Mikroschalter elektrische Lebensdauer vs. mechanische Lebensdauer vergleicht zwei verschiedene Dauertests. Die mechanische Lebensdauer zählt Schaltspiele bei einer angegebenen Geschwindigkeit und einem angegebenen Weg ohne erregte Kontaktlast. Die elektrische Lebensdauer zählt Schaltspiele, während die Kontakte eine bestimmte Spannung, einen bestimmten Strom und eine bestimmte Lastart schalten. Die Zahlen sind nicht austauschbar, und keine davon ist ein Versprechen hinsichtlich der Kalenderlebensdauer für eine fertige Maschine. Ein Käufer sollte nach den Testbedingungen des genauen Modells fragen und diese dann mit der realen Betätigungsrate, dem Nachlauf, dem Einschaltstrom, der Einschaltdauer, der Umgebung und dem akzeptablen Ausfallrisiko der Maschine vergleichen. Dieser Leitfaden erklärt, wie man diese Werte liest, ohne eine Lebensdauerbewertung für ein LEMA-Teil zu erfinden, das in Ihrer Baugruppe nicht getestet wurde.
Was ist mechanisches Leben?
Die mechanische Lebensdauer, auch mechanische Beständigkeit genannt, beschreibt die Anzahl der vollständigen Schaltspiele, die bei einer festgelegten mechanischen Prüfung erreicht werden, normalerweise ohne dass der Kontaktstromkreis unter Last steht. Ein Schaltspiel bedeutet, dass der Betätiger durch seinen vorgeschriebenen Betätigungs- und Rückstellweg bewegt wird und nicht nur berührt wird. Die Prüfung muss die Betätigungsfrequenz, den Hub oder Überhub, die Betätigungsgeschwindigkeit, die Montage sowie das Kriterium definieren, das als Ausfall des Schalters gewertet wird. Ein Mechanismus kann seine Sprungfunktion, Federkraft, sein Rückstellverhalten oder seine Maßhaltigkeit verlieren, selbst wenn keine elektrische Last geschaltet wird.
Das Beschreibung der Publikation IEC 61020-1 identifiziert elektromechanische Schalter als Geräte, die eine elektrische Verbindung durch mechanische Kontaktbewegung verändern, und besagt, dass die allgemeine Spezifikation Terminologie und Prüfverfahren behandelt. Das ist ein nützlicher Rahmen, kein Beweis dafür, dass ein bestimmtes KW12-Modell einen spezifischen Haltbarkeitswert erfüllt. Fordern Sie für die mechanische Seite eines gekauften Modells den Prüfbericht oder das Datenblatt des Herstellers an und lesen Sie dessen Definition eines vollständigen Zyklus und eines Ausfalls am Ende der Lebensdauer.
In einer Maschine kann ein Hebel, der hart von einer Nocke getroffen wird, ein Kolben, der über seinen zulässigen Weg hinaus angetrieben wird, oder ein Schalter, der an einer vibrierenden Halterung montiert ist, eine ganz andere Beanspruchung erfahren als bei einem Labortest. Ebenso kann sich ein gut ausgerichteter Aktor, der mit kontrollierter Geschwindigkeit betrieben wird, anders verhalten als einer, der Querkräfte erfährt. Die Anzahl der Zyklen auf einer Katalogseite ist daher ein Vergleich unter angegebenen Bedingungen und keine Erlaubnis, die Konstruktion der Montage zu vernachlässigen.
Was ist das elektrische Leben?
Elektrische Lebensdauer ist die Anzahl der Schaltspiele, die erreicht wird, während Kontakte eine definierte elektrische Last ein- und ausschalten. Eine nützliche Bemessung muss mindestens Spannung, Strom, AC oder DC, Art der Last, Schalthäufigkeit und Ausfallkriterien angeben. Derselbe Schalter kann sich an einem SPS-Eingang anders verhalten als an einer induktiven Relaisspule oder einem Motorstromkreis. Eine allgemeine Stromangabe allein reicht nicht aus, um die Lebensdauer vorherzusagen, da die Beanspruchung beim Öffnen und Schließen vom gesamten Stromkreis abhängt.
Unter Last kann es an Kontaktoberflächen zu Lichtbögen, Erwärmung, Materialübertragung, Lochfraß, Verschweißen und Änderungen des Übergangswiderstands kommen. Der Schweregrad hängt von Spannung, Stromverlauf, Einschaltstrom, Induktivität, Kontaktmaterial, Öffnungsverhalten und Entstörung ab. Untersuchungen zum Verhalten elektromechanischer Kontakte von Die Veröffentlichungen im Bereich Elektrotechnik der Marquette University veranschaulicht, warum die Überwachung sowohl des Übergangswiderstands als auch der Kontaktkraft bei der Prüfung der Schalterzuverlässigkeit von Bedeutung ist. Diese Forschung betrifft mikrofabrizierte Kontakte anstelle eines LEMA-Serienschalters, liefert also lediglich Einblicke in die Physik; sie liefert keine LEMA-Lebensdauerangabe.
Die elektrische Lebensdauer ist bei der Schaltung einer anspruchsvollen Nennlast im Allgemeinen geringer als die mechanische Lebensdauer, aber der Unterschied ist modell- und prüfabhängig. Gehen Sie nicht von einem festen Verhältnis aus und rechnen Sie keinen Wert in den anderen um. Ein Schalter, der nur einen hochohmigen Reglereingang steuert, ist möglicherweise einer geringeren Schaltenergie ausgesetzt als einer, der direkt eine Spule unterbricht, dennoch haben Kleinspannungskreise ihre eigenen Anforderungen an Kontaktmaterial und Signalintegrität. Bewerten Sie die tatsächliche Schaltung und nicht eine allgemeine Bezeichnung “geringe Last”.
Mechanisches Leben vs. elektrisches Leben: Was man vergleichen kann
| Frage | Hinweise auf mechanisches Leben | Hinweise auf elektrisches Leben | Käuferaktion |
|---|---|---|---|
| Wird der Kontakt während des Tests belastet? | Normalerweise stromlos. | Angegebene Spannung, Stromstärke und Last geschaltet. | Bestätigen Sie die genaue Prüfschaltung und Lastkategorie. |
| Was zählt als eine Operation? | Spezifizierte Bewegung durch Betätigung und Rückkehr. | Spezifizierte Bewegung plus Schalten der Prüflast. | Vergleiche dieselbe Zyklusdefinition mit der Maschinensequenz. |
| Was kann das Ergebnis einschränken? | Aktor, Feder, Gehäuse, Hub, Rückstellung oder Kraftdrift. | Kontaktabnutzung oder -verschweißung, Drift des Übergangswiderstands sowie mechanische Grenzen. | Fragen Sie, welche Ausfallkriterien der Test verwendet hat. |
| Was prognostiziert der Wert? | Ausdauer im angegebenen unbelasteten Test. | Ausdauer bei der angegebenen Schaltlast. | Setzen Sie keines von beiden mit einer garantierten kalendarischen Lebensdauer gleich. |
| Was muss zur Anwendung passen? | Hub, Geschwindigkeit, Betätigungsrate, Ausrichtung, Umgebung. | Alle mechanischen Bedingungen plus Spannung, Einschaltstrom, AC/DC, Lasttyp, Entstörung. | Teste produktionsnahe Muster in der realen Montage. |
Die Tabelle verwendet absichtlich keine universellen Zyklenzahlen. Eine Zahl ohne dazugehörige Testgrenze führt eher in die Irre, als dass sie hilft. Fordern Sie Daten für die genaue Teilenummer und Kontaktkonfiguration an. Wenn ein Lieferant einen alternativen Antrieb oder eine alternative Anschlussvariante anbietet, bestätigen Sie, ob dessen Haltbarkeitsnachweis für diese Variante gültig ist, anstatt von einem familienweiten Wert auszugehen.
Warum die Last der Maschine die Antwort verändert
Eine ohmsche Prüflast ist kein Ersatz für eine Überprüfung mit induktiver Last. Ein induktiver Stromkreis speichert Energie; das Öffnen der Kontakte kann eine Spannungsspitze und einen Lichtbogen erzeugen, es sei denn, die Konstruktion steuert dies. Ein Motor oder eine Lampe kann beim Schließen einen hohen Einschaltstrom erzeugen, selbst wenn der Betriebsstrom gering erscheint. Gleichstromlichtbogen können sich anders verhalten als Wechselstromlichtbogen, da der Strom den Nulldurchgang bei jeder Halbwelle nicht von Natur aus durchläuft. Ein Schutzgerät kann die Kontaktbeanspruchung verringern, aber die Abfallzeit verändern oder Leckströme verursachen, weshalb es unter Berücksichtigung des gesamten Steuerstromkreises ausgewählt werden muss.
Auch ein Steuereingang muss ausgewertet werden. Ein SPS-Eingang zieht möglicherweise nur wenig Strom, aber lange Kabel, schlechte Erdung, Verschmutzung, unpassendes Kontaktmaterial oder Prellen können ein Signal unzuverlässig machen. Bezüglich des spezifischen Zusammenhangs zwischen Übergangswiderstand und Funktion siehe LEMA Leitfaden zum Übergangswiderstand von Mikroschaltern. Sie befasst sich mit Messungen und Symptomen, während sich dieser Artikel mit Definitionen von Ausdauer befasst; die beiden Themen sollten nicht zu einem Keyword-Ziel zusammengelegt werden.
In einer Beschaffungsspezifikation sind die Schaltungsbedingungen explizit anzugeben: Nenn- und Höchstspannung, Dauerstrom, gemessener Einschaltstrom, Lastart, Schaltfrequenz, Kontaktanordnung sowie eventuelle Entstörglieder. Wenn der Schalter ein Relais oder Schütz ansteuert, sind die tatsächlichen Spuleneigenschaften und die Schutzbeschaltung zu erfassen. Ein elektrischer Lebensdauerwert aus dem Katalog kann dann mit einer Schaltung verglichen werden, die ihren Testbedingungen ähnelt. Ohne diese Informationen ist ein vorhergesagtes Austauschintervall reine Spekulation.
Warum der Betätigungsweg selbst für die elektrische Lebensdauer von Bedeutung ist
Die Kontakte können nicht unabhängig von der Betätigung des Aktuators beurteilt werden. Ein zu geringer Weg kann zu einer mangelhaften Übertragung oder unvollständigen Rückstellung führen. Ein zu großer Weg oder ein harter mechanischer Schlag können das Gehäuse, den Hebel oder den inneren Mechanismus beschädigen. Ein sehr langsamer Nocken kann das Kraftprofil verändern; ein schneller Nocken kann den Stoß vergrößern. Der gewählte Hebel verändert das Verhältnis zwischen der Maschinenbewegung und dem internen Schalterweg. Diese Variablen können sowohl die Lebensdauer bei Nichtbelastung als auch unter Last der Baugruppe beeinflussen.
LEMAs Vorweg-, Nachlauf- und Differenzweg-Leitfaden erklärt die für die Interpretation einer Weichenzeichnung erforderlichen Bewegungsbegriffe. Die Auswahlleitfaden für die Betätigungskraft deckt die Abstimmung von Kraft und Weg ab. Vergleichen Sie bei einem realen Modell die Arbeits- und Ruhestellung, den zulässigen Nachlauf und die zulässige Kraft mit der Nockengeometrie an beiden Toleranzextremen. Verwenden Sie den Mikroschalter nicht als Endanschlag der Maschine, es sei denn, die Gerätekonstruktion rechtfertigt diese Verwendung ausdrücklich.
Wie man Zyklen in einen Inspektionsplan umwandelt, ohne vorzugeben, Ausfälle vorherzusagen
Eine einfache Arbeitslastschätzung hilft bei der Dimensionierung eines Tests, wandelt jedoch eine Katalogangabe nicht in eine Gewährleistung um. Zählen Sie die tatsächlichen Betätigungsereignisse in jedem Betriebsmodus. Wenn eine Maschine über Schichten hinweg mit unterschiedlichen Raten läuft, berechnen oder protokollieren Sie die erwarteten Zyklen pro Tag für jeden Modus und fassen Sie diese zusammen. Berücksichtigen Sie dabei Anlauf-, Reinigungs-, Referenzier-, Rüst- und Fehlersuchzyklen, sofern diese relevant sind. Die resultierende Anzahl gibt an, wie schnell ein Dauertest erreicht sein könnte; sie garantiert jedoch nicht, wann ein Ausfall auftreten wird.
Wenn ein Schalter beispielsweise zweimal pro Maschinenzyklus betätigt wird, entspricht die tägliche Schalthäufigkeit dem Doppelten der Maschinenzyklen, vorausgesetzt, dass jedes Mal eine vollständige Betätigung und Rückstellung erfolgt. Wenn die Maschine gelegentlich im Tippbetrieb läuft oder in die Ausgangsposition zurückkehrt, fügen Sie diese Ereignisse hinzu, anstatt sie in einem Durchschnitt zu verstecken. Vergleichen Sie dann die Anwendungshäufigkeit mit den elektrischen und mechanischen Testdaten des genauen Modells und legen Sie Inspektions- oder Austauschegeln fest, die den Folgen eines Ausfalls angemessen sind. Dies ist eine Planungsmethode und keine numerische Empfehlung für alle Fabriken.
Wo ein übersehenes oder hängen gebliebenes Signal Anlagen beschädigen oder Personen verletzen kann, ist die angegebene Lebensdauer eines einzelnen Schalters keine Sicherheitsbewertung. Die Maschine erfordert eine risikobasierte Steuerungsauslegung, geeignete Fehlererkennung, Prüfintervalle und Validierung. Beschreiben Sie niemals einen Standard-Mikroschalter allein aufgrund seiner Schaltspielanzahl oder seiner Kontaktanordnung als sicherheitsgerichtete Verriegelung.
Was von einem Lieferanten anzufordern ist, bevor ein Wechsel genehmigt wird
- Exakte Identität Modellnummer, Hebel- oder Stößeloption, Schaltung, Anschlüsse und Zeichnungsrevision.
- Beide Ausdauerwerte: Anzahl der mechanischen und elektrischen Schaltspiele für genau diese Konfiguration, sofern verfügbar.
- Testbedingungen: Spannung, Strom, AC/DC, ohmsche oder induktive Last, Einschaltstrom, Taktfrequenz, Betätigungsgeschwindigkeit, Hub und Nachlauf, Umgebungsbedingungen und Stichprobengröße.
- Fehlerkriterien: zulässige Änderung des Übergangswiderstands, des Arbeitspunkts, der Kraft, der Isolation oder Unfähigkeit zum Schalten und Rückstellen.
- Anwendungsvergleich: Belege dafür, dass die vorgesehene Last, Montage und Umgebung innerhalb der angegebenen Nennwerte liegen.
- Substitutionskontrolle ein Verfahren zur Überprüfung von Änderungen des Kontaktmaterials, des Betätigers, der Anschlussform oder der Fertigungsrevision.
Überprüfen Sie die Mikroschalter-Produktfamilie LEMA KW12 für die verfügbare Konstruktion und verwenden Sie deren genaue Teilezeichnung für die Auswahlliste. Das Bild und die Familienbeschreibung allein begründen keine Lebensdauer unter Ihrer Last. Das breitere LEMA Mikroschalter-Sortiment kann bei der Identifizierung von Alternativen helfen, wenn Kraft, Gehäuse oder Anschlüsse abweichen. Fordern Sie modellspezifische Daten an, bevor Sie Freigaben für die Serienbeschaffung erteilen.
Häufige Fehler beim Lesen einer Lebensversicherungseinstufung
Ein häufiger Fehler ist es, die mechanische Lebensdauer anzuführen, um eine stark beanspruchte Anwendung zu rechtfertigen. Ein weiterer besteht darin, einen Test der elektrischen Lebensdauer mit ohmscher Last so zu interpretieren, als gelte er für eine induktive Spule oder einen Motor. Ein dritter ist die Annahme, dass eine höhere Schaltspielanzahl in jedem Schaltkreis eine bessere Zuverlässigkeit bedeutet. Kleine Signalströme, Verunreinigung, das Kontaktmaterial und die Verdrahtung können wichtiger sein als eine prominente Schaltspielzahl. Schließlich kann eine andere Betätigungsoption die Montage- und Schaltwegbedingungen verändern, selbst wenn sie einen ähnlichen internen Schalter verwendet.
Bei der Qualifikationsprüfung sollten die tatsächliche Halterung, der Nocken, das Kabel, der Steuereingang oder die Last sowie die Umwelteinflüsse verwendet werden. Den Schaltzustand im Ruhezustand und in den ungünstigsten Maschinenpositionen aufzeichnen. Kontaktrellen oder intermittierende Signale bei Betriebsdrehzahl beobachten. Die relevanten elektrischen und mechanischen Eigenschaften gemäß einer definierten Methode regelmäßig messen. Dieser Ansatz deckt Integrationsprobleme vor einer Großserienbestellung auf, wo ein reiner Katalogvergleich sie möglicherweise übersieht.
Video: Den Mechanismus im Kreislauf sehen
Dies RealPars-Erklärung zur Funktion mechanischer Endschalter zeigt, wie die Bewegung des Betätigers einen Kontakt überträgt. Ein Mikroschalter verwendet seinen eigenen spezifischen Mechanismus und seine eigenen Abmessungen, aber die Visualisierung hilft dabei, mechanische Schaltspiele von elektrischer Belastung zu unterscheiden. Das Video liefert keine KW12-Belastbarkeit.
Häufig gestellte Fragen
Ist die elektrische Lebensdauer immer geringer als die mechanische Lebensdauer?
Es liegt oft unter einer erheblichen geschalteten Last, aber es gibt kein universelles Verhältnis. Vergleichen Sie die angegebenen Nennwerte und Testbedingungen des genauen Modells. Berechnen Sie nicht das eine aus dem anderen.
Bedeutet ein SPS-Eingang, dass die elektrische Lebensdauer keine Rolle mehr spielt?
Nein. Die Energie mag zwar geringer sein als in einem Starkstromkreis, aber Kontaktmaterial, Mindestlast, Verkabelung, Verschmutzung und Signalqualität müssen dennoch überprüft werden. Validieren Sie das Eingangssignal unter realen Bedingungen.
Kann man die Dienstjahre aus einer Zyklenbewertung abschätzen?
Sie können abschätzen, wie viele Zyklen Ihre Anwendung ansammelt, aber eine Katalog-Testanzahl ist kein garantiertes Ausfalldatum. Nutzen Sie Anwendungstests und eine konsequenzbasierte Inspektionsplanung.
Erhöht ein langer Hebel die elektrische Lebensdauer des Schalters?
Nicht automatisch. Es verändert das Kraft-Weg-Verhältnis. Die elektrische Lebensdauer hängt weiterhin vom Kontaktdesign, der Last und den tatsächlichen Betätigungsbedingungen ab.
Fazit
Die mechanische Lebensdauer misst die Schaltspiele im leeren Zustand bei vorgegebener Bewegung; die elektrische Lebensdauer misst die Schaltspiele, während eine angegebene Last geschaltet wird. Lesen Sie für die OEM-Auswahl beide als begrenzte Tests, dokumentieren Sie die reale Schaltung und Aktorinbewegung und qualifizieren Sie den genauen Schalter in der fertigen Baugruppe. Die nützlichste Lieferantenantwort ist nicht die größte Schaltspielzahl, sondern eine rückverfolgbare Übereinstimmung zwischen den Testbedingungen und Ihrer Maschine.