摘要:首先介紹了低壓電器可靠性的定義、低壓電器可靠性的重要性和研究意義以及可靠性的發(fā)展歷史，然后介紹了國內(nèi)外低壓電器可靠性工作概況以及取得的成果，最后對低壓電器可靠性工作進(jìn)行了展望．

關(guān)鍵詞:低壓電器；可靠性；概況

0 前言

低壓電器的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要組成部分．產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)格說起來應(yīng)包括其性能及可靠性兩個方面，一個產(chǎn)品盡管其性能指標(biāo)很高，但若其可靠性不高的話，就不能算是一個質(zhì)量好的產(chǎn)品．一個自動控制系統(tǒng)的可靠性基本上取決于該系統(tǒng)所用元件的可靠性，同時，系統(tǒng)的可靠性一般隨系統(tǒng)中所用元件的數(shù)量增加而下降．隨著系統(tǒng)向大型化方向的發(fā)展，一個自動控制系統(tǒng)所用元件的數(shù)量越來越多，只要其中一個元件發(fā)生故障，一般就可導(dǎo)致整個自動控制系統(tǒng)發(fā)生故障，而可能造成重大經(jīng)濟(jì)損失，所以自動控制系統(tǒng)中所用的電氣元件的可靠性就顯得越來越重要^[1,2]． 電力系統(tǒng)與低壓配電系統(tǒng)中使用了各種低壓電器，如果這些低壓電器發(fā)生故障就導(dǎo)致電力系統(tǒng)與低壓配電系統(tǒng)發(fā)生故障而造成停電事故，甚至?xí)＜肮╇娋€路和用電設(shè)備的安全，它所造成的經(jīng)濟(jì)損失將更為巨大．因此，開展各種低壓電器的可靠性研究與應(yīng)用工作具有十分重要的意義．

可靠性技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來的一門新技術(shù)．可靠性研究始于美國，在20世紀(jì)40年代美國深入開展電子元件和電子設(shè)備的可靠性研究，并制訂了有關(guān)可靠性管理、可靠性設(shè)計(jì)及可靠性試驗(yàn)等方面的標(biāo)準(zhǔn)．到20世紀(jì)60年代，美國在電子產(chǎn)品的可靠性研究方面已逐漸成熟，這對提高美國電子產(chǎn)品的可靠性起了很大作用．美國從20世紀(jì)70年代起可靠性工作逐漸擴(kuò)展到機(jī)械、電力、電工及化工等工業(yè)部門．美國是世界上從事可靠性研究最早、范圍最廣、最有成效的國家．原蘇聯(lián)、日本、德、英、法等國在美國之后也積極開展了可靠性工作，并取得了不少進(jìn)展．

1 國外低壓電器可靠性工作概況^[3]

1.1 可靠性標(biāo)準(zhǔn)的制訂

國外的電氣公司與各種國際機(jī)構(gòu)（如IEC、IEEE等）中，可靠性工作都很受重視，一些著名的電氣公司都設(shè)有可靠性管理部門或設(shè)有專職的可靠性工程師．有些產(chǎn)品已規(guī)定了可靠性指標(biāo)，有些產(chǎn)品雖還未規(guī)定可靠性指標(biāo)，但在公司內(nèi)部已開展可靠性研究工作，產(chǎn)品可靠性的高低已成為國外各公司間競爭的重要手段．IEC在1965年成立了技術(shù)委員會TC56（可靠性與維修性技術(shù)委員會），至今已發(fā)布了不少關(guān)于可靠性與維修性方面基礎(chǔ)性或共性的標(biāo)準(zhǔn)：如IEC300《可靠性與維修性管理》、IEC605《設(shè)備可靠性試驗(yàn)》與IEC706《維修性導(dǎo)則》． 在電器產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)的制訂方面，還開展得不夠系統(tǒng)、明確、完整，如IEC255電氣繼電器標(biāo)準(zhǔn)中的IEC255-0-20《電氣繼電器的觸點(diǎn)性能》、IEC25-0-10《電子元件質(zhì)量評價(jià)系統(tǒng)在有或無繼電器上的應(yīng)用》及IEC255-19《機(jī)電式有或無繼電器的質(zhì)量評價(jià)》等標(biāo)準(zhǔn)未包含可靠性的內(nèi)容；IEC SC41A在l988年6月發(fā)出46號文件，僅提出現(xiàn)在有IEC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上應(yīng)補(bǔ)充“應(yīng)用于小電流的有或無繼電器的可靠性試驗(yàn)”,2002年發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)IEC60050-444“電工術(shù)語基本繼電器”的444-07節(jié)中僅列入了12條關(guān)于可靠性方面的術(shù)語．

1.2 可靠性試驗(yàn)研究^[4]

美國、日本在繼電器的可靠性壽命試驗(yàn)中已普遍采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制．美國、日本等國家都在對電器產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)的模式、方法及數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行研究．例如，日本以負(fù)載電壓及負(fù)載電流為加速變量進(jìn)行了開關(guān)的加速壽命試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果算出了不同負(fù)載電壓和負(fù)載電流值時的加速系數(shù)．

1.3 可靠性物理的研究

國外是從20世紀(jì)60年代才開始研究可靠性物理的，美國空軍ROME航空發(fā)展中心在20世紀(jì)60年代初首先開始對現(xiàn)場失效的元器件進(jìn)行失效分析．J．Vaccro首先提出用“失效物理學(xué)”這一概念來研究元器件的可靠性，1962年起美國每年召開一次“失效物理”會議，從1967年起改稱“可靠性物理”會議．可靠性物理學(xué)的研究是提高產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)性措施．美國、日本等國家對可靠性物理的研究都很重視．

1.4 可靠性學(xué)術(shù)會議

國外在可靠性學(xué)術(shù)交流方面也很活躍，涉及到可靠性的國際學(xué)術(shù)會議有：IEEE霍姆電接觸會議（每年召開一次）；國際電接觸會議（每兩年召開一次）；國際可靠性物理會議（每年召開一次）；國際可靠性與維修性會議（每年召開一次）．

2 國內(nèi)低壓電器可靠性工作概況

原機(jī)械工業(yè)部對電器產(chǎn)品的可靠性工作十分重視，早在1980年原機(jī)械工業(yè)部電工局委托河北工業(yè)大學(xué)舉辦了兩期電器新技術(shù)學(xué)習(xí)班，可靠性技術(shù)是其中主要內(nèi)容之一．1983年l0月成立了中國電工技術(shù)學(xué)會電工產(chǎn)品可靠性研究會，在該學(xué)會組織下開展了電工產(chǎn)品可靠性研究工作與學(xué)術(shù)交流活動，并多次舉辦電工產(chǎn)品可靠性學(xué)習(xí)班及電工行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)干部可靠性研討班，對我國電工行業(yè)的可靠性工作起了一定的促進(jìn)作用．原機(jī)械工業(yè)部曾多次召開可靠性工作會議，部署在機(jī)電行業(yè)中開展“限期考核機(jī)電產(chǎn)品可靠性指標(biāo)”工作，從1986～1991年發(fā)布了7批（共1189種規(guī)格）限期考核可靠性指標(biāo)的機(jī)電產(chǎn)品清單，其中包括繼電器、接觸器、變壓器、量度繼電器、電動機(jī)、電力電子器件等產(chǎn)品，這對推動我國電工產(chǎn)品的可靠性工作有很大作用．1994年原機(jī)械工業(yè)部又召開機(jī)械工業(yè)可靠性工作會議，會上提出可靠性必須從產(chǎn)品設(shè)計(jì)抓起，并規(guī)定凡是列入部或省市機(jī)械廳局開發(fā)計(jì)劃和重大技術(shù)裝備攻關(guān)的項(xiàng)目，應(yīng)加強(qiáng)可靠性設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究工作，要求在立項(xiàng)時提出可靠性設(shè)計(jì)目標(biāo)和攻關(guān)內(nèi)容，產(chǎn)品鑒定或項(xiàng)目驗(yàn)收時應(yīng)對可靠性目標(biāo)進(jìn)行審核評定．會上還決定在機(jī)電產(chǎn)品中進(jìn)一步開展可靠性認(rèn)定工作． 從20世紀(jì)80年代中期至今，我國電器可靠性研究與應(yīng)用方面大致做了以下工作．

2.1 電器可靠性研究方面

河北工業(yè)大學(xué)、上海電器科學(xué)研究所、成都機(jī)床電器研究所、許昌繼電器研究所及廣州電器科學(xué)研究院等單位與企業(yè)相結(jié)合，從20世紀(jì)80年代中期開始，以產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式開展了電器可靠性研究工作．通過理論分析及大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析了產(chǎn)品的失效機(jī)理，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造工藝提出了改進(jìn)措施，使這些產(chǎn)品的可靠性得到較大提高，取得了一定成效．

2.2可靠性學(xué)術(shù)組織的建立與國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流方面

1984年建立了中國電工技術(shù)學(xué)會電工產(chǎn)品可靠性研究會，從1994年起河北工業(yè)大學(xué)擔(dān)任該研究會的理事長單位，秘書處也設(shè)在河北工業(yè)大學(xué)．該研究會從l998年至今已經(jīng)過兩次換屆，我校連續(xù)3屆擔(dān)任理事長單位．在這l0年中，除成功舉辦5屆全國電工產(chǎn)品可靠性學(xué)術(shù)年會外，2004年及2007年陸儉國教授作為會議主席成功組織舉辦了第1屆、第2屆“電工產(chǎn)品可靠性與電接觸國際會議”，會議論文全部被ISTP收錄，第2屆會議的29篇論文同時被SCI、EI收錄．IEEE TC-1的副主席、國際電接觸顧問委員會主席等國外著名專家參加了該會議，IEEE TC-1發(fā)表了該會議的信息及詳細(xì)報(bào)道，兩屆國際會議均受到國內(nèi)外同行著名專家的高度評價(jià)，進(jìn)一步提高了我校在國內(nèi)高校及學(xué)術(shù)界的影響．2009年l0月中旬將主辦第3屆“電工產(chǎn)品可靠性與電接觸國際會議”．

2.3 電器可靠性標(biāo)準(zhǔn)的制訂

河北工業(yè)大學(xué)作為負(fù)責(zé)單位，于2007年制訂了6個主要電器產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上于2O08年制訂的8個電器產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)（見表1）已由國家批準(zhǔn)發(fā)布^[5-11]，研制的執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)的可靠性試驗(yàn)設(shè)備達(dá)到國際先進(jìn)水平，已廣泛應(yīng)用于我國電器行業(yè)．外，為國家電器此質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心等十多個單位建立了電器可靠性試驗(yàn)室，促進(jìn)了全國電器行業(yè)的科技、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為我國電器行業(yè)的跨越式發(fā)展提供了理論和技術(shù)支持，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)．

2.4 可靠性試驗(yàn)裝置的研制^[12-17]

河北工業(yè)大學(xué)建立了電器研究所檢測中心，該檢測中心于2001年5月通過了中國實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會的認(rèn)可，它是國內(nèi)電器行業(yè)唯一通過國家認(rèn)可的電器可靠性檢測機(jī)構(gòu)，具有進(jìn)行有關(guān)電器可靠性認(rèn)證試驗(yàn)的資格，并研制了微機(jī)控制的繼電器、接觸器可靠性試驗(yàn)裝置（見圖）、小型斷路器可靠性試驗(yàn)裝置（見圖2）、剩余電流動作保護(hù)器可靠性試驗(yàn)裝置（見圖3）、塑殼斷路器可靠性試驗(yàn)裝置（見圖4）、過載繼電器可靠性試驗(yàn)裝置（見圖5），作為第一完成單位完成的成果“低壓電器試驗(yàn)技術(shù)與檢測技術(shù)的研究”獲2OO2年度國家科技進(jìn)步二等獎．

2.5 電器可靠性設(shè)計(jì)研究

河北工業(yè)大學(xué)等單位在電器電磁系統(tǒng)與觸頭的可靠性設(shè)計(jì)方面已開展了研究，在1988年美國繼電器年會與1994年第l7屆國際電接觸會議上發(fā)表了其初步研究成果．河北工業(yè)大學(xué)與清華大學(xué)合作完成的科研項(xiàng)目“電工設(shè)備現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與試驗(yàn)研究”中對電器電磁系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)一步作了研究．以河北工業(yè)大學(xué)為第一完成單位的科研成果“低壓電器可靠性設(shè)計(jì)與檢測技術(shù)的研究”獲 得了2000年度國家科技進(jìn)步二等獎．

2.6 保護(hù)電器可靠性設(shè)計(jì)研究^[17]

針對保護(hù)電器可靠性研究難度大，國際權(quán)威機(jī)構(gòu)IEEE雖作了斷路器可靠性的調(diào)查報(bào)告，但未能提出可靠性指標(biāo)及評估方法的狀況．河北工業(yè)大學(xué)創(chuàng)造性地提出成功率作為保護(hù)電器主要可靠性指標(biāo)與成功率驗(yàn)證試驗(yàn)方案，首次出版了專著《低壓保護(hù)電器可靠性理論及其應(yīng)用》，解決了上述難題．根據(jù)此理論成果，在國內(nèi)外首次負(fù)責(zé)制訂了主要低壓保護(hù)電器的可靠性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由國家發(fā)改委批準(zhǔn)發(fā)布，以河北工業(yè)大學(xué)為第一完成單位的成果“低壓保護(hù)電器關(guān)鍵技術(shù)的研究及其應(yīng)用”獲2008年度國家科技進(jìn)步二等獎．

3 低壓電器可靠性工作的發(fā)展前景與展望

我國電器產(chǎn)品可靠性研究雖然在上述幾方面做了一些工作，取得了一些進(jìn)展，但由于我國電器產(chǎn)品可靠性研究工作起步較晚，不少電器產(chǎn)品，在新產(chǎn)品開發(fā)時尚未認(rèn)真開展可靠性設(shè)計(jì)與可靠性制造，特別是我國電器行業(yè)的大多數(shù)企業(yè)對可靠性工作還重視不夠，可靠性工作尚未認(rèn)真開展，我國電器產(chǎn)品的可靠性水平還普遍低于發(fā)達(dá)國家產(chǎn)品的可靠性水平． 在市場經(jīng)濟(jì)競爭中，以優(yōu)取勝，以質(zhì)量與可靠性取勝，必將成為共識．我們不僅要開發(fā)高性能的電器產(chǎn)品，而且要開發(fā)出高可靠性的電器產(chǎn)品，這將是我國電器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，特別是我國已加入WTO在國際上面臨更大的競爭，可靠性工作更顯得重要．相信在電器產(chǎn)品可靠性學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、電器科研機(jī)構(gòu)及電器行業(yè)的共同努力下，我國電器產(chǎn)品可靠性研究與應(yīng)用工作一定會更好地開展．可以預(yù)見，在二十一世紀(jì)中，我國低壓電器產(chǎn)品的可靠性水平一定會得到大幅度的提高，以振奮我國低壓電器民族工業(yè)．

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國內(nèi)外低壓電器可靠性概況及其發(fā)展前景