[发明专利]一种磁保持继电器浪涌电流安全曲线的获取方法

说明书

技术领域

本发明属于航天技术领域，涉及一种磁保持继电器浪涌电流安全曲线的获取方法。

背景技术

磁保持继电器广泛应用于卫星供配电分系统，其主要功能是控制电源的接通和断开。继电器的安全、可靠性使用接关系到整星的供电安全，甚至整星任务的成败。由于设备厂商出于EMC设计考虑，均在设备输入端并联较大的滤波电容，导致设备加电瞬间产生较大的电容充电浪涌电流而造成的继电器触点粘连损伤故障，目前国内多次出现磁保持继电器触点熔焊粘连的问题。经失效分析，确认出现触点粘连的继电器均是由于过电应力导致触点发生瞬态电弧烧蚀而发生触点熔焊故障。

触点故障率约占整个继电器故障率的90％以上。其中，熔焊故障是继电器最为严重的故障之一。由于设备输入端并联较大的滤波电容，继电器触点闭合瞬间会产生瞬态浪涌电流，导致继电器触点受损伤甚至粘连。出现粘连的继电器均是由于过电应力导致触点发生瞬态电弧烧蚀而发生粘连故障。研究表明继电器触点的粘连既可能发生在触点闭合过程，也可能发生触点分断过程，参见文献1(姜东升，张沛，柳新军.航天继电器浪用电流作用下电接触寿命研究.航天器环境工程，30卷N0.6，2013)。

对于输入端装有滤波电容电路的负载，如图1，由电容充电引起的浪涌电流是造成触点闭合粘连故障的主要因素。继电器闭合瞬间这些电容需要输入电流对其充电直至稳态电压，这充电电流即为浪涌电流。图2展示了一个典型的浪涌电流波形。它有两个尖峰。第一个是滤波电容导致的浪涌电流尖峰；这个峰值由注入滤波电容和负载的输入端电容的电流构成，其对电容充电直至电容电压达到稳态值。第二个电流峰值是负载电压建立时过冲产生的。

解决此类浪涌电流对继电器触点损伤的方法通常有两种，一种是增加浪涌抑制手段，包括采用MOSFET器件构成的浪涌抑制电路或限流电阻，参见文献2(姜东升，张翼，柳新军.航天磁保持继电器触点粘连故障机理分析及保护技术研究。航天器环境工程，30卷N0.6，2016)；但是这种解决方案会导致设备电路复杂、可靠性降低、质量和成本增加。

另一种解决方案是对继电器增加浪涌电流安全线指标，在设计初期即通过设计确保设备电路造成的浪涌电流能量低于继电器浪涌电流安全线，确保不会对继电器造成损伤。该方案对于优化浪涌抑制手段的使用条件，提高继电器的使用安全性具有重要意义。但是继电器常用的安全曲线只适用于稳态工作电压和电流条件，对于存在浪涌电流的电路不适用。因此，如何获取一条合理的继电器浪涌电流安全曲线是本发明的重点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磁保持继电器浪涌电流安全曲线的获取方法，能够适用于存在浪涌电流的电路，结合继电器的安全点，获取特定继电器的专用安全使用曲线参数，指导继电器的工程使用，可以有效减少继电器触点熔焊故障的发生。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种适用于磁保持继电器浪涌电流安全曲线的获取方法，其特征在于，选取不同的浪涌电流峰值I和浪涌持续时间t，试验获得指定继电器的不同浪涌持续时间下的浪涌电流安全工作点，结合继电器浪涌电流安全曲线模型，获取所述指定继电器的专用浪涌电流安全曲线。

优选地，选取不同的浪涌电流峰值I和浪涌持续时间t为：根据指定继电器触点的额定电流I_rate，选取过应力系数K＝2,3,…,m，m为选取的过应力系数最大值，则设定试验所用的浪涌电流峰值电流为KI_rate；根据指定继电器的闭合抖动时间T_s选定浪涌电流脉冲宽度参数即浪涌持续时间t＝T_s/N，N＝1,2,…,n，n为设定值。

优选地，m＝6，n＝5。

优选地，所述试验获得指定继电器的不同浪涌持续时间下的浪涌电流安全工作点为：一组I和t构成一对试验参数，令施加在指定继电器上的试验参数变化，针对每一对试验参数，进行继电器触点闭合、断开的循环试验；在设计的闭合试验次数内，若没有发生触点熔焊现象，则当前试验参数是浪涌电流安全工作点。

优选地，所述结合继电器浪涌电流安全曲线模型，获取所述指定继电器的专用浪涌电流安全曲线为：从获得的浪涌电流安全工作点中，选取同一浪涌持续时间t对应的浪涌电流峰值最大值I_max，将选取的所有(t,I_max)作为拟合数据点；利用所述继电器浪涌电流安全曲线模型进行拟合，获得模型参数，即可得到指定继电器的专用浪涌电流安全曲线。