CN110658450A - 一种继电器全负载试验装置及降低能耗的方法 - Google Patents

一种继电器全负载试验装置及降低能耗的方法 Download PDF

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高�敬一
熊焰明
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    • G01R31/3278—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of low voltage devices, e.g. domestic or industrial devices, such as motor protections, relays, rotation switches of relays, solenoids or reed switches

Abstract

一种继电器全负载试验装置及降低能耗的方法，其结构设计简单合理，可大大降低电源总功率和实验总能耗，其包括串联的电源E、电阻R、开关S1，继电器K与电源E、电阻R、开关S1构成的环路并联，继电器K与电阻R之间连接有开关S1，继电器K并联低压恒流源回路，低压恒流源回路包括并联的电源Y、开关S2，电源Y的输出电流与继电器K的试验额定电流相等，电源Y的输出电压低于继电器K的试验额定电压，电源E、电源Y为直流电源或交流电源，开关S1为单刀单掷开关或单刀双掷开关，电源E的电压高于电源Y的电压，并给出了降低能耗的方法。

Description

一种继电器全负载试验装置及降低能耗的方法
技术领域
本发明涉及继电器全负载试验技术领域，具体为一种继电器全负载试验装置及降低能耗的方法。
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，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，目前常用的继电器全负载试验是指在额定电压电流条件下对继电器串接负载，并对其进行加电，然后控制继电器进行一定时间间隔的导通、导通保持、关断的连续操作，继电器全负载试验的目的：确保继电器在这三个操作中能够承受相应的电压电流冲击及功率消耗。
但是，现有技术中用于继电器全负载试验的装置较少，且存在负载功率消耗大、试验总能耗高的问题，其主要原因在于，在导通、导通保持、关断三个动作中，导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，因此存在负载功率消耗大的问题，并且负载因消耗主要功率而产生较大热量，因此需给负载安装上高效的散热装置，以控制负载保持在安全的温度下，散热装置的使用进一步导致了试验总能耗高的问题出现；现有技术中常用的继电器全负载试验装置如图1所示，现有的继电器全负载试验装置的电阻R、电源E、继电器K串联，电源E输出的功率主要消耗在电阻R上。
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，负载试验的难度也越来越大，对于批量生产，采用一次试验较多继电器的模式，这时电源功率消耗及负载散热都会带来较大的成本，尤其是针对较大额定电压电流的继电器进行批量生产性的全负载试验，所需的总功率、负载散热能力、试验总能耗已达到实际不可承受的程度，现有技术无法解决这一重大难题。
发明内容
针对现有技术中存在的用于继电器全负载试验的装置较少，负载功率消耗大、试验总能耗低的问题，本发明提供了一种继电器全负载试验装置及降低能耗的方法，其结构设计简单合理，可大大降低总功率和实验总能耗。
一种继电器全负载试验装置，其包括串联连接的继电器K、电阻R，所述继电器K、电阻R与所述电源E连接，其特征在于，所述电源E、电阻R、开关S1串联，所述继电器K与电源E、电阻R、开关S1构成的环路并联，所述继电器K并联低压恒流源回路，所述低压恒流源回路包括并联的电源Y、开关S2，所述电源Y的输出电流与继电器K的试验额定电流相等，所述电源Y的输出电压低于继电器K的试验额定电压，所述电源E、电源Y为直流电源或交流电源，所述开关S2为单刀单掷开关或单刀双掷开关，所述电源E的电压高于所述电源Y的电压。
其进一步特征在于，所述开关S2为单刀单掷开关，所述电源E、电源Y为直流电源，所述低压恒流源回路还包括二极管D或开关S3，所述电阻R的一端分别连接所述继电器K的开关端1端口、开关S2的一端、电源Y的负极，所述开关S2的另一端、电源Y的正极连接二极管D的阳极，所述二极管D的阴极分别连接开关S1的一端、继电器K的开关端2端口，所述开关S1的另一端连接电源E的正极；
所述电阻R的一端分别连接所述继电器K的开关端1端口、开关S2的一端、电源Y的负极，所述开关S2的另一端、电源Y的正极连接所述开关S3的一端，所述开关S3的另一端分别连接开关S1的一端、继电器K的开关端2端口，所述开关S1的另一端连接所述电源E的正极；
所述开关S2为单刀双掷开关，所述电源E、电源Y为直流电源或交流电源，所述电源E的负极连接电阻R一端，所述电阻R另一端分别连接所述电源Y的正极、开关S1的一端、继电器K的开关端1端口，所述继电器K的开关端2端口连接所述开关S2的公共端1端口，所述开关S2的2端口连接所述电源E的负极，所述开关S2的3端口分别连接所述电源Y的负极、开关S1的另一端；
所述开关S1、开关S2为信号控制开关、继电器或空气开关；
所述继电器K为直流继电器或交流继电器；
所述继电器K为电磁式传统继电器、固态继电器、大功率接触器。
一种利用上述包含有上述单刀单掷开关S1、二极管D的全负载试验装置进行继电器全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S2处于闭合导通状态，闭合开关S1，使电源E、被测继电器K接入实验回路，设电源E的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的全额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1；
M2，继电器K导通，电源E、继电器K、电阻R、开关S1构成的第一闭合回路导通，继电器K的导通为电源E处于全额定电压U1、全额定电流I下的导通，继电器K导通稳定后，继电器K两端的电压下降为导通压降Uk1，Uk1＜U1，电阻R两端的电压UR上升为UR1，电压UR1等于电源E的全额定电压U1减去继电器K的电压Uk1，即UR1=U1-Uk1；
M3，继电器K导通保持；
M4，继电器K关断；
其特征在于，
在步骤M3中，顺序关断开关S1、开关S2，电源Y、二极管D、继电器K构成低压通电回路导通，低压通电回路中有电流I流过，电流I为电源Y的输出电流，即继电器K的试验额定电流；
在步骤M4中，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在电源E处于全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，具体步骤包括：
M41、首先闭合开关S2，使低压通电回路关断，低压恒流源回路导通；
M42、然后闭合开关S1，电源E、电阻R、继电器开关K、开关S1构成的第一闭合回路导通，通过继电器K的电压、电流均由电源E提供，电源E处于全额定电压U1、全额定电流I输出的状态下，关断继电器K，实现继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I下的关断。
一种采用包含有上述单刀单掷开关S1、开关S3的全负载试验装置进行继电器全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：
M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S3断开，开关S2处于闭合导通状态，闭合开关S1，使电源E、被测继电器K接入实验回路，设电源E的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的全额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1；
M2，继电器K导通，电源E、继电器K、电阻R、开关S1构成的第一闭合回路导通，继电器K的导通为电源E处于全额定电压U1、全额定电流I下的导通，继电器K导通稳定后，继电器K两端的电压下降为导通压降Uk1，Uk1＜U1，电阻R两端的电压UR上升为UR1，电压UR1等于电源E的全额定电压U1减去继电器K的电压Uk1；
M3，继电器K导通保持；
M4，继电器K关断；
其特征在于，
在步骤M3中，顺序关断开关S1、开关S2、闭合开关S3，电源Y、开关S3、继电器K构成低压通电回路导通，低压通电回路中有电流I流过，电流I为电源Y的输出电流，即继电器K的试验额定电流；
在步骤M4中，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在电源E处于全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，具体步骤包括：
M41、首先顺序闭合开关S2、断开开关S3，使低压通电回路关断，低压恒流源回路导通；
M42、然后闭合开关S1，电源E、电阻R、继电器开关K、开关S1构成的第一闭合回路导通，通过继电器K的电压、电流均由电源E提供，电源E处于全额定电压U1、全额定电流I输出的状态下，关断继电器K，实现继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I条件下的关断。
其进一步特征在于，所述继电器为直流继电器，所述电源E、电源Y均为直流继电器。
一种利用上述包含有单刀双掷开关S1、电源E、电源Y的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S1处于闭合导通状态，开关S2的1端口与开关S2的2端口连接，使电源E、被测继电器K接入实验回路，设电源E的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的全额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1；
M2，继电器K导通，电源E、继电器K、电阻R、开关S1构成的第一闭合回路导通，继电器K的导通为电源E处于全额定电压U1、全额定电流I下的导通，继电器K导通稳定后，继电器K两端的电压下降为Uk1，电阻R两端的电压UR上升为UR1，电压UR1等于电源E的全额定电压U1减去继电器K的电压Uk1，即UR1=U1- Uk1；
M3，继电器K导通保持；
M4，继电器K关断；
其特征在于，
在步骤M3中，将开关S2的1端口与开关S2的2端口连接，使电源Y、开关S2、继电器K构成的低压通电回路导通，低压通电回路中有电流I流过，电流I为电源Y的输出电流，即继电器K的试验额定电流；
在步骤M4中，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在电源E处于全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，具体步骤包括：
M41、首先闭合开关S1，使低压恒流源回路导通；
M42、然后使开关S2的1端口与2端口连接，使电源E、电阻R、继电器开关K、开关S2构成的第一闭合回路导通，通过继电器K的电压、电流均由电源E提供，电源E处于全额定电压U1、全额定电流I输出的状态下，关断继电器K，实现继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I下的关断。
其进一步特征在于，所述电源E、电源Y均为交流电源，所述继电器K为交流继电器；
所述电源E、电源Y均为直流电源，所述继电器K为直流继电器。
采用本发明可以达到如下有益效果：将本装置及方法应用于继电器全负载试验中，在全负载试验中选择电阻R作为负载，是因为电阻R对电压电流的响应是实时的，不存在类似电子负载带来的响应延时，以确保外加电压电流在继电器K动作时产生的冲击不会因负载延时而减弱，在继电器K的两端并联一个包含有开关S2、电源Y的低压恒流源回路，电源Y的输出电流与继电器K的额定电流相等，通过控制开关S1的通断及单刀单掷开关S2的通断或单刀双掷开关的端口切换，即可选择被试验的继电器K连接的是包含电源E、电阻R的第一闭合回路，还是包含电源Y、开关S2的低压通电回路，电源Y的输出电流等于继电器K的额定电流，因此当实现第一闭合回路与低压通电回路切换时，通过继电器K的电流不发生变化，当低压通电回路导通时，电阻R中无电流通过，也无需安装散热装置，因此可有效降低整个装置的能源消耗，降低投入成本，满足了较大额定电压电流的继电器进行批量生产的全负载试验要求；
在步骤M3的继电器K导通保持阶段，包含电阻R的第一闭合回路处于中断状态，继电器K试验所需的电流由电源Y提供，即在继电器K导通保持阶段，经过电阻R的电流为零，因此电阻R不消耗功率，也无需安装散热装置，因此可有效降低整个装置的能源消耗，降低投入成本，满足了较大额定电压电流的继电器进行批量生产的全负载试验要求。
附图说明
图1为现有的继电器全负载试验装置的电路原理图；
图2为实施例一的继电器全负载试验装置的电路原理图；
图3为实施例二的继电器全负载试验装置的电路原理图；
图4为采用现有的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K在关断、导通、导通保持、再次关断时的电压变化波形图；
图5为采用实施例一的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K的电压变化波形图；
图6为采用现有的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K的电流变化波形图；
图7为采用实施例一的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K的电流变化波形图；
图8为采用现有的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K的功率消耗变化波形图；
图9为采用实施例一的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K的功率消耗变化波形图；
图10为采用实施例二的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K的电压变化波形图；
图11为采用实施例二的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K的电流变化波形图；
图12为采用现有的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，电阻R两端的电压变化波形图；
图13为采用现有的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验时，继电器K消耗的功率W与采用实施例一的试验装置时继电器K消耗的功率波形图；
图14为实施例三的继电器全负载试验装置的电路原理图。
具体实施方式
见图2，实施例一，一种继电器全负载试验装置，其用于直流继电器全负载试验，其包括串联连接的继电器K、电阻R，电源E、电阻R与开关S1串联，继电器K与电源E、电阻R、开关S1构成的环路并联，继电器K并联低压恒流源回路，低压恒流源回路包括电源Y、开关S2、二极管D，开关S2为单刀单掷开关，电阻R的一端分别连接继电器K的开关端1端口、开关S2的一端、电源Y的负极，开关S2的另一端、电源Y的正极连接二极管D的阳极，二极管D的阴极分别连接开关S1的一端、继电器K的开关端2端口，开关S1的另一端连接电源E的正极，本实施例中继电器K为直流继电器，电源E、电源Y、开关S1、S2均可采用现有技术，电源E、电源Y均为直流电源，电源Y的电压远低于电源E的电压，电源Y的输出电流与继电器K的试验额定电流相等，电源Y的输出电压低于继电器K的试验额定电压，电源Y输出的电流为限电流I。
一种利用上述装置对直流继电器进行全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：
M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S2处于导通状态，闭合开关S1，电源E、电阻R、开关S1构成实验回路，由于继电器K内部开关处于开路状态，外加电源E的电压全部加在继电器K的开关两端，通过电阻R的电流极小，可以忽略不计，电源Y被导通的开关S2短路，电源Y与开关S2构成闭合的低压恒流源回路，设电源Y的电压为UY，在二极管D的单向导电隔离下，低压恒流源回路与实验回路之间呈相互隔离的状态，相互之间没有电流流通，设电源Y的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1，电阻R两端的电压UR=US=0；
M2，继电器K导通，电源Y、继电器K、电阻R、开关S1构成的回路导通，形成第一闭合回路，此时二极管D阴极的电压大于阳极的电压，因此二极管D处于截止状态，第一闭合回路中有导通电流I流过，该电流即为继电器K的额定电流IK，此时，IK= I，继电器K导通前其两侧的电压已达到额定电压U1，导通后电源E对电阻R、继电器K提供额定电压U1及额定电流I，因此继电器K的导通是在额定电压U1、额定电流I下的导通，继电器K导通后进入步骤M3的导通保持阶段；
M3，继电器K导通保持，开关S1关断，开关S1关断断开了电源E及电阻R与继电器开关K的连接，电源E对电阻R、继电器K停止供电，第一闭合回路中断，然后开关S2关断，使低压恒流源回路中断，此时二极管D的阳极的电压大于阴极的电压，因此二极管导通，电源Y、二极管D、继电器K构成低压通电回路导通，电源Y为恒流的直流电源，电源Y的电流等于继电器K的额定电流，使流过继电器K的电流不发生变化，继电器K两端的电压仍为导通压降Uk1，低压通电回路中的电流保持为电流I，由于第一闭合回路中断，因此电阻R无电流经过，电阻R不消耗功率，此时经过继电器K的电流有电源Y提供，电源Y的电压远低于电源E提供的电压，因此继电器K在实验保持阶段消耗的功率也较少，从而达到了降低功耗的作用；
M4，继电器K关断，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在额定电压U1、额定电流I1条件下关断，在关断继电器K之前，需首先使继电器K处于额定电压U1、额定电流I2条件下，具体步骤包括：
M41、首先闭合开关S2，使低压通电回路关断，低压恒流源回路导通，使电源Y处于短路状态，停止向继电器K提供电流供电，试验退出低功耗供电状态；
M42、然后闭合开关S1，开关S2的闭合与开关S1的闭合为顺序连续的过程，电源E、电阻R、继电器开关K、开关S1构成第一闭合回路导通，继电器K有电流I流过，此电流为由电源E提供，然后关断继电器K，从而使继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，此时，电源电压U为电源E的额定电压U1，继电器K关断后，其两侧的电压Uk=U1，电阻R两端的电压UR=US=0。
图4、图5中横轴均表示时间T，竖轴表示继电器K两端的电压Uk，继电器K开启瞬间为T1、继电器关断瞬间为T2，曲线表示在继电器K关断、导通、导通保持、关断整个试验过程中，其两端的电压变化，从图4中可以看出，继电器K关断时，其两端的电压为额定电压U1，继电器K开启瞬间（T1），其两端的电压逐渐降低至Uk1，Uk1为继电器K的导通压降，其值远小于额定电压U1，继电器K导通保持阶段，继电器K在导通压降Uk1下持续导通，保持T1~T2时间后，继电器K关闭,继电器K关闭瞬间（T2），其两端电压由导通压降Uk1逐渐上升为额定电压U1，从而实现继电器K的整个试验过程，从图5中可以看出，在采用本发明实施例一中的继电器全负载试验装置后，在步骤M1~M4中，继电器K两端的电压变化状况与采用现有的试验装置的状况相同，因此，采用本实验装置可以实现继电器K的全负载试验；
图6、图7中横轴均表示时间T，竖轴表示通过继电器K的电流，曲线表示在继电器K关断、导通、导通保持、关断整个试验过程中，其电流变化状况，从图4中可以看出，继电器K关断时，其电流为零，继电器K开启瞬间（T1），其电流逐渐上升为额定电流I，此额定电流由电源E提供，继电器K导通保持阶段，继电器K在额定电流I下持续导通，此额定电流由电源Y提供，保持T1~T2时间后，继电器K关闭,继电器K关闭瞬间（T2），其电流逐渐降低直至为零，从而实现继电器K的整个试验过程，从图5中可以看出，在采用本发明实施例一中的继电器全负载试验装置后，在步骤M1~S4中，通过继电器K的电流变化状况与采用现有的试验装置的状况相同，因此，采用本实验装置可以实现继电器K的全负载试验；
图8、图9中横轴表示时间T，竖轴表示继电器K的功率消耗，继电器K开启瞬间为T1、继电器K关闭瞬间为T2，曲线表示在继电器K关断、导通、导通保持、关断整个试验过程中，其功率变化状况，从图4中可以看出，继电器K关断时，继电器K的功率消耗为零，继电器K开启瞬间（T1），继电器K功率消耗逐渐上升为额定功率P额，此额定功率由电源E提供，继电器K导通保持阶段，继电器K在额定功率下工作，此额定功率由电源Y提供，导通保持T1~T2时间后，继电器K关闭,继电器K关闭瞬间（T2），继电器K的功率消耗逐渐降低直至为零，从图9中可以看出，在采用本发明实施例一中的继电器全负载试验装置后，在步骤M1时，继电器K的功率消耗为零，进入步骤M2，在继电器K开启的瞬间（T1），整个系统的功率消耗逐渐上升至额定功率P额，此额定功率由电源E提供，待继电器K导通稳定后，进入步骤M3,继电器K导通保持，此时通过继电器K的电流由电源Y提供，电源Y的电压远小于电源E的电压，因此此时继电器K的功率消耗P1低于额定功率P额，因此在导通保持阶段，继电器K处于低功耗模式，在导通保持T1~T2时间段后，进入步骤M4，继电器K的功率消耗先转换为由电源E提供，使得继电器K的功率消耗由P1增大为额定功率P额，在继电器断开瞬间，其功率消耗逐渐降为零；
图13为采用现有的试验装置与采用实施例一的试验装置分别对直流继电器K进行全负载试验时，继电器K的功率消耗的叠加，横轴表示时间T，竖轴表示继电器K的功率P，曲线A表示在采用现有试验装置（继电器K处于非节能模式）时，整个试验过程中，继电器K的功率变化，曲线B表示在采用实施例一的试验装置（继电器K处于节能模式）时，整个试验过程中，继电器K的功率变化，由做功等于瞬时功率与时间的积分可知，继电器K的功率消耗曲线A与横轴围成的区域的面积A1即为非节能模式下整个过程消耗的功率，继电器K的功率消耗曲线B与横轴围成的区域的面积B1即为节能模式下整个过程消耗的功率，从图13中可以看出，面积A1远小于面积B1，节能主要由恒流时间，即继电器K导通时间T1~T2决定的，从曲线B与横轴围成的区域面积B1可以看出，继电器K导通时间T1~T2的时间段越长，节能区域B1的面积越小，节能的效果越好，采用本实施例一的试验装置，其节能比例可达99.99%以上。
见图3，实施例二，一种继电器全负载试验装置，将其用于交流继电器K的全负载试验，其包括串联连接的继电器K、电阻R，继电器K、电阻R与电源E连接，继电器K与电阻R之间连接有开关S2，继电器K并联低压恒流源回路，低压恒流源回路包括并联的电源Y、开关S1，电源Y的输出电流与继电器K的试验额定电流相等，电源Y的输出电压低于继电器K的试验额定电压，电源E、电源Y为交流电源，电源E的电压高于电源Y的电压，开关S1为单刀双掷开关，电源E的负极连接电阻R一端，电阻R另一端分别连接电源Y的正极、开关S2的一端、继电器K的开关端1端口，继电器K的开关端2端口连接开关S1的公共端1端口，开关S1的2端口连接电源E的负极，开关S1的3端口分别连接电源Y的负极、开关S2的另一端；
一种利用上述包含有单刀双掷开关S2、电源E、电源Y的继电器全负载试验装置进行继电器全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S2处于闭合导通状态，开关S1的1端口与2端口连接，使电源Y、被测继电器K接入实验回路，由于继电器K内部开关处于开路状态，电源E的电压全部加在继电器K的开关两端，且通过电阻R的电流极小，可以忽略不计，电源Y被导通的开关S2短路，电源Y与开关S2构成闭合的低压恒流源回路，设电源Y的电压为UY，设电源E的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的全额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1；
M2，继电器K导通，电源E、继电器K、电阻R、开关S1构成的第一闭合回路导通，继电器K的导通为电源E处于全额定电压U1、全额定电流I下的导通，继电器K导通稳定后，继电器K两端的电压下降为Uk1，电阻R两端的电压UR上升为UR1，电压UR1等于电源E的全额定电压U1减去继电器K的电压Uk1，即UR1=U1-Uk1；
M3，继电器K导通保持；
M4，继电器K关断；
在步骤M3中，将开关S1的1端口与开关S1的2端口连接，使电源Y、开关S1、继电器K构成的低压通电回路导通，第一闭合回路断开，低压通电回路中有电流I流过，电流I为电源Y的输出电流，即继电器K的试验额定电流；电源Y为恒流的交流电源，电源Y的电流等于继电器K的额定电流，使流过继电器K的电流不发生变化，继电器K两端的电压仍为导通压降Uk1，低压通电回路中的电流保持为电流I，开关S1的1端口由与2端口连接切换为与3端口连接，断开了电源E 、电阻R与继电器K的连接，电源E停止对电阻R、继电器K供电，电阻R中无电流通过，因此电阻R不产生功率消耗，从而使实验所需的总功耗大幅下降，主要功耗仅需维持继电器K的导通保持状态，对电阻R的功率输出因开关S1切换而变为零；
在步骤M4中，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在电源E处于全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，具体步骤包括：
M41、首先闭合开关S2，使低压恒流源回路导通；此时电源Y处于短路状态，停止向继电器K提供电流；
M42、然后使开关S1的1端口与2端口连接，使电源E、电阻R、继电器开关K、开关S1构成的第一闭合回路导通，通过继电器K的电压、电流均由电源E提供，电源E处于全额定电压U1、全额定电流I输出的状态下，关断继电器K，实现继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I下的关断。
图10为采用实施例二中的全负载试验装置进行全负载试验时，交流继电器K两端的电压变化状况，横轴表示时间T，竖轴表示继电器K两端的电压，曲线表示在继电器K的关闭、开启瞬间（用T1表示）、导通保持、关闭瞬间（用T2表示）关闭整个试验过程中，其两端的电压变化状况，在步骤M1，继电器K内部的开关处于断开状态时，其两侧的电压为电源E提供的额定电压U1，在进入步骤M2，继电器K导通瞬间T1，因将电阻R接入实验回路中，使得继电器K两端的电压降低为导通压降Uk1，继电器K导通稳定后，进入步骤M3导通保持阶段，导通保持阶段其两端的电压由电源Y提供，其两端的电压保持导通压降Uk1，在导通时间到达时，进入步骤M4，在继电器K关闭瞬间T2，其两端的电压迅速上升为额定电压U1；
图11为采用实施例二中的全负载试验装置进行全负载试验时（节能模式），通过交流继电器K的电流Ik变化状况，横轴表示时间T，竖轴表示继电器K两端的电压，曲线表示在继电器K关闭、开启瞬间、导通保持、关闭瞬间、关闭整个试验过程中，其两端的电压变化状况，在步骤M1，继电器K内部的开关处于断开状态时，流过继电器K的电流很小，仅为漏电流，在进入步骤M2，继电器K开启瞬间T1，电源Y提供的额定电流I通过继电器K，通过继电器K的电流迅速增大为额定电流I，继电器K导通稳定后进入步骤M3，继电器K处于导通保持阶段，其电流由电源Y提供，通过继电器K的电流仍保持为额定电流I，进入步骤M4，继电器K断开，其电流迅速下降为漏电流；
图12为现有的全负载试验装置对交流继电器进行全负载试验，电阻R的电压变化状况，横轴表示时间T，竖轴表示电阻R两端的电压，曲线表示在继电器K关闭、开启瞬间、导通保持、关闭瞬间、关闭整个试验过程中，电阻R两端的电压变化状况，从图12中可以看出，在采用现有的继电器全负载试验装置进行试验时，即在非节能模式下，在整个试验过程中，尤其在继电器K导通保持一段时间t时，电阻R两端的电压保持为较高值UR1；在非节能时，流过电阻R的电流与流过继电器的电流波形一致，根据消耗功率计算公式WR=UIt（U为电压有效值，I为电流有效值，t为时间），非节能模式下，WR=UIt= UR1*I*t，UR1较高，电流I为额定电流，因此在继电器试验中，导通时间t越长，电阻R消耗的功率越大，相反，在采用本发明实施例一、实施例二的继电器全负载试验装置时，即节能模式下继电器、看导通保持时，电阻R消耗的功率为零，节能模式下，整个试验装置的功率主要为继电器K本身消耗的功率，与现有的全电压全电流情况相比，减少了电阻R的功率，从而大大减少了试验中的能量损耗；上述电压U1、UK1、UR1、电流I等可分别采用现有的电压表、电流表测得。
见图14，实施例三，一种继电器全负载试验装置，其用于直流继电器全负载试验，其包括串联连接的继电器K、电阻R，继电器K、电阻R与电源E连接，继电器K、电阻R与开关S1串联，继电器K并联低压恒流源回路，低压恒流源回路包括电源Y、开关S2、开关S3，开关S2为单刀单掷开关，电阻R的一端分别连接继电器K的开关端1端口、开关S2的一端、电源Y的负极，开关S2的另一端、电源Y的正极连接开关S3的一端，开关S3的另一端分别连接开关S1的一端、继电器K的开关端2端口，开关S1的另一端连接电源E的正极，本实施例中继电器K为直流继电器，电源E、电源Y、开关S1、S2均可采用现有技术，电源E、电源Y均为直流电源，电源Y为低压恒流源，电源Y的电压远低于电源E的电压，电源Y的输出电流与继电器K的试验额定电流相等，均为恒定的限电流I电源Y的输出电压低于继电器K的试验额定电压；
一种基于上述实施例三的全负载试验装置进行继电器全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：
一种利用上述装置对直流继电器进行全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：
M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S2处于导通状态，开关S3处于断开状态，闭合开关S1，电源E、电阻R、开关S1构成实验回路，由于继电器K内部开关处于开路状态，外加电源E的电压全部加在继电器K的开关两端，通过电阻R的电流极小，可以忽略不计，电源Y被导通的开关S2短路，电源Y与开关S2构成闭合的低压恒流源回路，设电源Y的电压为UY，在二极管D的单向导电隔离下，低压恒流源回路与实验回路之间呈相互隔离的状态，相互之间没有电流流通，设电源Y的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1，电阻R两端的电压UR=US=0；
M2，继电器K导通，电源Y、继电器K、电阻R、开关S1构成的回路导通，形成第一闭合回路，此时开关S3仍处于断开状态，第一闭合回路中有导通电流I流过，该电流即为继电器K的额定电流IK，此时，IK= I，继电器K导通前其两侧的电压已达到额定电压U1，导通后电源E对电阻R、继电器K提供额定电压U1及额定电流I，因此继电器K的导通是在额定电压U1、额定电流I下的导通，继电器K导通后进入步骤M3的导通保持阶段；
M3，继电器K导通保持，顺序关断开关S1、闭合开关S3，开关S1关断断开了电源E及电阻R与继电器开关K的连接，电源E对电阻R、继电器K停止供电，第一闭合回路中断，然后开关S2关断，使低压恒流源回路中断，电源Y、二极管D、继电器K构成低压通电回路导通，电源Y为恒流的直流电源，电源Y的电流等于继电器K的额定电流，使流过继电器K的电流不发生变化，继电器K两端的电压仍为导通压降Uk1，低压通电回路中的电流保持为电流I，由于第一闭合回路中断，因此电阻R无电流经过，电阻R不消耗功率，此时经过继电器K的电流有电源Y提供，电源Y的电压远低于电源E提供的电压，因此继电器K在实验保持阶段消耗的功率也较少，从而达到了降低功耗的作用；
M4，继电器K关断，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在额定电压U1、额定电流I1条件下关断，在关断继电器K之前，需首先使继电器K处于额定电压U1、额定电流I2条件下，具体步骤包括：
M41、首先闭合开关S2，使低压通电回路关断，低压恒流源回路导通，使电源Y处于短路状态，停止向继电器K提供电流供电，试验退出低功耗供电状态；
M42、然后顺序断开开关S3、闭合开关S1，开关S2的闭合与开关S1的闭合为顺序连续的过程，电源E、电阻R、继电器开关K、开关S1构成第一闭合回路导通，继电器K有电流I流过，此电流为由电源E提供，然后关断继电器K，从而使继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，此时，电源电压U为电源E的额定电压U1，继电器K关断后，其两侧的电压Uk=U1，电阻R两端的电压UR=US=0。
采用实施例三的继电器全负载试验装置获得的降低能耗的效果与采用实施例一的效果相同，且获得的继电器K的电压、电流变化波形与图5、图7、图9的波形图一致。
实施例四，本实施例中所采用的试验装置与图3所示的试验装置一致，本实施例中的继电器为直流继电器，电源E、电源Y均采用直流电源，降低能耗的试验步骤与实施例二中所述的试验步骤一致，获得的降低能耗的效果与采用上述实施例一、实施例三获得的效果一致，获得的继电器K的电压、电流变化波形与图5、图7、图9所示的波形图一致。

Claims (10)

1.一种继电器全负载试验装置，其包括串联连接的继电器K、电阻R，所述继电器K、电阻R与所述电源E连接，其特征在于，所述电源E、电阻R、开关S1串联，所述继电器K与电源E、电阻R、开关S1构成的环路并联，所述继电器K还并联低压恒流源回路，所述低压恒流源回路包括并联的电源Y、开关S2，所述电源Y的输出电流与继电器K的试验额定电流相等，所述电源Y的输出电压低于继电器K的试验额定电压，所述电源E、电源Y为直流电源或交流电源，所述开关S1为单刀单掷开关或单刀双掷开关，所述电源E的电压高于所述电源Y的电压。
2.根据权利要求1所述的一种继电器全负载试验装置，其特征在于，所述开关S1为单刀单掷开关，所述电源E、电源Y为直流电源，所述继电器K为直流继电器，所述低压恒流源回路还包括二极管D。
3.根据权利要求2所述的一种继电器全负载试验装置，其特征在于，所述电阻R的一端分别连接所述继电器K的开关端1端口、开关S2的一端、电源Y的负极，所述开关S2的另一端、电源Y的正极连接二极管D的阳极，所述二极管D的阴极分别连接开关S1的一端、继电器K的开关端2端口，所述开关S1的另一端连接所述电源E的正极。
4.根据权利要求2所述的一种继电器全负载试验装置，其特征在于，所述电阻R的一端分别连接所述继电器K的开关端1端口、开关S2的一端、电源Y的负极，所述开关S2的另一端、电源Y的正极连接所述开关S3的一端，所述开关S3的另一端分别连接开关S1的一端、继电器K的开关端2端口，所述开关S1的另一端连接所述电源E的正极。
5.根据权利要求1所述的一种继电器全负载试验装置，其特征在于，所述开关S1为单刀双掷开关，所述电源E、电源Y为直流电源或交流电源，所述电源E的负极连接电阻R一端，所述电阻R另一端分别连接所述电源Y的正极、开关S2的一端、继电器K的开关端1端口，所述继电器K的开关端2端口连接所述开关S1的公共端1端口，所述开关S1的2端口连接所述电源E的负极，所述开关S1的3端口分别连接所述电源Y的负极、开关S2的另一端。
6.一种基于上述权利要求3所述的全负载试验装置进行继电器全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：
M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S2处于闭合导通状态，闭合开关S1，使电源E、被测继电器K接入实验回路，设电源E的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的全额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1；
M2，继电器K导通，电源E、继电器K、电阻R、开关S1构成的第一闭合回路导通，继电器K的导通为电源E处于全额定电压U1、全额定电流I下的导通，继电器K导通稳定后，继电器K两端的电压下降为导通压降Uk1，Uk1＜U1，电阻R两端的电压UR上升为UR1，电压UR1等于电源E的全额定电压U1减去继电器K的电压Uk1；
M3，继电器K导通保持；
M4，继电器K关断；
其特征在于，
在步骤M3中，顺序关断开关S1、开关S2，电源Y、二极管D、继电器K构成低压通电回路导通，低压通电回路中有电流I流过，电流I为电源Y的输出电流，即继电器K的试验额定电流；
在步骤M4中，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在电源E处于全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，具体步骤包括：
M41、首先闭合开关S2，使低压通电回路关断，低压恒流源回路导通；
M42、然后闭合开关S1，电源E、电阻R、继电器开关K、开关S1构成的第一闭合回路导通，通过继电器K的电压、电流均由电源E提供，电源E处于全额定电压U1、全额定电流I输出的状态下，关断继电器K，实现继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I下的关断。
7.一种基于上述权利要求4所述的全负载试验装置进行继电器全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：
M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S3断开，开关S2处于闭合导通状态，闭合开关S1，使电源E、被测继电器K接入实验回路，设电源E的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的全额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1；
M2，继电器K导通，电源E、继电器K、电阻R、开关S1构成的第一闭合回路导通，继电器K的导通为电源E处于全额定电压U1、全额定电流I下的导通，继电器K导通稳定后，继电器K两端的电压下降为导通压降Uk1，Uk1＜U1，电阻R两端的电压UR上升为UR1，电压UR1等于电源E的全额定电压U1减去继电器K的电压Uk1；
M3，继电器K导通保持；
M4，继电器K关断；
其特征在于，
在步骤M3中，顺序关断开关S1、开关S2、闭合开关S3，电源Y、开关S3、继电器K构成低压通电回路导通，低压通电回路中有电流I流过，电流I为电源Y的输出电流，即继电器K的试验额定电流；
在步骤M4中，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在电源E处于全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，具体步骤包括：
M41、首先顺序闭合开关S2、断开开关S3，使低压通电回路关断，低压恒流源回路导通；
M42、然后闭合开关S1，电源E、电阻R、继电器开关K、开关S1构成的第一闭合回路导通，通过继电器K的电压、电流均由电源E提供，电源E处于全额定电压U1、全额定电流I输出的状态下，关断继电器K，实现继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I条件下的关断。
8.一种基于上述权利要求5所述的全负载试验装置进行继电器全负载试验并降低功耗的方法，其包括以下具体步骤：M1、试验开始，继电器K内部开关处于开路状态，开关S2处于闭合导通状态，开关S1的1端口与开关S1的2端口连接，使电源E、被测继电器K接入实验回路，设电源E的电压为U、继电器K两端的电压为Uk、电阻R两端的电压UR，开关S两端的电压为US，此时，电压U为电源E的全额定电压U1，继电器K的电压Uk=U1；
M2，继电器K导通，电源E、继电器K、电阻R、开关S2构成的第一闭合回路导通，继电器K的导通为电源E处于全额定电压U1、全额定电流I下的导通，继电器K导通稳定后，继电器K两端的电压下降为Uk1，电阻R两端的电压UR上升为UR1，电压UR1等于电源E的全额定电压U1减去继电器K的电压Uk1，即UR1=U1-Uk1；
M3，继电器K导通保持；
M4，继电器K关断；
其特征在于，
在步骤M3中，将开关S1的1端口与开关S1的2端口连接，使电源Y、开关S1、继电器K构成的低压通电回路导通，低压通电回路中有电流I流过，电流I为电源Y的输出电流；
在步骤M4中，当继电器开关的稳态导通实验时间到达结束时，继电器K的开关在电源E处于全额定电压U1、全额定电流I的条件下关断，具体步骤包括：
M41、首先闭合开关S2，使低压恒流源回路导通；
M42、然后使开关S1的1端口与2端口连接，使电源E、电阻R、继电器开关K、开关S1构成的第一闭合回路导通，通过继电器K的电压、电流均由电源E提供，电源E处于全额定电压U1、全额定电流I输出的状态下，关断继电器K，实现继电器K在电源E的全额定电压U1、全额定电流I条件下的关断。
9.根据权利要求8所述的全负载试验并降低功耗的方法，其特征在于，所述电源E、电源Y均为交流电源，所述继电器K为交流继电器。
10.根据权利要求8所述的全负载试验并降低功耗的方法，其特征在于，所述电源E、电源Y均为直流电源，所述继电器K为直流继电器。
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