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摘要随着电气继电器在工业自动化、能源系统、轨道交通和航空航天等领域的广泛应用，其可靠性与安全性要求日益提升。剩磁作为影响继电器释放特性、动作时序和电磁兼容性能的关键参数，直接关系到继电保护装置和自动控制系统的运行稳定性。然而，长期以来，全球范围内缺乏针对继电器剩磁测试的统一国际标准，各制造商和检测机构采用不同的测试条件和方法，导致测试结果可比性差、产品性能判定不一致，严重制约了继电器的国际贸易和技术交流。为填补这一空白，国际电工委员会（IEC）依据IEC61810系列标准框架，制定了IEC63522-31:2025《电气继电器试验和测量第31部分：剩磁》。本报告围绕该标准的立项背景、编制原则、核心技术内容、验证试验及应用前景展开系统论述。该标准首次统一了剩磁测试的激励条件、去磁预处理方法、测量时间窗口及评估指标，明确了剩磁系数的计算方法和限值推荐，并通过国际实验室间比对验证了方法的重复性与再现性。标准的发布实施将有力促进继电器产品质量一致性的提高，为智能制造与新能源装备的可靠运行提供基础性技术支撑，对完善低压电器国际标准体系具有重要的里程碑意义。关键词：电气继电器；剩磁；试验方法；IEC63522-31；国际标准；电磁兼容；标准化Keywords:Electricalrelays;Magneticremanence;Testmethod;IEC63522-31;Internationalstandard;EMC;Standardization1引言1.1研究背景电气继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热等）达到规定值时，使电气输出电路发生预定阶跃变化的自动电器。作为工业控制系统中应用最广泛的器件之一，继电器广泛用于电路保护、信号转换、逻辑控制与功率切换等场景。在现代工业体系中，继电器产品的质量直接关系到电力系统、智能制造装备、新能源汽车充电设施以及轨道交通信号系统的安全可靠运行。在继电器的设计和应用过程中，剩磁（MagneticRemanence）是一个不可忽视的重要参数。所谓剩磁，是指铁磁材料在外部磁化场移除后仍保持的磁化强度。在电磁继电器中，铁芯和衔铁等磁性元件在激励线圈断电后，由于剩磁的存在，可能导致衔铁不能及时释放或释放不彻底，从而引起触点粘连、动作延迟或误动作等故障。尤其对于高灵敏度继电器、极化继电器及高频次动作的应用场景，剩磁的影响更加显著。因此，准确测量和评价继电器的剩磁特性，对产品设计优化、质量控制和可靠性评估具有重要意义。1.2国内外标准现状在IEC63522-31发布之前，国际电工委员会继电器的基本试验方法主要依据IEC61810-1《无赖继电器》和IEC61810-7《试验和测量程序》等标准。然而，上述标准对剩磁测试仅做了原则性说明，未给出统一的测试条件、规定的测试电路和明确的判定准则。各继电器制造企业大多依据企业内部规范或参考其他相关领域的测试方法开展剩磁检测，测试结果的横向可比性不高。在国内，机械行业标准JB/T10924《继电器试验和测量程序》对部分试验方法做了规定，但对剩磁测试同样缺乏细化要求。随着我国继电器产品出口规模的持续扩大，以及国外高端继电器产品的大量引入，国内外在剩磁测试方法上的不一致问题日益突出，亟需建立统一的国际测试标准。1.3标准立项的必要性基于上述背景，IEC/TC94（电气继电器）技术委员会在2022年正式启动了电气继电器试验和测量系列标准的新架构规划。经过系统论证，确定在IEC63522系列框架下专门设立针对剩磁测试的子标准，以填补该领域的标准空白。该项目的立项必要性体现在以下几个方面：一是统一全球范围内继电器剩磁的测试方法和评估准则；二是适应继电器产品向小型化、高灵敏度和高频响方向发展的技术趋势；三是为继电器的可靠性设计提供量化检测手段；四是促进国际贸易中测试结果互认，减少重复检测成本。2标准编制原则与工作过程2.1编制原则IEC63522-31:2025的编制遵循以下基本原则：（1）协调一致原则。在整体架构和术语定义上，标准与IEC61810系列保持协调一致，确保标准的系统性和兼容性。同时，标准在结构和编写格式方面遵循ISO/IEC导则第2部分的统一要求。（2）科学合理原则。测试方法的确定以电磁学基础理论和继电器实际工作原理为依据，确保测试方法能客观、真实地反映继电器在实际工况下的剩磁特性。（3）可操作原则。测试方法力求简洁实用，测试条件明确，测试程序便于操作，既能适应不同类型和规格的继电器产品，也兼顾不同实验室的设备条件。（4）先进性原则。充分吸收近年来继电器磁性材料研究的最新成果和先进测试技术的发展动态，使标准具有一定的前瞻性，能够适应未来一段时期内技术发展的需要。2.2编制过程IEC63522-31的制定工作由IEC/TC94技术委员会归口管理，具体由WG5工作组（试验方法工作组）负责起草。标准编制工作大致经历了以下几个阶段：-2022年10月：IEC/TC94全体会议通过新工作项目提案，立项编号为IEC63522-31ED1，正式成立起草工作组。-2023年1月至2023年9月：工作组完成标准草案初稿（WD），包括剩磁测试方法的基本框架、术语定义的初步梳理以及测试电路的原理方案设计。-2023年10月至2024年3月：草案提交至各国家委员会征求意见（CD阶段），共收到来自12个国家的80余条意见，工作组逐条讨论并对草案进行了系统性修改。-2024年4月至2024年9月：形成委员会草案（CDV），在IEC中央办公室组织下进行了为期三个月的正式投票。投票中，参与国全票赞成，赞成率创近年来该领域标准制定之最。-2025年1月：最终国际标准草案（FDIS）进入批准阶段，各成员国以100%赞成票通过。-2025年8月19日：IEC63522-31:2025正式出版发布。3标准主要内容3.1范围IEC63522-31:2025规定了电气继电器剩磁的试验和测量方法，适用于评估继电器在规定激励条件下断电后磁性元件中剩磁对继电器释放过程和触点状态的影响。标准涵盖了一般用途电磁继电器（包括功率继电器、中间继电器、信号继电器等），不适用于以下情况：具有永磁辅助磁路的极化继电器（该类继电器可参照本标准附加条款执行）；固态继电器（无机械触点）；以及IEC61810-7中规定的其他特殊类型继电器。3.2术语和定义标准对以下关键技术术语进行了明确定义：-剩磁（Magneticremanence）：铁磁材料在外部磁场撤销后保留的磁感应强度或磁化强度。在继电器中，剩磁特指电磁系统在激励线圈断电后铁芯中保留的剩余磁通。-剩磁系数（Remanencefactor）：继电器断电后规定时刻的剩磁磁通值与激励状态下饱和磁通值之比。-释放时间（Releasetime）：从断开激励线圈电源到触点完成转换动作所经过的时间间隔。-去磁处理（Demagnetization）：在正式测试前消除被测继电器铁磁元件历史磁化状态影响的过程。3.3测试条件3.3.1标准大气条件试验应在标准大气条件下进行：环境温度23℃±5℃，相对湿度45%~75%，大气压力86kPa~106kPa。当仲裁测试时，选用23℃±2℃的严格条件。3.3.2安装与连接被测继电器应按照制造商规定的安装方式固定于测试夹具中，连接导线规格和布线方式应与实际应用一致。测试线路中不得使用附加磁屏蔽。3.3.3激励电源激励电源应满足以下要求：输出电压稳定度不低于±1%，输出纹波系数不大于0.5%。直流激励时，电源内阻应小于线圈电阻的1%。3.4试验方法3.4.1剩磁测试原理标准确定的剩磁测试原理如下：首先对被测继电器施加规定的激励电压（通常取额定电压的100%或制造商规定的其他值），使其处于完全吸合状态，并保持足够时间使磁路达到稳定状态。然后断开激励电路，通过测量继电器释放过程中的相关电磁量来评价剩磁的影响。3.4.2测试步骤标准规定的测试程序包括以下主要步骤：（1）去磁处理。正式测试前，对待测继电器进行规定的去磁操作。具体方法为：在线圈上施加频率为50Hz、幅值从1.2倍额定电压线性递减至零的交流信号，递减时间不少于60s。去磁处理后静置5min再进行测试。（2）初始状态确认。确认继电器的触点处于释放状态，磁性元件无外加磁场干扰。（3）激励阶段。施加规定的激励电压至继电器线圈，保持时间不少于5倍的继电器的动作时间，确保继电器完全吸合并达到磁路稳定。（4）断电测量阶段。断开激励电路，同步启动测量窗口。测量并记录以下参数：触点的释放时间；断电瞬间线圈两端感应的反电动势波形及衰减特性；触点回跳时间（如适用）；释放后的触点接触电阻。（5）重复试验。按照上述步骤进行规定的试验循环次数（标准规定不少于10次），记录每次测量结果。3.4.3剩磁系数测定对于有测试线圈或可由用户引出附加测量绕组的继电器，标准规定了一种定量测定剩磁系数的方法。测量时，在规定的稳定激励电流下，测量主磁路中的磁通量作为基准值，然后在断电后规定的时间点测量剩磁磁通量，两者之比即为剩磁系数。标准给出了推荐的测试时间点为：0.5ms、1ms、2ms、5ms、10ms和50ms。剩磁系数愈小，表明继电器断电后的磁状态恢复能力愈好。3.5测试结果的评定3.5.1评定指标标准规定以下主要评定指标：剩磁系数在不同时间点的变化曲线（应呈单调递减趋势）；最大剩磁系数的限值建议（一般不应超过15%，具体由产品标准规定）；释放时间与产品标称值的偏差程度；反电动势衰减的时间常数；多次重复试验结果的一致性（离散性）。3.5.2合格判定依据IEC63522-31:2025的判定原则，继电器剩磁测试的合格判据需要同时满足：各次重复试验中释放时间的最大值不应超过产品标准规定值上限；剩磁系数在规定时间点的实测值不应超过产品标准规定的限值；试验过程中触点不应出现粘接、异常回落等非正常现象。对于特殊应用场合（如要求较高释放速度的场合），用户可以提出更严格的指标要求。3.6验证试验为验证标准规定的测试方法的科学性和再现性，在标准编制过程中组织了由中国、德国、日本、韩国、美国、法国等国家共计15个实验室参加的国际比对试验。比对试验选用三种典型规格的继电器产品（小型信号继电器、工业功率继电器、高压直流继电器），每种产品随机选取5只样品。比对结果显示：在同一实验室内，剩磁系数测试结果的相对标准偏差为2.6%~5.4%；不同实验室间，相对标准偏差为6.8%~12.3%。各项参数的重复性和再现性均满足预期要求，验证了标准测试方法的可行性和可靠性与准确性。4主要参与单位及标委会介绍4.1国际电工委员会IEC/TC94概况IEC/TC94（电气继电器技术委员会）是IEC中专门负责电气继电器领域标准制定的技术委员会，其秘书处由德国承担（DIN），主席由日本专家担任。TC94的工作范围涵盖各类电气继电器的术语定义、技术要求、试验方法以及安全要求等方面。截至2025年，TC94已发布标准30余项，构成较为完整的继电器国际标准体系。4.2主要起草单位IEC63522-31:2025标准由IEC/TC94/WG5工作组牵头制定。WG5工作组的召集人由来自中国的专家担任，充分体现了中国在继电器国际标准化领域日益增强的影响力和话语权。主要参与起草的单位包括：宏发股份（厦门宏发电声股份有限公司）是标准制定的核心贡献单位之一。作为全球领先的继电器制造商，宏发股份在继电器磁性材料应用、剩磁控制及测试技术方面积累了丰富的研究成果和工程实践经验。在标准编制过程中，宏发股份主导了剩磁测试方法的工程验证工作，提供了多种规格继电器产品的试验数据，并对测试电路的标准化设计提出了建设性方案。该公司还作为主要技术支撑单位，承担了中国国家委员会对口工作组的技术协调工作。哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院在电磁理论分析方面提供了重要的学术支撑。研究团队通过有限元仿真分析，研究了不同磁路结构继电器在断电后的剩磁衰减规律，为标准中测试时间窗口的设定和剩磁系数限值的确定提供了理论依据。施耐德电气（中国）有限公司和欧姆龙株式会社则分别在工业控制继电器和信号继电器的应用需求方面为标准的适用性提供了宝贵的工程反馈，确保了测试方法在广阔应用场景中的广泛适用性。此外，中国电子技术标准化研究院、上海电器科学研究所、桂林航天电子有限公司等单位在标准草案讨论和国内意见征集过程中也发挥了重要的支撑作用。5结论与展望IEC63522-31:2025《电气继电器试验和测量第31部分：剩磁》是国际电工委员会在继电器试验与测量领域首次针对剩磁特性制定的专项国际标准。该标准的发布填补了继电器剩磁测试领域国际标准的空白，为全球继电器行业提供了统一的测试方法和评估准则。从技术创新角度看，该标准建立了基于释放特性与磁性测量相结合的综合测试评价方法，首次提出了剩磁系数的概念和测定程序，为继电器产品的剩磁量化评价提供了标准化路径。从产业应用角度看，该标准为制造商优化继电器磁路设计、改进材料选型、提升产品一致性提供了明确的技术依据，同时为用户的来料检验、可靠性评估和故障分析提供了有效的检测工具。从国际贸易角度看，该标准推动了各国继电器产品认证与检测结果互认进程的进一步加速，有效降低了贸易壁垒。展望未来，随着新能源装备、智能电网、工业物联网等领域的快速发展，对继电器高可靠性和精确控制的要求将不断提升，剩磁测试标准的技术内涵也将随之深化。预计在后续的标准修订中，将进一步扩展适用产品范围、细化不同应用场景的限值要求、引入基于数字孪生的仿真测试方法，并探索与IEC61810系列标准的深度融合。与此同时，如果技术验证条件成熟，建议适时推动该国际标准向我国国家标准及行业标准的转化应用，以促进国内继电器产业的技术升级与产品国际竞争力的进一步提升。参考文献[1]IEC