Accelerated storage degradation testing and failure mechanisms of aerospace electromagnetic relay

• Autorzy: Wang Z. B. , Shang S. , Wang J.-W. , Huang Z.-L. , Sai F.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.4.6

Warianty tytułu

PL

Badania przyspieszone degradacji w czasie składowania przekaźników elektromagnetycznych stosowanych w przemyśle lotniczym oraz mechanizmów ich uszkodzeń

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

It is difficult to obtain the failure data of high-reliability and long-lifetime aerospace electromagnetic relay (EMR), even if based on the traditional accelerated storage life testing method. Based on the reliability test technique, the scheme of accelerated degradation testing for aerospace EMR was designed. The test system of aerospace electromagnetic relay storage parameters under temperature-accelerated stress was designed and developed. The most past research on storage reliability of relay only focuses on the measurement of contact resistance. The relay time parameters (pick-up time, opening time, overtravel time, rebound duration time, etc.) which reflect main performance function were not monitored. So, in this study the relay time parameters and relay contact resistance were detected simultaneously. According to the analysis on experiment results of contact resistance, relay time parameters, the degradation phenomena of aerospace EMR in long-term storage are investigated, which provides the bases for determining degradation sensitive parameters. Finally, based on the structure and function of aerospace EMR, the storage failure mechanism is investigated by conductive properties themselves. The microscopic morphology and changes in chemical elements for relay contact surface was analyzed by SEM and EDX regularly, which provide references for the relay storage failure mechanism.

PL

Ze względu na wysoką niezawodność i długi cykl życia przekaźników elektromagnetycznych stosowanych w przemyśle lotniczym (EMR), trudno jest uzyskać dane o ich uszkodzeniach, nawet gdy korzysta się z tradycyjnej metody przyspieszonych badań dopuszczalnego okresu składowania. W przedstawionym artykule, opracowano, w oparciu o technikę badania niezawodności, schemat przyspieszonego badania degradacji przekaźników elektromagnetycznych stosowanych w lotnictwie. Zaprojektowano i zpracowano system oceny parametrów składowania przekaźników elektromagnetycznych używanych w lotnictwie w warunkach przyspieszonych przy skrajnych temperaturach. Ostatnie badania nad niezawodnością składowania przekaźników koncentrują się wyłącznie na pomiarze rezystancji styku. Nie były w nich monitorowane parametry czasowe przekaźnika (czas załączania, czas otwarcia, czas opóźnienia, czas trwania odbicia itp.), które odzwierciedlają jego główne funkcje. W przedstawionych badaniach mierzono jednocześnie parametry czasowe przekaźników i rezystancję styków. W oparciu o analizę uzyskanych wyników doświadczeń, badano zjawiska degradacji EMR podczas ich długoterminowego składowania, co stanowiło podstawę do wyznaczenia parametrów wrażliwych na degradację. Wreszcie, w oparciu o strukturę i funkcje EMR, badano mechanizm powstawania uszkodzeń podczas ich składowania na podstawie właściwości przewodzących. Prowadzone regularnie metodami SEM i EDX analizy budowy mikroskopowej oraz przemian pierwiastków chemicznych zachodzących na powierzchni styków przekaźnika stanowią odniesienie dla badań mechanizmu powstawania uszkodzeń podczas składowania przekaźników.

Słowa kluczowe

EN

electrical contact; electromagnetic relay; failure mechanisms; storage reliability; degradation testing

PL

styk elektryczny; przekaźnik elektromagnetyczny; mechanizmy uszkodzeń; niezawodność składowania; badania degradacji

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 4
• Strony: 530--541
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wang Z. B.

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No.02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R. China
• Post-doctoral research center, School of Mechanical Engineering and Automation Zhejiang Sci-Tech University No.928 Second Avenue, Xiasha Higher Education Zone Hangzhou, Zhejiang, 310018, P.R. China

autor

Shang S.

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No.02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R. China

autor

Wang J.-W.

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No.02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R. China

autor

Huang Z.-L.

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No.02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R. China

autor

Sai F.

• School of Electronics and Information Jiangsu University of Science and Technology No.02 Mengxi Street, Jingkou District Zhenjiang, Jiangsu, 212003, P.R. China

Bibliografia

• 1. Guo F Y, Chen Z H. Electrical Contacts Theory Applications and Technology, China Electric Power Press, Beijing, 2008.
• 2. Holm, R. Electrical Contacts . Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1981.
• 3. Książkiewicz A, Janiszewski J. Low voltage relay contact resistance change influence by short-circuit current. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2015; 17 (4): 600–603, http://dx.doi.org/10.17531/ein.2015.4.16.
• 4. Li K, Lu J G, Zhang G S. The approach to predication of contact reliability for relay. Transactions of China Electrotechnical Society 1999; 14(2): 55-59.
• 5. Li L , Xu W. Optimum scheme design and analysis of accelerated life test for sealed electromag-netic relay. Low Voltage Apparatus 2010; (4): 13-16.
• 6. Lu J G, Jin F Q. Reliability design on electromagnetic system of relay. Proceedings of 36th Relay Conference 1988:1-4.
• 7. Luo Y Y, Lu J G. Li W H, Wang L Z. Study on the accelerated life test of storage life for sealed electromagnetic relays. Acta Armamentarii 2007; 28(8): 997-1001.
• 8. Ma X B, Wang J Z, Zhao Y. Reliability assessment using constant-stress accelerated degradation data based on pseudo life distribution. Journal of Systems Engineering and Electronics 2011; 33(1): 228-0232.
• 9. Mcpherson J W. Reliability Physics and Engineering, New York: Springer, 2010, https://doi.org/10.1007/978-1-4419-6348-2.
• 10. Meeker W Q, Hamada M. Statistical tools for the rapid development and evaluation of high-reliability products. IEEE Transactions on Reliability 1995; 44: 187-198, https://doi.org/10.1109/24.387370.
• 11. Meeker W Q, Escobar L A, Lu C J. Accelerated degradation tests: Modeling and analysis. Technometrics 1998; 40(2): 89-99.5.
• 12. Nelson W. Accelerated Testing: Statistical Methods, Test Plans, and data Analysis. New York: John Wiley Press, 1990, https://doi. org/10.1002/9780470316795.
• 13. Ren W B , Chen Y , Wang Z B, Zhang C and Zhai G F. Investigation of the μN level adhesion force characteristics of gold-coated materials in air. The Journal of Adhesion 2016: 1-16, https://doi.org/10.1080/00218464.2016.1197125.
• 14. Ren W B, Chen Y, Wang Z B, Xue S J and Zhang X. Electrical contact resistance of coated spherical contacts. IEEE Transactions on Electron Devices 2016; 63(11): 4373-4379, https://doi.org/10.1109/TED.2016.2612545.
• 15. V N Nair. Discussion of estimation of reliability in field-performance studie. Technometrics 1988; 30(4): 379-383, https://doi. org/10.2307/1269798.
• 16. Wan B, Fu G C, Li N, Zhao Y H, Wang L. Storage life prediction of electromagnetic relay based on pof analysis. Annual Reliability and Maintainability Symposium 2013: 875-880, https://doi.org/10.1109/RAMS.2013.6517671.
• 17. Wang Y, Zhang C, Chen X, Tan Y. Lifetime prediction method for electron multiplier based on accelerated degradation test. Eksploatacja i Niezawodnosc - Maintenance and Reliability 2014, 16 (3): 484-490.
• 18. Zang C Y, He J J, Li J, et al. Contact resistance and surface film of sealed relay contacts . Proceedings of the CSEE 2008; 28(31): 125-130.
• 19. Zhai G F, Liang H M, Wang H, et al. Research on the parameters optimum design of polarized magnetic system based on orthogonal design. Proceedings of the CSEE 2003; 23(10): 157-163.
• 20. Zhai G F, Wang Q Y, Yang W Y. Permanent-magnet equivalent model of y,calculating relay's static attractive torque characteristics by finite element method, IEEE Transactions on Magnetics 2012; 48(9): 2467-2471, https://doi.org/10.1109/TMAG.2012.2196705.
• 21. Zhang J. H., Kong X B.The failure mode analysis of low frequency electrical connectors. Electromechanical Components 1989; 9: 36-43.