第7章控制继电器的可靠性指标与考核方法（样章3）控制继电器是一种量大面广的基础电器元件，广泛用于机械、电子、航天航空、铁道、邮电、电力等各个部门。

一个大型设备或系统中一般都使用了不少继电器，为了保证设备或系统具有较高的可靠性，作为设备或系统中主要基础元件之一的控制继电器必须有很高的可靠性，所以控制继电器的可靠性已受到国内外普遍重视，不少国家(如美、日等国)均已制定了有可靠性指标的继电器标准。

1 可靠性指标为了统一继电器的可靠性考核方法，进一步推动我国继电器可靠性工作的开展，根据国家技术监督局下达的国家标准制订计划，由原机械工业部北京电工综合技术经济研究所和河北工业大学负责，上海电器科学研究所、成都机床电器研究所、许昌继电器研究所参加，共同制订了国家标准GB/T15510-1995“控制用电磁继电器可靠性试验通则”。

在这份国家标准中，规定控制继电器以其失效率高低来划分其可靠性等级，其失效率等级的名称、符号及每个等级的最大失效率如表4.7-1所示。

由于采用失效率等级作为控制继电器的可靠性指标，所以其可靠性验证试验也称失效率试验。

2 试验要求2.1 环境条件1) 一般情况下，试验应在GB2423《电工电子产品基本环境试验规程》规定的试验时的标准大气条件下进行。

即温度15~35︒C相对湿度45%~75%大气压力86~106kPa试验应在试验的标准大气条件中放置足够的时间(不少于8h)，以使试品达到热平衡。

2) 试验环境应注意避免灰尘和其他污染。

2.2 安装条件1) 试品应安装在正常使用位置。

2) 试品应安装在无显著冲击和振动的地方。

3) 试品安装面与垂直面的倾斜度应符合产品标准的规定。

2.3 试验电源条件1) 交流电源应为频率等于50Hz的正弦波电源，其容许偏差为a) 波形畸变因数不大于5%。

b) 频率偏差为±5%。

2) 直流电源可采用发电机、蓄电池或稳压电源，若试验时不会影响产品性能，则可以采用三相全波整流电源，但其纹波分量应满足规定：即峰值与谷值之差和直流全量之比值不大于6%。

3) 试验过程中，当触点接通负载时，试验电源电压的波动相对于空载电压而言应不大于5%。

2.4 负载条件1) 负载电源可为直流电源或交流电源，一般情况下，推荐采用直流电源。

2) 负载可为阻性负载、感性负载、容性负载或非线性负载，一般情况下，推荐采用阻性负载(交流时cosϕ=0.9~1.0，直流时L/R≤1ms)。

3) 一般情况下，试验时触点电路电源电压U N应采用24V或产品标准中规定的触点最低直流额定电压值。

4) 一般情况下，试验时触点电路负载电流I C的数值可采用额定电流或下列值：2类触点(触点额定电压为5~250V，触点额定电流为0.1~1A的触点)：100mA；3类触点(触点额定电压为5~600V，触点额定电流为0.1~100A的触点)：1A。

2.5 激励条件1) 试验时，试品应以输入激励量的额定值进行激励。

2) 每小时的循环次数：试验时试品每小时的循环次数应不低于产品标准中规定的额定值，为缩短试验时间，在不影响试品正常动作与释放的条件下，试品每小时的循环次数可以高于产品标准中规定的额定值，其数值可从6，30，600，1200，1800，3600，7200，12000，18000，36000中选取。

3) 负载比(负载因数)应从下列推荐数值，即15%，25%，33%，40%，50%，60%中选取。

3 试验方法3.1 试品的准备为满足产品寿命服从指数分布的假设，应采用筛选的方法来剔除早期失效的产品，所以试品应从稳定的工艺条件下批量生产并经过筛选的合格产品中随机抽取。

为了避免试验过分复杂，推荐采用常温(15~35︒C)下运行筛选。

筛选条件应是运行次数为5000次；激励条件、触点电路电源电压U N及触点电路负载电流与前面所示的试验要求相同。

3.2 试品的检测3.2.1 试验前检测试验前先对试品进行开箱检测，检查试品的零部件有无运输引起的损坏、断裂，剔除零部件损坏的试品，并按规定补足试品数。

剔除掉的试品不计入相关失效数r内。

3.2.2 试验过程中检测一般情况下，在试品每次循环的“接通”期的40%时间内与“断开”期的40%时间内，应监测试品的所有触点，监测闭合触点的接触压降及断开触点间的电压。

试验过程中不允许对产品进行清理和调整。

3.2.3 试验后检测一般情况下，试验后应对所有未失效试品的下列项目进行检查。

1) 外观检查。

2) 动作电压。

3) 释放电压。

4) 接触电阻。

5) 绝缘电阻。

6) 介质耐压。

7) 吸合时间。

8) 释放时间。

9) 回跳时间。

10) 线圈电阻。

3.3 失效判据当出现下列任意一种情况时，即认为该试品失效。

1) 闭合触点的接触压降U j超过下列极限值U jm。

a. 负载电流为额定电流时，接触压降的极限值U jm为触点电路电源电压U N的5%或10%。

b. 负载电流为100A或1A时，接触压降的极限值U jm见表4.7-2。

2) 断开触点间的电压U C低于极限值U cx，一般情况下，U cx应为触点电路电源电压的90%。

3) 触点发生熔接或其他形式的粘接。

4) 触点燃弧时间超过0.1s。

5) 继电器线圈通电时不动作。

6) 继电器线圈断电时不返回。

7) 试品零部件有破坏性损坏，连接导线及零部件松动。

8) 试品在试验后检测中，任一项目的检测结果不符合产品标准的规定。

4 可靠性验证试验的抽样方案及试验程序4.1 可靠性验证试验的抽样方案继电器的可靠性验证试验(失效率试验)应在实验室进行，一般情况下，继电器的可靠性验证试验(失效率试验)推荐采用定时或定数截尾试验。

继电器的可靠性验证试验(失效率试验)分为定级试验、维持试验与升级试验。

定级试验是指为首次确定产品的失效率等级而进行的试验，或在某一失效率等级的维持试验或升级试验失败后，对产品重新确定其失效率等级而进行的试验。

维持试验是指为证明产品的失效率等级仍不低于定级试验或升级试验后所确定的失效率等级而进行的试验。

升级试验是指为证明产品的失效率等级比原定的失效率等级更高而进行的试验。

抽样方案的确定方法：对于寿命服从单参数指数分布，无替换的定数截尾寿命试验为：有n 个试品进行寿命试验，到第r 个试品失效时停止试验，其寿命数据为1t ，2t ，…，r t 。

寿命服从单参数指数分布时，可得：2)22(121λχβ+=-c A T (4.7-1)其中T 12λ与β间的关系可用图4.7-1表示： T 12λ就等于自由度为22+c A 的2χ分布的β-1下侧分位点)22(21+-c A βχ。

由公式（4.7-1）求得的T 值即为表4.7-3所示的故障率验证试验方案中的截尾时间c T 。

对于不同的c A 值，可求得相应的c T 值，从而可得出表4.7-3。

其中定级试验和升级试验的置信度取为0.9，维持试验的置信度取0.6。

图4.7-1 T 12λ与β间的关系4.2 可靠性验证试验的程序 4.2.1定级试验定级试验的程序如下：1) 选定失效率等级，首次定级试验一般应选失效率等级为YW 或W 级。

2) 选定允许失效数A C 和截尾失效数)1(+=c c c A r r ，推荐在2~5的范围内选择A C ，不推荐选择A C =0。

3) 根据选定的失效率等级和A C ，由表4.7-3查截尾时间T C 。

4) 选定试品的试验截止时间t z ，t z 应不超过产品标准中规定的电寿命次数，但不得低于105次。

5) 根据T C 、A C 及t z 由下式确定试品数n ，即c zcA t T n +=应注意，试品数n 一般不得小于10。

6) 从批量生产并经过筛选的合格产品中随机抽取n 个试品，供抽样的产品数量应不小于试品数n 的10倍。

7) 按本章试验方法中的规定进行试验与检测。

8) 统计相关失效数r 及失效试品的相关试验时间(失效发生时间)，对试验后检测出的相关失效试品，其相关试验时间按试验结束时的时间计算。

9) 统计累积相关试验时间T 。

10) 试验结果判定。

当相关失效数r 未达到截尾失效数r c (即r ≤A c )，而累积相关试验时间T 达到或超过了截尾时间T C ，则判为试验合格(接收)；当累积相关试验时间T 未达到截尾时间T C ，而相关失效数r 达到或超过了截尾失效数r c (r >A c )，则判为试验不合格(拒收)。

4.2.2维持试验定级试验合格的产品，一般情况下，应按表4.7-4中规定的维持周期进行该等级的维持试验，维持试验按下列程序进行。

1) 选定允许失效数A c 。

2) 根据产品已试验合格的失效率等级及选定的允许失效数，由表4.7-4查出截尾时间T c 。

3) 选定试品的试验截止时间t z (其方法与定级试验时相同)。

4) 确定试品数n(其方法与定级试验时相同)。

5) 抽取试品(其方法与定级试验时相同)。

6) 按本章试验方法中的规定进行试验与检测。

7) 统计相关失效数r及各失效试品的相关试验时间(其方法与定级试验时相同)。

8) 统计累积相关试验时间T。

9) 试验结果判定(其方法与定级试验时相同)。

10)若维持试验合格，则应继续按规定的维持周期进行下一次维持试验；若维持试验不合格，则应重新进行定级试验，以确定其失效率等级。

11)重新确定失效率等级时，应将该产品从首次定级试验起的全部试验数据(包括维持试验不合格的数据)进行累计，根据累计的相关失效数及累积的相关试验时间，由表4.7-3确定产品的失效率等级。

4.2.3升级试验定级试验合格的产品可继续进行升级试验。

升级试验的数据可从定级试验和维持试验的试品进行延长试验以及为升级试验投入的试品进行试验得出。

升级试验按下列程序进行。

1) 选定待升的失效率等级(一般比原定的等级高一级)。

2) 选定允许失效数A C。

3) 根据选定的失效率等级及允许失效数由表4.7-3查出截尾时间T C。

4) 根据T C确定延长试验的时间以及为升级试验投入的试品数和试验时间。

5) 抽取试品(其方法与定级试验时相同)。

6) 按规定进行试验与检测。

7) 统计相关失效数r及累积相关试验时间T。

8) 试验结果判定(其方法与定级试验时相同)。

9) 若升级试验合格，则应按规定的维持周期进行该等级的维持试验，若升级试验不合格，则应重新进行定级试验，以确定其失效率等级。

10) 重新确定失效率等级时，应将该产品的全部试验数据进行累计，根据累计的相关失效数及累积的相关试验时间由表4.7-3确定产品的失效率等级。

5 可靠性试验装置继电器可靠性试验装置应能执行国家标准GB/T15510-1995“控制用电磁继电器可靠性试验通则”，通常采用微机进行控制与检测。

5.1 试验装置的技术性能对于控制继电器的可靠性试验来说，其总试验时间是相当长的。