继电器设计规范（二）.doc

继电器设计规范继电器设计规范 第二部分第二部分 电磁线圈设计计算方法电磁线圈设计计算方法 王力人王力人 编编 SHANG HAI 2003 12 2 目录 1 线圈的最佳尺寸 2 线圈的温升 2 1 电阻损耗 2 2 涡流和磁滞损耗 2 3 允许温度和温升 2 4 等值热路图 2 5 散热方式 对流 热幅射 热传导 2 6 牛顿散热公式 2 7 平均散热系数 2 8 绝缘温度与寿命的关系 3 线圈的设计方法 3 1 基本计算公式 3 2 线圈设计方法 4TYCO P 0 温度为 0 时铜的电阻温度系数 0 1 234 5 1 dcu 裸导线直径 mm W 线圈匝数 L 线圈的长度 cm B 线圈的厚度 cm Dp 线圈的平均直径 d0 b 10 f 填充系数 线圈功耗 P P I2R Dp IW 2 flb 10 4 W 由上式可知 P 和线圈磁势 IW 的平方成正比 并且和线圈的几何尺寸有关 增大线圈 尺寸可以使 P 减少 但增大 l 对减少 P 更为有利 另外 也可看出 P 和 dcu及 W 关系 不大 线圈温升 由 Ps Ks S 得知 W I2R Ks S S 2 Dp l cm 2 所以 W 10 4 2 Ks fb IW L 2 由上式可知 W和 IW 的平方成正比 而和 bL2成反比 所以 当要求的磁势一定时 要保证线圈温升不超过允许值 就必须具有一定的线圈尺寸 并且增大线圈的长度对 降低温升更为有利 另外 还可以看出 W和导线 dcu及 W 并没有直接关系 dcu的变 化会使 f 略有变化 但影响不大 因此 在改变 d 及 W 以适应不同电压时并不需要改 变线圈尺寸 导线线径 d dcu 0 2 Dp IW U 0 5 由上式可知 dcu和 IW 的开平方成反比 所以要保持线圈尺寸不变 想增大磁势就必 须同时改变导线线径 d 另外 d 也和 U 的开平方成反比 因此 改变电源电压时就必须 同时改变导线线径 dcu 电压越高导线线径 dcu就越细 线圈匝数 W W fLb d2 4 102 匝 3 2 线圈设计方法 电压线圈的设计 电压线圈的设计步骤如下 根据给定的磁势 IW 及极限允许温升 jx确定所需的线圈尺寸 所用公式 b IW 2 q 2 104 Ks f jx 2 1 3 式中 L b q 为通电持续率 如果是长期工作取 q 1 如果是短时工作取 q 1 在这个公式中由于 dcu和 S 均尚未求得 因此只能用猜试法 先估计一个值然后再进 行复算 由公式我们可以看出 线圈尺寸 L 及 b 主要由磁势 IW 及极限允许温升 jx确 定 由于 IW 是产生吸力的 因此 要增大继电器电磁部分的吸力和行程 就必须加大 线圈的尺寸 但是 如果采用耐高温的绝缘材料一般说就可以适当的减小线圈尺寸 同时 由这个公式中也可以看到电压 U 导线线径 dcu 线圈匝数 W 都与线圈尺寸无直 接关系 因此 在改变导线线径 dcu 线圈匝数 W 以适应不同的电压时 并不需要改变 线圈尺寸 根据电源电压 U 及磁势 IW 即可确定导线线径 d 导线线径 dcu 0 2 Dp IW U 0 5 式中 Dp dc b dc是铁心直径为已知数 但求得的导线线径 d 须按电磁线供应商给出的线规标准来最后确定 知道 L b dcu则可根据线圈的排线方式大致求得线圈匝数 W 需要说明的是线圈的绕 制工艺的好坏决定线圈匝数 W 的多少 一般我们希望在有限的窗口面积下绕更多圈 即让 f 尽可能的大 在求得 L W b dcu后应该反回来订正以前假设的 Ks f 值 并验算 IW 是否够大 11 是否超过允许允许温升 4 TYCO P 转换继电器至少应闭合 5 S 以使波形稳定 线圈激励电源应与转换继电器的线圈激励电源隔离 线圈瞬态抑制电路性能比较表 抑制电路成本占用空间极性问题温度问题对线路浪 涌的敏感 性 对释放 转 换 回跳时 间的影响 对继电器 切换功率 的影响 对继电器 寿命的 影响 双绕组线圈大大无无无过大明显下降过大 电阻器较小适中无无无可观无可观 压敏电阻器较小适