【经验】TE分享线圈电压和温度补偿:定义线圈驱动电路的设计标准和继电器线圈的选择

2022-07-06 TE connectivity
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继电器连接器线圈通常使用铜线缠绕,铜线温度系数为正,如下面的公式和图表所示。大多数线圈还有相对固定的电压供电。因此,假定电压保持稳定,提高温度将导致线圈电阻增加,线圈电流减小。

 

此类器件中的磁场强度直接取决于线圈内的安培匝数 (AT)(即导线的匝数乘以流经该导线的电流)。在电压固定的情况下升高温度将导致 AT 降低,因此磁场强度降低。为了使继电器或接触器能够随时间的推移而可靠地运行并保持,在最严苛的温度、线圈电阻、绕组容差和电源电压容差条件下也必须始终保持足够的 AT。否则,继电器将完全无法运行,以低接触力轻柔运行,或意外退出(释放)。所有这些都不利于实现良好的继电器性能。

 

由于线圈上的导线“匝数”通常不在数据手册中指定,因此所有校正都必须根据已指定或可测量的温度、电阻和电压进行计算。

 

本文TE connectivity定义了线圈驱动电路的重要设计标准和继电器线圈选择、过程的分步指南以及一些有用的公式。另请参阅应用说明 “【经验】改善继电器触点的寿命/负载性能的方法——适当的线圈驱动”。


分析

适当的线圈驱动对正常继电器运行和负载/寿命性能至关重要。为了让继电器(或接触器)正常运行,必须确认线圈已正确驱动,以便在应用过程中随时间推移可能遇到的所有情况下,触点都能正确闭合并保持闭合状态,电枢完全固定并保持固定状态。

 

继电器是电磁体,运行继电器的磁场的强度是安培匝数 (AT) 的函数。由于“匝数”一旦绕好便无法改变,因此唯一的应用变量是线圈电流。

 

直流线圈电流完全由施加的电压和线圈电阻决定。如果电压降低或电阻增加,线圈电流将会降低,从而导致线圈中 AT 更低,磁力更小。

 

交流线圈电流同样受到施加的电压和线圈阻抗的影响,但阻抗 (Z) 定义为 Z=sqrt(R2 + XL2 ),因此仅更改线圈电阻对交流线圈的直接影响就比直流线圈小一些。

 

当电源随时间变化时,施加的线圈电压也会发生变化。控制设计人员必须定义必须进行控制的输入电压范围(通常为标称值的 +10%/-20%),然后在控制设计中进行补偿,以确保在该电压范围内正常运行。

 

同样,线圈电阻在室温下会有一个制造公差(通常为 +/-5% 或 +/-10%)- 但导线的电阻也有一个正的温度系数,因此线圈电阻会随着导线温度的升高而增加,或者随着导线温度降低而降低。有用的公式如下:


温度对线圈电阻的影响

线圈电阻随温度而发生变化:Rf = Ri((Tf + 234.5) / (Ti + 234.5))(图形如下:)

 

线圈电阻系数与线圈温度对照图

(基于20摄氏度=1,使用铜线)

线圈温度(摄氏度)

* 针对温度变化校正了工作电压

Vf = Vo(Rf/Ri)

* 通过“电阻变化”方法确定实际线圈温度

Tf = Ti + Rf/Ri(k+Tri) – (k+Trt) [对于铜线,k = 234.5]

 

使用上述公式和基本代数,可以:

 

  • 计算电阻随温度的预期变化

(确保不仅包括环境温度,还包括线圈内的自加热效应以及由于内部承载元件导致的加热)。

  • 计算工作电压的预期变化

  • 计算实际线圈温度的增加 - 因此计算不同条件下的线圈电阻(即 - 未通电情况下的房间环境温度、无负载到线圈通电情况下升高的环境温度以及触点满载)。

 

上述公式的命名法定义:

  • Ri = 初始线圈温度时的线圈电阻

  • Rf = 最终线圈温度时的线圈电阻

  • Ti = 初始线圈温度

  • Tf = 最终线圈温度

  • Tri = 测试开始时的环境温度

  • Trt = 测试结束时的环境温度

  • Vo = 原始“工作”电压

  • Vf = 最终工作电压(已针对线圈温度变化进行校正)。

 

“环境”温度是指继电器附近的温度,它不同于包含继电器的总成或外壳附近的温度。

 

同样,“初始线圈温度”和“初始环境温度”在测试开始时可能并不完全相同,除非已经过去了足够的时间让这两个温度稳定下来。

 

由于线圈和其他元件都有热质量,因此在记录测量值之前,必须留出足够的时间让所有温度稳定下来。


在情况最坏时校正直流线圈电压

(注意:除非另有说明,始终假定直流线圈继电器由过滤良好的直流供电 - 而不是未经过滤的半波或全波。此外,假定数据手册中的信息(如线圈电阻)在室温下指定(约 23℃,除非另有说明)。

 

情况最坏的继电器工作条件是在最高接触电流负载下,在最高工作环境温度下处于最低电源电压和最大线圈电阻。

 

然后,设计人员应校正输入电压,以便针对线圈电阻增加和 AT 降低做出调整,从而在最坏的情况下仍有足够的 AT 来操作继电器并完全固定电枢。这可以确保将全部力量施加到触点上。如果触点闭合,但电枢未固定,则接触力将较低,因此触点在施加高电流时会过热且容易出现点焊。

 

由于来自线圈和触点上负载的内部加热不容易计算,因此开始这项计算的最准确方法是采取相同类型和额定线圈电压的样品继电器,然后按照以下步骤操作:

 

  • 在室温下测量线圈电阻“Ri”,并记录室温参数“Ti”和“Tri”供以后使用。

  • 将触点加载到最大电流,并向线圈施加标称电压。

  • 等到线圈温度稳定(即线圈电阻停止变化),然后测量“热”线圈电阻“Rf”。然后,这将告诉线圈中由于线圈和接触电流而导致“温度上升”多少。另外,测量环境温度的任何变化,并将其记录为“Trt”值供以后使用。

  • 接下来,将室温和最大预期环境温度之间的差值添加到上面加载的线圈电阻中。使用“Rf”公式或图表,校正上面因为增加的环境温度而测量的“热”线圈电阻。它将成为更正后的“Rf”值。

  • 使用前面的公式“Vf = Vo(Rf/Ri)”,使用数据手册中提供的最小工作电压计算“Vf”的新值。(即直流线圈的标称线圈电压减去数据手册中提供的最小工作电压(通常为标称电压的 80%)的负容差)。

  • 这提供了在最差工作条件下正常运行所必须施加到继电器线圈的最小电压。


交流线圈校正

  • 注意:交流线圈的校正方式同样,同时记住电阻 (R) 的变化通过公式 Z=sqrt(R2 + XL 2) 而不是线性影响交流线圈阻抗,因此对线圈电流以及因此对 AT 的影响同样也是非线性的。请参考 TE 应用说明“适当的线圈驱动对提高继电器和接触器性能至关重要”中标题为“交流线圈继电器和接触器的特性”的段落。



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P1系列信号继电器产品变更通知(PCN-23-186826)

描述- TE Connectivity发布产品变更通知PCN-23-186826,涉及多个元器件的型号变更和停产。通知中详细列出了受影响的零件编号、替代零件编号、描述差异以及相关的时间表,包括最后订购日期、最后发货日期和混合发货的最后日期。

型号- V23026E1106B201 *X020,IM01TS,V23026A1001B201,V23026F1051B201 *X020,IM03TS,V23026C1052B201,IM43TS,1-1393788-6,V23026D1022B201 *X020,V23026B1102B201,1393789-9,1462037-4,V23079-A1001-B301,1462037-1,1-1393788-1,IM07TS,1-1393774-0,V23079-C1103-B301,2-1393774-0,V23026B1101B201,2-1393774-1,V23026C1051B201,V23079-D1001-B301,P2 SERIES,1393775-3,1393776-3,1393776-4,1393774-8,V23079-C1101-B301,V23079-D1005-B301,1393776-7,V23079-B1203-B301,1393776-8,5-1393788-5,1-1393774-7,IM43GR,2-1462037-3,5-1393788-8,2-1462037-7,1-1393774-2,V23079-D1008-B301,V23026A1001B201 *X002,5-1393788-7,3-1462037-0,2-1393788-2,IM07GR,IM01GR,IM03GR,V23026D1026B201 *X020,6-1462037-6,1-1462037-8,V23026A1001B201 *X077,1393788-3,IM46TS,V23026D1024B201 *X020,1-1462037-4,V23026A1006B201,V23079-A1003-B301,V23079-B1201-B301,V23079-D1003-B301,IM06TS,6-1393788-1,P1 SERIES,3-1393788-6,V23026B1106B201,V23079-E1208-B301,V23026A1004B201,1393774-1,1393774-2,5-1462037-9,V23079-B1208-B301,3-1393788-3,1393774-4,5-1462037-8,1393777-2,V23079-F1101-B301,1393777-3,V23079-A1005-B301,V23026A1003B201,V23026E1105B201 *X020,V23079-A1008-B301,7-1393788-1,1422015-8,7-1393788-3,V23079-E1206-B301,IM06GR,V23026D1021B201*X020,V23026A1002B201,4-1393788-8,4-1462037-7,4-1393788-5,4-1393788-1,V23026D1021B201 *X020,3-1393774-4,3-1393774-5,IM SERIES

03-Oct-2023  - TE CONNECTIVITY  - 产品变更通知及停产信息 代理服务 技术支持 采购服务

P2继电器V23079信号继电器

描述- 该资料介绍了AXICOM品牌的P2 Relay V23079型号的电信信号继电器。这款继电器适用于标准电信交换机、电话系统、VoIP、办公设备、测量和控制设备、汽车电子(如CAN总线)、无钥匙进入系统、扬声器开关、医疗设备和消费电子产品等领域。

型号- V23079-B2201-B301,V23079-G2003-B301,V23079-D2011-B301,V23079-C1102-B301,V23079-H1205-B301,3-1393789-6,V23079A1001B301,3-1393789-5,3-1393789-8,3-1393789-7,3-1393789-9,V23079-F1111-B301,1393790-5,3-1393789-0,V23079-A2002-B301,5-1393788-1,V23079-B1206-B301,5-1393788-4,5-1393788-5,V23079-G2001-X071,5-1393788-3,5-1393788-8,V23079-H1203-B301,5-1393788-9,5-1393788-7,4-1393789-8,4-1393789-9,4-1393789-6,1-1422003-1,4-1393789-7,1-1422003-2,V23079-A2011-X102,4-1393789-4,4-1393789-5,4-1393789-3,1-1422003-0,V23079-F1108-B301,1422002-9,1393788-3,1422002-8,1422025-7,1-1393789-4,1-1393789-2,V23079-A2006-B301,1-1393789-1,1-1393789-0,V23079-B2219-B301,V23079-A2001-X103,V23079-B2219-X107,V23079-G2001-B301,V23079-F1101-B301,V23079-J1102-B301,7-1393788-4,7-1393788-5,7-1393788-6,V23079-E1203-B301,7-1393788-0,7-1393788-1,7-1393788-2,7-1393788-3,V23079-D2008-B301,6-1419170-9,V23079-E1206-B301,1-1422002-2,4-1393788-7,1-1422025-1,4-1393788-5,V23079-D1006-B301,4-1393788-1,4-1393788-2,1-1422002-0,7-1393788-8,1-1422002-1,V23079-G2008-X079,V23079-C1108-B301,1-1393788-6,V23079-D2003-B301,V23079-A1001-B301,6-1419120-6,V23079-E1219-B301,V23079-E2201-B301,1422003-3,V23079-E1205-B301,V23079-G1001-B301,V23079-B2208-B301,V23079-F1103-B301,V23079-G2008-B301,V23079-D1008-B301,V23079-A2003-X106,V23079-F1102-B301,V23079-A2002-X104,V23079-G2003-X074,V23079-A2008-X101,6-1393788-8,6-1393788-2,6-1393788-1,6-1393788-9,V23079-A1008-B301,5-1393789-0,5-1393789-3,5-1393789-4,5-1393789-1,5-1393789-5,V23079-D1011-B301,V23079,V23079-A2003-B301,V23079-A1006-B301,V23079-B1205-B301,V23079-B2208-X109,V23079-J1101-B301,V23079-D1001-B301,V23079-E2208-B301,V23079-G2016-B301,V23079-C1101-B301,V23079-B1203-B301,V23079-H1206-B301,V23079-G2002-B301,1-1422007-0,V23079-J1103-B301,V23079-A2003-X074,V23079-B2201-X110,1422006-5,1422006-4,1422006-3,1422006-2,V23079-B2218-B301,V23079-B1201-B301,V23079-D1003-B301,1422006-1,V23079-H1208-B301,V23079-H1202-B301,V23079-J1108-B301,V23079-G1005-B301,V23079-J1105-B301,V23079-D2002-B301,V23079-G2011-B301,V23079-E2218-B301,V23079-G2002-X072,V23079-G2006-X073,1393789-5,1422007-8,3-1393790-2,1422007-7,3-1393790-1,1422007-6,3-1393790-4,1422007-5,3-1393790-3,1393789-9,V23079-A2011-B301,V23079-C1111-B301,8-1393788-3,8-1393788-4,V23079-B1211-B301,V23079-D1005-B301,V23079-A2006-X105,V23079-H1211-B301,2-1393788-2,V23079-J1111-B301,2-1393788-0,V23079-F1105-B301,3-1393790-5,V23079-A2008-B301,1422007-9,V23079-E1218-B301,V23079-E1201-B301,V23079-D2006-B301,V23079-A2001-B301,3-1393788-5,3-1393788-7,3-1393788-6,3-1393788-9,V23079-D2001-B301,V23079-F1106-B301,V23079-B1202-B301,V23079-E1208-B301,V23079-E2219-B301,V23079-B1208-B301,V23079-C1106-B301,3-1393788-3,V23079-E1202-B301,V23079-A1005-B301,V23079-E1211-B301,V23079-A2008-X079,2-1393789-0,2-1393789-1,2-1393789-2,2-1393789-3,2-1393789-8,V23079-B1218-B301,V23079-G2006-B301,V23079-H1201-B301,2-1393789-9,V23079-B2218-X108,2-1393789-4,2-1393789-5,2-1393789-6,2-1393789-7

06-2020  - TE CONNECTIVITY  - 数据手册  - Rev.0620 代理服务 技术支持 采购服务

汽车继电器插入式微型ISO继电器微型继电器A/VFMA

描述- 本资料介绍了Automotive Relays Plug-in Micro ISO Relays,这是一种适用于汽车行业的微型继电器。该继电器具有高电流版本,连续电流限制为30A(85°C),符合ISO 7588第3部分的规定。它提供多种定制选项,包括特殊触点间隙、集成组件、定制标记和特殊盖子。典型应用包括ABS控制、风扇、冷却器、门控、燃油泵等。

型号- 5- 1393292-8,8-1904105-3,9-1393292-9,VFMA-11F41-S01,VFMA-11H41-S01,V23074-H1005-A502,6-1393292-2,2- 1414971-4,9- 1904105-7,6-1393292-3,9-1904105-8,1393293-8,V23074-A1002-A402,1432885-1,V23074-A2002-A402,V23074-A2002-A403,6-1415008-2,6-1419137-4,6- 1419137-4,9-1414992-1,8-1393292-4,8-1393292-9,3- 1393292-8,8- 1904105-4,1393292-5,2-1414971-4,V23074-A1002-A403,3-1393292-8,VFMA-15F41-S01,2-1904111-7,VFMA-11F71-S01,V23074-A1001-A403,V23074-A1001-A402,V23074-A2001-A403,5-1393292-8,V23074-A2001-A402

06-2015  - TE CONNECTIVITY  - 数据手册  - Rev. 0615 代理服务 技术支持 采购服务

汽车继电器PCB继电器功率继电器K(密封)

描述- 本资料介绍了TE Connectivity公司生产的汽车用PCB单触点继电器(Power Relay K)。该继电器具有宽电压范围,适用于多种汽车电子系统,如ABS控制、风扇、车灯、座椅调节等。资料提供了详细的接触数据、线圈数据和绝缘数据,并说明了产品的环境耐受性、机械耐久性和电气性能。

型号- V23076-A3001-D142,V23076-A3022-C132,V23076-A3001-D152,1393277-4,1393277-6,1-1393277-4,V23076-A1022-D143,V23076-A1001-C133,V23076-A1001-D143,1-1393277-8,1-1393277-7,1-1414175-0,1-1393277-9,4-1904101-8,V23076-A1022-C133,1393277-8,1393277-9,V23076-A3001-C132,V23076-A3022-D152,V23076-A3022-D142

06-2014  - TE CONNECTIVITY  - 数据手册  - Rev. 0614 代理服务 技术支持 采购服务

电源继电器F4汽车继电器插入式微型ISO继电器

描述- 本资料介绍了TE Connectivity公司生产的Automotive Relays Plug-in Mini ISO Relays,这是一种适用于汽车行业的微型ISO继电器。该继电器具有多种定制选项,包括接触间隙、电压版本、集成组件和特殊盖子等。它广泛应用于汽车安全系统、照明、动力转向和其他电子控制系统中。

型号- 1-1414099-0,7-1904094-1,7-1904094-0,6-1393302-4,6-1393302-3,V23134-B1052-C642,6-1393304-8,V23134-C0053-C642,6-1393304-7,V23134-A1052-X294,4-1393303-7,4-1393303-4,6-1393302-0,4-1393303-8,V23134-A0052-X278,1-1393303-0,V23134-M1063-C642,V23134-C1052-X280,1-1393305-1,7-1904094-5,5-1393303-0,V23134-K1052-X399,V23134-B0052-X270,4-1414992-3,1-1414168-0,V23134-C1052-C642,V23134-A0052-G243,V23134-A1053-C643,V23134-A0052-C643,V23134-A1053-X295,V23134-B0052-X506,V23134-B1053-C642,V23134-A0056-X432,7-1393304-1,V23134-A0056-X433,7-1393302-5,7-1393304-4,V23134-M0062-C642,7-1393302-7,V23134-C1053-C642,1393303-9,4-1393302-1,V23134-B0052-G242,V23134-B1053-X296,3-1393303-9,3-1393303-8,V23134-M0053-G242,3-1393303-7,3-1393303-4,V23134-B0052-C642,V23134-M1052-C642,3-1904117-6,5-1393302-2,5-1393302-1,V23134-C0052-C642,V23134-M0052-G242,5-1393302-8,5-1393304-6,V23134-A0053-C643,5-1393304-7,V23134-B0053-G242,1-1414167-0,V23134-M0053-C642,V23134-A0053-G243,V23134-M0165-X539,V23134-B0053-C642,2-1393302-2,2-1393302-3,V23134-A1052-C643

02-2017  - TE CONNECTIVITY  - 数据手册  - Rev.0217 代理服务 技术支持 采购服务
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