基于脉冲电流法的继电器触点表面状态检测研究

黄磊

（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241007）

关键字：继电器；脉冲电流；触点表面状态；接触可靠性

1 前言

继电器广泛应用于飞机的电气系统中，用于各种控制和信号传输，其使用可靠性对系统正常工作至关重要，在继电器制造过程中，要求采取一系列专门的管理和测试方法，进行可靠性筛选，保证产品制造的整体可靠性。而对于航空维修保障过程中的继电器性能检测，目前仍采用常规的触点接触电阻静态测试方式，相对标准GJB 65B-1999《有可靠性指标的电磁继电器总规范》而言，绝大部分的测试要求均已忽略，这就造成了个别继电器虽然在静态接触电阻测试下合格，但实际使用可靠性已接近临界不合格，装机使用不久就发生故障，严重影响飞行安全。按照GJB 65B-1999 要求，对航空维修保障过程的继电器进行全部性能测试。由于不具有工艺操作性，对于航空装备中使用过的继电器进行可靠性评估缺乏有效手段。本文针对航空维修保障过程中继电器的检测薄弱环节——触头表面状态检测，研制了一套检测设备，采用脉冲电流法，对继电器进行了大量检测，发现表面状态良好触头的与表面存在氧化物/多余物的触头，在脉冲电流下触点压降变化规律不同，可以作为判断继电器触点表面状态的依据。

2 检测设备的研制

2.1 硬件组成

继电器触点状态检测设备，采用分立仪器搭建，全套设备包括1 台便携加固式计算机、1 台仪器机箱、1型继电器测试工装，见图1。其中，仪器机箱由1 台程控直流电源、2 台正向压降测试仪、1 个USB 转四通道串口模块，该检测设备硬件上包括继电器夹具、程控电源、正向压降测试仪和上位机电脑。

图1 测试设备总体构成

继电器测试工装包括针床、固定装置、测试插孔及壳体。针床一端用于实现与继电器触点引脚的接触，另一端连接至测试插孔上；固定装置用于将继电器固定在针床上；测试插孔通过电缆实现与程控电源的输出端、正向压降测试仪的检测端的连接。

程控电源用于提供继电器线圈供电，实现继电器的通断吸合，满足常开触点和常闭触点的性能测试需求。

正向压降测试仪用于提供继电器触点的负载测试脉冲电流，并测量触点两端的压降。脉冲电流范围从1 ～100A，可安整数进行调节，脉冲宽度50 ～300μs。

上位机电脑通过串口与程控电源、正向压降测试仪进行通讯控制，并实现测试结果的定量分析。

2.2 主要技术参数

该套检测设备核心为正向压降测试仪，由其提供可调节的脉冲电流，主要技术参数如下：脉冲电流调节范围：0 ～100A；脉冲宽度：50 ～300μs；开路电压：18V；压降测量范围：(0 ～12)V@10A；(0 ～10)V@20A；压降测量精度：≤0.1%。

设备可以进行手动测试和自动测试，具备测试结果记录功能。

2.3 软件功能

主要实现对压降测试仪和程控直流电源的自动控制，实现对继电器触点回路施加可控的脉冲电流信号，采集继电器触点在不同回路电流下的压降，支持手动测试、自动测试和循环测试等功能，得到继电器触点的VA曲线、线性度、平均电阻值曲线和线性度曲线，对数据进行存储，主要功能见图2。

图2 软件主要功能

软件在登录的同时，进行系统初始化，若初始化失败，则不能进入测试界面，如图3 所示。初始化成功，则进入软件主页面。

图3 登录及初始化

进入主界面后，有3 种测试方式选择，“自动测试”、“循环测试”和“手动测试”。

自动测试。自动测试方式下，可以设置继电器信号录入（包含继电器型号、操作者、继电器件号、触点号）、测试参数输入（包含起始电流、终止电流、扫描测试、线圈电压、脉冲宽度和采集速率），测试记录区为测试流程信息记录区域，测试数据区是测试结果显示区域，曲线区是按照测试结果进行图形显示，并按照最小二乘法对测试结果进行曲线拟合和显示，测试界面见图4。

图4 自动测试界面

循环测试。循环测试方式下，可以设置继电器信号录入（包含继电器型号、操作者、继电器件号、触点号）、测试参数输入（包含起始电流、终止电流、扫描测试、线圈电压、脉冲宽度和采集速率）和循环次数的录入，测试记录区为测试流程信息记录区域，测试数据区显示单次测试结果和整体测试结果，曲线区第一部分是按照单次测试结果进行图形显示，并按照最小二乘法对测试结果进行曲线拟合和显示，第二部分显示整体的平均电阻曲线，第三部分显示整体的线性度曲线，测试界面见图5。

图5 循环测试界面

手动测试。手动测试方式下，可以手动输入正向电流、电流开关和线圈电压，用于手动检查特定脉冲宽度及电流下触点压降，测试界面见图6。

图6 手动测试界面

3 试验验证及结果

使用该设备选择自动测试程序对进厂大修更换的继电器（型号：ТКЕ56ПОДГ）开展测试，得到触点的V-A 曲线，对继电器进行开帽检查，并使用体式显微镜观察触点表面状态。典型V-A 曲线如下。

（1）V-A 曲线近似一条直线，无明显跳变，线性度在0.1%以下，见图7，触点表面状态良好。

图7 典型测试曲线1

（2）V-A 曲线局部有轻微跳变，近似直线，总体线性度在2%以下，见图8，触点表面状态可接受。

图8 典型测试曲线2

（3）V-A 曲线在某一个或几个电流值处跳变，总体线性度差，超过2%，见图9，触点表面状态存在氧化物/多余物，存在接触不良的风险。

图9 典型测试曲线3

（4）V-A 曲线不断跳变，总体线性度差，超过2%，甚至达百分之几十，见图10，触点表面状态存在氧化物/多余物，触点接触不良，不可接受。

图10 典型测试曲线4

4 结语

本文介绍了基于脉冲电流法研制的继电器触点状态检测设备，该套设备可输出窄脉冲大电流，实现对继电器触点接触电阻的快速检测并输出V-A 曲线，通过对继电器触点表面状态进行显微观察，将触点表面状态与试验曲线综合分析，根据触点V-A 曲线变化规律及曲线线性度大小评价触点表面状态和接触可靠性。