基于FPGA的電磁繼電器在線測試系統設計
電子技術應用
夏磊1，呂亮2，廉迪雅3
1.中車南京浦鎮車輛有限公司；2.上海地鐵維護保障有限公司車輛分公司； 3.西南交通大學 機械工程學院
摘要： 電磁繼電器在現代國防軍事、工業自動化以及交通運輸等領域應用廣泛，當系統中的電磁繼電器發生失效時將影響整個電氣系統的可靠運行。為了提高電氣系統的可靠性，需要檢測繼電器的特性參數，以評估其工作性能并提高其穩定性。針對電磁繼電器觸點易失效問題，設計了一套基于FPGA的電磁繼電器在線測試系統。采用鐵路繼電器作為試品，分析繼電器的各項特性參數，并選取能反映其觸點退化程度的時間參數進行測試。這種能夠應用于多型號繼電器的便攜式在線測試系統，可實時檢測繼電器吸合和釋放過程中的電壓變化波形并進行數據存儲，為后續繼電器的性能狀態評估提供了數據支撐，也為電磁繼電器的維修維護提供了參考數據。
中圖分類號：U224.4 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244875
中文引用格式： 夏磊，呂亮，廉迪雅. 基于FPGA的電磁繼電器在線測試系統設計[J]. 電子技術應用，2024，50(6)：37-41.
英文引用格式： Xia Lei，Lv Liang，Lian Diya. Design of electromagnetic relay online test system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(6)：37-41.
中文引用格式： 夏磊，呂亮，廉迪雅. 基于FPGA的電磁繼電器在線測試系統設計[J]. 電子技術應用，2024，50(6)：37-41.
英文引用格式： Xia Lei，Lv Liang，Lian Diya. Design of electromagnetic relay online test system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(6)：37-41.
Design of electromagnetic relay online test system based on FPGA
Xia Lei1，Lv Liang2，Lian Diya3
1.CRRC Nanjing Puzhen Co.， Ltd.； 2.Shanghai Metro Maintenance and Support Co.， Ltd.， Vehicle Branch； 3.School of Mechanical Engineering， Southwest Jiaotong University
Abstract： Electromagnetic relays are widely used in the fields of modern national defense, military, industrial automation and transportation. When the electromagnetic relays fail in the system, the reliable operation of the entire electrical system will be affected. In order to improve the reliability of the electrical system, it is necessary to test the characteristic parameters of the relay to evaluate its working performance and improve its stability. Aiming at the problem of easy failure of electromagnetic relay contact, this paper designs a set of online testing system of electromagnetic relay based on FPGA. The railway relay is used as a sample, the characteristic parameters of the relay are analyzed, and the time parameters which can reflect the degree of contact degradation are selected for testing. This portable online test system, which can be applied to multiple relay models, can detect the waveforms of voltage changes during relay suction and release in real time and store the data. It provides data support for the subsequent performance status evaluation of relays, and also provides reference data for the repair and maintenance of electromagnetic relays.
Key words : electromagnetic relay；test system；FPGA；time parameter；data analysis
引言
電磁繼電器是實現控制目標、信號傳遞、電路隔離的關鍵設備，其可靠性能夠影響整個系統的穩定與安全[1]，特別是航空航天、國防、交通等系統，一旦發生故障將造成巨大的經濟損失。因此要求其觸點必須動作一致、可靠、準確且有穩定的時間特性和電氣參數特性。觸點的退化會導致其表面形貌發生改變，引起觸點接觸失效，隨著觸點表面污染物成分逐漸增多，將出現有效接觸面積減小，進而縮短其電壽命直至失效。
繼電器的時間參數是反映其工作特性及可靠性的一項重要指標，精確地進行電氣參數測試和時間參數分析計算，不僅有助于分析繼電器失效的機理，還可為其性能分析和壽命預測提供重要數據支持[2]。近年來，科研人員在繼電器時間參數方面進行了大量的研究[3]。Li等人[4]為了研究航空航天用電磁繼電器的接觸可靠性，提出了一種電磁繼電器穩定時間的測量方法，并設計了相應測試設備，可高精度測量超程使間、燃弧時間等時間參數。Zhou等人[5]還驗證了超程時間、吸合時間等參數是用于診斷繼電器故障的有效參數。眾多研究表明，對電磁繼電器的時間參數進行計算和分析具有重要的研究價值。
本文通過分析電磁繼電器的特性參數，提出了一種基于FPGA的繼電器參數在線測試系統，對繼電器的時間特性參數進行測試，下文對所設計的系統進行詳述。
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作者信息：
夏磊1，呂亮2，廉迪雅3
（1.中車南京浦鎮車輛有限公司，江蘇 南京 210000；
2.上海地鐵維護保障有限公司車輛分公司，上海 200000；
3.西南交通大學 機械工程學院，四川 成都 610031）
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