4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗方法研究

黃華才

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽，550009)

1 引言

隨著科學技術的發(fā)展，固體繼電器在智能控制領域的應用越來越廣泛，大到國防現(xiàn)代化建設，小到家用，每一種智能設備都離不開控制開關。固態(tài)繼電器與機電繼電器相比，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與機電繼電器本質(zhì)上相同的功能。固態(tài)繼電器是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關元件，它利用電子元器件的特點，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關特性，來達到無觸點，無火花地接觸和斷開被控電路。固態(tài)繼電器作為高壽命、高可靠、高靈敏度、快速轉(zhuǎn)換、電磁干擾小的一種繼電器，被廣泛應用在智能制造設備領域。4JGMK10-1GCH作為眾多固體繼電器中的一員，用戶的使用方法不同，它的控制使命也不一樣，為了在使用中得到質(zhì)量保障，能不能滿足其使用，用戶提出的每一項使用要求，我們都需進行產(chǎn)品的充分性、有效性、可靠性試驗驗證，下面我就與大家進行4JGMK10-1GHC固體繼電器特殊過載試驗方法如何實現(xiàn)、能不能滿足使用進行分析與研究。

2 4JGMK10-1GCH固體繼電器簡述

4JGMK10-1GCH固體繼電器為四路輸入、四路輸出固態(tài)繼電器，額定輸入電壓為28Vd.c,額定輸出電壓為60Vd.c，額定輸出過負載電流為64A。外形圖見下圖1，底視電路圖見下圖2。

圖1 外形圖

圖2 底視電路圖

3 過載試驗基本情況

3.1 4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗要求

要求常溫進行：60Vd.c,前19次過負載35A，通3s，斷200ms，第20次(第19次與20次間隔200ms)過負載45A通3s，監(jiān)測產(chǎn)品是否正常，之后斷開35A負載電流，四路同時加10A，通電40min，試驗后檢測產(chǎn)品電性能是否正常。

3.2 過載要求特殊性

GJB 1515A-2001固體繼電器通用規(guī)范過載試驗要求固體繼電器應循環(huán)接通和關斷10次，周期為1S，負載比為10%，試驗后檢測輸出漏電流。4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗要求與GJB 1515A-2001固體繼電器總規(guī)范要求的不一樣，4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器產(chǎn)品通斷1次的時間為3.2s，通斷19次為60.8s，20次為64s，共進行三種負載試驗，與傳統(tǒng)的過負載試驗不一樣，其要求具有特殊性，是一種新型試驗。

3.3 試驗實現(xiàn)難點

難點為如何控制4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器產(chǎn)品通斷19次后產(chǎn)品負載從35A躍變?yōu)?5A，在45A通3s，之后躍變?yōu)?0A，一直通電40min。由于是一種新型試驗，其控制功能如何實現(xiàn)，沒有試驗方法借鑒，需創(chuàng)新。

4 過載控制思路

基于4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗的特殊性，傳統(tǒng)的過載試驗方法已無法滿足其要求，需進行革新，融入新的試驗方法。實現(xiàn)4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗的方法有很多種，這里，我的實現(xiàn)方法既控制思路是：用1個加電延時64s斷開的時間繼電器控制35A負載電流電路，1個加電延時60.8s接通的時間繼電器控制10A負載電流電路，本文選用的2個時間繼電器產(chǎn)品均為JSB-184M，其觸點額定負載為5A，主要是控制繼電器的輸入端，被控繼電器的輸入電流為毫安級，JSB-184M產(chǎn)品觸點功率已滿足控制要求。試驗時，當被試件施加負載35A接通3s，斷0.2s的脈沖19次后，即60.8s，延時60.8s的時間繼電器接通，施加10A的負載，既第20次，根據(jù)并聯(lián)電路電流相加的原理，此時通過被試件的電流為45A，即從35A躍變?yōu)?5A，接通3s后，斷開200ms，此時的試驗總時間為64s，即控制35A負載電流的延時時間繼電器斷開，控制10A負載電流的延時時間繼電器處于接通狀態(tài)，直到通電40min結(jié)束，試驗完成，關閉電源。

5 4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗電路設計

5.1 控制時序設計

根據(jù)分析，產(chǎn)品的控制時序按下圖進行。

5.1.1 脈沖時序

根據(jù)圖3控制時序，第一種是脈沖電源施加的脈沖信號，控制通3s，斷0.2s的時序，共20次。

圖3 控制時序圖

5.1.2 延時關斷時序

第二種時序是采用延時關斷的時序，該時間繼電器的啟動工作我采用一顆可控硅晶閘管來控制，當?shù)谝环N脈沖時序啟動后，即觸發(fā)可控硅，該延時時間繼電器工作，延時關斷控制時長為3.2s×20=64s，該時序控制35A的負載電路。

5.1.3 延時接通時序

第三種時序采用延時接通的時序，延時到脈沖電源輸出19次后再啟動，即3.2s×19=60.8s,其控制10A的負載電路，當進行到20次時，時序二和時序三同時處于接通狀態(tài)，這時，給被試件共提供45A的負載電流，以達到要求。

5.1.4 持續(xù)加載10A

根據(jù)圖3時序二、時序三可知，當進行20次脈沖完成后，時序二關斷，時序三仍然保持接通，這樣，就滿足20次以后，產(chǎn)品一直進行10A的負載通電要求。

5.2 過載控制試驗電路設計

根據(jù)過載控制思路，設計4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗電路圖，如下圖4所示。

圖4 4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載控制圖

5.2.1 電路說明

M-28V為脈沖直流電源，Z-28V為直流穩(wěn)壓電源，OUT+為60Vd.c負載輸入電源，J1為4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器被試件，K1為該被試件的輸出端，J2、J3為控制繼電器，K2、K3分別為該控制繼電器的觸點，其額定負載能力大于45A；J4為JSB-184M時間繼電器(延時接通，60.8s)，K4-1、K4-2為該時間繼電器的兩組觸點；J5為JSB-184M時間繼電器(延時關斷，64s)，K5為該時間繼電器的觸點;K6為晶閘管；R1為限流電阻，30KΩ；R2為下拉電阻30kΩ，其作用是使晶閘管的門極維持在地電位；R3為負載限流電阻，控制10A；R4為負載限流電阻，控制35A。

5.2.2 工作原理

打開直流穩(wěn)壓電源，打開負載電壓，啟動脈沖電源，當脈沖電源施加第一個脈沖時，4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器工作，K1觸點閉合，由于晶閘管與J4、J5時間繼電器線圈串聯(lián)，根據(jù)晶閘管的工作特性，即在晶閘管的陽極A與陰極K之間加正向電壓，它的門極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓，它就會導通，導通后，門極失去控制作用，即使去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導通狀態(tài)。此時，晶閘管K6接通(K6的門極電壓為0.8V，門極電流約0.9mA)，這時J4和J5時間繼電器開始工作，J5為延時關斷時間繼電器，K5接通后(延時64s關斷)，J3繼電器工作，K3也接通。此時，通過4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器觸點K1的電流為35A，脈沖電源施加接通3s，斷0.2s的脈沖功率，當脈沖施加19次后(60.8s)，延時60.8s接通的J4時間繼電器的觸點K4-1、K4-2閉合，K4-1觸點控制J2的輸入端，J2繼電器工作，K2觸點閉合，施加10A負載，即第20次脈沖，通過被試件J1的觸點K1電流共45A；第20次完成后，脈沖電源關斷，同時延遲64s關斷的J5時間繼電器的觸點K5關斷，所控制的J3繼電器停止工作，K3觸點斷開，即切斷35A的負載電流，而此時，延時60.8s接通的J4時間繼電器處于工作狀態(tài)，Z-28V的直流電壓通過K4-2閉合觸點施加給被試件J1輸入端，J1仍處于導通狀態(tài)，由于J2繼電器是K4-1觸點控制，也處于工作狀態(tài)，故通過被試件J1的觸點K1電流由45A躍變?yōu)?0A，直到試驗要求的通電40min結(jié)束，關閉電源。

6 試驗效果

該試驗方法是否可行、試驗控制電路是否滿足技術要求？光靠理論還不行，還得經(jīng)過實際試驗驗證。于是，我按該控制電路搭接好試驗電路，接入被試件4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器進行試驗，為了更直觀、有效的觀察產(chǎn)品試驗是否正常，我采用接入示波器進行監(jiān)測，負載波形圖如下圖4、圖5、圖6所示。

圖4 4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗負載波形圖

圖5 4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗負載波形圖

圖6 4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗負載波形圖

從該波形圖可以看出，4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器按技術要求通3s，斷200ms，動作19次(35A負載)運行完的時間剛好為60.8s，如上圖紅色箭頭所指。

從此波形圖光標測量可以看出，4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器第20次動作時，加載時間為3s，如上圖紅色箭頭所指。此時，10A的負載接通，通過產(chǎn)品的負載為45A，3S后，35A的負載斷掉，如上圖示波器通道1所示，由高電平變?yōu)榈碗娖剑?0A的負載繼續(xù)加在產(chǎn)品上，如上圖示波器通道2所示。

從此波形圖光標測量可以看出，不加載時間為200ms，如上圖紅色箭頭所指。結(jié)合圖4、圖5、圖6示波器采集的波形圖看，我所采用的這種控制試驗方法滿足4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器過載試驗要求。

7 試驗結(jié)論

7.1 試驗方法滿足技術要求

通過控制電路設計、實際試驗驗證、示波器檢測，證明該控制試驗方法滿足試驗技術要求，方法從無到有，控制方法的創(chuàng)新，順利完成了4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器特殊過載試驗。

7.2 產(chǎn)品驗證情況

通過試驗過程產(chǎn)品監(jiān)測、試驗后電性能測試，產(chǎn)品合格，滿足用戶使用要求，質(zhì)量有保障。

8 結(jié)束語

通過4JGMK10-1GCH固態(tài)繼電器特殊過載試驗方法的研究，我們只有按用戶提出的使用要求，做到產(chǎn)品試驗的充分性、有效性、可靠性試驗驗證，才能贏得顧客的滿意，我們只有做好基礎試驗，產(chǎn)品作為智能制造的核心控制部件，質(zhì)量才有保障，公司才會發(fā)展壯大，國防現(xiàn)代化建設才會越來越強。