用于继电器全负载试验的电源分时连接装置的制作方法

本实用新型涉及开关技术领域，特别是涉及一种用于继电器全负载试验的电源分时连接装置。

背景技术：

继电器是一种开关部件，在工作中必须承受开通及关断时带来的电压、电流瞬间电应力冲击，还要承受开通后维持电流带来的内阻引起的功耗。

为确保继电器的可靠性，通常需对继电器进行全负载试验，即在额定电压电流条件下对继电器串接等效于负载的电阻构成的回路进行加电，然后控制继电器进行一定时间间隔的开通、开通保持、关断的连续操作。试验的目的，是确保继电器在这三个操作中承受相应的电压电流冲击及功率消耗。

在开通、开通保持、关断这三个动作中，开通保持阶段的时间最长、电源的输出功率最大。这时，由于继电器内阻很小，继电器内部功耗较低，电源的主要功率都输出给负载。负载电阻的选择，是在额定电压下，在继电器开通时，使回路的电流达到额定电流。按照相关标准，高可靠等级的继电器都必须进行全负载试验。

随着继电器生产量越来越大，单个继电器的额定电压电流越来越大，不仅有直流继电器，还有交流继电器及大功率接触器等。为了减少开通阶段电源及负载的功率消耗，现已发展出了节能技术，在开通保持阶段采用低于额定电压的恒流源加零负载电阻构成导通回路，代替原来额定电压加上负载电阻的全电压全电流继电器开通回路，从而大大节省试验时的无效能耗。节能技术能输出全电压全电流的全功率电源仅工作在继电器开通及关断的瞬态，即在全负载试验中，会在一系列有相等时间间隔的周期中，以瞬态功率输出方式工作，有效工作时间极短。因此，若每一个继电器都专用一个全功率电源，这个电源的工作效率会极低。如果将此方案用在批量生产中，仍需要数量较大的全功率电源，导致试验设备的成本非常高。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是要提供一种用于继电器全负载试验的电源分时连接装置，降低了对试验电源的数量要求，大幅降低了试验设备的成本。

特别地，本实用新型提供了一种用于继电器全负载试验的电源分时连接装置，在不具有节能功能的继电器全负载试验中，非节能继电器试验电路包括串联的负载电阻以及继电器；

主电源分时连接于多个设定序位的非节能继电器试验电路；对于当前选定序位的电路，在距离继电器开通之前的第一安全时刻和距离继电器关断之后的第四安全时刻之间，主电源为选定序位的非节能继电器试验电路供电；在第四安全时刻之后，主电源为下一个序位的非节能继电器试验电路供电；

其中，任一非节能继电器试验电路的开通保持时间段短于关断时间段。

优选的，在具有节能功能的继电器全负载试验中，节能继电器试验电路包括串联的选通开关、负载电阻以及继电器，还包括与继电器的两端连接的节能电路装置；

主电源分时连接于多个设定时序的节能继电器试验电路；对于当前选定序位的电路，在距离继电器开通之前的第一安全时刻和在距离继电器开通保持之后的第二安全时刻之间，选定序位的选通开关闭合，主电源为选定序位的节能继电器试验电路供电；在第二安全时刻之后，所述节能电路装置为选定序位的继电器继续提供额定电流，选定序位的选通开关打开，下一个序位的选通开关闭合，主电源为下一个序位的节能继电器试验电路供电。

优选的，对于当前选定序位的电路，在距离继电器关断之前的第三安全时刻和在距离继电器关断之后的第四安全时刻之间，选定序位的选通开关闭合，主电源重新为选定序位的节能继电器试验电路供电；在第四安全时刻之后，选定序位的选通开关打开，下一个序位的选通开关闭合，主电源为下一个序位的节能继电器试验电路供电。

优选的，在所述第一安全时刻和所述第二安全时刻之间为第一时间段，包括：主电源介入的提前安全时间、继电器的开通稳定时间、主电源退出的延后安全时间；所述第一时间段的时长为2ms～3ms。

优选的，在所述第三安全时刻和所述第四安全时刻之间为第二时间段，包括：主电源介入的提前安全时间、继电器的关断稳定时间、主电源退出的延后安全时间；所述第二时间段的时长为2ms～3ms。

优选的，所述选通开关属于半导体功率开关器件，为igbt、功率mos管、碳化硅三端半导体器件中的一种。

在继电器进行全负载试验中，全功率电源在继电器开通和关断的一个周期中，总有一个不输出功率的空闲时间段，利用这个时间段将电源退出原来连接的继电器电路，转而连接其他继电器电路，充当连接其他继电器电路实施负载试验的全功率电源。本实用新型的电源分时连接装置由于利用分时(错时)工作的方式，两个或者更多的继电器可以共用一个全功率电源，使全功率电源在负载试验中的数量低于继电器数量，从而降低了对试验电源的数量要求，降低了试验设备的成本大幅。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。

附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的非节能继电器试验电路的电源分时连接电路图；

图2是图1所示的继电器开通和关断的时序图；

图3是图1所示的另一种形式的时序图，高代表开通，低代表关断；

图4是根据本实用新型一个实施例的节能继电器试验电路的电源分时连接电路图；

图5是图4所示的继电器开通和关断的时序图；

图6是图4所示的另一种形式的时序图，高代表开通，低代表关断。

具体实施方式

本实用新型提出一种用于继电器全负载试验的电源分时连接装置，使继电器批量试验时，既能按节能方案以符合继电器的试验标准对继电器进行全功率全负载运行考核，还能大幅降低对试验电源的数量要求，使试验设备的成本大幅下降。

如图1、2、3所示，是本实用新型在不具有节能功能的继电器全负载试验中的应用。对于不节能的传统继电器负载试验方案，全功率电源除了继电器在关断状态阶段处于空闲状态外，导通阶段均要参与全功率供电。这时，只有当关断时间段长于导通时间段(即占空比小于50％时)，全功率电源(也就是下文的主电源)才有可能错时为第二个、甚至更多的继电器提供全负载试验的供电。

非节能继电器试验电路包括串联的负载电阻以及继电器。在不具有节能功能的继电器全负载试验中，多个设定时序的非节能继电器试验电路与主电源分时连接。其中，设定：距离继电器开通之前的时刻为第一安全时刻、距离继电器关断之后的时刻为第四安全时刻。

用于继电器全负载试验的电源分时连接装置，任一非节能继电器试验电路的开通保持时间段短于关断时间段。在不具有节能功能的继电器全负载试验中，非节能继电器试验电路包括串联的负载电阻以及继电器。主电源分时连接于多个设定序位的非节能继电器试验电路，事先设定好多个继电器电路的接通顺序。

对于当前选定序位的电路，在第一安全时刻和第四安全时刻之间，主电源为选定序位的非节能继电器试验电路供电。在第四安全时刻之后，主电源为下一个序位的非节能继电器试验电路供电；

主电源参与了第一序位的继电器电路从开通之前的第一安全时刻到关断之后的第四安全时刻的全过程，由于关断时间段长于导通时间段(即占空比小于50％时)，因此，在第一序位的继电器电路处于关断状态时，主电源为第二序位的继电器电路继续供电。以此类推，两个或者更多的继电器可以共用一个全功率电源，使全功率电源在负载试验中的数量低于继电器数量。

图1是全功率电源与被试验继电器dut1、dut2、dut3在非节能模式下的分时连接电路图。各被试验继电器可分时错位进入开通时段，全功率电源在每一时段只为一个被试验继电器dut进行供电。r1、r2、r3是各被试验继电器的负载电阻。

图2是继电器开通和关断的时序图。上方的折线代表被测继电器两端的电流，下方的折线代表被测继电器两端的电压。从左至右数，第一条虚线为第一安全时刻。第一对虚线之间的距离为全功率电源介入前的提前安全时间。在本实施例中，第一对虚线之间的时长为1ms。第一安全时刻确保在继电器启动开通前已有全功率电源施加在继电器输出端的两端上。图2中，第四条虚线为第四安全时刻。第二对虚线间的距离为全功率电源退出前的延后安全时间。在本实施例中，第二对虚线之间的时长为1ms。第四安全时刻确保在继电器启动关断后的足够时间里，仍有全功率电源施加在继电器输出端的两端上。

图3是在非节能模式下，高代表开通，低代表关断。若占空比小于50:50，即开通时间短于关断时间，多于一个的被试验继电器可进行分时错位开通，让全功率电源为开通的继电器进行供电。

如图4、5、6所示，是本实用新型在具有节能功能的继电器全负载试验中的应用。在具有节能功能的继电器全负载试验回路中，全功率电源在继电器进入开通保持阶段后，即退出供电；加上关断时间段，全功率电源的空闲时间很长，只在开通与关断两个时间点工作。而在这两个时间点，电源输出通常都发生在1ms以内。这两个时间点(即继电器导通和关断的时点)之间的时长，最短通常为3ms与27ms两种间隔，这时重复频率为33hz，占空比分别为10％和90％。最长通常为100ms与900ms两种间隔，占空比分别是10％或90％。因此，即使是最短的一组时间段里也可有相对较长的空闲时间段利用。如间隔时间为27ms，至少可以安排全功率电源为4至5个节能继电器电路供电。若在更低的继电器通断频率负载试验中，一个全功率电源可以为更多的继电器提供全功率负载试验。

节能继电器试验电路包括串联的选通开关、负载电阻以及继电器。节能继电器试验电路还包括与继电器的两端连接的节能电路装置。多个设定时序的节能继电器试验电路与主电源分时连接。其中，设定：距离继电器开通之前的时刻为第一安全时刻、距离继电器开通保持之后的第二安全时刻、距离继电器关断之前的第三安全时刻、距离继电器关断之后的时刻为第四安全时刻。

用于继电器全负载试验的电源分时连接装置，在具有节能功能的继电器全负载试验中，节能继电器试验电路包括串联的选通开关、负载电阻以及继电器。节能继电器试验电路还包括与继电器的两端连接的节能电路装置。主电源分时连接于多个设定时序的节能继电器试验电路，事先设定好多个继电器电路的接通顺序。

对于当前选定序位的电路，在第一安全时刻和第二安全时刻之间，选定序位的选通开关闭合，主电源为选定序位的节能继电器试验电路供电。在第二安全时刻之后，节能电路装置为选定序位的继电器继续提供额定电流，选定序位的选通开关打开，下一个序位的选通开关闭合，主电源为下一个序位的节能继电器试验电路供电。

根据上面的设定时序，对于上述选定序位的电路，在第三安全时刻和第四安全时刻之间，选定序位的选通开关闭合，主电源重新为选定序位的节能继电器试验电路供电。在第四安全时刻之后，选定序位的选通开关打开，下一个序位的选通开关闭合，主电源为下一个序位的节能继电器试验电路供电。

也就是说，在第一安全时刻和第二安全时刻之间，主电源为第一个继电器电路的开通动作供电。在第二安全时刻之后，主电源按照设定时序，继续为下一个继电器供电。在到达第一个继电器电路的第三安全时刻时，主电源又重新连接第一个继电器电路，重新为第一个继电器电路的关断动作供电。

主电源参与了第一序位的继电器电路从开通之前的第一安全时刻到开通保持之后的第二安全时刻的全过程，之后主电源为第二序位的继电器继续供电。然后，主电源重新回到第一序位的继电器电路，继续参与第一序位的继电器电路从关断之前的第三安全时刻到关断之后的第四安全时刻的全过程。以此类推，两个或者更多的继电器可以共用一个全功率电源，使全功率电源在负载试验中的数量低于继电器数量。

图4是全功率电源与被试验继电器dut1、dut2、dut3在节能模式下的分时连接电路图。k1、k2、k3是全功率电源接入选通开关，r1、r2、r3是各被试验继电器的负载电阻，es1、es2、es3是节能电路装置。

图5是继电器采用节能模式进行负载试验时的开通和关断的时序图。上方的折线代表被测继电器两端的电流，下方的折线代表被测继电器两端的电压。从左至右数，第一条虚线代表第一安全时刻。第四条虚线代表第四安全时刻。第一对虚线之间，即第一条和第二条虚线之间为全功率电源介入的提前安全时间。在本实施例中，第一对虚线之间的时长为1ms。第二对虚线之间，即第二条和第三条虚线之间为继电器开通稳定时间。在本实施例中，第二对虚线之间的时长为0.5ms～1ms。第三对虚线之间，即第三条和第四条虚线之间为全功率电源退出前的安全时间。在本实施例中，第三对虚线之间的时长为1ms。第一安全时刻和第二安全时刻之间的时长确保了在继电器启动开通前，已有全功率电源施加在继电器输出端的两端上，而且，在继电器开通稳定后，全功率电源才启动退出。

在全功率电源退出后，继电器继续开通保持时段，节能方案将引入恒流电源继续为继电器提供额定电流。

第五条虚线代表第三安全时刻。第八条虚线代表第四安全时刻。第四对虚线之间，即第五条和第六条虚线之间为全功率电源介入的提前安全时间。在本实施例中，第四对虚线之间的时长为1ms。第五对虚线之间，即第六条和第七条虚线之间为继电器关断稳定时间。在本实施例中，第五对虚线之间的时长为0.5ms～1ms。第六对虚线之间，即第七条和第八条虚线之间为全功率电源退出前的安全时间。在本实施例中，第六对虚线之间的时长为1ms。第三安全时刻和第四安全时刻之间的时长确保了当继电器关断稳定后，全功率电源从这一负载试验中退出，然后可用于为下一个序位继电器的负载试验供电。

图6时序图是在节能模式下，高代表选通开关开通，低代表选通开关关断。在这一模式下，全功率电源实际为一路继电器进行供电的时间极短，被试验继电器的开通时段及关断时段均是全功率电源的空闲时间。因此，可分时错位的时段选其中较长的时段，可实施性不受被试验继电器的通断占空比影响，全功率电源可以为更多的被试验继电器分时错位使用。

在上述继电器试验电路中，在第一安全时刻和第二安全时刻之间为第一时间段，包括：主电源介入的提前安全时间、继电器的开通稳定时间、主电源退出的延后安全时间；第一时间段的时长为2ms～3ms。而在所述第三安全时刻和第四安全时刻之间为第二时间段，包括：主电源介入的提前安全时间、继电器的关断稳定时间、主电源退出的延后安全时间；第二时间段的时长为2ms～3ms。也就是说，如间隔时间为27ms，一个继电器电路需要占用主电源4～5ms的时长，因此，至少可以安排全功率电源为4至5个节能继电器电路分时供电。若在更低的继电器通断频率负载试验中，一个全功率电源可以为更多的继电器提供全功率负载试验。

在继电器进行全负载试验中，全功率电源在继电器开通和关断的一个周期中，总有一个不输出功率的空闲时间段，利用这个时间段将电源退出原来连接的继电器电路，转而连接其他继电器电路，充当连接其他继电器电路实施负载试验的全功率电源。本实用新型的电源分时连接方法及装置由于利用分时(错时)工作的方式，两个或者更多的继电器可以共用一个全功率电源，使全功率电源在负载试验中的数量低于继电器数量，从而降低了对试验电源的数量要求，降低了试验设备的成本大幅。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。