì)，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(lái)愈全，所用元器件愈來(lái)愈多，對(duì)可靠性要求也愈來(lái)愈高，所以使用可靠性也愈來(lái)愈受到科技界的重視，并且發(fā)展成一門(mén)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(dòng)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(guò)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(duì)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(gè)主要原因。現(xiàn)在，我們重點(diǎn)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(lèi)較多，這里重點(diǎn)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(jì)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(shí)才能完成的一項(xiàng)任務(wù)，一般應(yīng)由元器件工程師、可靠性設(shè)計(jì)師、總體及電路設(shè)計(jì)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(xiàng)要求綜合考慮和選擇。選擇時(shí)必須重視以下幾個(gè)方面的要求。 
   2?1對(duì)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(dòng)、沖擊等。環(huán)境條件的好壞對(duì)繼電器可靠性的影響極大。 
  2?1?1溫度對(duì)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(jì)手冊(cè)》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(diǎn)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(jì)時(shí)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?cè)囼?yàn)箱 
   繼電器雖然是怕熱元件，但對(duì)過(guò)低溫度（如軍用航空條件－55℃）也不能忽視，低溫可使觸點(diǎn)冷粘作用加劇，觸點(diǎn)表面起露，銜鐵表面產(chǎn)生冰膜，使觸點(diǎn)不能正常轉(zhuǎn)換，尤其是小功率繼電器更為嚴(yán)重。試驗(yàn)證明，對(duì)于有些按部標(biāo)生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)小功率繼電器，雖然使用條件規(guī)定低溫為－55℃，但實(shí)際上在此條件下繼電器根本無(wú)法進(jìn)行正常轉(zhuǎn)換，建議在選擇時(shí)要留有充分的余量，對(duì)于重要的軍用電子整機(jī)，建議選用國(guó)軍標(biāo)產(chǎn)品。 
2?1?2低氣壓對(duì)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(diǎn)熄弧困難，容易使觸點(diǎn)燒熔，影響繼電器的可靠性。對(duì)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(duì)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(dòng)和沖擊可引起諧振，導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)壓力下降，容易產(chǎn)生瞬間斷開(kāi)或觸點(diǎn)出現(xiàn)抖動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可造成結(jié)構(gòu)損壞，可動(dòng)的銜鐵部分可產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響繼電器的可靠性。建議設(shè)計(jì)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(duì)繼電器的影響，在選擇繼電器時(shí)，首先要使繼電器滿足整機(jī)規(guī)定的各項(xiàng)環(huán)境條件的要求。但是，有些設(shè)計(jì)師由于不能全面考慮各項(xiàng)環(huán)境條件，使研制出來(lái)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(jì)師只重視環(huán)境溫度可滿足整機(jī)要求而忽視振動(dòng)、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(jì)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(jí) 高低溫濕熱快速溫變?cè)囼?yàn)箱 
  所謂“質(zhì)量等級(jí)”，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(yàn)及篩選過(guò)程中的質(zhì)量控制等級(jí)。其質(zhì)量系數(shù)πQ是指不同質(zhì)量等級(jí)對(duì)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)；