黃磊

（國營蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

關(guān)鍵字：繼電器；脈沖電流；觸點(diǎn)表面狀態(tài)；接觸可靠性

1 前言

繼電器廣泛應(yīng)用于飛機(jī)的電氣系統(tǒng)中，用于各種控制和信號(hào)傳輸，其使用可靠性對(duì)系統(tǒng)正常工作至關(guān)重要，在繼電器制造過程中，要求采取一系列專門的管理和測(cè)試方法，進(jìn)行可靠性篩選，保證產(chǎn)品制造的整體可靠性。而對(duì)于航空維修保障過程中的繼電器性能檢測(cè)，目前仍采用常規(guī)的觸點(diǎn)接觸電阻靜態(tài)測(cè)試方式，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)GJB 65B-1999《有可靠性指標(biāo)的電磁繼電器總規(guī)范》而言，絕大部分的測(cè)試要求均已忽略，這就造成了個(gè)別繼電器雖然在靜態(tài)接觸電阻測(cè)試下合格，但實(shí)際使用可靠性已接近臨界不合格，裝機(jī)使用不久就發(fā)生故障，嚴(yán)重影響飛行安全。按照GJB 65B-1999 要求，對(duì)航空維修保障過程的繼電器進(jìn)行全部性能測(cè)試。由于不具有工藝操作性，對(duì)于航空裝備中使用過的繼電器進(jìn)行可靠性評(píng)估缺乏有效手段。本文針對(duì)航空維修保障過程中繼電器的檢測(cè)薄弱環(huán)節(jié)——觸頭表面狀態(tài)檢測(cè)，研制了一套檢測(cè)設(shè)備，采用脈沖電流法，對(duì)繼電器進(jìn)行了大量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)表面狀態(tài)良好觸頭的與表面存在氧化物/多余物的觸頭，在脈沖電流下觸點(diǎn)壓降變化規(guī)律不同，可以作為判斷繼電器觸點(diǎn)表面狀態(tài)的依據(jù)。

2 檢測(cè)設(shè)備的研制

2.1 硬件組成

繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備，采用分立儀器搭建，全套設(shè)備包括1 臺(tái)便攜加固式計(jì)算機(jī)、1 臺(tái)儀器機(jī)箱、1型繼電器測(cè)試工裝，見圖1。其中，儀器機(jī)箱由1 臺(tái)程控直流電源、2 臺(tái)正向壓降測(cè)試儀、1 個(gè)USB 轉(zhuǎn)四通道串口模塊，該檢測(cè)設(shè)備硬件上包括繼電器夾具、程控電源、正向壓降測(cè)試儀和上位機(jī)電腦。

圖1 測(cè)試設(shè)備總體構(gòu)成

繼電器測(cè)試工裝包括針床、固定裝置、測(cè)試插孔及殼體。針床一端用于實(shí)現(xiàn)與繼電器觸點(diǎn)引腳的接觸，另一端連接至測(cè)試插孔上；固定裝置用于將繼電器固定在針床上；測(cè)試插孔通過電纜實(shí)現(xiàn)與程控電源的輸出端、正向壓降測(cè)試儀的檢測(cè)端的連接。

程控電源用于提供繼電器線圈供電，實(shí)現(xiàn)繼電器的通斷吸合，滿足常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)的性能測(cè)試需求。

正向壓降測(cè)試儀用于提供繼電器觸點(diǎn)的負(fù)載測(cè)試脈沖電流，并測(cè)量觸點(diǎn)兩端的壓降。脈沖電流范圍從1 ～100A，可安整數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，脈沖寬度50 ～300μs。

上位機(jī)電腦通過串口與程控電源、正向壓降測(cè)試儀進(jìn)行通訊控制，并實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果的定量分析。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

該套檢測(cè)設(shè)備核心為正向壓降測(cè)試儀，由其提供可調(diào)節(jié)的脈沖電流，主要技術(shù)參數(shù)如下：脈沖電流調(diào)節(jié)范圍：0 ～100A；脈沖寬度：50 ～300μs；開路電壓：18V；壓降測(cè)量范圍：(0 ～12)V@10A；(0 ～10)V@20A；壓降測(cè)量精度：≤0.1%。

設(shè)備可以進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試，具備測(cè)試結(jié)果記錄功能。

2.3 軟件功能

主要實(shí)現(xiàn)對(duì)壓降測(cè)試儀和程控直流電源的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器觸點(diǎn)回路施加可控的脈沖電流信號(hào)，采集繼電器觸點(diǎn)在不同回路電流下的壓降，支持手動(dòng)測(cè)試、自動(dòng)測(cè)試和循環(huán)測(cè)試等功能，得到繼電器觸點(diǎn)的VA曲線、線性度、平均電阻值曲線和線性度曲線，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，主要功能見圖2。

圖2 軟件主要功能

軟件在登錄的同時(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)初始化，若初始化失敗，則不能進(jìn)入測(cè)試界面，如圖3 所示。初始化成功，則進(jìn)入軟件主頁面。

圖3 登錄及初始化

進(jìn)入主界面后，有3 種測(cè)試方式選擇，“自動(dòng)測(cè)試”、“循環(huán)測(cè)試”和“手動(dòng)測(cè)試”。

自動(dòng)測(cè)試。自動(dòng)測(cè)試方式下，可以設(shè)置繼電器信號(hào)錄入（包含繼電器型號(hào)、操作者、繼電器件號(hào)、觸點(diǎn)號(hào)）、測(cè)試參數(shù)輸入（包含起始電流、終止電流、掃描測(cè)試、線圈電壓、脈沖寬度和采集速率），測(cè)試記錄區(qū)為測(cè)試流程信息記錄區(qū)域，測(cè)試數(shù)據(jù)區(qū)是測(cè)試結(jié)果顯示區(qū)域，曲線區(qū)是按照測(cè)試結(jié)果進(jìn)行圖形顯示，并按照最小二乘法對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行曲線擬合和顯示，測(cè)試界面見圖4。

圖4 自動(dòng)測(cè)試界面

循環(huán)測(cè)試。循環(huán)測(cè)試方式下，可以設(shè)置繼電器信號(hào)錄入（包含繼電器型號(hào)、操作者、繼電器件號(hào)、觸點(diǎn)號(hào)）、測(cè)試參數(shù)輸入（包含起始電流、終止電流、掃描測(cè)試、線圈電壓、脈沖寬度和采集速率）和循環(huán)次數(shù)的錄入，測(cè)試記錄區(qū)為測(cè)試流程信息記錄區(qū)域，測(cè)試數(shù)據(jù)區(qū)顯示單次測(cè)試結(jié)果和整體測(cè)試結(jié)果，曲線區(qū)第一部分是按照單次測(cè)試結(jié)果進(jìn)行圖形顯示，并按照最小二乘法對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行曲線擬合和顯示，第二部分顯示整體的平均電阻曲線，第三部分顯示整體的線性度曲線，測(cè)試界面見圖5。

圖5 循環(huán)測(cè)試界面

手動(dòng)測(cè)試。手動(dòng)測(cè)試方式下，可以手動(dòng)輸入正向電流、電流開關(guān)和線圈電壓，用于手動(dòng)檢查特定脈沖寬度及電流下觸點(diǎn)壓降，測(cè)試界面見圖6。

圖6 手動(dòng)測(cè)試界面

3 試驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果

使用該設(shè)備選擇自動(dòng)測(cè)試程序?qū)M(jìn)廠大修更換的繼電器（型號(hào)：ТКЕ56ПОДГ）開展測(cè)試，得到觸點(diǎn)的V-A 曲線，對(duì)繼電器進(jìn)行開帽檢查，并使用體式顯微鏡觀察觸點(diǎn)表面狀態(tài)。典型V-A 曲線如下。

（1）V-A 曲線近似一條直線，無明顯跳變，線性度在0.1%以下，見圖7，觸點(diǎn)表面狀態(tài)良好。

圖7 典型測(cè)試曲線1

（2）V-A 曲線局部有輕微跳變，近似直線，總體線性度在2%以下，見圖8，觸點(diǎn)表面狀態(tài)可接受。

圖8 典型測(cè)試曲線2

（3）V-A 曲線在某一個(gè)或幾個(gè)電流值處跳變，總體線性度差，超過2%，見圖9，觸點(diǎn)表面狀態(tài)存在氧化物/多余物，存在接觸不良的風(fēng)險(xiǎn)。

圖9 典型測(cè)試曲線3

（4）V-A 曲線不斷跳變，總體線性度差，超過2%，甚至達(dá)百分之幾十，見圖10，觸點(diǎn)表面狀態(tài)存在氧化物/多余物，觸點(diǎn)接觸不良，不可接受。

圖10 典型測(cè)試曲線4

4 結(jié)語

本文介紹了基于脈沖電流法研制的繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)檢測(cè)設(shè)備，該套設(shè)備可輸出窄脈沖大電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器觸點(diǎn)接觸電阻的快速檢測(cè)并輸出V-A 曲線，通過對(duì)繼電器觸點(diǎn)表面狀態(tài)進(jìn)行顯微觀察，將觸點(diǎn)表面狀態(tài)與試驗(yàn)曲線綜合分析，根據(jù)觸點(diǎn)V-A 曲線變化規(guī)律及曲線線性度大小評(píng)價(jià)觸點(diǎn)表面狀態(tài)和接觸可靠性。