中間繼電器可靠性實(shí)驗(yàn)研究

【摘 要】中間繼電器的觸點(diǎn)對數(shù)多，容量較大，通常在電路中起到擴(kuò)大觸點(diǎn)數(shù)量和容量的中間放大和轉(zhuǎn)換的作用。它廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及各種控制系統(tǒng)中。目前，國產(chǎn)中間繼電器的可靠性水平較低，不能滿足電氣控制系統(tǒng)的可靠性要求，使電器控制系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)。對中間繼電器進(jìn)行了可靠性試驗(yàn)；分析記錄了中間繼電器在不同負(fù)載條件下，不同工作階段的失效情況，并分析其失效模式；從中間繼電器的框架結(jié)構(gòu)及材料、觸頭材料及結(jié)構(gòu)、其他輔助材料（潤滑劑）等方面考慮提高其可靠性；提出了中間繼電器可靠性的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】中間繼電器；可靠性試驗(yàn)；繼電器失效；觸點(diǎn)

一、中間繼電器的可靠性指標(biāo)

中間繼電器可靠性指標(biāo)應(yīng)從其工作特點(diǎn)和失效模式確定中間繼電器是頻繁操作的控制類電器觸點(diǎn)頻繁進(jìn)行閉合和分?jǐn)嗖僮?，從而對控制電路?shí)現(xiàn)通電和斷電操作。對中間繼電器的工作可靠性，我們最關(guān)心的是它工作一段時(shí)間后，還是否能夠可靠地工作，不發(fā)生失效。因此選定失效率作為中間繼電器的可靠性指標(biāo)?？煽啃怨ぷ髦?，在任一瞬時(shí)t時(shí)的失效率是指工作到t時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)它與工作時(shí)間有關(guān)，即失效率是時(shí)間t的函數(shù)。人（t）一般稱為失效率函數(shù)。按最大失效率的數(shù)值分為亞五級、五級、六級、七級（即YW、W、L、Q）。

二、中間繼電器的可靠性試驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)條件。第一，試驗(yàn)環(huán)境條件?？煽啃栽囼?yàn)在正常的使用條件下進(jìn)行。即滿足GB/T14048.1中規(guī)定的正常使用條件：即溫度范圍為：-5℃～+40℃，相對濕度為：50%～90%，大氣壓力為：86kPa～106kPa。試品在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件中放置足夠的時(shí)間，以使試品達(dá)到熱平衡。試驗(yàn)環(huán)境注意避免灰塵和其它污染。第二，試品的安裝條件。試驗(yàn)過程中試品的安裝根據(jù)其實(shí)際使用時(shí)的特點(diǎn)。其安裝符合以下要求：試品以正常使用方式安裝在正常使用位置；試品安裝在無顯著沖擊和振動的地方；試品安裝面與垂直面的傾斜度符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。第三，試驗(yàn)電源條件。頻率為50Hz的正弦波電源，其容許偏差為：令波形畸變因數(shù)50/0，令頻率偏差為士50/0。直流電源必須保證試驗(yàn)中不影響產(chǎn)品性能，可采用三項(xiàng)全波整流電源，但紋波分量滿足以下規(guī)定：令直流電源的紋波系數(shù)不大于50/0。第四，負(fù)載條件。一是負(fù)載電源。負(fù)載電源可分為直流電源或交流電源。本試驗(yàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)中沒有特別規(guī)定，我們采用的是直流電源。二是負(fù)載為阻性負(fù)載。三是試驗(yàn)時(shí)觸點(diǎn)電路的開路電壓Ue，采用24V。第五，試驗(yàn)激勵條件。一是試驗(yàn)試品以輸入激勵量的額定值進(jìn)行激勵。二是每小時(shí)的循環(huán)次數(shù)。試驗(yàn)時(shí)每小時(shí)的循環(huán)次數(shù)不低于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的額定值。為縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，在不影響試品正常動作與釋放的條件下，試品每小時(shí)的循環(huán)次數(shù)可以高于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的額定值，在我們的試驗(yàn)中，采用了以下數(shù)值：2400、3600。

三、失效判據(jù)

中間繼電器的失效以觸點(diǎn)系統(tǒng)失效為主，還伴隨有熔接粘接、燃弧、零部件損壞效形式?？煽啃栽囼?yàn)過程中，當(dāng)出現(xiàn)下列任意一種情況時(shí)，即認(rèn)為該試品失效。一是斷開觸點(diǎn)間電壓U低于極限值U，除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，U應(yīng)為觸點(diǎn)回路電壓的90%及以上。二是觸點(diǎn)發(fā)生熔接或其它形式的粘接。三是觸點(diǎn)燃弧時(shí)間超過0.1秒。四是繼電器線圈通電時(shí)不動作。五是繼電器線圈斷電時(shí)不返回。六是試品零部件有破壞性損壞、連接導(dǎo)線及零部件松動。七是試品在試驗(yàn)后的檢測中，任一項(xiàng)目的檢測結(jié)果不符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

四、繼電器可靠性改進(jìn)措施

（1）改進(jìn)觸點(diǎn)材料。優(yōu)良的電接觸材料的基本要求是：良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性；低的接觸電阻和溫升；抗熔焊和抗環(huán)境介質(zhì)污染。我們提出如下改良措施：提高電觸點(diǎn)材料自身的抗腐蝕能力；加覆導(dǎo)電涂層。（2）增大觸點(diǎn)接觸壓力。中間繼電器動靜觸點(diǎn)間的壓力越大，觸點(diǎn)接觸電阻越小，觸電溫升越低。較大的觸點(diǎn)接觸壓力，對周圍環(huán)境污染或化學(xué)腐蝕而在觸點(diǎn)表面產(chǎn)生的表面膜有較好的清除作用。較大的觸點(diǎn)接觸壓力對觸點(diǎn)彈跳具有一定的抑制作用?？紤]到觸點(diǎn)壓力大時(shí)，觸點(diǎn)的磨損也大，所以適當(dāng)增加觸點(diǎn)接觸壓力可以提高觸點(diǎn)接觸可靠性?？梢钥紤]通過適當(dāng)增加觸點(diǎn)彈簧和橋臂材料的強(qiáng)度以加大觸點(diǎn)接觸壓力。（3）實(shí)驗(yàn)篩選。通過試驗(yàn)可以知道，由于觸點(diǎn)表面膜的存在，使得觸點(diǎn)表面接觸電阻偏高，導(dǎo)致觸點(diǎn)早期失效較嚴(yán)重。大電流對表面膜有清除作用。對于繼電器產(chǎn)品有高可靠性要求的用戶，可以通過旱期篩選試驗(yàn)，使產(chǎn)品度過旱期失效階段。但這不是提高中間繼電器可靠性的治本之法，而且篩選會不可避免地提高產(chǎn)品成本，不適和產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陸儉國主編.電器可靠性理論及其應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1996

[2]劉炳彰.低壓電器可靠性及其試驗(yàn)研究（一）[J].江蘇電器.2003（2）

[3]陸儉國，王景芹.低壓保護(hù)電器可靠性理論及其研究[M].機(jī)械工業(yè)出版社