Микропрекидач, као основни контролни елемент електронске опреме, има широку примену у области индустријске аутоматизације, паметне куће и аутомобилске електронике. Међутим, у влажним или корозивним срединама, њихови метални контакти су подложни оксидацији, пуцању шкољке, а унутрашње структуре могу да се заглаве, што доводи до повећане отпорности на излагање, квара, па чак и кратких спојева. Према статистикама, фактори животне средине су одговорни за више од 40%% кварова микропрекидача у обалним хемијским предузећима или опреми на отвореном. У овом раду је стратегија заштите микропрекидача систематски изложена са четири аспекта оптимизације материјала, пројектовања структуре, процеса заштите и управљања одржавањем, а на примеру је анализиран ефекат примене микропрекидача.
Избор материјала: побољшати отпорност на корозију на извору.
1.1 Оптимизација контактних материјала
Традиционални контакти од чистог сребра имају тенденцију да формирају изолациони слој од сребрног сулфида или сребрног оксида у влажним срединама, што резултира значајним повећањем контактне отпорности. У околини од 85% влажности, контактна отпорност контаката од стерлинг сребра може порасти са 10 омега на више од 500 омега за 72 сата, показали су подаци. Да би се решио овај проблем, најчешће коришћени контактни материјали од легура у индустрији су:
- Сребрни кадмијум оксид: додаје честице кадмијум оксида микропорозној структури. Под дејством лука, кадмијумова пара се ослобађа у површински оксидни слој. Има три пута већу отпорност на сумпор од стерлинг сребра и погодан је за сценарије индуктивног оптерећења као што су покретање и заустављање мотора.
- Сребрни никл: никл Честице никла могу побољшати структуру зрна, повећати тврдоћу контакта и смањити ерозију лука. У тестовима сланог спреја, отпорност на контакт АгНи контаката била је мања од 30 омега након 96 сати.
- Контакти за позлаћивање: кисеоник и сулфид могу бити потпуно изоловани када је дебљина златног слоја већа или једнака 2 микрона. Међутим, његови трошкови су релативно високи, углавном у областима високе поузданости као што је ваздухопловство.
1.2 Надоградња материјала кућишта
Материјал кућишта директно утиче на перформансе заптивања и отпорност на временске услове микропрекидача:
- Нерђајући челик (304/316Л): Стопа корозије кућишта од нерђајућег челика 316Л у окружењу киселе магле хемијских постројења је само 0,01 мм/годишње, много нижа од оне код конвенционалног угљеничног челика (0,5 мм/годишње).
- Инжењерска пластика (ПБТ/ПЦ): ПБТ има опсег температурне отпорности од -40 степени до 125 степени, стопу апсорпције воде мању од 0,1% и погодан је за контролу нивоа воде у кухињским апаратима, воду за веш машине итд. ПЦ има високу пропусност светлости и често се користи у микро-прекидачима који захтевају индикацију статуса.
- Керамичка кућишта: Керамика од алуминијума има температурну отпорност већу од 1000 степени и отпорност изолације већу од 10^14 Ω, али је релативно скупа и углавном се користи у области високонапонских прекидача.
Дизајн конструкције: Јачање отпорности на заптивке и прашину
2.1 Повећати стопу заштите интелектуалне својине.
ИП (Ингресс Протецтион) оцена је основни индекс способности заштите кућишта. У влажним условима, препоручује се да изаберете микро прекидач ИП67 или више:
- Може да спречи распршивање ниског притиска и погодан је за контролу нивоа воде у кухињским апаратима, воду за веш машине итд.
- Може се потопити у 1 метар воде 30 минута без продирања воде и широко се користи у спољним уличним светиљкама, бравама на вратима аутомобила и тако даље.
- ИП69К: Погодно за екстремна окружења као што су опрема за прераду хране и бродски навигациони системи, може да издржи до 80 степени Целзијуса високог{2}}испирања воденим млазом под притиском.
2.2 Иновације у заптивним конструкцијама
Двослојни{0}}заптивни прстенови: Инсталирајте два заптивна прстена од силиконске гуме између радног вратила и кућишта. Први прстен блокира прашину, а други водену пару. Експерименти показују да двослојно-заптивање може смањити вероватноћу продирања воде за 90%.
Пуњење од епоксидне смоле: унутрашње компоненте су потпуно инкапсулиране у епоксидној смоли, формирајући бешавну структуру. Према једном произвођачу аутомобила, животни век микропрекидача у тестовима сланог спреја повећао се са 500 сати на 2000 сати након што је процес уведен.
Ултразвучно заваривање: високофреквентни заварени спојеви за топљење помоћу вибрација да елиминишу мале празнине. У поређењу са традиционалним завртњима, ултразвучно заваривање има петоструко побољшање перформанси заптивања.
Заштитни процеси: блокирање путева корозије
3.1 Технологије обраде површине
Никловање: Слој никла од 5 микрона на површини контакта на бази бакра-може спречити инфилтрацију сулфида и побољшати отпорност на хабање. Подаци произвођача микропрекидача показују да никловани-контакти трају дупло дуже од необрађених.
Хемијско позлаћивање: слој злата дебљине 0,5 μм нанесен на контактну површину реакцијом хемијске редукције. Цена је само једна трећина цене позлате, а уједначеност премаза је боља.
Конформни премаз: Акрилни премаз се распршује на површину ПЦБ-а да би се формирао заштитни филм дебљине 0,1 мм против водене паре и слане магле. У тестовима високе{{4}температуре и високе{5}}односне влажности од 85 степени/85% релативне влажности, стопа отказа микропрекидача са конформним премазима је смањена за 80%.
3.2 Примене мазива
Употреба проводних мазива између контаката може смањити микро-корозију:
- Маст на бази сребра: Маст која садржи честице сребра може формирати проводљиви филм на контактној површини како би се спречила оксидација. Након 10^6 микроциклуса, контактни отпор је и даље мањи од 50 мΩ.
- Нанолубриканти: Наномазива која користе наночестице титанијум диоксида имају коефицијент трења 40% нижи од конвенционалних минералних уља и стабилна су у температурном опсегу од -40 степени до 150 степени.
УВОД Управљање одржавањем: продужење корисног века трајања
4.1 Периодични преглед и чишћење
Испитивање контактног отпора: мерење отпора између контактних тачака помоћу микроом метра. Ако прелази 100 омега, потребно је чишћење или замену.
Провера изгледа: користите лупу да проверите да ли кућиште има пукотина, проверите да ли је радна осовина заглављена.
Процес чишћења: Обришите контакте памучним тампонима{0}}натопљеним алкохолом. Избегавајте употребу детерџената који-садрже хлор да бисте спречили убрзану корозију.
4.2 Оптимизација усклађивања оптерећења
Пригушивање индуктивног оптерећења: У кругу за покретање и заустављање мотора, слободно ротирајућа диода је повезана паралелно, преносећи енергију лука од контактне тачке до диоде и продужавајући век контакта за више од 3 пута.
Филтер кондензатора: Упоредите кондензатор од 0,1 μФ на улазном крају прекидачког напајања да бисте смањили скокове напона и њихов утицај на контакте.
4.3 Контрола животне средине
Регулација температуре и влажности: Инсталирајте одвлаживач у влажном окружењу како бисте одржали релативну влажност испод 60%.
Дизајн заштите од прашине: поставите поклопац за прашину око микропрекидача да бисте смањили таложење прашине. Случај једне хемијске компаније показује да је циклус одржавања микропрекидача продужен са 1 месеца на 6 месеци након постављања поклопца за прашину.
Закључак:
Заштита микропрекидача у влажним или корозивним срединама захтева координисану оптимизацију у погледу материјала, структура, процеса и одржавања. Примена АгЦдО/АгНи контаката, ИП67 или више омотача, двоструких двоструких-слојних заптивних прстенова, прскања изолационог премаза итд. може значајно побољшати његову прилагодљивост околини. Истовремено, редовна инспекција, усклађивање оптерећења и контрола животне средине могу додатно продужити његов радни век. У будућности, са развојем наноматеријала и интелигентних технологија за надзор, перформансе заштите микропрекидача ће достићи виши ниво, пружајући поузданију заштиту за индустријску аутоматизацију и паметне куће.
