张蓉，王少军，张碧娟，何亚玉

（陕西群力电工有限公司，陕西宝鸡，721300）

继电器的额定寿命与可靠度

张蓉，王少军，张碧娟，何亚玉

（陕西群力电工有限公司，陕西宝鸡，721300）

把额定寿命当作电耐久性是误解，用指数分布来求可靠性指标存在缺陷。实际上额定寿命就是厂家提供给用户的使用寿命，术语到位总是迎刃而解。用威布尔分布求额定（使用）寿命不管有无可靠性指标，额定寿命或使用寿命都应具备一定的可靠度和置信度，只是大小不同，明确规定与否而已。

额定寿命；可靠度；置信度；威布尔分布

0 引言

额定（使用）寿命是继电器的主要参数，在额定寿命区间产品也会失效，那可靠度有多少，试验得到的可靠度的置信度又是多少等等，这里作简单介绍。

1 额定寿命不是电耐久性

目前相关标准对额定寿命的定义和鉴定方法存在差异，IEC相当一部分标准把额定寿命当作“电耐久性”。按GB/T2900.63-2013（idtIEC60050-444）“电耐久性 (electricity durability)定义：“在规定工作条件下，输出电路加规定的负载其失效前的循环次数”。笔者以为这个定义只适用单只产品，而作为一批产品的额定寿命是不合适的。因为产品存在早期失效，那么“失效前的循环次数”会很低。因为作为概率，一批产品一经使用就可能发生失效。由于这个定义，导致不同产品的额定寿命仅在鉴定方面就有较大差异。如GB/T16608.1（idtlEC61811-1）的 (4+1)；IEC6180-1的（3+3）；IEC61811-53，-54的（20+0）等方案。这样额定寿命已不是“失效前的循环次数。”其实大家都知道额定寿命就是给用户的使用寿命。在额定寿命期间是会有产品失效的，只是多少和迟早而已。

2 使用寿命

IEC61810-2定义 ；使用寿命（usuful life）：连续循环次数或时间，直到确定的失效百分数。注：这个百分数本标准定为 10%。即 F（t10）=10%。换句话其可靠度函数 R（t10）=1- F（t10）=90%。但是定义没明确置信度水平，显然这是一般的要求，即一般无可靠性指标的产品使用寿命。MIL-PRF-32140也有连续工作到失效百分数最大为1%的循环次数。军方的要求其可靠度最小为 R（t1）=1- F（t1）=1-1%=99%。要高于 IEC（厂家）制定的指标。不过IEC和MIL都采用weibull分布来求使用寿命，不同的是IEC是求F（t10）=10%所对应的T10作为使用寿命。而MIL32140则是给定使用寿命（额定寿命）为1×106次（其他MIL标准为1×105次）下要求厂方做到F≤1%这一要求。

由于IEC和MIL都采用weibull分布，所以这里有必要提下weibull函数的表达式。早期weibull函数的表达式为：

这里：入为失效率，m为形参数，h为特征寿命，γ为位置参数。实践表明，早期的weibull 表达式有一些问题。故改为：

3 有可靠性指标的额定寿命

从IEC给使用寿命的定义中可以看出一般产品的使用寿命没明确置信废要求，当规定置信度要求时就成了有可靠性指标的使用寿命。有可靠性指标的产品寿命有两种表征：一是寿命区间最大失效率；一是寿命区间带有置信度水平的可靠度（或失效百分数）

3.1 失效率

早期有可靠性指标的产品寿命通常用寿命区间的最大失效率表示。但IEC与MIL的求法不同。

IEC是用 Weibull函数来求解，如 IEC60255-23。注意 F（ti）的求法。

MIL是按指数分布来求解，如M 6106J、M 39016F、M 83536B等计算公式：

C为失效数，n为样品数，（1-α）为置信度，T为总的试验次数（或时间）。鉴定试验（1-α）取 90% ；维持鉴定（1-α）取 60%，试验按1×105次定时截尾试验进行。可以看出用指数分布求λ时，λ与t无关，即假设寿命区间的失效率是恒定的。军方也承认恒定失效度的假设有时是不对的，但它提供一个合适的比较数据。

3.2 可靠度

统计学上有可靠度R（t）=1- F（t）。那么有可靠指标的产品额定寿命是在一般产品额定寿命乘以置信度修正系数即可。就是用带有置信度的可靠度来表示产品的可靠度水平。但IEC与MIL再度出现差异。

IEC的求法是有可靠性指标的产品使用寿命T=Q1T10。T10就是F（t10）=10%所对应的循环次数，即一般产品的使用寿命。Q1可以通过n、c及置信度水平求得。

M1L则是在给定使用寿命T1（1×106）的前提下，通过修正失效百分数来证明产品是否满足｝≤1%。K为置信度修正系数。MIL23140给出置信度为95%时，K=3.0。但未给出K的求法。

因为M32140的例子是c=n=20的特例，难以举一还三。不过笔者以为可借用IEC的方法来求证。即先求待F（t1）=1%所对应的循环次数T1，再求T1L=Q1T1。只要T1L≥1×106次，即证明产品符合要求。

有了m、h及额定寿命，就可用（2）或来求失效率。注意若m＞1，额定寿命此地应选T10。因为要求的是最大的入值。其次用（2）式求入，置信度不明确。为此不防用额定寿命定时截尾数据按（4）式来求得入作比较。

4 结束语

产品额定寿命就是厂家给用户的使用寿命，尽管IEC61810-2：2015对可靠性不作为一个强制性指标，由厂家自由选择。但作为使用寿命，不管有无可靠性指标，它都必须具备一定的可靠性和置信度，给用户一个交代。作为使用寿命IEC和MIL都是采用weibull函数来求解。所以weibull函数是继电器厂商应该掌握的一个工具。

[1]郑天呸，梁坚平等，继电器的可靠性寿命表征及求解简介，机电元件，2015（5）.

[2]郑天，方珍.“使用Weibull函数的一点体会”《机电元件》,2001(2).No2.

[3]MIL-PRF-32140:2004; IEC61810-2:2005; IEC61810-2；2005.

The rated life and reliability of the relay

Zhang Rong,Wang Shaojun,Zhang Bijuan, He Yayu
(shaanxi we electrical co., LTD.,Baoji Shaanxi,721300)

It’s misunderstood to consider the rated life of the relay as the electrical durability , and the index distribution to find the reliability index is flawed. In fact the rated life is provided by the vender about the service life. Accurate term can solve problems. Using the Weibull distribution to calculation the rated (use) life, regardless of whether it has the reliability index or not. Rated life or service life should have a certain degree of reliability and confidence, but the size of them and whether clearly defined is different.

rated life ; reliability ; confidence ; Weibull distribution