IEC 63522-312025 电气继电器 试验和测量 第31部分剩磁标准立项发展报告

电气继电器试验和测量第31部分：剩磁标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ElectricalRelays–TestsandMeasurements–Part31:MagneticRemanence摘要随着新能源发电、电动汽车、工业自动化及航空航天等领域的快速发展，电气继电器作为电气控制系统中的关键基础元器件，其可靠性与安全性要求日益严苛。剩磁效应作为影响继电器吸合释放特性、触点可靠性及控制精度的关键因素，在国内外标准化工作中受到持续关注。本报告基于国际电工委员会（IEC）发布的标准IEC63522-31:2025《电气继电器试验和测量第31部分：剩磁》，对该标准的立项背景、技术内容、适用范围及行业意义进行系统分析。报告指出，该标准填补了电气继电器剩磁参数在试验方法和测量程序方面的国际标准空白，为继电器设计验证、质量控制及可靠性评估提供了统一的技术依据。通过对标准主要内容及关键试验方法的研究，阐明了剩磁测量在继电器产品研发与认证中的工程应用价值。此外，报告还介绍了标准起草与归口的国际组织及国内相关企事业单位在标准转化、验证试验和人才培养方面的工作进展。未来，伴随更高精度测量技术的发展和智能化测试需求的提升，剩磁测量标准有望进一步完善，并为我国相关国家标准和行业标准的制修订提供重要参考。关键词：电气继电器；剩磁；试验与测量；IEC标准；可靠性评估；标准化1引言继电器是一种自动电器，广泛应用于电力保护、工业控制、通信设备和交通运输等领域，其功能是借助输入回路中电量的变化，在输出回路中实现被控量的通断控制。随着控制系统的集成度和复杂度不断提高，对继电器的动作可靠性、响应一致性和寿命稳定性提出了更高要求。剩磁（MagneticRemanence）作为磁性材料在去除外加磁场后所保留的磁感应强度，直接影响继电器的释放电压、释放时间以及触点回跳等动态特性。在直流继电器、磁保持继电器及含磁路组件的交流继电器中，剩磁过高可能导致继电器无法可靠释放，进而引发系统误动作或安全事故。因此，建立统一、可复现的剩磁试验与测量方法标准，对于继电器产品的质量控制和工程应用具有重要意义。国际电工委员会于2025年8月19日正式发布IEC63522-31:2025《电气继电器试验和测量第31部分：剩磁》。该标准隶属于IEC63522系列标准框架，系统规定了电气继电器剩磁试验的术语定义、试验条件、测量程序和结果判定准则，旨在为全球继电器制造商、检测机构和用户提供一致的技术依据。本报告对该标准的发布背景、技术内容、行业影响及参与单位进行全面论述，以助于国内相关方理解标准内涵、推动标准应用。2标准立项背景与编制历程2.1国内外继电器标准现状国际电工委员会在继电器领域已建立了较为完善的标准体系。IEC61810系列标准规定了机电式继电器的一般要求与试验方法，覆盖触点耐久性、绝缘性能、温升特性等关键项目，长期作为继电器产品型式试验和一致性评价的基础文件。与此同时，IEC63522系列标准侧重于继电器的专项试验与测量方法，按分部分的形式分别规范不同性能参数的测试技术，以适应不同应用场景下的测试需求。在国内，GB/T21711系列标准等效采用了IEC61810系列标准，构成了我国继电器基础标准和检测方法标准的核心框架。然而，对于剩磁这一专项参数，国内外尚未形成统一且专项的测量标准，整机企业、检测机构和继电器制造厂商多依据内部规范或行业惯例开展剩磁测试。这种“各自为政”的现状使得不同企业间的测试结果缺乏可比性，对产品国际互换性和质量评价造成了客观障碍。2.2标准编制的必要性与紧迫性剩磁测量结果受磁路结构、材料特性、激励方式及测量探头布置等多因素影响，测试条件差异极易导致结果离散。近年来，光伏逆变器、储能变流器、直流充电桩等新能源装备大规模应用，对直流继电器在高电压、大电流条件下可靠断开的性能提出更高要求，剩磁过大导致触点粘接或释放延迟的失效案例日益受到行业关注。同时，磁保持继电器在智能电表和物联网终端中广泛使用，其双稳态工作方式对剩磁水平的可控性依赖显著。上述工程需求均指向同一技术缺口——亟需一项专门规定剩磁试验方法和测量程序的国际标准。在此背景下，IEC相关技术委员会在修订和扩展继电器测试方法体系时，决定编写IEC63522的第31部分，专项规定剩磁的试验和测量方法。标准自提出立项至正式发布历经多轮国际讨论与试验验证，于2025年8月形成最终发布版本。3标准主要内容3.1范围与适用对象IEC63522-31:2025适用于各类电气继电器，包括但不限于机电继电器、磁保持继电器和含磁路组件的固态混合继电器，但不适用于无磁性元件或磁路可忽略的继电器类型。标准所规定的试验方法适用于继电器产品设计验证、型式试验和批量一致性检验等场景。3.2术语和定义标准明确了以下关键术语的规范定义：-剩磁（Magneticremanence）：继电器磁路系统中的磁性材料在规定的磁化激励消失后所保留的磁感应强度，单位为特斯拉（T）或毫特斯拉（mT）。-矫顽力（Coercivity）：将磁性材料的磁感应强度降至零所需施加的反向磁场强度。-释放安匝数（Releaseampere-turns）：使继电器衔铁从吸合状态恢复到初始位置所需的最小安匝数。-磁路饱和（Magneticcircuitsaturation）：磁性材料中的磁通密度随励磁增加而基本不再显著增大的状态。3.3试验条件与测量要求标准对剩磁测量时的环境条件、继电器安装方式、线圈激励模式及测量设备精度提出了明确要求：-环境条件：标准规定试验应在温度为15℃～35℃、相对湿度不超过75%的条件下进行。对温度敏感型继电器，可依据产品规范采用更严格的温度控制范围。-激励方式：规定了直流激励、脉冲激励及去磁处理三种不同的磁化程序，以覆盖不同类型继电器的实际工作状态。-测量装置：测量剩磁可采用霍尔传感器、磁通门磁强计或积分式磁通计，测量系统的不确定度应不大于被测值标称误差的三分之一。-试样准备：明确了继电器的安装方向、测量探头的布置位置及与被测部位的间距要求，以保证测量的可复现性。3.4试验程序标准规定了一套完整的剩磁测量流程，具体步骤如下：第一步：初始去磁。采用幅值逐渐衰减的交流磁场对继电器磁路进行退磁处理，确保试样处于一致的初始磁状态。第二步：规定磁化激励。向继电器线圈施加额定电压（或规定的过励磁电压），持续时间不低于继电器完全吸合所需时间的2倍，确保磁路达到稳定的磁化状态。第三步：释放与测量。切断线圈激励，待磁通稳定后（通常为切断后30秒），利用磁通计或磁场探头测量剩磁值。若需测量剩磁对释放特性的影响，可同步记录释放时间和释放电压。第四步：结果记录与重复试验。每个试样应至少进行3次有效测量，取算术平均值作为最终剩磁测量结果。各次测量值之间的最大偏差不应超过平均值的10%。3.5结果判定与试验报告标准规定，继电器剩磁的合格判据由产品详细规范规定。若无明确规定，建议的参考限值如下：对于直流电磁继电器，剩磁感应强度不应超过规定磁路饱和磁通密度的20%；对于磁保持继电器，剩磁水平应保证在规定的释放脉冲下可靠复位。试验报告应至少包含以下信息：继电器型号与批次信息、试验环境条件、采用的激励方式与磁化程序、测量设备型号与校准有效期、各次测量值与平均值、试验结论及与产品规范的符合性判定。4标准关键技术分析与应用价值4.1剩磁测量方法的技术难点剩磁测量面临的技术挑战主要体现在三个方面。其一，测量场侵入性：接触式探头在靠近磁路时可能引起局部磁通畸变，影响测量精度；非接触式测量则受探头定位精度和被测区域尺寸的限制。其二，磁滞回线影响：继电器的铁芯材料在经历不同的磁化历史后，所呈现的剩磁状态也不同，测量结果不仅取决于当前激励条件，还与之前的磁化过程相关。对此，标准规定的统一去磁预处理流程正是为了消除历史效应，确保不同实验室间的测试一致性。其三，气隙影响：继电器磁路中普遍存在工作气隙，气隙大小在衔铁释放前后发生变化，直接影响剩磁场的空间分布，因此测量时机和衔铁位置状态的控制在标准中做了明确限定。4.2剩磁对继电器性能的影响机制剩磁对继电器性能的影响主要体现在以下几个方面：-释放电压漂移：剩磁产生的附加吸力使得继电器的释放电压明显降低，严重时可能导致衔铁无法释放，导致触点保持导通状态进而引发控制回路故障。-释放时间延长：剩磁的存在延缓了衔铁的释放过程，增加了触点分断时间，在故障保护场景中可能造成保护动作延迟。-触点回跳特性改变：剩磁改变了衔铁运动速度曲线，影响触点的闭合力与回跳周期，进而影响触点寿命和信号完整性。-磁保持继电器的复位可靠性：对于双稳态磁保持继电器，过大的剩磁可能导致复位脉冲无法翻转衔铁状态，造成保持状态锁定异常。4.3标准在工程实践中的价值IEC63522-31:2025的发布为继电器剩磁性能的评价提供了统一标尺，其在工程实践中的价值体现在多个维度：在产品设计阶段，设计人员可依据标准的测量方法对不同材料和磁路结构方案的剩磁水平进行横向对比，进而优化磁路设计，选择合适的铁芯材料与去磁措施。在生产制造环节，标准规定的测量方法可用于生产线上的批量抽检与过程控制，通过监控剩磁一致性间接反映材料批次稳定性和热处理工艺一致性。在应用选型方面，系统设计工程师可依据标准规定的剩磁限值要求，结合具体应用场景（如高振动环境或频繁操作工况）进行继电器选型评估，降低因剩磁问题导致的现场失效风险。5标准归口单位及主要参与企事业单位5.1国际归口组织IEC63522-31:2025由国际电工委员会（IEC）归口管理，具体由IEC第94技术委员会（IEC/TC94"电气继电器"）负责制修订工作。IEC/TC94成立于1954年，秘书处设在瑞典，其工作范围涵盖电气继电器、保护电器及相关装置的术语定义、技术要求、试验方法和安全要求。目前该技术委员会下设多个工作组，分别负责不同类别继电器的标准化工作，其中涉及试验和测量方法的工作组直接承担了IEC63522系列标准的编制任务。5.2主要参与单位——中国电子技术标准化研究院中国电子技术标准化研究院（CESI）是IEC/TC94在国内的归口技术支撑单位，深度参与了IEC63522-31的国内对口研究工作。该研究院创建于1963年，是工业和信息化部直属事业单位，专业从事电子信息技术领域的标准研究、试验验证、认证评估与产业咨询服务，在电子元器件、继电器、控制继电器等领域的标准研制和检测技术方面具有深厚积累。在IEC63522-31标准的编制及国内转化进程中，中国电子技术标准化研究院主要承担了以下工作：（1）国际标准跟踪与意见反馈。该研究院作为IEC/TC94的国内技术对口单位，全程跟踪IEC63522-31各阶段草案（包括委员会草案、国际标准草案及最终国际标准草案）的技术讨论和投票工作。在标准草案讨论阶段，组织国内继电器骨干企业和检测机构对剩磁测量方法草案进行验证试验，汇总国内意见和建议后向IEC/TC94提交了中国国家委员会意见。（2）验证试验与测量方法评估。依托其所属的继电器检测实验室，组织开展针对不同结构类型继电器（包括拍合式电磁继电器、磁保持继电器和极化继电器）的剩磁测量验证试验。通过对比不同测量探头布置方案、不同磁化激励水平下剩磁测量结果的离散性，为标准中测量不确定度控制方法和试验重复性要求提供了试验数据支撑。（3）国内标准转化与推广。在IEC63522-31正式发布后，该研究院已启动将该国际标准转化为我国国家标准的前期研究工作，计划在转化过程中结合国内继电器产业的技术特点和应用需求，对标准中的试验细节进行必要的补充说明，以增强标准在国内落地实施的可操作性。同时，研究院面向行业开展标准的宣贯培训工作，为继电器制造企业、第三方检测机构和应用单位提供技术指导和咨询服务。除中国电子技术标准化研究院外，国内还有部分骨干继电器制造企业和第三方检测机构参与了该标准的国内验证试验和信息反馈工作，共同推动了该标准在国内的落地实施。6结论与展望IEC63522-31:2025的正式发布填补了电气继电器剩磁试验与测量方法在国际标准层面的空白，使继电器剩磁性能的评价从各自为政的企业内部规范迈向了国际统一的技术准则。该标准在充分考虑不同类型继电器磁路结构差异的基础上，规定了系统的试验条件、测量程序和质量判定准则，为继电器的设计验证、型式试验、质量一致性检验和工程应用选型提供了权威的技术依据。从标准的技术发展视角来看，当前版本的剩磁测量方法仍以离线式磁性测量为主，测量的自动化程度和在线检测能力尚有提升空间。未来，随着高精度磁传感器技术的发展和数字化测量仪器的普及，IEC63522-31的后续修订可能向更高的测量自动化水平、更完善的测量不确定度评定体系以及与继电器寿命预测模型的深度结合方向发展。同时，随着第三代半导体和碳化硅功率器件在新能源装备中的广泛应用，高电压直流系统中继电器的工作条件更加严苛，对剩磁限值的精细化分级管理有望成为标准修订的一个重要方向。参考文献[1]IEC63522-31:2025,Electricalrelays-Testsandmeasurements-Part31:Magneticremanence,2025.[2]IEC61810-1:2019,E