PILZ皮爾茲繼電器故障分析

皮爾茲安全繼電器工作特性：
作為控制元件，繼電器有如下四個(gè)特點(diǎn)：皮爾茲安全繼電器工作原理及技術(shù)參數(shù)
1)擴(kuò)大控制范圍。例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開斷、接通多路電路。
2)放大。例如中間繼電器等，只用一個(gè)很微小的控制量，
就可以控制很大功率的電路。
3)綜合信號(hào)。例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過(guò)比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。
4)自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)。例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。皮爾茲安全繼電器工作原理及技術(shù)參數(shù)
4皮爾茲安全繼電器應(yīng)用實(shí)例：以膠帶機(jī)的自動(dòng)控制為例，介紹中間繼電器的隔離作用

工作原理是將一個(gè)輸入信號(hào)變成一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的電子元件。它的輸入信號(hào)為線圈的通電或斷電。它的輸出是觸頭的動(dòng)作(所帶常開點(diǎn)閉合，常閉點(diǎn)打開)，它的觸點(diǎn)接在其他控制回路中，通過(guò)觸點(diǎn)的變化導(dǎo)致控制回路發(fā)生變化(例如導(dǎo)通或截止)，從而實(shí)現(xiàn)既定的控制或保護(hù)的目的。在此過(guò)程中，繼電器主要起了傳遞信號(hào)的作用
將繼電器的設(shè)計(jì)研究與電磁場(chǎng)仿真軟件相結(jié)合，可以直觀有效地對(duì)現(xiàn)實(shí)中的電磁系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和分析，將大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和改進(jìn)的效率。本課題研究的繼電器在實(shí)際工作中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障導(dǎo)致無(wú)法正常釋放，通過(guò)磁性材料特性測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量該繼電器鐵磁材料的剩磁，并研究其對(duì)繼電器釋放故障的影響，對(duì)繼電器進(jìn)一步提高可靠性有著不可忽視的影響。

PILZ皮爾茲繼電器故障分析本課題對(duì)拍合式繼電器進(jìn)行建模，利用瞬態(tài)求解器研究交流繼電器的靜態(tài)特性，討論靜態(tài)吸力與反力的配合情況。對(duì)交流繼電器電磁系統(tǒng)吸合過(guò)程進(jìn)行仿真，考慮電壓幅值，合閘相角，頻率影響，對(duì)電磁系統(tǒng)吸合過(guò)程中動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。目前對(duì)繼電器電磁系統(tǒng)吸合過(guò)程動(dòng)態(tài)特性研究很多，而對(duì)交流繼電器釋放過(guò)程動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行的研究并不多，本課題對(duì)交流繼電器電磁系統(tǒng)釋放過(guò)程進(jìn)行仿真，考慮電壓幅值、斷電時(shí)刻影響，對(duì)電磁系統(tǒng)釋放過(guò)程中動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。利用基于有限元的Maxwell軟件，對(duì)拍合式繼電器電磁系統(tǒng)進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真和分析，得出其工作特性曲線，并對(duì)其影響因素進(jìn)行分析比較，考慮實(shí)際工作中的剩磁影響，對(duì)拍合式交流繼電器的樣機(jī)研究和設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。論文通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的研究和比較，zui終選擇CAN總線通信方式。CAN總線是一種串行通信總線，與其它通信總線相比，CAN總線通信的實(shí)時(shí)性、可靠性、和靈活性更加突出。作為一種標(biāo)準(zhǔn)，CAN總線的應(yīng)用范圍也在逐漸擴(kuò)大，從zui初的汽車控制領(lǐng)域擴(kuò)展到了工業(yè)控制的許多領(lǐng)域，是目前zui有前途的數(shù)據(jù)總線之一。CAN總線通信時(shí)，繼電器在總線上根據(jù)地址進(jìn)行區(qū)分識(shí)別，按照事先通訊協(xié)議的約定，主控系統(tǒng)對(duì)繼電器發(fā)出控制指令，繼電器執(zhí)行控制指令。設(shè)計(jì)的基于CAN總線的現(xiàn)場(chǎng)總線繼電器輸入電壓：22Vdc～32Vdc；輸出負(fù)載：1H觸點(diǎn)，負(fù)載電流1A；具備CAN總線通訊功能，通過(guò)CAN總線對(duì)繼電器進(jìn)行控制；輸入輸出隔離；繼電器地址可離線修改。論文中詳細(xì)敘述了設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，介紹了基于CAN總線的現(xiàn)場(chǎng)總線繼電器的硬件設(shè)計(jì)、工作原理以及相關(guān)的軟件程序設(shè)計(jì)思路、編制方法。

PILZ皮爾茲繼電器故障分析

磁保持PILZ繼電器是智能電表的核心部件之一，應(yīng)具有高的可靠性、安全性及抗短路電流能力。針對(duì)智能電表用磁保持PILZ繼電器的常見失效原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，觸頭表面污染引起磁保持PILZ繼電器熔焊失效；復(fù)合鉚釘觸頭開裂導(dǎo)致磁保持PILZ繼電器熔焊失效或斷開失效；在進(jìn)行短路載流能力試驗(yàn)時(shí)，不合理的磁保持PILZ繼電器結(jié)構(gòu)引發(fā)爆炸；中間位置導(dǎo)致磁保持PILZ繼電器出現(xiàn)斷開失效。

皮爾茲安全繼電器主要有兩個(gè)作用：一是隔離作用;二是增加輔助接點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中增加接點(diǎn)比較少，因?yàn)楝F(xiàn)在的接觸器可以另加很多對(duì)輔助接點(diǎn)，而且動(dòng)作也可靠，所以沒有必要在一般控制日路中增加輔助繼電器。而隔離作用在目前的控制中用得是比較多的。筆者以為主要有兩個(gè)方面的隔離：一是將一個(gè)控制回路分隔為兩個(gè)甚至更多的相對(duì)獨(dú)立的回路;二是將強(qiáng)電量的模擬信號(hào)通過(guò)中間繼電器轉(zhuǎn)化為開關(guān)量侑源或無(wú)源)。這里強(qiáng)調(diào)的不是這些繼電器的作用，而是要通過(guò)工程實(shí)例，對(duì)中間繼電器應(yīng)用中的技術(shù)問題做出分析及提出解決的對(duì)策。
安全繼電器顧名思義要安全，它是一個(gè)安全回路中所必須的控制部分(安全回路包括安全輸入，控制器，安全輸出)，安全繼電器接受了安全輸入(比方說(shuō)安全光幕、安全門鎖)通過(guò)內(nèi)部回路的判斷，確定性的輸出開關(guān)信號(hào)到設(shè)備的控制回路里。它的輸入輸出一般都是冗余的，并且觸點(diǎn)都是強(qiáng)制導(dǎo)向的開關(guān)。

其實(shí)安全繼電器說(shuō)白了就是把2-4個(gè)繼電器混在了一起，各自的觸點(diǎn)很多是互鎖的，這樣就可以有效地監(jiān)控外部回路的觸點(diǎn)是否熔接，或者有沒有短路等現(xiàn)象。

而PILZ安全繼電器可以監(jiān)控功率、電流、電壓、接地故障、相位序列;同時(shí)也可以用來(lái)控制急停、安全門、光柵、安全地毯、雙手控制等，而且PILZ安全繼電器操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)品部件符合標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范(如EN954-1)而且通過(guò)zui少一家以上的機(jī)構(gòu)測(cè)試，并予以認(rèn)證。帶有插入終端的單元，可確保更快的試運(yùn)行，有zui小的空間，有zui高的安全等級(jí)，*的性價(jià)比，通用電源的低存儲(chǔ)成本?？捎糜谒邪踩δ?，如監(jiān)控緊急停止，安全門，光柵等。

因此，PILZ繼電器電壽命的試驗(yàn)方法以及試驗(yàn)條件的研究一直是國(guó)內(nèi)外電器學(xué)術(shù)界所研究的重要領(lǐng)域。另外，當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)裝置被設(shè)計(jì)出來(lái)并投入運(yùn)行之后，一旦發(fā)生故障，用戶普遍認(rèn)為是PILZ繼電器本身發(fā)生了故障，這種判斷在某種程度上是比較武斷的。在實(shí)際中，出現(xiàn)故障的原因很多，那么就需要一種便捷、行之有效的方法來(lái)判斷故障的來(lái)源和性質(zhì)。本論文主要從兩個(gè)方面展開了工作。一方面，對(duì)單相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載的PILZ繼電器電壽命的試驗(yàn)條件進(jìn)行了理論研究。首先從PILZ繼電器的負(fù)載—單相異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型的建立入手，分別從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度對(duì)單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止時(shí)的瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行分析。然后對(duì)實(shí)際的控制情況進(jìn)行了檢測(cè)，并與理論結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，以印證理論的正確性。zui后總結(jié)得出PILZ繼電器電壽命試驗(yàn)設(shè)備模擬電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)的試驗(yàn)條件，其中包括PILZ繼電器的觸點(diǎn)電壓和回路電流條件。另一方面，也對(duì)PILZ繼電器電壽命試驗(yàn)設(shè)備的智能化技術(shù)進(jìn)行了探討。首先對(duì)二十世紀(jì)六十年代興起的故障樹分析方法進(jìn)行了介紹。在故障樹分析理論的基礎(chǔ)上，對(duì)電壽命試驗(yàn)設(shè)備的主回路進(jìn)行了分析，并建立相應(yīng)的故障樹。然后對(duì)建好的故障樹尋找zui小割集。zui后根據(jù)zui小割集確定故障診斷的實(shí)現(xiàn)算法。給出了激光校正的原理和激光測(cè)量方法，并用于某型號(hào)PILZ繼電器，具體測(cè)試了其簧片氣隙的大小和分布情況。利用PILZ繼電器金屬簧片進(jìn)行了大量的激光校正測(cè)試試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果表明：激光照射后，簧片得到的校正量h與激光測(cè)量點(diǎn)到激光校正點(diǎn)的間距x2成正比例線性關(guān)系，可用h=kx2近似表示；而激光功率P和照射時(shí)間t與簧片獲得的校正量h之間則大致成拋物線關(guān)系，起始時(shí)功率越大，時(shí)間越長(zhǎng)，校正量越大，但過(guò)了拐點(diǎn)之后情況則相反。測(cè)試結(jié)果同時(shí)表明：在性能指標(biāo)范圍內(nèi)，激光校正并不會(huì)影響PILZ繼電器簧片的機(jī)械壽命。分析和計(jì)算證明，選擇合適的激光功率P與時(shí)間參數(shù)t,利用激光對(duì)該P(yáng)ILZ繼電器的簧片氣隙進(jìn)行校正是可行的；結(jié)合氣隙大小的測(cè)試數(shù)據(jù)分析可知，生產(chǎn)線上絕大多數(shù)PILZ繼電器的簧片氣隙調(diào)整只需通過(guò)靜簧片的激光校正就能得以實(shí)現(xiàn)，與手工校正相比具有較高的校正效率。

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