关于混合延时继电器测试夹具的研制

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(陕西群力电工有限责任公司，陕西 宝鸡，721300)

1 引言

在混合延时继电器的生产过程中要使用到时间测量仪，但一般的时间测量仪只能测试动作延时和释放延时类型的产品相关参数，其它延时类型产品用该型的时间测量仪是无法完成定时循环和再循环时间的测试。

笔者根据继电器的延时情况，采用合适的电路将继电器的间隔定时转换成动作延时和释放延时进行测试，以保证可以在该型时间测量仪上进行定时循环和再循环时间的测试。而不需要重新购置其它时序的时间测量仪。

2 针对限时定时设计的转换电路

2.1 时序分析

在GJB1513A-2009《混合和固体延时继电器通用规范》中规定限时定时的时序图见图1所示。

在GJB1513A-2009《混合和固体延时继电器通用规范》中规定动作延时的时序图见图2所示。

动作延时，在输入控制电路激励后，其切换或负载电路按规定时间到达动作状态的延时继电器。

从图中可以明显看出两种时序的差异，限时定时是加激励，继电器就动作，动作时间到达后，继电器断开，而动作延时是输入端加激励，继电器延时后才能动作，且去激励后，产品不动作。所以测试动作延时的时间测量仪是无法直接对限时定时(间隔定时)继电器进行测量的，必须通过转换。下面是笔者设计的一个转换电路，在间隔定时电路上加上该转换电路后，其输出转换为动作延时，以便进行测试。

图1 限时定时(间隔定时)

图2 运作延时

根据动作延时测试的情况看，继电器输入端加激励，时间测量仪就开始计时，直到继电器吸合，时间测量仪停止并显示定时循环时间。也就是说动作延时的测试就是从输入端加激励到输出端动作相隔的一段时间。如果用它测试限时定时的继电器时，由于限时定时的继电器输入端加激励就吸合，所以限时定时继电器表现为加电就触发时间测量仪停止，测出的延时时间是混合延时继电器内部电磁继电器吸合的时间，而不是混合延时继电器的定时循环时间。

2.2 转换电路设计

怎么将限时定时的定时循环时间转换为输入端加激励到输出端动作相隔的一段时间呢？而根据以上分析的特性可以从这两点达到测试限时定时继电器定时循环时间的目的。

(1)将时间测量仪停止的时间点错过，不让时间测量仪停止，而一直计时到继电器动作。

(2)将常开转换为常闭。

2.2.1 下面是把限时定时转换为动作延时的电路图。按图3所示，1#、2#端子接时间测量仪电源端，3#、4#端子接时间测量仪的触点端。

图3 时序转换电路1

2.2.2 通过以上的电路转换实现以下功能：

(1)待测继电器J1(限时定时)输入端加激励后，时间测量仪不接待测继电器J1的常开触点，待测继电器J1第一次动作时不触发时间测量仪；

(2)选择待测继电器J1的常闭触点动作触发使端子3、4完全导通来达到测试待测继电器J1的动作时间的目的。

2.2.3 下图为图3电路各触点的时序图：

图4 转换电路1时序图

2.2.4 各时间段触点的具体动作情况见表1：

表1 时序转换电路1的触点动作情况

(1)端子3、4间的两个开关分别为待测继电器J1的常闭触点k1，短延时继电器J2的常开触点K2。测量仪启动(时序见图4中a点)，图3转换电路中输入端加激励即给1、2端子加输入电压，时间测量仪开始计时，待测继电器J1及短时间延时继电器J2均加输入激励电压。待测继电器J1动作，J1的常闭触点K1断开。这时短延时继电器J2的延时时间未到， J2的常开触点K2处断开状态，端子3、4间未导通，时间测量仪不会停止计时。

(2)短延时继电器J2延时时间到(时序见图4中b点)，J2的常开触点K2闭合。这时虽然K2闭合，但待测继电器J1的常闭触点是断开的，所以端子3、4间仍未导通，时间测量仪仍不会停止计时。

(3)当待测继电器J1再次转换时(时序见图4中c点)，J1的常闭触点K1闭合.这时，由于短延时继电器J2输入端仍在加电，所以其常开触点K2为闭合，当K1闭合时，端子3、4间完全导通，给时间测量仪发信号，时间测量仪停止计时并显示计时时间(即ac之间的延时时间t34)。

从表1可以看出输入端加激励时，端子3、4间串联的K1和K2触点总有一组不闭合，结果会导致端子3、4间收不到闭合的信号，时间测量仪就不会动作，只有到待测继电器J1延时时间到后，K1和K2触点才会全部呈现闭合状态，使端子3、4间收到闭合的信号，触发时间测量仪动作。 从图4可以看出端子3、4的输出状态和图2中继电器的输出时序一致。

3 短延时继电器J2和继电器J3的选取

3.1 短延时继电器J2延时时间选取

从上述时序图中可以看出，短延时继电器的吸合时间必选小于待测继电器的吸合时间。

下面是针对以上电路转换后所测继电器延时时间精度的分析：

(1)待测继电器J1加电，时间测量仪开始计时，没有时间差；

(2)端子3、4间的触发信号是由待测继电器J1的常闭触点触发的，所以没有时间差，所测时间是待测继电器的定时循环时间。当然这不包括仪表的测量误差。

3.2 继电器J3的选取

通过时间点的转换，可以很准确的利用动作延时的测量仪表测试限时循环的时间，但是以上的电路仅适用于有常闭触点的限时循环继电器，如果被测继电器没有常闭触点，以上电路就无法实现限时循环时序的转换。碰到这种情况，就必须使用一个有常闭触点的继电器进行转换。具体电路如下：

图5 时序转换电路2

通过以上的电路用电磁继电器J3把待测继电器(限时定时)的常开触点转为J3的常闭触点，再利用常闭触点和短延时继电器的常开触点一起控制时间测量仪吸合。

按图5所示，1#、2#端子接时间测量仪电源端，3#、4#端子接时间测量仪的触点端。

图6是图5电路各继电器触点的转换时序图。

图6 转换电路2时序图

各时间段触点的具体动作情况见表2：

表2 时序转换电路2的触点动作情况

(1)时间测量仪未加激励前，端子3、4间两个触点电磁继电器的常闭触点K3常闭，短延时继电器的触点K2常开，所以3#、4#端子处于常开状态。

(2)a点的触点动作状态：时间测量仪加激励开始计时(图6时序图的a1点，)，J1(待测继电器)及短延时继电器J2输入端加额定激励电压。待测继电器J1动作，短延时继电器J2开始延时。短延时继电器的K2常开，所以3#、4#端子处于常开状态。

待测继电器J1的常开触点K1(待测继电器的常开触点)闭合，电磁继电器J3输入端开始加激励，电磁继电器J3动作(图6时序图a2点)，其常闭触点K3断开，这时由于短延时继电器的延时时间未到，其常开触点K2仍处断开状态。3#、4#端子未闭合，时间测量仪得不到3#、4#端子闭合的信息，时间测量仪就不会停止计时。

(3)b点的触点动作状态：由于J2是短时间动作延时继电器，所以J2输入端加额定激励电压后，延时时间比待测继电器的延时时间先吸合，其常开触点K2闭合(图6 时序图b点)。

(4)c点的触点动作状态：K2闭合后，等待J1延时时间到后(图6时序图c1点)，其常开触点K1从闭合状态转换为断开状态。

K1断开后，J3停止动作(图6时序图c2点)，那么常闭触点K3由断开状态转换为闭合状态。

由于这时，K3闭合，K2闭合，所以端子3#、4#间的电路呈闭合状态，发送信号给时间测量仪，时间测量仪停止计时并显示继电器的延时时间。

从表2可以看出输入端加激励时，端子3、4间串联的K2和K3触点总有一组不闭合，结果会引起端子3、4间收不到闭合的信号，时间测量仪就不会吸合，只有到待测继电器延时时间到后，K2和K3触点才会全部呈现闭合状态，使端子3、4间收到闭合的信号，触发时间测量仪动作。

从图6可以看出，转换后的端子3、4的时序和图2中动作延时的输出时序一致。

由于上述方法中还用了一个继电器对常开触点进行转换，所以尽量选用断开时间短的继电器。

3.3 图5电路延时精度的分析

下面是针对以上电路转换后所测继电器延时时间精度的分析：

(1)待测继电器J1加电，时间测量仪开始计时，没有时间差；

(2)端子3、4间的触发信号并非是待测继电器J1的常闭触点触发的，而是电磁继电器J3的常闭触点触发。电磁继电器J3的常闭触点闭合是因为待测继电器J1断开，由于待测继电器J1是间隔定时循环继电器，其延时时间到，常开触点断开，电磁继电器J3断电，其常闭触点闭合，所以所测时间比待测继电器的延时时间多了一段J3释放的时间。所以我们在测试前可以先确认该继电器J3的释放时间，再从我们测试的时间中减去继电器J3的释放时间，就是待测继电器的延时时间。取一只电磁继电器，分别测试10次释放时间见表3：

表3 电磁继电器的释放时间参数

通过上表中电磁继电器部分的测试结果，同一只电磁继电器释放时间相差在微秒级。每次的混合延时继电器(待测继电器)的测试时间多出了电磁继电器的释放时间，由于同一只电磁继电器释放时间的差异，相差均在几十微秒，所以该电路测出的时间减去电磁继电器的释放时间，精度一般在微秒级。如果不减去电磁继电器的释放时间，该电路测出的混合延时继电器的延时精度一般在毫秒级。例如：定时循环时间为50ms，按上述线路进行测试，测试时间会增加1.5ms左右。1.5ms的偏差刚好是大了3%。但是随着延时时间的加长，这1.5ms造成的误差就基本可以忽略不计了。例如混合延时继电器的动作时间为1s时，1.5ms造成的偏差为0.15%。所以延时时间特别短的，可从测试的时间上减掉继电器J3的释放时间。延时时间特别长的，就直接进行测试。根据电磁继电器的释放时间造成的偏差，精度最多偏差10μs～20μs，相对于混合延时继电器(待测继电器)的延时时间可忽略不计。(当然这里不包括仪表的偏差。)

(3)取一只与电磁继电器相同功能的固体继电器，测量固体继电器的释放时间见表4：

表4 固体继电器的释放时间参数

通过上表中固体继电器的测试结果，同一只固体继电器释放时间相差在微秒级，每次释放时间相差均为1～2μs，所以该延时电路测出的时间精度一般在微秒级，而混合延时继电器的延时精度一般在毫秒级。例如：定时循环时间为50ms，按上述电路进行测试，测试时间会增加0.04ms左右。0.04ms的偏差对所测时间基本没有影响。如果要求更精确，可从测试的时间上减掉继电器J3的释放时间，根据固体继电器的释放时间，精度最多偏差1μs～2μs，相对于混合延时继电器(待测继电器)的延时时间可忽略不计。

4 总结

从上面的分析可以看出，转换时序主要在以下几点：

(1)想办法在时间测量仪输入端加激励时，时间测量仪采集输出端子不能有信号，通过电路将输出端子的信号错开；

(2)想办法将待测继电器输出端子的信号通过电路转换成动作延时传送到时间测量仪输出端子采集处。

从以上几种时序的转换方法可以看出，时间的测试无论它是常开或常闭，都要想办法把定时循环的起点转换为时间测量仪开始计时的点，而把定时循环的终点转换为时间测量仪停止计时的点。这样就很容易测试我们要的延时时间了。

其它重复循环定时、规定时序都可以采用同样的方法进行电路转换进行测试。