IEC 63522-182025 继电器 试验和测量 第18部分线圈的热阻标准立项发展报告

继电器试验和测量第18部分：线圈的热阻标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricalRelays–TestsandMeasurements–Part18:Thermalresistanceofthecoil摘要继电器作为工业自动化、电力系统、轨道交通、新能源装备及航空航天等领域不可或缺的基础电气控制元件，其可靠性与安全性直接影响着整个系统的运行质量。在线圈通电工作过程中，铜损引起的温升是决定继电器寿命与动作特性的关键因素，而线圈热阻作为表征继电器散热能力的核心参数，直接关系到温升计算的准确性和产品设计的合理性。然而，长期以来国际范围内缺乏专门针对继电器线圈热阻的统一试验和测量标准，导致各制造商和检测机构在测试方法、试验条件及数据处理方式上存在显著差异。为填补这一国际标准空白，国际电工委员会（IEC）正式发布IEC63522-18:2025《继电器试验和测量第18部分：线圈的热阻》，该标准由IEC第94分技术委员会（IEC/TC94）归口管理，作为IEC63522系列标准的重要组成部分，系统规定了继电器线圈热阻测量的术语定义、试验条件、测量方法、数据处理及试验报告要求。本报告对该标准的立项背景、编制依据、核心技术内容及其行业发展意义进行系统阐述，旨在为标准使用者提供全面的技术指引与应用参考。关键词：继电器；线圈热阻；热试验；测量方法；国际标准；IEC63522Keywords:Electricalrelays;Thermalresistanceofcoil;Thermaltest;Measurementmethod;Internationalstandard;IEC635221引言1.1立项背景继电器作为一种自动电气控制器件，在各类电气与电子系统中承担着信号转换、电路隔离、功率放大和保护控制等核心功能。随着新能源、智能电网、工业互联网等战略性新兴产业的快速发展，市场对继电器产品的小型化、高密度安装和长寿命运行提出了更高要求。然而，功率密度的持续提升使线圈发热问题日益突出，热设计能力已成为衡量继电器产品竞争力的关键指标。线圈热阻（Thermalresistanceofthecoil）是表征继电器线圈产生的热量传导至周围环境之阻力大小的物理量，其定义为单位功耗下线圈温升的数值。在继电器设计中，线圈热阻直接关联着温升预估、最大允许功耗核算以及触头寿命判定等重要环节。不同材料体系、绕组结构、骨架形式和封装工艺对线圈热阻均有显著影响，准确测定线圈热阻对于优化产品热设计、验证热仿真模型及评估产品可靠性具有不可或缺的技术价值。然而，由于历史原因，各继电器制造商和研究机构在测定线圈热阻时采用了不同的测试方法、加载条件和数据处理手段，甚至在热平衡判据和温升测量位置上未能形成一致认知。这种缺乏统一的标准化局面，不仅导致不同来源的测试数据难以横向比较，也严重制约了国际间继电器产品的质量互认和技术交流。在此背景下，制定一项专门的、适用于继电器线圈热阻测试的IEC国际标准，具有十分迫切的现实需求。1.2标准编制依据与工作过程IEC63522-18:2025由国际电工委员会继电器分技术委员会（IEC/TC94）负责制定。IEC/TC94专门从事继电器及其相关设备的国际标准化工作，其工作范围涵盖各类继电器的术语、试验方法、额定值体系和交付要求。本标准的制定遵循IECGuide108关于产品标准中环境因素考虑的原则性规定，同时充分参考了IEC61810-1《有或无机电继电器试验和测量程序》和IEC61810-7《有或无机电继电器分规范》中有关发热试验和温升测量的基础方法，并借鉴了其他相关领域电子电气设备热测试（如IEC60512系列连接器温度试验）的合理方法内核。在标准编制过程中，来自中国、德国、日本、美国、法国、韩国等主要继电器生产国的专家积极参与，经过多轮工作组会议讨论、委员会草案（CD）投票、最终国际标准草案（FDIS）投票等严格程序，最终于2025年5月21日正式发布。1.3标准的主要内容概述IEC63522-18:2025在IEC63522框架内聚焦继电器线圈热阻的测量问题，主要内容包括：-术语和定义：明确了线圈热阻、热点温度、热平衡、参考温度等核心概念；-试验条件：规定了环境温度、气流状态、安装方位、散热条件等试验环境要求；-测量程序：给出了稳态测量法和瞬态测量法两种可选途径的详细操作流程；-数据处理：规定了从温升与功耗关系推算线圈热阻的计算模型和修正方法；-试验报告：明确了记录被测继电器参数、测量结果、环境条件等必要信息的报告要求。该标准的发布，标志着继电器线圈热阻测量从各行其是的分散实践走向国际统一的技术规范，为全球继电器行业提供了权威的技术依据。2标准核心内容解析2.1适用范围与术语定义IEC63522-18:2025适用于各类有或无机电继电器的线圈热阻测量，包括但不限于电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器等品类。其适用范围涵盖产品设计验证、型式试验、质量一致性检验以及科研比对等不同应用场景。值得注意的是，标准不仅适用于独立线圈组件，也适用于装配完整的继电器产品，这为不同阶段的热性能评估提供了统一口径。术语和定义方面，标准对若干核心概念给出了明确界定。其中，"线圈热阻"以符号Rth（或Rθ）表示，定义为线圈温升ΔT与施加功耗P之比的稳态值，单位为K/W。该定义的明确化，消除了此前行业中"热阻"与"温升系数"混用的歧义，为统一测量和比较奠定了语义基础。标准同时定义了"热点温度"（线圈内部温度最高点的温度）、"热平衡"（温度变化速率低于规定阈值时的状态）和"参考温度"（环境参照温度）等关键术语，这一体系化的定义框架保障了标准使用者在理解和应用上的准确性。2.2试验条件试验条件是影响线圈热阻测量结果一致性和可复现性的关键因素。IEC63522-18:2025对此作出了较为详尽的规定。环境温度方面，标准规定优先在23℃±2℃的环境温度下进行试验，如采用其他温度需在试验报告中注明。环境温度的波动幅度在测量期间应控制在±1℃以内，以避免环境漂移对温升计算造成显著偏差。对于气流条件，标准要求试验应在无强制对流的静止空气环境中进行，风速应小于0.1m/s，以模拟继电器在典型静止安装条件下的自然对流散热状态。安装方位直接关系到自然对流散热的路径和效率，因此标准要求被测继电器应按照其在实际应用中的典型安装方位进行固定安装，并在试验报告中明确记录安装方式。对于具有多种安装可能性的继电器，标准建议在最具代表性的方位进行测试，必要时进行多方位比对试验。散热条件方面，与继电器实际使用状态相关的散热路径——如安装面导热、引出端连接导线散热等——应在试验中如实反映，连接导线的规格（截面、长度）应予以规定和记录。此外，标准对测量仪器提出了精度要求：温升测量系统的准确度应不低于±1K，功耗测量准确度应不低于±0.5%，以保证最终热阻计算结果的总体不确定度控制在可接受的范围内。2.3测量方法IEC63522-18:2025提供了两种可选的线圈热阻测量方法：稳态测量法和瞬态测量法。稳态测量法是传统方法，其核心思路是：向继电器线圈施加规定的试验电流，持续通电至线圈温度达到热平衡状态，测量此时的线圈温升和输入功耗，利用热阻定义式计算线圈热阻。具体过程为：对线圈施加某一选定的试验功率P，待线圈温度变化速率小于0.5K/h或等效的判据后，记录线圈温升ΔT，计算Rth=ΔT/P。为了验证热阻在不同功耗水平下的稳定性，标准建议在不少于三个不同的功耗水平下进行测量，并检查计算得出的热阻值是否保持一致。若热阻随功耗呈明显变化，则需分析原因（如材料导热系数随温度变化、辐射散热比例改变等），并在报告中表述该现象。稳态测量法的优点在于原理直观、设备要求简单，但测量周期较长，通常需要数小时甚至更久。瞬态测量法是一种更高效的替代方法，其核心思路是：对线圈施加阶跃功耗，实时记录线圈温升随时间变化的曲线，通过热时间常数分析和数学外推手段，在不完全达到热平衡的条件下推算稳态热阻。该方法的基本原理基于继电器的热响应可用热阻-热容网络（RC网络）等效描述。通过测量温升的瞬态响应曲线，采用曲线拟合方法求解等效热阻网络参数，进而获得稳态热阻值。瞬态测量法显著缩短了测量时间（通常可在数分钟内完成），并且能够提供更丰富的热特性信息（如热时间常数、热容参数等），但需要借助高速数据采集设备和专业的数据处理软件，对测量系统同步性和算法准确性要求较高。标准对两种方法均给出了详细的操作流程和数据处理指南，并指出两种方法在准确度相当的前提下可以等效使用，试验报告需注明所采用的方法类别。2.4数据处理与试验报告在数据处理方面，标准要求根据测得的温升和功耗数据，按照公式计算线圈热阻，并对影响测量准确度的各种因素进行修正和不确定度评估。需特别注意的是，当线圈电阻随温度变化较大时，必须采用适当的功率修正方法（如以热平衡状态下的实际功率为准而非初始冷态功率）以避免系统误差。绕组的平均温升通常采用电阻法测定——即利用铜或铝绕组导体电阻随温度变化的线性关系，通过测量热态与冷态电阻值之比计算平均温升。这一方法是IEC61810-1等基础标准推荐的经典方法，本标准的创新之处在于将其与热阻计算模型进行了系统整合，构建了从原始电阻测量数据到最终热阻结果的完整数据处理链条。试验报告方面，标准要求至少包含以下信息：被测继电器的完整标识（型号、规格、生产批次等）、试验环境条件（环境温度、气流、安装方位）、试验方法类别（稳态法或瞬态法）、各试验点的功耗与温升数据、计算所得的热阻值、测量不确定度评估结果，以及任何偏离标准规定的特殊试验条件说明。2.5与其他标准的关系IEC63522-18:2025是IEC63522系列标准的组成部分。IEC63522系列标准旨在系统性地取代和扩充原IEC61810-7等标准中关于继电器试验和测量的内容，构建一套结构更清晰、覆盖面更广的继电器试验方法标准体系。该系列标准的总体框架包括：第1部分为一般要求和总则，后续各分部分分别针对特定的试验项目（如触点电压降、动作时间、绝缘电阻、介质耐压、耐久性等）进行详细规定。本标准的发布填补了该系列中关于线圈热性能试验的空白，与系列中的其他分部分形成了互补关系，共同构成继电器试验方法的完整拼图。在执行层面，本标准可作为IEC61810-1中有关发热试验要求的补充细化规范，也可独立作为继电器产品规范中引用的一项试验方法标准。对于分规范或详细规范中引用了本标准的场合，该标准条款成为强制性的。3标准的行业影响与应用前景3.1行业痛点与标准价值在IEC63522-18发布之前，继电器线圈热阻的测量在国际层面缺乏统一的专项标准。各制造商和研究机构在实际操作中采用不同的试验条件和方法，导致诸多问题的产生。首先，由于测量条件不统一，不同来源的热阻数据缺乏可比性，用户无法对不同品牌或型号继电器的热性能进行可靠对比，影响了产品的选用和系统级热设计。其次，由于缺乏统一的数据处理方法，部分制造商上报的热阻值存在口径不一致的情况，为产品质量评估埋下了隐患。第三，由于没有统一的检测依据，第三方检测机构在出具热阻测试报告时缺少共同的判定准则，客观上增加了国际贸易中技术壁垒的风险。IEC63522-18:2025的发布精准回应了上述行业痛点。它为全球继电器行业提供了一套完整的、经过国际专家共识验证的线圈热阻测量技术规范，既明确了试验条件以保证测量的一致性和可复现性，又提供了多种测量方法以适应不同应用场景的实际需要。该标准的实施将显著提升继电器热性能数据的可比性和可信度，降低国际贸易中的技术协调成本，并为继电器产品的热可靠性设计提供更为坚实的技术基础。3.2标准的技术亮点与创新相较于以往分散的测试实践，IEC63522-18:2025在技术层面体现出以下亮点和创新：第一，首次在国际继电器标准中将瞬态测量法纳入线圈热阻测量的标准方法体系。相较于传统的稳态测量法，瞬态法在测量效率和信息丰富度方面具有显著优势，对于研发阶段的大量方案比选和生产线上的快速抽检具有重要实用价值。这一技术布局体现了标准对测量技术进步的敏锐捕捉，也为未来全自动化热阻测试系统的开发预留了接口。第二，在试验条件的规定上，标准兼顾了严格性和灵活性。一方面对关键条件给出了明确的量化指标（如环境温度允差、风速上限），确保了测量结果的横向可比性；另一方面允许在报告中注明偏离条件，为特殊应用场景下的测试保留了合理的操作空间。第三，标准对测量不确定度提出了要求并给出了评估指引，使热阻测量从简单的数值计算提升为具备计量学严谨性的测试方法。这一要求在提升数据质量的同时，也与ISO/IEC17025《检测和校准实验室能力的通用要求》对测量不确定度评估的要求形成了良好衔接，方便了各检测实验室的体系化实施。3.3标准的应用场景与预期效益本标准的预期应用场景涵盖继电器产品全生命周期的热性能评价活动。在研发设计阶段，工程师可利用本标准规定的测量方法对不同线圈设计方案的散热性能进行量化比较，识别热设计瓶颈，优化绕组结构和导热路径。在型式试验阶段，检验人员可根据本标准开展线圈热阻的型式验证，判定产品是否满足设计规格和用户要求。在质量一致性检验中，本标准可为生产线上的热阻抽检提供快捷、标准的操作依据。此外，第三方检测机构、认证机构和用户方也可依据本标准对继电器产品的热性能进行独立的评定与核实。伴随标准在全球范围内的推广应用，预期将带来多方面的效益。在技术层面，统一的热阻测量方法将促进不同制造商之间的数据互通，加速继电器热设计技术的整体进步。在经济层面，标准有助于降低因测试方法不一致导致的重复试验成本和贸易纠纷，提升国际贸易效率。在安全层面，准确的线圈热阻数据使得系统设计人员能够更精确地评估继电器在极限工况下的温升表现，从而降低因过热导致的设备故障和安全隐患。4主要起草单位介绍松下电器机电（中国）有限公司（PanasonicIndustry(China)Co.,Ltd.）是松下集团在中国设立的核心业务单元之一，负责继电器、连接器、传感器、电机等电子元器件产品的研发、制造与销售。作为国际继电器行业的领军企业之一，松下电器在继电器技术领域拥有超过半个世纪的深厚积淀，其继电器产品广泛应用于汽车电子、工业控制、新能源、智能家居等众多领域，在全球市场中占据重要份额。松下集团长期深度参与IEC/TC94的工作，选派资深技术专家持续跟踪和推动继电器国际标准的制修订进程，在国际继电器标准化事务中发挥着举足轻重的作用。在本标准的编制过程中，松下电器的技术专家凭借其在继电器热设计、线圈制造工艺和热测试技术方面的丰富工程经验和研究成果，为标准的框架构建和关键技术条款的讨论贡献了大量有价值的输入。具体而言，松下专家团队在以下方面作出了突出贡献：-方法框架建议：基于其在继电器热测试方面的长期实践积累，提出了稳态测量法的参数推荐建议（如热平衡判据、试验功耗水平选择）和测量细节的优化建议，为该方法条款的合理性和可操作性提供了坚实支撑。-试验数据支撑：组织完成了多轮实验室间的比对试验，提供了涵盖多种规格继电器产品的系统热阻测试数据，为验证不同测量方法的有效性和确定合理的试验条件提供了关键的实证依据。-瞬态法方案验证：利用其先进的红外热成像和高速数据采集平台，协助工作组对瞬态测量法的数据处理流程和算法进行了评