引言

在某型導引系統中，位標器采用陀螺穩(wěn)定平臺式結構為了實現產品在掛飛狀態(tài)陀螺電機的正常工作，必須先由載 機三相交流電源（115 V/400 Hz）進行供電，陀螺電機啟動。 系統自檢正常后切換為彈載交流電源（又稱逆變器）供電。系 統中兩種交流電源的切換采用控制電路加繼電器進行。系統工 作時繼電器根據控制信號進行動作，將載機交流電源供電模 式切換到彈載交流電源的工作模式，如果繼電器工作不正常將 無法實現兩種交流電源的正常切換，從而影響系統的正常工作。 1切換裝置工作原理

1.1控制電路工作原理

對繼電器切換控制采用三極管驅動繼電器線圈的工作方 式進行，當系統自檢正常，DSP根據相關的時序信號解算出 控制繼電器觸點動作的信號，使繼電器動作將載機三相交 流電切換到彈載三相交流電對陀螺電機進行供電。驅動電路 如圖1所示。

圖1中，當KZ5為高電平時，三極管V1導通，繼電器線 圈中有電流通過，則繼電器觸點進行動作。

1.2 繼電器

電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片田等 組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一 定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引啲作用 下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與 靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之 消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力下返回原來的位置，使動觸 點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而 達到了在電路中的導通、切斷的目的。該系統中所使用繼電器 四組觸點中其中一組控制直流電源供電（DC/DC），逆變器工 作輸入電壓。另外三組觸點連接載機和彈載三相交流電，逆 變器工作輸出交流電壓。常閉觸點連接載機交流電源輸出的三 相交流電，常開觸點連接彈載交流電源（逆變器）輸出的三相 交流電，公共觸點連接陀螺電機具體連接如表1所列。

表1繼電器觸點連接關系

當繼電器線圈中有電流流過時，繼電器四組觸點同時動作，不僅給逆變器進行供電，而且將彈載交流電源輸出的三 相交流電給陀螺電機供電。保證了陀螺電機正常工作。

2故障現象及原因分析

2.1故障現象

在某階段制導系統樣機調試的過程中出現切換裝置工作 不正常，即首次工作后，再次上電逆變器直接啟動，按照正常 時序，陀螺電機達到一定轉速后系統才會產生相應控制信號使逆變器啟動工作。

2.2原因分析

從切換裝置工作原理進行分析，只有一種可能，即彈載 交流電源供電端直接供電才會出現變流機直接啟動。最終確 定只有繼電器常開觸點粘連才會出現上述的故障現象。

為了分析繼電器常開觸點出現粘連的原因，現進行如如 圖2所示的分析。

從圖2中可以看出，因繼電器負載如果是感性或容性等 儲能元件或是繼電器觸點負載能力不夠則是產生常開觸點粘 連的主要原因。繼電器的技術指標有：繼 電器型號:JZX-16M；繼電器負載電流：0.1~10 A ；繼電器線圈電壓為：27 V ；繼電器觸點 工作壽命為：104次。

用電流探頭在系統上對繼電器給變流 機供電一組觸點進行啟動瞬間浪涌電流測試的測試結果如圖 3 所示。

從測試結果中可以看出，啟動瞬間過沖電流最大值為 70 A，已經遠遠超過了繼電器觸點能夠承受的負載電流（一般該種繼電器能夠承受過沖電流為負載電流的 4 倍）。顯然，啟動電流過沖主要和繼電器的負載有關。所以，對繼電器帶有不同負載的情況進行的試驗分析如表 2 所列。

從表 2 中可以看出，當繼電器帶有容性或感性負載時，則啟動瞬間會有過沖電流產生。在反 L 型負載時相同電容狀態(tài)下，電感值增大對啟動瞬間過沖電流有明顯的抑制作用。同時，對不同批次變流機輸入端電路進行的分析如圖 4 所示。

當繼電器負載為容性負載時，觸點的帶負載能力會下降至額定阻性負載的 10% ～ 15%。因為帶容性負載時，觸點接通的瞬間，電容相當于短路狀態(tài)，此時電源對電容進行充電，電路中會產生很大的沖擊電流。沖擊電流的峰值和容性負載的容抗有關，容抗越大，沖擊電流的峰值就越大。此外，在接通瞬間，觸點會產生回跳，觸點回跳時接觸穩(wěn)定性較差，也就意味著動態(tài)接觸電阻會較穩(wěn)態(tài)時偏大，在大沖擊電流作用下容易引起熔融造成粘連。當沖擊電流通過接觸位置時造成小范圍局部金屬熔化，沖擊電流通過后電流迅速下降使熔化的金屬冷卻，致使粘連。

3 解決措施及試驗驗證

3.1 解決措施

在繼電器觸點帶有較大容性負載時，其觸點相對比較容易產生粘連，且粘連情況與電容容量的大小有關系，對相同 型號的繼電器，電容的容量大，產生粘接的頻率和幾率也大図。 所以對一定容量的電路，換用觸點負載能力較大的繼電器，產 生故障的幾率和頻率也下降，粘接故障得到改善和克服。

在電路中接入限流電阻，可有效抑制電路中瞬時大電流 的產生?；蛘呤墙尤胙訒r電路或是其他時間控制電路，使繼 電器觸點穩(wěn)定后再接入負載電路也能有效緩解繼電器失效。

在考慮更改難易程度及空間體積的限制的條件下，最終 在繼電器與變流機輸入端串聯功率電阻和更換帶負載能力更 大繼電器方案。具體是：串聯電阻型號：RX24-10W-0.5Q； 同時更改前后繼電器指標的對比如表3所列。

表3更改前后繼電器指標對比

繼電器JQX-4015M是永磁激勵平衡力式結構，不同于JZX-16M結構，該種結果觸點力臂更短，抗負載過沖能力更強, 一般抗浪涌能力為額定負載電流的6?8倍左右。

3.2試驗驗證

根據對上述原因的分析，并對采取的措施進行試驗驗證, 其試驗布局如圖5所示。

模擬實際工作時序，陀螺達到穩(wěn)定轉速后，切換繼電器, 電流脈沖峰值最大35 A，之后以穩(wěn)態(tài)電流工作。串聯電阻和 更換繼電器型號后電流脈沖峰值大大減小，在繼電器負載額 定電流5倍范圍內，并對試驗產品進行了上百次的切換試驗, 沒有故障發(fā)生。說明該項措施有效。

4結語

目前該更改方案已經應用到實際產品中，經過試驗驗證, 該方案更改有效。

事實上，在工程中，使用繼電器進行信號控制的切換方 式應用越來越多，系統上電初態(tài)均有可能存在電流瞬間沖擊 現象。本文通過對某導引系統[10]中采用繼電器切換裝置的 實例，分析了在系統上電初態(tài)電流瞬間沖擊產生的故障機理, 并進行改進措施設計而且進行了試驗驗證。實驗數據該方法 在解決系統上電初態(tài)電流瞬間沖擊或是上電電流過沖的故障 分析具有一定的參考意義。

20211121_619a00076da82__某制導系統中繼電器常開觸點粘連故障分析