GB T 14048.17-2008 低压开关设备和控制设备.第5-4部分 控制电路电器和开关元件.小容量触头的性能评定方法.特殊试验.pdf

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1、ICS 2913020K 32 a目中华人民共和国国家标准GBT 1 40481 7-2008IEC 6094754：2002低压开关设备和控制设备 第54部分：控制电路电器和开关元件 小容量触头的性能评定方法 特殊试验Lowvoltage switchgear and controlgear-Part 5-4：Control circuit devices and switching elements-Method ofassessing the performance of lowenergy contacts-Special tests2008-1230发布(IEC 6094754：20

2、02，IDT)2009-10-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局辔士中国国家标准化管理委员会及仲GBT 1404817-2008IEC 60947-5-4：2002前言1范围和目的2规范性引用文件3术语和定义、符号4基本原理5一般试验方法-6一般特性7缺陷的表征8环境条件-9报告的方法10试验报告中提供的信息附录A(规范性附录) 制造商提供的信息参考文献-目 次工1l145599m地坞垢刖 罱GBT 1404817-20081EC 6094754 12002低压开关设备和控制设备目前包括以下18个部分：GB 140481低压开关设备和控制设备第1部分：总则；GB 140482低压开

3、关设备和控制设备第2部分：断路器；GB 140483低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器；一一GB 140484低压开关设备和控制设备机电式接触器和电动机起动器；GB 140485低压开关设备和控制设备第51部分：控制电路电器和开关元件机电式控制电路电器；GB 140486低压开关设备和控制设备第4-2部分：接触器和电动机起动器 交流半导体电动机控制器和起动器(含软起动器)；低压开关设备和控制设备辅助电器第1部分：铜导体的接线端子排；低压开关设备和控制设备辅助电器第2部分：铜导体的保护导体接线端GB 140489低压开关设备和控制设备第6-2部分：多功能电器(

4、设备) 控制与保护开关电器(设备)(CPS)；GBT 1404810低压开关设备和控制设备 控制电路电器和开关元件 第2部分：接近开关；GBT 1404811低压开关设备和控制设备第6部分：多功能电器第1篇：自动转换开关电器；GBT 1404812低压开关设备和控制设备第4-3部分：接触器和电动机起动器非电动机负载用交流半导体控制器和接触器；GBT 1404813低压开关设备和控制设备第5-3部分：控制电路电器和开关元件在故障条件下具有确定功能的接近开关(PDF)的要求；GBT 1404814低压开关设备和控制设备第5-5部分：控制电路电器和开关元件 具有机械锁闩功能的电气紧急制动装置；GBT

5、 1404815低压开关设备和控制设备第5-8部分：控制电路电器和开关元件 接近传感器和开关放大器的DC接口(NAMUR)；GBT 1404816低压开关设备和控制设备第8部分：旋转电机用装入式热保护(PTC)控制单元；GBT 1404817低压开关设备和控制设备第5-4部分：控制电路电器和开关元件小容量触头的性能评定方法特殊试验；GBT 1404818低压开关设备和控制设备 第7-3部分：辅助器件 熔断器接线端子排的安全要求。本部分是低压开关设备和控制设备的第17部分。本部分等同采用IEC 6094754：2002低压开关设备和控制设备第5 4部分：控制电路电器和开关元件小容量触头的性能评定

6、方法特殊试验(英文版)。本部分的附录A为规范性附录。本部分由中国电器工业协会提出。I蛆蛆m嬲i|二GBT 1404817-2008IEC 6094754：2002本部分由全国低压电器标准化技术委会(SACTC 189)归口。本部分负责起草单位：上海电器科学研究所(集团)有限公司。本部分主要起草人：栗惠、陈晓东。本部分为首次发布。1范围和目的GBT 1 404817-2008IEC 6094764：2002低压开关设备和控制设备 第5-4部分：控制电路电器和开关元件小容量触头的性能评定方法 特殊试验本部分适用于所考虑的使用类别中使用的独立触头，如控制电路开关元件。本部分考虑了两种额定电压的情况：

7、a)触头用于切换可能带有电腐蚀的负载，例如可编程控制器的输入，额定电压大于或等于10 V(典型的是24 v)；b) 电腐蚀可忽略的情况，例如电子电路，额定电压小于10 V(典型的是5 v)。本部分不适用于测量非常小的容量时所采用的触头，例如传感器或热偶系统。本部分的目的是确定一种评定小容量触头性能的方法，给出以下信息：定义；试验方法的一般原则，该试验用于监视和记录每次操作中触头的动作；一常规试验设备定义的功能性依据；一一试验优选值；特定场合(例如PC输入的切换)所用触头的特殊试验条件；试验报告中要给出的信息；试验结果的解释和说明。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条

8、款。凡是注El期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GBT 2421 1999电工电子产品环境试验第1部分：总则(idt IEC 600681：1988)GBT 2423(所有部分) 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法(IEC 600682(所有部分)GBT 50806 1996设备可靠性试验恒定失效率假设的有效性检验(idt IEC 606056：1989)GB 140481 2006低压开关设备和控制设备第1部分：总则(IEC 60

9、947一l：2001，MOD)GB 140485 2001低压开关设备和控制设备第5 1部分：控制电路电器和开关元件机电式控制电路电器(eqv IEC 6094751：1997)GBT 1596922008可编程控制器第2部分：设备要求和试验(IEC 6113I-2：2007，IDT)3术语和定义、符号3，1术语和定义下列术语和定义适用于本部分。在本部分中，根据适用情况术语“时间区间”可表示为“操作循环次数”。311可靠度reliability产品在规定条件下和规定时间区间(tt)内完成规定功能的概率。注1：一般假设为在时间区间的起点，产品处于要执行规定功能的状态。GBT 1404817-20

10、08IEC 6094754：2002注2：“可靠度”还用于表示由此概率所表征的可靠性性能。IEv 19102一06312触头可靠度contact reliability触头在规定条件下和规定的操作循环次数内完成规定功能的概率。313失效failure产品终止完成规定功能的能力这样的事件。注1：失效后，产品有故障。注2；“失效”是一个事件，与“故障”不同，后者为一种状态。注3：本定义不适用于只由软件构成的产品。IEV 191 04一01314缺陷defect没有完成预期的要求或设想，包括安全要求。注：在现有的环境下，该要求或设想应该是合理的。315失效率观测值observed failure r

11、ateA“在产品寿命的某一规定期间，样品的总失效率数与该样品累积观测循环次数的比值。失效率的观测值与产品寿命期间特定的和规定的循环操作次数(或总操作循环次数)以及规定条件有关。316失效率评定值assessed failure rateA。根据与同批产品的失效率观测值相同的数据，由规定置信水平下的置信区间限值确定的失效率。注1；数据来源应该说明。注2：只有所有条件都相似时，结果才可以累积(组合)。注3：假定的相对于时间的隐藏的失效分布应该说明。注4：应该说明使用单侧区间还是双侧区间。注5：只规定一个限值时，该值一般是上限值。317恒定失效率期constant failure rate peri

12、od不修理的产品可能存在的失效率近似恒定的期间。EIEV 191-lO 09注：在可靠性工程中，经常假设失效率x是恒定的，也就是说失效次数符合指数分布。318控制单元controlling unit发出命令以运行规定的控制同步的试验程序以及命令流的设备(例如启动、测量、停止等)。319(闭合后触头的)稳态steady state(of the contacts after closing)(操作弹跳后)达到机械稳定后触头的状态。3110负载load由受试触头控制的电器。GBT 1 404817-2008IEC 609475-4：20023111负荷比duty ratio在规定时间区间内，带载时

13、间与总时间的比值。IEv 151-04 133112触头压降contact voltage drop【，k稳态下，触头之间的电压。3113缺陷触头压降defect contact voltage dropU所发现的缺陷存在的时间超过如时的电压降值。3114缺陷时间defect timeta可以认为大于U。的触头压降是一个缺陷的最小时间。3115导通电压ON voltageUoN使负载由截止转入导通状态所需的最小电压。3116导通时间ONtimetON使负载由截止转入导通状态的电压U。w施加的最短时间。31，17截止电压OFF voltageUoFF使负载由导通转入截止状态所需的最大电压。311

14、8截止时间OFF timetoFF当电压小于或等于u。FF时，由导通转入截止状态的最短时间。32符号AX 辅助触头(见图2)B 统计分析使用的系数(见表1)C 受试触头(见图2)c 置信水平f 试验电流K。 定时截尾试验系数M 电压降的测量或负载的监测(见图4)m。 在置信水平c下，统计评定的恒定的平均失效前操作循环次数(下限)(m。一IA，)N 操作循环次数(见922)n 试验开始时的试品数目(见922)GBT 1404817-2008IEC 60947-5-4：20024基本原理试品i的操作循环次数(见922)累积操作循环次数(见922)失效数(见922)达到稳态的时间(见图4)分断电流之

15、前无监视的最后时间(见图4)缺陷时间(见3114)辅助触头AX和受试触头c打开所间隔的时间(见图5)电流接通后无监视的初始时间(见图4)触头压降ut或负载监测的测量时间(见图4)截止时间(见3118)导通时间(见3116)电流流通的时间(见图4)试验触头的稳态时间(见319和图4)试验电路的电源电压触头压降(见3112)缺陷触头压降(见3113)负载两端的电压(见图3)截止电压(见3117)导通电压(见3115)试验周期(见图4)恒定失效率的真值置信水平C下的失效率评定值(上限)失效率的观测值(通过试验算得)(见315)通过特殊试验来评定小容量触头的性能。这种触头的失效具有随机性，所以该方法是

16、基于对受试触头的连续监测。对于基本方法(见611)，每次操作都要测量(稳态见319)闭合触头端子之间的电压降，将其与规定的阈值进行比较。对于其他的方法，每次操作循环中都要监测负载的工作情况。在恒定电压u下进行测量(见图2和图3)。受试触头按正常运行情况进行安装和连接，周围环境条件按第8章的规定。电压降直接在触头的连接端子或负载的连接端子处测量(见612)。这里推荐的基本方法和其他方法中(见611和612)，受试触头用于切换(接通和分断)负载。不切换负载的试验，可以在同一设备上进行分析。所以，用于此用途的试验设备应进行相应的设计。也可以在特定环境(干热、灰尘、湿热、H。s等)中对触头进行试验。这

17、种环境应该由用户和制造商协商，应该从GBT 2423定义的环境序列中选择(见第8章)。在基本方法中，试验电流为直流。应采取措施保证低电压的测量(例如，防护电缆的使用)。对负载进行试验时，应该小心以避免触头压降之外的电压降(使用稳定电源)。任何会影响结果的外部因素(例如振动)应该避免。4M”，“如k。kb玮以u仉uT。九k5一般试验方法GBT 1 40481 7-2008IEC 60947-5-4：2002试验设备(图1)控制：受试触头的动作；触头回路的电源；基本方法中触头压降的测量或者其他方法中负载状态的监测每个受试触头的缺陷和失效的检测和记录。Cl，C。受试触头；cNu控制单元；sNR扫描仪

18、；vM电压测量电器；D口一缺陷检测；Rc结果记录。图1试验设备的功能图为了确保对失效率进行充分的统计估计，应该对8个或更多个受试型式的触头进行试验。注：如果适用的话，接通和分断触头都应该进行试验。试验操作循环次数应该至少为制造商规定的小容量条件下操作循环次数的25，但不超过100。除非另有规定，该次数指的是机械寿命。试验设备应该包括操作程序的验证方法(要特别注意受试触头的状态)以及测量装置的校准。6一般特性61测量方法611 在触头上的测量(基本方法)根据图2，直接在触头端子上进行测量(检测触头压降)。GBT 14048t7-2008IEC 609475-42002C-一受试触头；Ax 受试触

19、头不用于切换负载时，用于接通和分断电流的辅助触头【，电源电压(直流)；R电阻性负载；AT一一受试触头的操动功能；VM一电压测量电器。8 Ax应该选用具有较小的机械弹跳，而且具有稳定触头压降的类型。图2基本方法所用的典型的试验电路612负载监测(其他方法)根据图3，在本方法中，通过监测负载的工作情况对触头进行试验。本方法与正常使用条件相对应，根据负载的特性给出了结果。如果试验是在具有相同特性的负载上进行的，则结果才可以进行比较。电源的工作情况对负载的性能有直接影响。所以有必要使用稳定的(变化量小于l)连续电源(最大波纹的规定见631)。6c一受试触头；AT受试触头的操动功能；Ax埔助触头；u一一

20、电源电压(直流或交流)；U。负载两端的电压。注：只要不超过Ax触头的额定值，一个Ax触头可用于多个受试触头，每个监测的触头都包括一个单独的负载电阻R。8 Ax应该选用具有较小的机械弹跳，而且具有稳定触头压降的类型。图3负载监测的试验电路GBT 1404817-2008IEC 6094754：200262操作程序对于这些推荐的试验(基本方法或其他方法)，受试触头切换负载，AX(见图2和图3)在试验过程中一直闭合。时序图见图4。对于特殊的应用，受试触头不切换负载。时序图的例子见图5。图中的函数(c，f等)即为图2和图3中的函数。函数M是基本方法中触头压降的实际测量。也可以是其他方法中负载状态的监测

21、或记录。lC0l，01Mk k c受试触头；r接通电流后无监视的初始时间40t，且至少为10 msj试验电流；M电压降的测量或负载的监测；。触头压降(仉)测量的时间或负载监测的时间；丁试验周期；Ax辅助触头；f。电流流通的时间；t。一一达到稳态的时间(弹跳停止)至少10 ms；f，受试触头的稳态时间；。分断电流之前无监视的最后时间(例如t。=10蹦t，)。囤4负载切换触头的时序图7GBT 1404817-2008IEC 609476-4：2002屯 一 “一L f。C受试触头；。Ax和c打开之间的时间间隔；J试验电流；f，接通电流后无监视的初始时间tl40f。，且至少为10 m5；M电压降的测

22、量或负载的监测j了一试验周期；t。触头压降(u。)测量的时间或负载监测的时间；AX-一一辅助触头；“一达到稳态的时间(反弹停止)至少10 mS；t。电流流通的时间；r，受试触头的稳态时间；f。分断电流之前无监视的最后时间(例如t。一10。)。图5无负载分断触头的时序图63电特性631基本方法的电源特性6311电源电压试验电路(见图2)的电源电压应该为：直流24(1土5)V(包括波纹)，或直流5(15)v(包括波纹)。注：对触头进行试验时，建议在试验过程中定期使触头中的电流反向。并在试验报告中进行记录。6312电流对于基本方法，触头电阻可忽略(短路端子)时，预期试验电流可选择下列数值：1 mA，

23、5 mA，10 InA，100 mA；10 mA是优选值。电流不应该超过触头在规定试验条件下的额定值。允差是标称值(在实际电压U下整定)的土5。632其他方法的电源电源取决于负载的要求。在每种情况下，电源的变化率应该小于1的调节电压(见图3)。633有功负载的特性6331一般要求负载的特性用下列数值表征：810l0101OGBT 1 40481 7-2008IEC 60947-5-4：2002导通电压：Uow 导通延时：t。截止电压：Uorr 截止延时：t在foN的时间内，如果U。uow，则负载被激励，在foF，的时间内，如果U。uoFr，则负载返回到截止状态。6，332可编程控制器的输入(P

24、C系统的定义见GBT 1596922008)制造商的名称以及试验所用的PC系统的型号应该记录在试验报告中。6333接触器或继电器因为试验是相对于特定的应用场合，所以电源应该根据适用情况选用交流或直流。负载应该按照制造商推荐的方法使用。如果使用了抑制器，应该在试验报告中注明。所用抑制器(二极管、压敏电阻、RC连接等)的型号也应该说明。在机电式电器中，负载容易受到机械磨损。所以，在达到规定的机械寿命之前，应该替换负载(接触器或继电器)。制造商的名称以及负载的型号应该记录在试验报告中。64动作特性根据GB 140481 2006中4343的要求，选择适用于电器以及试验负载的操作循环。受试触头的负荷比

25、：50。在有些情况中，为了操动受试触头，需要使用操作机构。操作机构的操作条件应该按GB 1404852001中8321的规定。7缺陷的表征71基本方法711 总则试验设备应该能检测大于uu，且持续时间fta的触头电压降。t一取决于应用情况，应该记录在试验报告中；ta的优选值为1 ms和5 ms。ukd取决于应用情况。优选值为1u、10u、25u。对于缺陷操作，即使在t。期间发生了多次传导缺陷(断续接触)，也只记一次。注：本部分给出的缺陷的表征方法是常规的方法。实际上，这种缺陷可能从未引起故障。712检测阈值的校准对于固定的u和I，用校准电阻代替触头进行试验，调整校准电阻达到u一调整检测器(或记

26、录器)，使其在规定的测量允差范围内动作。713监测(在t。期间)通过模拟测量：测量时间t。，见图4和图5。通过高频采样：测量时间t。如图4和图5所示，两次采样的时间间隔应该小于td2。72负载监测(图3)721电压降的测量第一种监测方法可以采用与71相同的原理：通过模拟法或采样法测量u。在这种情况下，当L九u。N的时间f0FF时，就会有缺陷(见633)。722负载状态的分析通过计算输出操作的次数进行分析。在这种情况下，要考虑的缺陷的个数为触头操作次数与输出变化次数的差值。8环境条件81正常条件温度(1535)，相对湿度(2575)，压强(86 kPa106 kPa)的要求见GBT 2421 1

27、9999GBT 1404817-2008IEC 60947-5-4：2002中53的规定。82先决条件受试触头应该放置在81所规定的试验环境条件下24 h。然而，如果先决条件与上述规定不同，应该在试验报告中说明，并增加先决条件过程的描述。8。3特殊条件对于特殊的应用，可能要求在控制的环境中进行特殊试验。这种环境应该从GBT 2423的规定中选取。9报告的方法91失效判据在发生3次缺陷后可认为触头失效。记录触头的失效以及触头失效时的操作循环次数。推荐采用定时截尾试验。在发生一次失效(3次缺陷)后，该触头不可再用于以后的统计估计。可以将其从试验中移开，用一个新的触头代替，在统计分析中要考虑新触头的

28、性能(见92有替换失效产品的试验)。92失效率的报告921一般要求试验过程中失效率可认为恒定的情况(见GBT 50806 1996)，评定值相应的置信限可以由F分布推得。对于单侧区间，在置信水平c下，失效率的上限是评定失效率A。，0。失效前操作循环评定次数：m。一IA。失效率用给定置信水平C的，表示。置信水平c的优选值为60和90。对于定时截尾试验，A，和m。按如下方法进行估计：一一对于无替换失效产品；对于有替换失效产品。922无替换失效产品时。的估计k一(失效数)(总操作循环次数)A。brN式中：N一N1+N2+N，+(nr)N；N，2，N，试验过程中失效产品的操作循环次数。=K。N+即使试

29、验过程中没有发生失效，采用定时截尾试验时也能估计出失效率。的上限值。示例：20个受试触头(一20)；试验周期：N一(5105)操作循环(定时试验)；在i00 000次操作循环时触头1失效；在400 000次操作循环时触头2失效；在(15106)次操作循环时触头3失效；在(25106)次操作循环时触头4失效；在(4106)次操作循环时触头5和触头6失效；】OGBT 1404817-2008IEC 60947-54：2002触头7触头20一直运行到操作循环结束(5106)没有发生失效。n一20r一6N一10s+(o410 6)+(15X106)+(25X106)+E2(4106)+14(5106)

30、一825108。b一682510 607X10。失效数操作循环次数在置信水平90下= K。一1055(见表1)A，一i055(825106)一1310_7失效数操作循环次数m。一77106操作循环次数923有替换失效产品时A。的估计产品失效时，用一个新产品代替。试验过程中发生的所有失效都计数。brN+式中：r一失效数；N一nN。X?=K：fN示例：与前面所述例子中的条件相同，即：一20个受试触头，备用触头用于替换失效的触头(”一20)；一试验周期：N一(5106)操作循环(定时试验)；一在(o1106)次操作循环时触头1失效。用新触头替换，该触头一直运行到试验结束没有发生失效；在(o4i0 6

31、)次操作循环时触头2失效。用新触头替换，该触头一直运行到试验结束没有发生失效；在(1510s)次操作循环时触头3失效。用新触头替换，该触头在(3106)次操作循环这时为第(45Xi06)次操作循环后失效。然后再用一个新触头替换，该触头一直运行到试验结束没有发生失效；一在(25106)次操作循环时触头4失效。用新触头替换，该触头一直运行到试验结束没有发生失效；一在(410s)次操作循环时触头5和触头6失效。用新触头替换，该触头一直运行到试验结束没有发生失效；触头7触头20一直运行到操作循环结束(5106)没有发生失效。n一20r一7N一20X(5105)一108。一7108 A。一0710。失效

32、数操作循环次数在置信水平90下= K。一1175(见表1)A。一1175108-i210。失效数操作循环次数m。一8，3X106操作循环次数】1GBT 1404817-2008IEC 6094754：2002表1定时截尾试验系数K置信水平c的K。失效数rc一60 c一900 0915 23051 2020 38902 3105 53003 4175 6704 525 8005 630 9256 735 10557 840 1I758 945 13009 10 50 1420Io 1i50 15401l 1255 166012 1360 178013 1460 1895i4 15 65 20 1

33、515 16 70 21301 6 17 70 224517 i875 236018 1980 247519 2075 25 9020 2185 270521 22 85 282022 23 90 293023 2490 304524 2595 3160注：如果失效数大于24，则使用公式K。一o25(4r+1)“2+B，B的取值如下：c一60，B一0253；f一90，B-128。10试验报告中提供的信息试验报告应该表明：对于基本方法选择标称特性量：u，I，Ut。；有功负载的负载特性：uoN，UoFF，toN，toFF等；接线和安装条件；操作条件：操作频率；如果有操动电器应说明操动电器的平均速度

34、；显著中断的次数及持续时间(在中断期间触头的状态、打开或闭合)；特殊的环境条件。在有功负载上进行试验，功能特性的变化应该说明(包括热稳定性)。应该规定计数器的特性(动作时间、敏感度等)。报告的参照表，见附录A。12GBT 1404817-2008IEC 60947-5-4：2002附录A(规范性附录)制造商提供的信息受试触头制造商名称：触头的型号：触头的形状(见GBl40485 2001的图4)：有功负载(如果有的话)负载性质：制造商名称：型号：安装条件：负载监测方法：(例如，计数器、数字电压表、逻辑输出)：动作时间：敏感度：负载特性 导通电压：UoN一-V 导通时间：toN一ms 截止电压：

35、U。FFV 截止时间：foFFms环境正常(GBT 2421-1999的53)：是否如果没有，规定：型式试验引用标准及条款 试验描述及要求 试验数值及结果611 基本方法 是否612 其他方法 是否GBT 1404817-20081EC 6094754：2002电特性6311 电压：u 直流或交流 V如果是直流，电压反向：是否6312 电流：f mAGB 1404812006 操作频率 次数h434371 缺陷触头压降 un V71 缺陷时间ta机械特性GBl40485 2001 操动电器(如果有)的速度8321 (旋转开关用角速度)试验结果的特征值试验开始时试品数操作循环次数 N失效触头的替

36、换 是否失效数累积操作循环次数(见92，2和923) N一置信水平 C一6090系数K，(表1) K，评定的恒定失效率(失效数操作循环数)x：一K：fN评定的失效前操作次数(操作循环)m。一1。GBT 1404817-2008IEC 60947-5-4：2002参考文献r1GBT 290083一z008电工术语电的和磁的器件(IEC 60050 151：2001，IDT)r2GBT 3187-1994可靠性、维修性术语(idt IEV 191的119号中办文件)3GBT 1473331993电信术语可靠性、可维护性和业务质量(eqv IEC 60050，IEV 1911990)r4IEC 60050151：1978国际电工词汇(IEV)第151部分：电和磁的器件E5IEC 60050191：1990国际电工词汇(IEV)第191篇：可靠性和服务质量修正件1(1999)修正件2(2002)