IEC 63522-282025 电气继电器 试验和测量 第28部分热电动势标准立项发展报告

电气继电器试验和测量第28部分：热电动势标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricalRelays-TestsandMeasurement-Part28:ThermoelectricElectromotiveForce(e.m.f.)摘要随着电气继电器在精密测量、工业控制、航空航天及新能源等领域的广泛应用，继电器内部热电动势对低电平信号切换精度的影响日益凸显，已成为制约继电器性能提升的关键技术瓶颈。国际电工委员会于2025年4月23日正式发布IEC63522-28:2025《电气继电器试验和测量第28部分：热电动势》标准，该标准作为IEC63522系列标准的重要组成部分，首次系统性地规定了电气继电器热电动势的试验方法、测量条件及性能评估准则。本报告全面梳理了该标准的立项背景、技术内容、关键试验方法及其与现有标准体系的衔接关系，深入分析了标准对继电器设计制造、质量检测及下游应用的技术引领作用。报告指出，该标准的发布填补了国际继电器热电动势测试方法标准的空白，为低热电势继电器的设计、生产和质量一致性评价提供了统一的技术依据，对推动精密测量仪器、信号切换系统及相关高端装备的国产化进程具有重要的基础支撑意义。关键词：电气继电器；热电动势；试验和测量；IEC标准；低电平信号切换；标准化Keywords:Electricalrelays;Thermoelectricelectromotiveforce;Testsandmeasurement;IECstandard;Low-levelsignalswitching;Standardization一、引言1.1标准立项背景电气继电器作为自动控制系统中最基础的机电元件之一，承担着信号传递、电路切换、逻辑控制等核心功能。随着现代电子技术的迅猛发展，精密测量仪器、数据采集系统、医疗电子设备、航空航天遥测系统等对低电平信号（毫伏级甚至微伏级）的切换精度要求不断提高。在这一技术需求驱动下，继电器内部由于不同金属材料接触点温度差异所产生的热电动势（ThermoelectricElectromotiveForce，简称热电势）成为影响信号切换精度的关键干扰因素。根据塞贝克效应（SeebeckEffect），当两种不同金属导体构成闭合回路且两个接点处于不同温度时，回路中将产生电动势。继电器的触点系统通常由多种金属材料组成，包括触点材料（如银合金、金合金、钨等）、引线材料（如铜、可伐合金等）以及焊接材料（如锡铅焊料、银焊料等），这些不同材料之间的接点在继电器工作过程中不可避免地存在温度梯度，从而产生附加的热电势叠加在信号回路中，导致测量误差。上述问题在微伏级信号的切换场景中尤为突出。例如，在热电阻温度测量系统中，继电器引入的微小热电势可能与被测信号处于同一数量级，直接影响测温精度；在标准电池比较仪、纳伏级电压标准装置中，继电器热电势更成为限制系统不确定度的主要因素之一。1.2标准体系定位IEC63522系列标准是国际电工委员会针对电气继电器试验和测量方法制定的系列国际标准，涵盖了继电器的机械性能、电气性能、环境适应性和可靠性等各方面的测试方法。IEC63522-28:2025作为该系列的第28部分，针对继电器热电动势这一特定的电性能参数，建立了一套统一的试验和测量方法规范。该标准的发布机构为国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC），标准状态为现行有效，发布日期为2025年4月23日，版本为第一版。标准文本以英语和法语两种官方语言发布，采用电子版加密PDF格式发行。二、标准的主要内容2.1标准适用范围IEC63522-28:2025标准适用于所有类型的电气继电器，包括电磁继电器、固态继电器、热继电器、时间继电器等各类产品，特别是在低电平信号切换应用中要求严格控制热电动势的继电器产品。标准规定了在规定的环境条件和电气条件下，测量继电器热电动势的试验方法、试验电路、测量程序以及结果评定要求。需要特别指出的是，该标准所规定的试验方法覆盖了继电器在非激励状态（线圈不通电）和激励状态（线圈通电）两种工作模式下的热电动势测量，能够全面评估继电器在实际应用中的热电势特性。2.2术语和定义标准对以下关键术语进行了规范性定义：-热电动势（Thermoelectrice.m.f.）：由于继电器内部不同部位之间的温度差，由不同金属材料接点所产生的寄生电动势。其物理本质是由塞贝克效应引起的接触电位差。-热电势稳定时间（Thermalstabilizationtime）：继电器从达到热平衡状态到热电动势趋于稳定所需的时间，该参数直接影响测量效率和试验结果的重复性。-热电势漂移（Thermoelectricdrift）：在规定的时间间隔内，继电器热电动势随时间的缓慢变化量，是衡量继电器热稳定性的重要指标。-低电平信号（Low-levelsignal）：指幅值在毫伏级以下、对寄生干扰敏感的微弱电信号。2.3标准适用性分析该标准可为以下技术活动提供依据：（1）设计验证：继电器设计人员在产品开发阶段通过热电动势测试验证材料选型和结构设计的合理性；（2）质量一致性检验：继电器生产企业在批量生产过程中通过该标准规定的试验方法进行产品热电势指标的一致性评价；（3）合格评定：第三方检测机构和认证机构依据该标准开展继电器热电动势性能的符合性验证；（4）用户选型评估：系统设计人员在选用继电器时，可参照该标准规定的测试条件和方法评估候选产品的热电势特性。三、热电动势测量技术分析3.1测量原理热电动势测量的核心原理基于塞贝克效应。在继电器内部，由不同金属材料构成的多个接点形成一个复杂的热电回路。当继电器处于温度不均匀的环境中，或由于其自身功耗导致内部温度分布不均时，各接点之间将产生温差，从而在继电器引出端之间形成净热电动势。标准规定的测量方法采用微量电势检测技术，通过高灵敏度纳伏计或经校准的数字电压表对继电器引出端之间的热电动势进行直接测量。测量的关键难点在于：-环境温度控制：环境温度的微小波动会直接影响测量结果，要求测试环境温度稳定在规定的容差范围内（通常为±1°C以内）；-测量引线的影响：连接测量仪器的引线自身也会产生热电动势，需要通过铜导线连接和等温端设计来消除或补偿引线热电势的影响；-接触电势的排除：测量回路中各个连接点都可能产生接触电势，需要通过合理的接线方式和测量程序将其影响降至最低。3.2试验条件的确定标准对不同等级继电器规定了相应的试验条件：环境条件：标准规定试验应在温度23°C±2°C、相对湿度45%～75%的标准大气条件下进行，并在试验前将继电器置于该环境中进行不少于2小时的热平衡处理。电气条件：对于激励状态下的测量，标准规定了线圈施加电压的额定值范围及稳定度要求，确保线圈发热条件的一致性，从而提高测量结果的可比性。安装条件：标准推荐了继电器的安装方式，规定了测试夹具的热容量和热导率要求，以减小安装状态对热电动势测量的影响。需要说明的是，标准允许产品规范对试验温度和湿度条件作出更严格的规定，但不得低于本标准的基本要求，以确保不同测试机构间测量结果的可比性。3.3测量程序测量程序主要包括以下步骤：1.试验准备：将继电器按要求安装在测试夹具上，连接测量电路，进行预热和热平衡处理。2.初始热电动势测量：在继电器处于非激励状态且热平衡后，记录初始热电动势值。3.激励状态测量：对继电器线圈施加额定电压，待继电器达到热稳定状态后，测量并记录激励状态下的热电动势值。4.恢复过程监测：断开线圈激励，连续监测并记录热电动势随时间的衰减过程，获得热电动势恢复曲线。5.重复性验证：按照规定循环次数重复上述测量步骤，以验证测量结果的一致性和继电器的热电势稳定性。标准规定了上述每个环节的具体测量时间、采样频率和数据记录要求，并给出了测量不确定度的评定方法。四、标准的预期技术经济效益4.1引领技术发展IEC63522-28:2025标准的发布将对继电器行业的技术发展产生深远的引领作用。该标准为设计低热电势继电器提供了明确的技术目标，促进新型低热电势触点材料、对称热设计结构以及热补偿技术的研发应用。在标准的技术指引下，继电器制造商将更加重视产品热特性的优化设计，推动继电器产品性能的整体提升。近年来，国内外主要继电器厂商已开始将热电动势作为高端产品的关键性能指标，部分企业建立了内部热电势测试能力。该国际标准的发布将促使更多企业将热电动势纳入产品标准和质量控制体系，推动行业整体技术水平的提升。4.2经济效益分析从经济效益角度分析，该标准的实施具有显著的积极意义：产业层面：为继电器行业提供了统一的热电动势测试标准，避免因测试方法不一致导致的贸易纠纷和技术壁垒。统一的标准有利于规范市场秩序，促进公平竞争，降低交易成本。企业层面：制造商依据标准开展热电动势测试，有利于及早发现产品设计和工艺中的缺陷，减少因热电势问题导致的客户投诉和退货损失。同时，标准化的测试方法可降低检测设备和人力资源的重复投入，提高研发和生产效率。用户层面：系统集成商和终端用户可依据标准对继电器供应商提出明确的热电势指标要求，保障最终系统的测量精度和可靠性。在精密测量、计量标准、航空航天等高可靠性应用领域，这一保障作用尤为突出。五、与相关标准体系的协调IEC63522-28:2025并非孤立的技术文件，而是与一系列IEC标准和中国国家标准存在紧密的配套关系。5.1与IEC61810系列标准的配套IEC61810系列标准规定了继电器的一般要求和安全要求，其中涉及触点在低电平条件下的性能要求。IEC63522-28:2025作为试验方法标准，为IEC61810系列中关于触点低电平切换性能的条款提供了具体的试验手段和方法支撑。5.2与IEC60068环境试验标准的衔接IEC60068系列标准规定了电工电子产品的基本环境试验方法，包括温度变化试验、恒定湿热试验等。在进行继电器热电动势试验时，预处理条件和环境控制要求与IEC60068-2系列标准的相关规定保持协调一致，确保环境因素对测试结果的影响得到有效控制。5.3与国内标准的对接关系在中国国内，继电器的基本试验方法主要依据GB/T21711系列标准（等同采用IEC61810系列）。随着IEC63522系列标准的陆续发布，全国有或无继电器标准化技术委员会将适时启动对应的国家标准转化工作。可以预见，IEC63522-28:2025将在未来2至3年内被采纳为推荐性国家标准（GB/T），为我国继电器行业提供热电动势试验方法的国家级技术依据。六、预期效益与应用前景6.1促进产业升级在当前国际形势下，高端继电器产品的自主可控已成为我国电子信息产业发展的重要课题。低热电势继电器作为精密测量和高端装备领域的关键基础元件，其性能水平直接影响配套系统的整体精度和可靠性。IEC63522-28:2025标准的实施，有助于国内继电器企业明确产品热电势性能的提升方向，促进高端继电器产品的技术突破，推动产业从“中低端制造”向“高端智造”转型。6.2助力质量提升标准为继电器的热电动势提供了统一的评价尺度和测试方法，能够有效指导企业加强产品的过程质量控制，建立从原材料入库检验、生产过程监控到成品出厂检验的全链条热电势控制体系，全面提升产品的质量一致性和可靠性水平。七、主要参与单位和组织7.1IECTC94（有或无继电器）技术委员会IEC63522-28:2025由国际电工委员会第94技术委员会（IECTC94）负责制定。IECTC94专门负责有或无继电器领域的国际标准化工作，其工作范围涵盖继电器术语定义、技术性能要求、试验方法以及安全要求等方面。IECTC94的秘书处由德国承担，主席和秘书分别来自德国电气电子行业主要企业和标准化机构。委员会下设多个工作组和项目组，分别负责不同类型的继电器标准制定和维护工作。其中，负责IEC63522系列标准的工作组汇集了来自全球主要继电器制造商、检测机构、科研院所和用户单位的资深技术专家。在IEC63522-28的制定过程中，来自中国、德国、日本、美国、韩国、法国等国的技术专家积极参与，贡献了各自在热电动势测量方面的技术经验和研究成果。中国作为IEC的正式成员，通过全国有或无继电器标准化技术委员会（SAC/TC217）组织国内专家参与该标准的制定工作，提出了多项关于测量电路设计和试验条件确定的意见建议，受到工作组的重视和采纳。7.2主要参与企事业单位概况在国内参与IEC63522-28标准制定的相关单位中，桂林航天电子有限公司（中国航天科技集团公司第九研究院七七二所）是极具代表性的骨干企业。桂林航天电子有限公司始建于1960年代，位于广西壮族自治区桂林市，是国内航天继电器领域历史最悠久、规模最大的专业研制生产单位之一。公司具有完整的研究开发、批量生产、质量检测和可靠性试验体系，在航天继电器、密封继电器、磁保持继电器等高端产品领域具有深厚的技术积累和丰富的工程实践经验。在热电动势研究方面，该公司较早开展了低热电势继电器的技术预研和产品开发工作，建立了专门的热电动势测试系统，积累了大量的试验数据和工程经验。在IEC63522-28标准制定过程中，该公司的技术专家充分利用其在航天继电器热电动势控制方面的实践积累，为标准中试验方法、测量条件和指标确定提供了有价值的参考输入，特别是在低电平信号切换应用中热电动势要求的确定方面做出了积极贡献。该公司长期积极参与国际和国内继电器标准化活动，是全国有或无继电器标准化技术委员会的委员单位，主持或参与制修订了多项继电器国家标准和国家军用标准，为我国继电器标准化事业的发展发挥了重要作用。八、结论与展望IEC63522-28:2025《电气继电器试验和测量第28部分：热电动势》国际标准的正式发布，是继电器标准化领域的一项重要里程碑。该标准首次在国际层面上统一了电气继电器热电动势的试验和测量方法，填补了这一关键技术领域的标准空白，为全球继电器行业提供了一套科学、规范、可操作的热电势性能评价工具。从技术层面看，该标准系统规定了热电动势测量的术语定义、试验条件、测量程序、数据处理和结果评定等全流程要求，具有较强的科学性、适用性和可操作性。标准充分考虑了不同类型继电器的特点和应用需求，在保证测量结果准确性和