车用电磁继电器失效分析与使用可靠性.docVIP

车用电磁继电器的失效分析与使用可靠性 单位：电器部件设计室 姓名：刘昶 摘要：本文结合整车中采用的各种继电器出现的失效情况，对电磁继电器的失效机理和如何选择与使用进行了分析，以便提高其使用可靠性。 关键词：电磁继电器、失效分析、使用可靠性 引言： 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。a．由于弹簧性能退化导致触点不通，接触不良，触点粘连； b．由于内部多余物导致衔铁卡死或触点瞬间短路； c．由于气密性不好或封装不良导致触点氧化和生成有机钝化膜，进而导致触点接触不良或开路； d．由于绝缘部分质量或内部潮湿原因导致绝缘电阻下降等。 电磁继电器的这些失效模式严重影响了电子装备的可靠性，对车辆行驶中的安全性也造成了较大的影响。 而通常所说的产品可靠性是指产品的工作可靠性，它包括产品的固有可靠性和使用可靠性。前者由产品设计、制造决定，后者则与用户对产品的选择和使用有关。有关资料表明：现场失效的元器件2／3是由使用不当引起的，这包括选型不当和使用方法不当两种。继电器也是如此。 为了提高电磁继电器的使用可靠性，现实的做法有： a．根据需要合理选择和使用； b．加强对其进行严格的筛选和检测。 下面就从电磁继电器的失效机理这个角度进行简略分析，同时就如何提高其在整车使用中的可靠性进行阐述。 2. 继电器的失效机理及分析： 2．1 输入电压大小对继电器可靠性的影响： 继电器工作时，线圈应施加额定工作电压(电流)，而不应是吸合电压(电流)，从而使继电器线圈电压(或电流)在电源电压(或电流)波动或继电器的使用环境存在机械振动冲击或环境温度升高时，有一个可靠工作的保险余量。吸合电压(或电流)仅是制造厂约束继电器灵敏度并对其判断考核的参数。对于同一规格品种的继电器，不应认为吸合电压越小、继电器越灵敏越好，吸合电压减少继电器内部的吸力、反力、触点间隙等机械参数均减少，将会影响继电器的抗振性、可靠性、负载能力、触点间的耐压和寿命等性能。同理．继电器的释放电压不一定越大越好。 2．2 负载能力对继电器可靠性的影响： a．灯光负载： 由于白炽灯内钨丝的冷态电阻非常小，故接通瞬间的浪涌电流高达稳态电流的12～15倍。如此大的浪涌电流会使触点迅速烧蚀，甚至产生熔焊失效。 b．容性负载： 容性电路的充电电流、短路放电电流起始时很大，充电或短路放电时，触点可能因电流太大产生严重烧蚀或熔焊失效。 c．电机负载： 电动机静止时输入阻抗非常小，因此刚刚起动时，浪涌电流非常大。由于电动机负载大小的不同，它的启动时间有可能很短，也可能很长，因而启动浪涌电流也持续同样长的时间。另外用继电器触点作为电动机启、闭开关，关断时继电器必须承受电动机绕组的高感应反电压冲击产生的电弧作用，因此触点组间的绝缘抗电水平与承受过负载的能力都必须有充分的富余量。 d．感性负载： 用继电器触点作为此类负载断、续自动开关，当继电器关断时，线圈中所储存的能量必须通过断开触点间的电弧释放、消耗，往往会导致触点烧蚀、熔焊或绝缘零部件失效等故障。在刚刚接通这些负载时，由于输入阻抗低，如同电动机负载一样，也会产生强大的浪涌电流。 2．3 继电器密封的目的和意义： 继电器密封的目的在于防止空气中灰尘、有害气体及湿气对继电器的污染，提高继电器对恶劣气候环境的适应性和工作可靠性。继电器如漏入水汽，低温下会发生“结冰”现象，引起触点接触电阻的变化或不通。现生产车型中由于起动机继电器、预热继电器和熄火继电器没有像其他继电器一样安装在驾驶室内，所以相对的工作环境比较恶劣，密封性的好坏对继电器的使用寿命和故障率有直接影响。据统计，上述几种继电器由于密封性不好的原因导致继电器工作失效的情况，在全部继电器失效原因中占有很大比例，必须重点关注。 2．4 环境工作温度对继电器可靠性的影响： a．由于线圈电阻随温度升高而增