簡介

繼電器和連接器線圈通常使用銅線纏繞，銅線溫度系數為正，如下面的公式和圖表所示。大多數線圈還有相對固定的電壓供電。因此，假定電壓保持穩定，提高溫度將導致線圈電阻增加，線圈電流減小。

此類器件中的磁場強度直接取決于線圈內的安培匝數 (AT)（即導線的匝數乘以流經該導線的電流）。在電壓固定的情況下升高溫度將導致 AT 降低，因此磁場強度降低。為了使繼電器或接觸器能夠隨時間的推移而可靠地運行并保持，在最嚴苛的溫度、線圈電阻、繞組容差和電源電壓容差條件下也必須始終保持足夠的 AT。否則，繼電器將完全無法運行，以低接觸力輕柔運行，或意外退出（釋放）。所有這些都不利于實現良好的繼電器性能。

由于線圈上的導線“匝數”通常不在數據手冊中指定，因此所有校正都必須根據已指定或可測量的溫度、電阻和電壓進行計算。

下面列出了更多詳細信息，定義了線圈驅動電路的重要設計標準和繼電器線圈選擇、過程的分步指南以及一些有用的公式。另請參閱應用說明 “適當的線圈驅動對提高繼電器和接觸器性能至關重要”。

分析

適當的線圈驅動對正常繼電器運行和負載/壽命性能至關重要。為了讓繼電器（或接觸器）正常運行，必須確認線圈已正確驅動，以便在應用過程中隨時間推移可能遇到的所有情況下，觸點都能正確閉合并保持閉合狀態，電樞完全固定并保持固定狀態。

繼電器是電磁體，運行繼電器的磁場的強度是安培匝數 (AT) 的函數。由于“匝數”一旦繞好便無法改變，因此唯一的應用變量是線圈電流。

直流線圈電流完全由施加的電壓和線圈電阻決定。如果電壓降低或電阻增加，線圈電流將會降低，從而導致線圈中 AT 更低，磁力更小。

交流線圈電流同樣受到施加的電壓和線圈阻抗的影響，但阻抗 (Z) 定義為 Z=sqrt(R2 + XL2 )，因此僅更改線圈電阻對交流線圈的直接影響就比直流線圈小一些。

當電源隨時間變化時，施加的線圈電壓也會發生變化。控制設計人員必須定義必須進行控制的輸入電壓范圍（通常為標稱值的 +10%/-20%），然后在控制設計中進行補償，以確保在該電壓范圍內正常運行。

同樣，線圈電阻在室溫下會有一個制造公差（通常為 +/-5% 或 +/-10%）- 但導線的電阻也有一個正的溫度系數，因此線圈電阻會隨著導線溫度的升高而增加，或者隨著導線溫度降低而降低。有用的公式如下：

溫度對線圈電阻的影響

線圈電阻隨溫度而發生變化：Rf = Ri((Tf + 234.5) / (Ti + 234.5))（圖形如下：）

線圈電阻系數與線圈溫度對照圖

（基于 20 攝氏度 = 1，使用銅線）

線圈溫度（攝氏度）

* 針對溫度變化校正了工作電壓

Vf = Vo(Rf/Ri)

* 通過“電阻變化”方法確定實際線圈溫度

Tf = Ti + Rf/Ri(k+Tri) – (k+Trt) [對于銅線，k = 234.5]

使用上述公式和基本代數，可以：

• 計算電阻隨溫度的預期變化

（確保不僅包括環境溫度，還包括線圈內的自加熱效應以及由于內部承載元件導致的加熱）。

• 計算工作電壓的預期變化

• 計算實際線圈溫度的增加 - 因此計算不同條件下的線圈電阻（即 - 未通電情況下的房間環境溫度、無負載到線圈通電情況下升高的環境溫度以及觸點滿載）。

上述公式的命名法定義：

• Ri = 初始線圈溫度時的線圈電阻

• Rf = 最終線圈溫度時的線圈電阻

• Ti = 初始線圈溫度

• Tf = 最終線圈溫度

• Tri = 測試開始時的環境溫度

• Trt = 測試結束時的環境溫度

• Vo = 原始“工作”電壓

• Vf = 最終工作電壓（已針對線圈溫度變化進行校正）。

“環境”溫度是指繼電器附近的溫度，它不同于包含繼電器的總成或外殼附近的溫度。

同樣，“初始線圈溫度”和“初始環境溫度”在測試開始時可能并不完全相同，除非已經過去了足夠的時間讓這兩個溫度穩定下來。

由于線圈和其他元件都有熱質量，因此在記錄測量值之前，必須留出足夠的時間讓所有溫度穩定下來。

在情況最壞時校正直流線圈電壓

（注意：除非另有說明，始終假定直流線圈繼電器由過濾良好的直流供電 - 而不是未經過濾的半波或全波。此外，假定數據手冊中的信息（如線圈電阻）在室溫下指定（約 23°C，除非另有說明）。

情況最壞的繼電器工作條件是在最高接觸電流負載下，在最高工作環境溫度下處于最低電源電壓和最大線圈電阻。

然后，設計人員應校正輸入電壓，以便針對線圈電阻增加和 AT 降低做出調整，從而在最壞的情況下仍有足夠的 AT 來操作繼電器并完全固定電樞。這可以確保將全部力量施加到觸點上。如果觸點閉合，但電樞未固定，則接觸力將較低，因此觸點在施加高電流時會過熱且容易出現點焊。

由于來自線圈和觸點上負載的內部加熱不容易計算，因此開始這項計算的最準確方法是采取相同類型和額定線圈電壓的樣品繼電器，然后按照以下步驟操作：

• 在室溫下測量線圈電阻“Ri”，并記錄室溫參數“Ti”和“Tri”供以后使用。

• 將觸點加載到最大電流，并向線圈施加標稱電壓。

• 等到線圈溫度穩定（即線圈電阻停止變化），然后測量“熱”線圈電阻“Rf”。然后，這將告訴線圈中由于線圈和接觸電流而導致“溫度上升”多少。另外，測量環境溫度的任何變化，并將其記錄為“Trt”值供以后使用。

• 接下來，將室溫和最大預期環境溫度之間的差值添加到上面加載的線圈電阻中。使用“Rf”公式或圖表，校正上面因為增加的環境溫度而測量的“熱”線圈電阻。它將成為更正后的“Rf”值。

• 使用前面的公式“Vf = Vo(Rf/Ri)”，使用數據手冊中提供的最小工作電壓計算“Vf”的新值。（即直流線圈的標稱線圈電壓減去數據手冊中提供的最小工作電壓（通常為標稱電壓的 80%）的負容差）。

• 這提供了在最差工作條件下正常運行所必須施加到繼電器線圈的最小電壓。

交流線圈校正

• 注意：交流線圈的校正方式同樣，同時記住電阻 (R) 的變化通過公式 Z=sqrt(R2 + XL 2) 而不是線性影響交流線圈阻抗，因此對線圈電流以及因此對 AT 的影響同樣也是非線性的。請參考 TE 應用說明“適當的線圈驅動對提高繼電器和接觸器性能至關重要”中標題為“交流線圈繼電器和接觸器的特性”的段落。