關(guān)于混合延時繼電器測試夾具的研制

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(陜西群力電工有限責(zé)任公司，陜西 寶雞，721300)

1 引言

在混合延時繼電器的生產(chǎn)過程中要使用到時間測量儀，但一般的時間測量儀只能測試動作延時和釋放延時類型的產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)，其它延時類型產(chǎn)品用該型的時間測量儀是無法完成定時循環(huán)和再循環(huán)時間的測試。

筆者根據(jù)繼電器的延時情況，采用合適的電路將繼電器的間隔定時轉(zhuǎn)換成動作延時和釋放延時進行測試，以保證可以在該型時間測量儀上進行定時循環(huán)和再循環(huán)時間的測試。而不需要重新購置其它時序的時間測量儀。

2 針對限時定時設(shè)計的轉(zhuǎn)換電路

2.1 時序分析

在GJB1513A-2009《混合和固體延時繼電器通用規(guī)范》中規(guī)定限時定時的時序圖見圖1所示。

在GJB1513A-2009《混合和固體延時繼電器通用規(guī)范》中規(guī)定動作延時的時序圖見圖2所示。

動作延時，在輸入控制電路激勵后，其切換或負載電路按規(guī)定時間到達動作狀態(tài)的延時繼電器。

從圖中可以明顯看出兩種時序的差異，限時定時是加激勵，繼電器就動作，動作時間到達后，繼電器斷開，而動作延時是輸入端加激勵，繼電器延時后才能動作，且去激勵后，產(chǎn)品不動作。所以測試動作延時的時間測量儀是無法直接對限時定時(間隔定時)繼電器進行測量的，必須通過轉(zhuǎn)換。下面是筆者設(shè)計的一個轉(zhuǎn)換電路，在間隔定時電路上加上該轉(zhuǎn)換電路后，其輸出轉(zhuǎn)換為動作延時，以便進行測試。

圖1 限時定時(間隔定時)

圖2 運作延時

根據(jù)動作延時測試的情況看，繼電器輸入端加激勵，時間測量儀就開始計時，直到繼電器吸合，時間測量儀停止并顯示定時循環(huán)時間。也就是說動作延時的測試就是從輸入端加激勵到輸出端動作相隔的一段時間。如果用它測試限時定時的繼電器時，由于限時定時的繼電器輸入端加激勵就吸合，所以限時定時繼電器表現(xiàn)為加電就觸發(fā)時間測量儀停止，測出的延時時間是混合延時繼電器內(nèi)部電磁繼電器吸合的時間，而不是混合延時繼電器的定時循環(huán)時間。

2.2 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

怎么將限時定時的定時循環(huán)時間轉(zhuǎn)換為輸入端加激勵到輸出端動作相隔的一段時間呢？而根據(jù)以上分析的特性可以從這兩點達到測試限時定時繼電器定時循環(huán)時間的目的。

(1)將時間測量儀停止的時間點錯過，不讓時間測量儀停止，而一直計時到繼電器動作。

(2)將常開轉(zhuǎn)換為常閉。

2.2.1 下面是把限時定時轉(zhuǎn)換為動作延時的電路圖。按圖3所示，1#、2#端子接時間測量儀電源端，3#、4#端子接時間測量儀的觸點端。

圖3 時序轉(zhuǎn)換電路1

2.2.2 通過以上的電路轉(zhuǎn)換實現(xiàn)以下功能：

(1)待測繼電器J1(限時定時)輸入端加激勵后，時間測量儀不接待測繼電器J1的常開觸點，待測繼電器J1第一次動作時不觸發(fā)時間測量儀；

(2)選擇待測繼電器J1的常閉觸點動作觸發(fā)使端子3、4完全導(dǎo)通來達到測試待測繼電器J1的動作時間的目的。

2.2.3 下圖為圖3電路各觸點的時序圖：

圖4 轉(zhuǎn)換電路1時序圖

2.2.4 各時間段觸點的具體動作情況見表1：

表1 時序轉(zhuǎn)換電路1的觸點動作情況

(1)端子3、4間的兩個開關(guān)分別為待測繼電器J1的常閉觸點k1，短延時繼電器J2的常開觸點K2。測量儀啟動(時序見圖4中a點)，圖3轉(zhuǎn)換電路中輸入端加激勵即給1、2端子加輸入電壓，時間測量儀開始計時，待測繼電器J1及短時間延時繼電器J2均加輸入激勵電壓。待測繼電器J1動作，J1的常閉觸點K1斷開。這時短延時繼電器J2的延時時間未到， J2的常開觸點K2處斷開狀態(tài)，端子3、4間未導(dǎo)通，時間測量儀不會停止計時。

(2)短延時繼電器J2延時時間到(時序見圖4中b點)，J2的常開觸點K2閉合。這時雖然K2閉合，但待測繼電器J1的常閉觸點是斷開的，所以端子3、4間仍未導(dǎo)通，時間測量儀仍不會停止計時。

(3)當(dāng)待測繼電器J1再次轉(zhuǎn)換時(時序見圖4中c點)，J1的常閉觸點K1閉合.這時，由于短延時繼電器J2輸入端仍在加電，所以其常開觸點K2為閉合，當(dāng)K1閉合時，端子3、4間完全導(dǎo)通，給時間測量儀發(fā)信號，時間測量儀停止計時并顯示計時時間(即ac之間的延時時間t34)。

從表1可以看出輸入端加激勵時，端子3、4間串聯(lián)的K1和K2觸點總有一組不閉合，結(jié)果會導(dǎo)致端子3、4間收不到閉合的信號，時間測量儀就不會動作，只有到待測繼電器J1延時時間到后，K1和K2觸點才會全部呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，使端子3、4間收到閉合的信號，觸發(fā)時間測量儀動作。 從圖4可以看出端子3、4的輸出狀態(tài)和圖2中繼電器的輸出時序一致。

3 短延時繼電器J2和繼電器J3的選取

3.1 短延時繼電器J2延時時間選取

從上述時序圖中可以看出，短延時繼電器的吸合時間必選小于待測繼電器的吸合時間。

下面是針對以上電路轉(zhuǎn)換后所測繼電器延時時間精度的分析：

(1)待測繼電器J1加電，時間測量儀開始計時，沒有時間差；

(2)端子3、4間的觸發(fā)信號是由待測繼電器J1的常閉觸點觸發(fā)的，所以沒有時間差，所測時間是待測繼電器的定時循環(huán)時間。當(dāng)然這不包括儀表的測量誤差。

3.2 繼電器J3的選取

通過時間點的轉(zhuǎn)換，可以很準(zhǔn)確的利用動作延時的測量儀表測試限時循環(huán)的時間，但是以上的電路僅適用于有常閉觸點的限時循環(huán)繼電器，如果被測繼電器沒有常閉觸點，以上電路就無法實現(xiàn)限時循環(huán)時序的轉(zhuǎn)換。碰到這種情況，就必須使用一個有常閉觸點的繼電器進行轉(zhuǎn)換。具體電路如下：

圖5 時序轉(zhuǎn)換電路2

通過以上的電路用電磁繼電器J3把待測繼電器(限時定時)的常開觸點轉(zhuǎn)為J3的常閉觸點，再利用常閉觸點和短延時繼電器的常開觸點一起控制時間測量儀吸合。

按圖5所示，1#、2#端子接時間測量儀電源端，3#、4#端子接時間測量儀的觸點端。

圖6是圖5電路各繼電器觸點的轉(zhuǎn)換時序圖。

圖6 轉(zhuǎn)換電路2時序圖

各時間段觸點的具體動作情況見表2：

表2 時序轉(zhuǎn)換電路2的觸點動作情況

(1)時間測量儀未加激勵前，端子3、4間兩個觸點電磁繼電器的常閉觸點K3常閉，短延時繼電器的觸點K2常開，所以3#、4#端子處于常開狀態(tài)。

(2)a點的觸點動作狀態(tài)：時間測量儀加激勵開始計時(圖6時序圖的a1點，)，J1(待測繼電器)及短延時繼電器J2輸入端加額定激勵電壓。待測繼電器J1動作，短延時繼電器J2開始延時。短延時繼電器的K2常開，所以3#、4#端子處于常開狀態(tài)。

待測繼電器J1的常開觸點K1(待測繼電器的常開觸點)閉合，電磁繼電器J3輸入端開始加激勵，電磁繼電器J3動作(圖6時序圖a2點)，其常閉觸點K3斷開，這時由于短延時繼電器的延時時間未到，其常開觸點K2仍處斷開狀態(tài)。3#、4#端子未閉合，時間測量儀得不到3#、4#端子閉合的信息，時間測量儀就不會停止計時。

(3)b點的觸點動作狀態(tài)：由于J2是短時間動作延時繼電器，所以J2輸入端加額定激勵電壓后，延時時間比待測繼電器的延時時間先吸合，其常開觸點K2閉合(圖6 時序圖b點)。

(4)c點的觸點動作狀態(tài)：K2閉合后，等待J1延時時間到后(圖6時序圖c1點)，其常開觸點K1從閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)換為斷開狀態(tài)。

K1斷開后，J3停止動作(圖6時序圖c2點)，那么常閉觸點K3由斷開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為閉合狀態(tài)。

由于這時，K3閉合，K2閉合，所以端子3#、4#間的電路呈閉合狀態(tài)，發(fā)送信號給時間測量儀，時間測量儀停止計時并顯示繼電器的延時時間。

從表2可以看出輸入端加激勵時，端子3、4間串聯(lián)的K2和K3觸點總有一組不閉合，結(jié)果會引起端子3、4間收不到閉合的信號，時間測量儀就不會吸合，只有到待測繼電器延時時間到后，K2和K3觸點才會全部呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，使端子3、4間收到閉合的信號，觸發(fā)時間測量儀動作。

從圖6可以看出，轉(zhuǎn)換后的端子3、4的時序和圖2中動作延時的輸出時序一致。

由于上述方法中還用了一個繼電器對常開觸點進行轉(zhuǎn)換，所以盡量選用斷開時間短的繼電器。

3.3 圖5電路延時精度的分析

下面是針對以上電路轉(zhuǎn)換后所測繼電器延時時間精度的分析：

(1)待測繼電器J1加電，時間測量儀開始計時，沒有時間差；

(2)端子3、4間的觸發(fā)信號并非是待測繼電器J1的常閉觸點觸發(fā)的，而是電磁繼電器J3的常閉觸點觸發(fā)。電磁繼電器J3的常閉觸點閉合是因為待測繼電器J1斷開，由于待測繼電器J1是間隔定時循環(huán)繼電器，其延時時間到，常開觸點斷開，電磁繼電器J3斷電，其常閉觸點閉合，所以所測時間比待測繼電器的延時時間多了一段J3釋放的時間。所以我們在測試前可以先確認該繼電器J3的釋放時間，再從我們測試的時間中減去繼電器J3的釋放時間，就是待測繼電器的延時時間。取一只電磁繼電器，分別測試10次釋放時間見表3：

表3 電磁繼電器的釋放時間參數(shù)

通過上表中電磁繼電器部分的測試結(jié)果，同一只電磁繼電器釋放時間相差在微秒級。每次的混合延時繼電器(待測繼電器)的測試時間多出了電磁繼電器的釋放時間，由于同一只電磁繼電器釋放時間的差異，相差均在幾十微秒，所以該電路測出的時間減去電磁繼電器的釋放時間，精度一般在微秒級。如果不減去電磁繼電器的釋放時間，該電路測出的混合延時繼電器的延時精度一般在毫秒級。例如：定時循環(huán)時間為50ms，按上述線路進行測試，測試時間會增加1.5ms左右。1.5ms的偏差剛好是大了3%。但是隨著延時時間的加長，這1.5ms造成的誤差就基本可以忽略不計了。例如混合延時繼電器的動作時間為1s時，1.5ms造成的偏差為0.15%。所以延時時間特別短的，可從測試的時間上減掉繼電器J3的釋放時間。延時時間特別長的，就直接進行測試。根據(jù)電磁繼電器的釋放時間造成的偏差，精度最多偏差10μs～20μs，相對于混合延時繼電器(待測繼電器)的延時時間可忽略不計。(當(dāng)然這里不包括儀表的偏差。)

(3)取一只與電磁繼電器相同功能的固體繼電器，測量固體繼電器的釋放時間見表4：

表4 固體繼電器的釋放時間參數(shù)

通過上表中固體繼電器的測試結(jié)果，同一只固體繼電器釋放時間相差在微秒級，每次釋放時間相差均為1～2μs，所以該延時電路測出的時間精度一般在微秒級，而混合延時繼電器的延時精度一般在毫秒級。例如：定時循環(huán)時間為50ms，按上述電路進行測試，測試時間會增加0.04ms左右。0.04ms的偏差對所測時間基本沒有影響。如果要求更精確，可從測試的時間上減掉繼電器J3的釋放時間，根據(jù)固體繼電器的釋放時間，精度最多偏差1μs～2μs，相對于混合延時繼電器(待測繼電器)的延時時間可忽略不計。

4 總結(jié)

從上面的分析可以看出，轉(zhuǎn)換時序主要在以下幾點：

(1)想辦法在時間測量儀輸入端加激勵時，時間測量儀采集輸出端子不能有信號，通過電路將輸出端子的信號錯開；

(2)想辦法將待測繼電器輸出端子的信號通過電路轉(zhuǎn)換成動作延時傳送到時間測量儀輸出端子采集處。

從以上幾種時序的轉(zhuǎn)換方法可以看出，時間的測試無論它是常開或常閉，都要想辦法把定時循環(huán)的起點轉(zhuǎn)換為時間測量儀開始計時的點，而把定時循環(huán)的終點轉(zhuǎn)換為時間測量儀停止計時的點。這樣就很容易測試我們要的延時時間了。

其它重復(fù)循環(huán)定時、規(guī)定時序都可以采用同樣的方法進行電路轉(zhuǎn)換進行測試。