4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验方法研究

黄华才

(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，550009)

1 引言

随着科学技术的发展，固体继电器在智能控制领域的应用越来越广泛，大到国防现代化建设，小到家用，每一种智能设备都离不开控制开关。固态继电器与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。固态继电器是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，它利用电子元器件的特点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接触和断开被控电路。固态继电器作为高寿命、高可靠、高灵敏度、快速转换、电磁干扰小的一种继电器，被广泛应用在智能制造设备领域。4JGMK10-1GCH作为众多固体继电器中的一员，用户的使用方法不同，它的控制使命也不一样，为了在使用中得到质量保障，能不能满足其使用，用户提出的每一项使用要求，我们都需进行产品的充分性、有效性、可靠性试验验证，下面我就与大家进行4JGMK10-1GHC固体继电器特殊过载试验方法如何实现、能不能满足使用进行分析与研究。

2 4JGMK10-1GCH固体继电器简述

4JGMK10-1GCH固体继电器为四路输入、四路输出固态继电器，额定输入电压为28Vd.c,额定输出电压为60Vd.c，额定输出过负载电流为64A。外形图见下图1，底视电路图见下图2。

图1 外形图

图2 底视电路图

3 过载试验基本情况

3.1 4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验要求

要求常温进行：60Vd.c,前19次过负载35A，通3s，断200ms，第20次(第19次与20次间隔200ms)过负载45A通3s，监测产品是否正常，之后断开35A负载电流，四路同时加10A，通电40min，试验后检测产品电性能是否正常。

3.2 过载要求特殊性

GJB 1515A-2001固体继电器通用规范过载试验要求固体继电器应循环接通和关断10次，周期为1S，负载比为10%，试验后检测输出漏电流。4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验要求与GJB 1515A-2001固体继电器总规范要求的不一样，4JGMK10-1GCH固态继电器产品通断1次的时间为3.2s，通断19次为60.8s，20次为64s，共进行三种负载试验，与传统的过负载试验不一样，其要求具有特殊性，是一种新型试验。

3.3 试验实现难点

难点为如何控制4JGMK10-1GCH固态继电器产品通断19次后产品负载从35A跃变为45A，在45A通3s，之后跃变为10A，一直通电40min。由于是一种新型试验，其控制功能如何实现，没有试验方法借鉴，需创新。

4 过载控制思路

基于4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验的特殊性，传统的过载试验方法已无法满足其要求，需进行革新，融入新的试验方法。实现4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验的方法有很多种，这里，我的实现方法既控制思路是：用1个加电延时64s断开的时间继电器控制35A负载电流电路，1个加电延时60.8s接通的时间继电器控制10A负载电流电路，本文选用的2个时间继电器产品均为JSB-184M，其触点额定负载为5A，主要是控制继电器的输入端，被控继电器的输入电流为毫安级，JSB-184M产品触点功率已满足控制要求。试验时，当被试件施加负载35A接通3s，断0.2s的脉冲19次后，即60.8s，延时60.8s的时间继电器接通，施加10A的负载，既第20次，根据并联电路电流相加的原理，此时通过被试件的电流为45A，即从35A跃变为45A，接通3s后，断开200ms，此时的试验总时间为64s，即控制35A负载电流的延时时间继电器断开，控制10A负载电流的延时时间继电器处于接通状态，直到通电40min结束，试验完成，关闭电源。

5 4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验电路设计

5.1 控制时序设计

根据分析，产品的控制时序按下图进行。

5.1.1 脉冲时序

根据图3控制时序，第一种是脉冲电源施加的脉冲信号，控制通3s，断0.2s的时序，共20次。

图3 控制时序图

5.1.2 延时关断时序

第二种时序是采用延时关断的时序，该时间继电器的启动工作我采用一颗可控硅晶闸管来控制，当第一种脉冲时序启动后，即触发可控硅，该延时时间继电器工作，延时关断控制时长为3.2s×20=64s，该时序控制35A的负载电路。

5.1.3 延时接通时序

第三种时序采用延时接通的时序，延时到脉冲电源输出19次后再启动，即3.2s×19=60.8s,其控制10A的负载电路，当进行到20次时，时序二和时序三同时处于接通状态，这时，给被试件共提供45A的负载电流，以达到要求。

5.1.4 持续加载10A

根据图3时序二、时序三可知，当进行20次脉冲完成后，时序二关断，时序三仍然保持接通，这样，就满足20次以后，产品一直进行10A的负载通电要求。

5.2 过载控制试验电路设计

根据过载控制思路，设计4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验电路图，如下图4所示。

图4 4JGMK10-1GCH固态继电器过载控制图

5.2.1 电路说明

M-28V为脉冲直流电源，Z-28V为直流稳压电源，OUT+为60Vd.c负载输入电源，J1为4JGMK10-1GCH固态继电器被试件，K1为该被试件的输出端，J2、J3为控制继电器，K2、K3分别为该控制继电器的触点，其额定负载能力大于45A；J4为JSB-184M时间继电器(延时接通，60.8s)，K4-1、K4-2为该时间继电器的两组触点；J5为JSB-184M时间继电器(延时关断，64s)，K5为该时间继电器的触点;K6为晶闸管；R1为限流电阻，30KΩ；R2为下拉电阻30kΩ，其作用是使晶闸管的门极维持在地电位；R3为负载限流电阻，控制10A；R4为负载限流电阻，控制35A。

5.2.2 工作原理

打开直流稳压电源，打开负载电压，启动脉冲电源，当脉冲电源施加第一个脉冲时，4JGMK10-1GCH固态继电器工作，K1触点闭合，由于晶闸管与J4、J5时间继电器线圈串联，根据晶闸管的工作特性，即在晶闸管的阳极A与阴极K之间加正向电压，它的门极G与阴极K之间输入一个正向触发电压，它就会导通，导通后，门极失去控制作用，即使去掉触发电压，仍然维持导通状态。此时，晶闸管K6接通(K6的门极电压为0.8V，门极电流约0.9mA)，这时J4和J5时间继电器开始工作，J5为延时关断时间继电器，K5接通后(延时64s关断)，J3继电器工作，K3也接通。此时，通过4JGMK10-1GCH固态继电器触点K1的电流为35A，脉冲电源施加接通3s，断0.2s的脉冲功率，当脉冲施加19次后(60.8s)，延时60.8s接通的J4时间继电器的触点K4-1、K4-2闭合，K4-1触点控制J2的输入端，J2继电器工作，K2触点闭合，施加10A负载，即第20次脉冲，通过被试件J1的触点K1电流共45A；第20次完成后，脉冲电源关断，同时延迟64s关断的J5时间继电器的触点K5关断，所控制的J3继电器停止工作，K3触点断开，即切断35A的负载电流，而此时，延时60.8s接通的J4时间继电器处于工作状态，Z-28V的直流电压通过K4-2闭合触点施加给被试件J1输入端，J1仍处于导通状态，由于J2继电器是K4-1触点控制，也处于工作状态，故通过被试件J1的触点K1电流由45A跃变为10A，直到试验要求的通电40min结束，关闭电源。

6 试验效果

该试验方法是否可行、试验控制电路是否满足技术要求？光靠理论还不行，还得经过实际试验验证。于是，我按该控制电路搭接好试验电路，接入被试件4JGMK10-1GCH固态继电器进行试验，为了更直观、有效的观察产品试验是否正常，我采用接入示波器进行监测，负载波形图如下图4、图5、图6所示。

图4 4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验负载波形图

图5 4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验负载波形图

图6 4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验负载波形图

从该波形图可以看出，4JGMK10-1GCH固态继电器按技术要求通3s，断200ms，动作19次(35A负载)运行完的时间刚好为60.8s，如上图红色箭头所指。

从此波形图光标测量可以看出，4JGMK10-1GCH固态继电器第20次动作时，加载时间为3s，如上图红色箭头所指。此时，10A的负载接通，通过产品的负载为45A，3S后，35A的负载断掉，如上图示波器通道1所示，由高电平变为低电平，10A的负载继续加在产品上，如上图示波器通道2所示。

从此波形图光标测量可以看出，不加载时间为200ms，如上图红色箭头所指。结合图4、图5、图6示波器采集的波形图看，我所采用的这种控制试验方法满足4JGMK10-1GCH固态继电器过载试验要求。

7 试验结论

7.1 试验方法满足技术要求

通过控制电路设计、实际试验验证、示波器检测，证明该控制试验方法满足试验技术要求，方法从无到有，控制方法的创新，顺利完成了4JGMK10-1GCH固态继电器特殊过载试验。

7.2 产品验证情况

通过试验过程产品监测、试验后电性能测试，产品合格，满足用户使用要求，质量有保障。

8 结束语

通过4JGMK10-1GCH固态继电器特殊过载试验方法的研究，我们只有按用户提出的使用要求，做到产品试验的充分性、有效性、可靠性试验验证，才能赢得顾客的满意，我们只有做好基础试验，产品作为智能制造的核心控制部件，质量才有保障，公司才会发展壮大，国防现代化建设才会越来越强。