中間繼電器可靠性實驗研究

【摘 要】中間繼電器的觸點對數(shù)多，容量較大，通常在電路中起到擴(kuò)大觸點數(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)在實際運行中存在著較大的風(fēng)險。對中間繼電器進(jìn)行了可靠性試驗；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；繼電器失效；觸點

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頻繁進(jìn)行閉合和分?jǐn)嗖僮鳎瑥亩鴮刂齐娐穼崿F(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)。可靠性工作中，在任一瞬時t時的失效率是指工作到t時刻后的單位時間內(nèi)發(fā)它與工作時間有關(guān)，即失效率是時間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方法

實驗條件。第一，試驗環(huán)境條件。可靠性試驗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間，以使試品達(dá)到熱平衡。試驗環(huán)境注意避免灰塵和其它污染。第二，試品的安裝條件。試驗過程中試品的安裝根據(jù)其實際使用時的特點。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中不影響產(chǎn)品性能，可采用三項全波整流電源，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。三是試驗時觸點電路的開路電壓Ue，采用24V。第五，試驗激勵條件。一是試驗試品以輸入激勵量的額定值進(jìn)行激勵。二是每小時的循環(huán)次數(shù)。試驗時每小時的循環(huán)次數(shù)不低于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的額定值。為縮短實驗時間，在不影響試品正常動作與釋放的條件下，試品每小時的循環(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。可靠性試驗過程中，當(dāng)出現(xiàn)下列任意一種情況時，即認(rèn)為該試品失效。一是斷開觸點間電壓U低于極限值U，除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，U應(yīng)為觸點回路電壓的90%及以上。二是觸點發(fā)生熔接或其它形式的粘接。三是觸點燃弧時間超過0.1秒。四是繼電器線圈通電時不動作。五是繼電器線圈斷電時不返回。六是試品零部件有破壞性損壞、連接導(dǎo)線及零部件松動。七是試品在試驗后的檢測中，任一項目的檢測結(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：提高電觸點材料自身的抗腐蝕能力；加覆導(dǎo)電涂層。（2）增大觸點接觸壓力。中間繼電器動靜觸點間的壓力越大，觸點接觸電阻越小，觸電溫升越低。較大的觸點接觸壓力，對周圍環(huán)境污染或化學(xué)腐蝕而在觸點表面產(chǎn)生的表面膜有較好的清除作用。較大的觸點接觸壓力對觸點彈跳具有一定的抑制作用。考慮到觸點壓力大時，觸點的磨損也大，所以適當(dāng)增加觸點接觸壓力可以提高觸點接觸可靠性。可以考慮通過適當(dāng)增加觸點彈簧和橋臂材料的強(qiáng)度以加大觸點接觸壓力。（3）實驗篩選。通過試驗可以知道，由于觸點表面膜的存在，使得觸點表面接觸電阻偏高，導(dǎo)致觸點早期失效較嚴(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，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