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摘要：电磁继电器是一种自动运动电器。由于具有转换深度高、多路同步切换、输入输出比大、抗干扰能力强的特点，因此广泛应用于信号传递和执行控制系统中。在机械振动与冲击的工作环境下，接触压力的周期性交化使继电器的电参数(接触电阻、吸合电压、释放电压)和时间参数发生明显变化。机械过载情况下将引起闭合触点抖断或断开触点抖闭的失效模式，严重时甚至会造成触点微动磨损及机械构件疲劳断裂现象的发生。
关键词：电磁继电器电测；失效技术；
通常将保持继电器触点可靠接触的最大振动加速度定义为振动极限加速度，并将继电器固有频率与振动极限加速度作为衡量其耐力学环境能力的两个重要指标。大多数继电器中的常闭触点一簧片组是整机中最易谐振的部分，因此以往的研究也多集中于此。
一、电磁继电器接触失效机理分析
继电器分断和闭合过程产生的电弧对触点的侵蚀是造成其接触失效的主要原因。材料转移(从一个触点向对方或周围环境中转移)是导致触点间隙和超额行程(简称“超程”)发生改变的主要原因。材料转移方向、形状及质量受继电器触点材料、负载条件、环境气体以及机械特性等多因素的影响，因此，材料转移对触点表面破坏形式多样，会引起多种不同类型的接触失效。在正常状态下，触点对表面都相对比较平滑，触点间隙和超程在正常范围内。当损耗材料大部分向周围环境转移或者分布在对方接触斑点周围比较宽的范围内时，触点间隙增大，超程减小，极限情况是超程变为零，闭合时触点对无法接触，出现“磨损”失效。和磨损失效相反，当损耗材料集中堆积于对方触点表面某区域形成一个稳定鼓包时，触点间隙减小。当整个间隙被填充时，断开时触点对仍有接触，出现“桥接”失效。另外，有时接收材料和损耗材料总量、方向大致相同，触点间隙及超程和正常状态相比变化不大。但此时触点烧蚀严重，表面粗糙且沉积了各种污染物，导致接触压降增大，最终引起污染失效，
二、电磁继电器电测失效分析技术
1.电器振动极限加速度的确定与分析。通过动力学方程的求解可获得触簧系统固有频率及动触头与静触头间的接触压力响应，并终以触头间接触压力变化量不大于初始压力，为触点保持接触状态的极值条件。在触头间初始压力应用前述数值计算方法得到了继电器在不同谐振加速度条件下的扫频振动特性，从而确定了邻近共振区域内不同激振频率条件下导致继电器触头分断失效的最小振动加速度，即继电器的振动极限加速度值。在振频率下振动极限加速度具有最小值，即抗振性差，随着激振频率远离振点。继电器所能承受的振动极限加速度逐步升高，触头抖断对应的谐振频带逐步加宽。因此衡量继电器的耐振动能力应首先判断其是否工作在共振频率条件下，对于工作在谐振条件的以共振频率对应的振动极限加速度作为其耐力学环境能力的判据，对于工作在非谐振条件的以其最大激振频率对应的振动极限加速度衡量。同时应用四线法可监测振动状态下继电器触头的导通电流和接触电压，接触电阻在趋近共振区域内存在急剧增大，且呈现触点断开现象，随着振动加速度的不断增大，触点抖断对应的激振频带亦变宽。考虑到实验测试过程中影响继电器接触电阻参数的因素很多，因此测试值较计算值偏大。
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2.电磁继电器功能测试反映出的失效模式在电参数测试中会得到进一步的体现。触点接触时，真正的接触电阻为集中电阻和界面电阻之和。集中电阻是真正的金属与金属直接接触时的电阻；界面电阻是接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻，故触点电阻反映了触点的化学和物理性能。接触表面污染或接触压力变小，会导致电磁继电器失效模式接触不良；在继电器临近分离或接触瞬间，接触压力产生的接触焦耳热引发触点粘结失效；开闭或转换过程中，瞬时火花放电及电弧等。通过测试继电器绕组的直流电阻，判断绕组是否存在开路、短路或超差现象及漆包线、绝缘性及导电异物引发的失效。吸合电压和释放电压用于分析因结构方面原因引起的失效，如衔铁推动杆不到位、推杆变形、运动桥两侧支架与主支架间隙过小等；继电器各组触点推动杆与簧片之间间隙不一致，或接触压力很小，使常开点不吸合、不到位等。
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电磁继电器失效反映在时间参数上，即当继电器的触点压力明显衰退时，回跳时间就会变长。吸合时间或释放时间则反映了电磁继电器线圈和衔铁的性能以及触点的间隙和行程。电磁继电器在工程应用中失效模式多表现在功能测试时，通电后不吸合或有时吸合、有时不吸合；反映在参数测试时，进行初步失效定位。该失效模式是由于电磁继电器生产过程中支架成形等工艺不严而造成。支架是加工过程中受到外机械应力而成形的，由于支架使用的是金属材料，具有一定的钢性，经过一段时间后会通过应力释放，使运动桥两侧支架和整体支架间隙变小，导致拔杆微小变形，拔杆珠到动触点的间距变大，从而造成虚行程过大。继电器加工时，支架间的间隙中还有一个很薄的埋料填片，当间隙过小时，运动桥侧就会挤压塑料填片，导致运动桥在动作时摩擦力过大，运动桥运动受阻，产生机械卡死。针对该失效模式，对电磁继电器进行简单的加工，将其运动桥两侧支架和主体支架的间隙人为加大一些，机械卡死的失效现象就会消失，继电器恢复正常。
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3.脱焊或虚焊。该失效现象需多次电测试，并结合一些特殊的试验才能分析出。一般在进行正弦振动和随机振动试验时就表现出。由于功能线圈内部引线焊接不牢，振动时会出现脱焊，造成继电器失效。而该焊接不牢，会在没有完全脱开时，继电器的测试参数完全正常。由于电磁继电器的玻璃绝缘子破裂等因素，造成常开点或常闭点引线移动，使其间距超差。该类失效的电磁继电器在电测时动触点和常开点在额定电压下不能有效接触；加电后观察，在额定电压条件下动触点会停留在半空中，不能与常开点接触。该类失效产生于电感负载的电路中。在电感负载中，特别是电动机，开始通电时，电动机起动转矩最大，因而起动电流就大。一般情况下，起动瞬态电流应是平均电流的5—15倍。如果选用的电磁继电器余量过小，起动时的瞬态起动电流会大大超出继电器的接触电流范围，电磁继电器动作吸合过程中由于刚接触时簧片的弹性，会产生短时间的回跳现象，正是瞬态接触电流最大的时候，因接触面积不够大，产生吸合接触瞬态大电流而接触面积又小的情况，从而产生接触电弧，电弧又产生高温，使接触点周围的金属熔化，即产生了由于接触电流过大导致的接触点熔坑。继电器在绕制漆包线的过程中受到过机械应力的损伤，造成导电截面积减小，导电性能下降，产生过热，致使使用中的漆包线因过热而熔断失效，断开的另一侧断头为受到机械应力后的扁平状。如下图
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结束语：
电磁继电器的衔铁触簧组具有刚柔耦合的结构特征，是振动环境中导致接触失效的主要组件，从而得到了使继电器触点接触可靠的振动极限加速度与激振频率间的关系。确定了继电器的振动失效模式，对电磁继电器耐力学环境性能的提高具有参考价值。
参考文献：
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