O que são relés automotivos?
O relé é um dispositivo de controle automático cuja saída saltará quando a entrada (eletricidade, magnetismo, som, luz e calor) atingir um determinado valor. O relé automotivo é usado em automóveis. Este tipo de relé possui alta potência de carga de comutação, alto impacto e resistência à vibração . A fonte de alimentação do automóvel é principalmente de 12V e a tensão da bobina é projetada principalmente para 12V. Devido à fonte de alimentação da bateria e tensão instável. As condições ambientais são ruins e a tensão de sucção V ≤ 60% VH (tensão nominal de trabalho) . A sobretensão da bobina pode atingir 1,5vh . O consumo de energia da bobina é grande, geralmente 1,6 ~ 2W , e o aumento da temperatura é alto.
Os requisitos ambientais são bastante severos:
No compartimento do motor, a faixa de temperatura ambiente deve ser de -40 ℃ ~ 125 ℃, e em outros locais, a faixa de temperatura ambiente é de - 40 ℃ ~ 85 ℃. O relé utilizado no compartimento do motor deverá ser capaz de resistir à invasão de areia, poeira, água, sal e óleo. A vibração e o impacto são bastante severos.
Guia de seleção de relés eletromecânicos automotivos
Ao selecionar o tipo de relé automotivo, ele pode ser analisado e estudado item por item de acordo com os seguintes pontos-chave: forma e modo de instalação; parâmetros de entrada; parâmetros de saída; condições ambientais; compatibilidade eletromagnética; requisitos de instalação e uso .
Seleção de parâmetros
Os parâmetros de entrada do relé automotivo incluem parâmetro de entrada de 12 VCC, parâmetro de entrada de 24 VCC, parâmetro de entrada de pulso de 12 VCC e parâmetro de entrada de pulso de 24 VCC. Os seguintes parâmetros devem ser considerados ao selecionar: tensão nominal da bobina, consumo de energia da bobina, tensão de ação, tensão de liberação, corrente máxima de energização contínua, resistência da bobina, largura de pulso do parâmetro de entrada de pulso de aumento de temperatura da bobina (relé de retenção magnética) .
Preocupações com a seleção de parâmetros de entrada:
1. Temperatura ambiente: a influência da temperatura ambiente operacional e do aumento da temperatura da bobina na tensão operacional é geralmente dividida em compartimento do motor (a temperatura máxima deve ser de 125 ℃) e cabine (a temperatura máxima deve ser de 85 ℃). A resistência da bobina do relé muda com a temperatura, o que tem um impacto óbvio na ação do relé e na tensão de liberação. Quando a temperatura aumenta 1 ℃, a resistência da bobina aumenta 4 ‰. Quando a bobina do relé é energizada por um período de tempo, a bobina aquece. Neste momento, a ação de comutação do contato do relé é realizada e sua tensão de ação é superior à tensão de ação fria.
2. Tensão de ação: ao usar transistores e circuitos integrados para acionar relés, preste atenção à queda de tensão dos transistores e circuitos integrados e ao efeito destrutivo do EMF traseiro da bobina do relé em transistores e circuitos integrados.
3. Tensão nominal da bobina: após o contato normalmente aberto do relé ser fechado, geralmente é necessário que uma tensão acima da tensão mínima de operação seja aplicada à bobina. A baixa tensão de retenção não é recomendada para relés automotivos, pois enfraquecerá a resistência à vibração do produto e poderá ocorrer operação incorreta em caso de batidas graves no automóvel.
4. Tensão máxima de trabalho da bobina: para atender aos requisitos de baixa tensão operacional (60% da tensão nominal), o consumo de energia projetado do relé automotivo é geralmente alto. A tensão aplicada à bobina por um longo período geralmente deve ser inferior a 120% da tensão nominal. Caso seja necessário atingir 130% da tensão nominal ou superior, entre em contato com o fabricante do relé para obter suporte técnico. Especialmente quando usado em alta temperatura, a temperatura da bobina será muito alta e o envelhecimento será acelerado - finalmente, o isolamento da bobina será danificado e se tornará inválido devido ao curto-circuito entre voltas.
5. Tensão de liberação: a tensão de liberação do relé do automóvel é geralmente 10% da tensão nominal. Quando a tensão residual na linha for muito grande, o relé não será liberado.
Parâmetros de saída
Ao selecionar os parâmetros de saída do relé, os seguintes parâmetros devem ser considerados: número de grupos de contato, forma de contato, carga de contato, vida elétrica do material de contato, vida mecânica, tipo de carga .
A maior parte da capacidade de carga do relé doméstico é marcada apenas com a carga resistiva pura máxima, o que dá aos usuários dois mal-entendidos ao selecionar a carga do relé, resultando em uma seleção errada. Um dos mal-entendidos é que a carga prática do usuário muitas vezes não é uma carga resistiva pura , mas uma carga indutiva, de lâmpada, motor ou capacitiva, e o tamanho da carga é igual ou próximo à carga resistiva. O segundo mal-entendido é que a carga pode se adaptar do nível baixo à carga nominal . Deve-se ressaltar que o relé que pode converter com segurança a carga resistiva de 10A não pode converter a carga indutiva de 10A e pode não ser capaz de converter com segurança a carga de 10mA. Porque o mecanismo de falha do contato elétrico sob diferentes condições de carga é bem diferente. A fonte de alimentação do sistema automotivo adota DC. A tensão DC não tem ponto de cruzamento zero. O arco é gerado no momento da ruptura do contato. Como a tensão aplicada é mantida continuamente, apenas o arco é alongado e não pode ser extinto por si só. A energia térmica do arco queimará seriamente o contato, e a corrente DC sempre flui em uma direção, o que agravará a transferência do material de contato. A capacidade de carga da maioria dos relés automotivos é apenas carga resistiva nominal, mas o uso real de relés automotivos geralmente não é carga resistiva, mas carga indutiva, carga de lâmpada e carga de motor. Devido à alta corrente de impulso, a carga em estado estacionário dos contatos deve ser usada de acordo com a redução da corrente de impulso. Deve-se enfatizar que a falha de contato é a principal causa da falha do relé. As características dos contatos elétricos, os fenômenos de falha e o mecanismo de falha dos contatos são diferentes sob diferentes tipos de carga e diferentes tamanhos de carga.
Material de contato O material de contato é o material mais crítico usado em relés e seu desempenho determina o nível de qualidade do relé.
Parâmetro de tempo
Os seguintes parâmetros devem ser considerados ao selecionar os parâmetros de tempo do relé : tempo de sucção, tempo de liberação, tempo de recuperação de sucção, tempo de recuperação de liberação.
Os parâmetros de tempo do relé são definidos da seguinte forma: durante o teste de tempo, o diagrama de forma de onda típico no osciloscópio ① contato normalmente aberto ② contato normalmente fechado ③ primeiro rompe e depois fecha o contato . Precauções durante a seleção: tempo de ação, tempo de salto, tempo de ponte .
1) Na utilização de relés automotivos, os parâmetros de tempo geralmente não são considerados. 2) Preste atenção ao tempo de relé combinado do veículo, como a taxa de flash.
Os seguintes parâmetros ambientais devem ser considerados durante a seleção do relé:
1. Temperatura
1) Sob condições de alta temperatura, os materiais isolantes amolecem e derretem ; em baixa temperatura, o material racha e a resistência elétrica do isolamento diminui, resultando em falha. Porém, a seleção de plásticos de engenharia com excelente desempenho pode atender aos requisitos.
2) Sob a ação alternada de alta e baixa temperatura, a estrutura fica solta, a posição das partes móveis é alterada, resultando em puxar e soltar fora de controle, mau contato ou não contato dos contatos .
3) Em baixa temperatura, o vapor d'água dentro do relé condensa e congela, resultando na diminuição do desempenho do isolamento .
4) Sob condições de alta temperatura, a resistência da bobina aumenta e a tensão de sucção aumenta de acordo, resultando em não sucção ou não sucção, resultando em falha do relé .
5) Sob condições de alta temperatura, quando o contato alterna a carga de energia, a capacidade de interrupção do arco diminui, a corrosão do contato e a transferência de metal se intensificam, a possibilidade de falha aumenta e a vida útil é reduzida .
2. Calor úmido
A umidade e o calor representam uma ameaça ao desempenho do relé
1) O calor úmido de longo prazo levará diretamente ao declínio do nível de resistência de isolamento e à falha completa. Em particular, durante o armazenamento ou uso exposto a longo prazo, o isolamento do relé será poluído por poeira de areia e depois afetado pelo calor úmido, o que causará falha no isolamento.
2) Sob condições úmidas e quentes, a bobina do relé não selado é quebrada devido à corrosão eletroquímica ou mofo, e a corrosão eletroquímica e oxidação do contato são intensificadas ; A taxa de corrosão das peças metálicas aumentou significativamente, o desempenho do relé deteriorou-se e a confiabilidade de funcionamento deteriorou-se, resultando em falha completa.
3) Em condições quentes e úmidas, quando o contato é carregado para comutar a carga, o fenômeno de arco se intensifica , resultando na redução da vida elétrica. Para produtos eletrônicos usados em regiões tropicais e subtropicais, o problema da umidade e do calor deve ser totalmente considerado no projeto do produto e na seleção do material.
3. Pó de areia
A falha do relé causada pela poluição por pó de areia não atraiu atenção suficiente dos usuários. Em condições ambientais naturais ou em condições ambientais gerais de oficinas industriais, especialmente para dispositivos eletrônicos usados em automóveis, o pó de areia geralmente penetra no relé através de orifícios e rachaduras de dissipação de calor. Após acúmulo ao longo do tempo e inspeção de inicialização, pode-se constatar que sujeira e poeira se acumulam, resultando em rotação ineficaz (deslizamento) e travamento de peças móveis ; contato com falha de contato elétrico. Sob a ação da umidade, a corrosão das peças metálicas se intensifica e o desempenho de isolamento das peças isolantes diminui, resultando em falha. Alguns relés de proteção de energia e relés automotivos passaram na inspeção de fábrica. Após um ou dois anos de operação, os relés continuaram a falhar. Os perigos da poluição por pó de areia devem ser totalmente considerados no projeto e no uso. Os usuários apresentam requisitos específicos de acordo com as necessidades práticas.
4. Poluição atmosférica química
Vapor orgânico, oxigênio, dióxido de enxofre, névoa salina, etc. na atmosfera ambiente têm efeitos corrosivos nos contatos do relé, peças metálicas, bobinas e peças isolantes, resultando em mau contato elétrico dos contatos e falha; Os fios condutores das bobinas estão enferrujados, quebrados e o nível de isolamento cai. Gases químicos nocivos são comuns na natureza, mas os tipos de gases nocivos (vapor) são diferentes em diferentes ocasiões. A adoção de medidas tecnológicas pode reduzir e evitar a sua erosão, mas o custo aumentará significativamente. Por exemplo, para relés militares selados, a taxa de vazamento pode chegar a 10-8pa por cozimento a vácuo de alta temperatura por longo tempo, preenchendo a cavidade do relé com N2 de alta pureza e soldando por vedação com feixe de elétrons (ou laser) c m3/s. Os contatos são banhados a ouro 1 ~ 3U. Os relés civis são limitados pelo preço. Geralmente, eles apenas adicionam invólucros de plástico para aliviar a erosão de gases nocivos (vapores) na atmosfera . Quando em uso, os furos do processo podem ser abertos conforme apropriado de acordo com a carga do relé e a qualidade do ambiente, de forma a melhorar a capacidade de dissipação de calor e reduzir a poluição por vapores orgânicos internos e dióxido de enxofre na superfície de contato.
5. Vibração mecânica
O relé encontrará vibração com certa faixa de frequência e valor de aceleração em torno de equipamentos de alta potência e durante o transporte. A vibração aleatória pode representar a tensão de vibração de campo causada por mísseis, jatos de alto empuxo e motores de foguete. A influência da vibração no relé é mostrada em:
a. A vibração pode causar afrouxamento, fadiga, fratura e falha de peças estruturais mecânicas;
b. O contato de fechamento falha devido ao desligamento instantâneo maior que o tempo especificado na norma devido à vibração;
c. O contato de interrupção falha devido ao fechamento instantâneo de vibração maior que o tempo especificado na norma;
d. Causa movimento relativo entre peças móveis, resultando em ruído, desgaste e outras falhas físicas.
6. Impacto
Os relés são frequentemente submetidos a impactos mecânicos durante o transporte, manuseio e uso . O impacto do impacto no relé é mostrado a seguir:
1) Devido ao impacto, a estrutura fica solta, danificada e quebrada, resultando em perda de capacidade de trabalho.
2) Devido ao impacto, o contato fechado quebrará instantaneamente além dos requisitos especificados e se tornará inválido; O contato de interrupção falha devido ao fechamento instantâneo superior aos requisitos especificados.
Portanto, para (1), o relé deve ter desempenho de resistência ao impacto , e os resultados da medição dos itens especificados antes e depois do teste devem atender aos requisitos da norma do produto. Para (2), o relé deve ter desempenho de estabilidade anti-impacto e o estado do contato deve ser monitorado dinamicamente.
Escolha segura
Os seguintes parâmetros devem ser considerados ao selecionar os requisitos de segurança do relé:
1. O material isolante usado para produtos de material isolante deve ter boa resistência à temperatura e a temperatura de trabalho a longo prazo deve atingir 125 ℃.
2. A tensão suportável do relé de nível de tensão suportável de isolamento é dividida em tensão suportável entre os contatos e resistência de isolamento; Suporta tensão e resistência de isolamento entre bobinas de contato. Os valores típicos de relés automotivos são tensão suportável de 500 VCA e resistência de isolamento de 100 m Ω.
3. Compatibilidade eletromagnética. Compatibilidade eletromagnética (EMC) é a capacidade dos relés automotivos de funcionarem sem interferências ou interferências no ambiente eletromagnético. A EMC tornou-se um critério importante para julgar a qualidade do produto. A compatibilidade eletromagnética (EMC) é dividida em interferência eletromagnética (EMI) e anti-interferência eletromagnética (EMS). Como o relé automotivo utiliza uma fonte de alimentação unificada, alta tensão será formada quando a bobina do relé for desconectada, o que interferirá em outros sistemas e módulos. Portanto, o relé automotivo plug-in geralmente possui resistores ou diodos paralelos para supressão de transientes, de modo que o EMF traseiro da bobina seja inferior a 100V. Quando o contato do relé é desconectado, um arco é gerado e uma onda eletromagnética é emitida, o que afetará o funcionamento do IC. Se isto acontecer, um circuito de extinção de arco pode ser adicionado ao contato. A distância entre o relé e o IC também pode ser aumentada adequadamente.
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