直流桥式继电器电寿命模型及其应用

摘要

高电压、大功率是当前电磁继电器的发展方向。作为大功率电磁继电器的典型代表，直流桥式继电器广泛应用于航天、国防、新能源及电动车辆等领域。近年来，桥式继电器开断电压、电流等级进一步提升，伴随而来的低可靠性、短寿命等问题已成为继电器领域急需解决的问题。本文以某型号直流桥式继电器为研究对象，研究设计参数对其性能退化过程的影响，建立电寿命模型，为长寿命继电器的设计及寿命预测提供有效参考。
　　首先，根据直流桥式继电器的结构特点，确定实验系统总体设计方案，分别对模拟动作装置的机械机构和参数测量部分进行设计，实现对继电器触头开距和预压力参数的调节，对动作过程的位移参数和电参数的采集和存储；基于该实验系统进行继电器动态特性研究，利用动触头的位移曲线和差分方法得到速度曲线，分别研究超程和预压力对触头分断速度和触头回弹的影响，根据超程和预压力对分断速度和回弹量的影响，确定后续用于电寿命实验的继电器的超程、预压力以及吹弧磁场的磁感应强度等参数。
　　其次，对直流桥式继电器的失效机理进行分析，明确桥式继电器失效的类型和失效产生的原因。在270V/200A，阻性负载条件下对不同设计参数的桥式继电器进行电寿命实验，基于全寿命过程的触头电压、触头电流以及线圈电流波形，确定特征参数的提取方法，并对提取出的特征参数进行对比分析，确定电寿命的表征参数。设计正交实验，根据多元回归分析理论，建立基于动、静触头开距、超程弹簧预压力以及吹弧磁场磁感应强度这三个设计参数的电寿命数学模型和电寿命预测模型。
　　最后，将寿命模型应用到继电器寿命预测中，设计可植入式寿命预测模块。首先，结合寿命预测模型的输入参数需求，确定寿命预测模块的总体设计方案；其次，根据电寿命表征参数设计寿命预测模块的传感单元、储能电路以及数据存储电路；最后，设计下位机控制程序和上位机软件，实现继电器剩余寿命预测功能，完成对预测模块已存储数据的读取、保存和分析功能。
　　本文建立的基于继电器设计参数的电寿命模型和寿命预测模型能够应用于桥式继电器的设计和剩余寿命预测中，同时为其它类型继电器寿命模型的建立提供方法参考。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的背景和意义

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 直流桥式继电器动态特性的实验研究

2.1 引言

2.2 桥式继电器动态特性实验系统设计

2.3 动态特性实验研究

2.4 本章小结

第3章 直流桥式继电器电寿命数学模型的建立

3.1 引言

3.2 桥式继电器失效机理分析

3.3 电寿命特征参数分析

3.4 电寿命数学模型的建立

3.5 本章小结

第4章 直流桥式继电器电寿命预测模块设计

4.1 引言

4.2 总体设计方案

4.3 硬件电路设计

4.4 电寿命预测软件设计

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢