繼電器線圈是銅線在有鐵芯的線軸上纏繞多次。當(dāng)線圈中產(chǎn)生足夠大的電壓時(shí)，線圈和纖芯就會(huì)產(chǎn)生磁性，吸引電樞。電樞又控制觸點(diǎn)移動(dòng)。根據(jù)導(dǎo)線的總長(zhǎng)度及其單位橫截面積，線圈會(huì)對(duì)電流流動(dòng)表現(xiàn)出一定大小的電阻。根據(jù)歐姆定律，對(duì)于給定的電阻量，電流與電壓成正比。也就是說(shuō)：
因此，具有 120 歐姆電阻的 12 VDC 線圈可吸引 0.1 安培電流。某些繼電器線圈接受直流電壓，而另一些繼電器線圈接受交流電壓。DC（直流）電壓具有恒定不變的值。在任何給定時(shí)刻，12 VDC 電源的電壓正好為 12 伏特（誤差通常為零點(diǎn)幾伏特）。（見(jiàn)圖 1A）
圖 1a 直流電壓波形
相反，AC（交流）電壓的值不斷變化。正如 Siemens Electromechanical Components 自學(xué)系列第 2 課“了解繼電器”中所指出，舉例來(lái)說(shuō)，在任何給定時(shí)刻，120 VAC 線路上的電壓正發(fā)生變化。（見(jiàn)圖 1B）也就是說(shuō)，電壓從零開(kāi)始，增大至 AC（交流）電壓，然后又反過(guò)來(lái)，值不斷變化。正如 Siemens Electromechanical Components 自學(xué)系列第 2 課“了解繼電器”中所指出，舉例來(lái)說(shuō)，在任何給定時(shí)刻，120 VAC 線路上的電壓正發(fā)生變化。（見(jiàn)圖 1B）
圖 1b 交流電壓波形
也就是說(shuō)，電壓從零開(kāi)始，增大至峰值，減至零，跨過(guò)零，向相反方向增大至峰值，然后再次減至零。此過(guò)程不斷重復(fù)。
假設(shè)此 120 VAC 將轉(zhuǎn)換為 12 伏特，并在整個(gè) 12 VDC 線圈上施加。線圈電流的測(cè)量表明，將在線圈（及其相關(guān)電路）中流動(dòng)的電流比根據(jù)歐姆定律計(jì)算的電流要小得多。線圈電流的這種減小是線圈對(duì)交流呈現(xiàn)阻抗的結(jié)果。（阻抗是電感的函數(shù)，僅在交流通過(guò)時(shí)才存在。）
為了運(yùn)行電樞，繼電器線圈中必須生成一定的功率。由于功率是電流平方與電阻的乘積 (P = I2 R)，因此線圈中生成的功率將顯著低于繼電器正常運(yùn)行所需的功率。要生成所需的功率，線圈電壓必須增大至保證足夠電流的值。
從理論上講，交流可用于運(yùn)行直流繼電器。然而，在現(xiàn)實(shí)中，這樣做不切實(shí)際。由于交流每半周期降至零（對(duì)于 60 周期電壓，每秒 120 次降至零），繼電器電樞往往每半周期釋放一次。電樞的這種持續(xù)運(yùn)動(dòng)不僅會(huì)導(dǎo)致發(fā)出可聽(tīng)見(jiàn)的“嗡嗡聲”，而且會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)在電樞移動(dòng)時(shí)打開(kāi)和閉合。
為了從交流運(yùn)行繼電器，繼電器制造商在鐵芯頂部使用名為著色環(huán)（或著色器線圈）的器件。（見(jiàn)圖 2）。在著色環(huán)的作用下，鐵芯一部分中產(chǎn)生的磁性有些滯后于鐵芯其余部分的磁性。也就是說(shuō)，鐵芯一部分的磁性與其余部分的磁性之間存在輕微的相移。因此，當(dāng)未著色鐵芯磁能每半周期降至零時(shí)，磁能每半周期降至零，仍存在于鐵芯著色部分的磁能保持電樞密封。當(dāng)著色部分的能量降至零時(shí)，線圈和未著色鐵芯磁能隨著電流值的增大而開(kāi)始再次增大。
圖 2 交流線圈使用著色環(huán)來(lái)防止當(dāng)磁能在每個(gè)交流半周期降至零時(shí)釋放繼電器電樞
“著色”R10 系列（交流線圈）繼電器
R10 繼電器和同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品使用一種對(duì)線圈著色的獨(dú)特方法。如圖 3 所示，當(dāng)線圈頂部的交流電壓變?yōu)樨?fù)值時(shí)，二極管 M1 通過(guò)線圈的下半部分傳導(dǎo)電流。
“著色”R10 系列（交流線圈）繼電器
R10 繼電器和同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品使用一種對(duì)線圈著色的獨(dú)特方法。如圖 3 所示，當(dāng)線圈頂部的交流電壓變?yōu)樨?fù)值時(shí)，二極管 M1 通過(guò)線圈的下半部分傳導(dǎo)電流。
圖 3 - R10 系列交流線圈使用整流二極管和“雙線圈”配置來(lái)防止每半周期釋放電樞。
由于 M1 與線圈的上半部分并聯(lián)，因此線圈上半部分不存在電流。然而，由于磁化一半的線圈和由此產(chǎn)生的鐵芯磁性，線圈的上半部分會(huì)產(chǎn)生磁能。這種磁能有些滯后于線圈的導(dǎo)電一半，正如剛才所述，用于在電流降至零時(shí)使電樞保持就位。
當(dāng)交流電壓反向時(shí)，二極管 M2 導(dǎo)電，而 M1 關(guān)斷。線圈電流現(xiàn)在位于線圈的上半部分，并且產(chǎn)生的磁性具有與前半周期中剩余磁性相同的磁極。因此，電樞沒(méi)有機(jī)會(huì)釋放。與以前一樣，線圈的非導(dǎo)電部分用作著色器，使電樞保持就位。二極管可與繼電器線圈串聯(lián)使用，用于調(diào)節(jié)交流電壓。但是，二極管絕不能與交流電路中的線圈并聯(lián)放置。這樣做會(huì)導(dǎo)致二極管導(dǎo)電，而不是繼電器導(dǎo)電，因?yàn)槎O管上的電壓為負(fù)。（此外，二極管第一次導(dǎo)電時(shí)將遭破壞，因?yàn)闆](méi)有東西和它串聯(lián)來(lái)限制電流。）
“著色”R10 系列（交流線圈）繼電器
R10 繼電器和同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品使用一種對(duì)線圈著色的獨(dú)特方法。如圖 3 所示，當(dāng)線圈頂部的交流電壓變?yōu)樨?fù)值時(shí)，二極管 M1 通過(guò)線圈的下半部分傳導(dǎo)電流。
圖 3 - R10 系列交流線圈使用整流二極管和“雙線圈”配置來(lái)防止每半周期釋放電樞。
由于 M1 與線圈的上半部分并聯(lián)，因此線圈上半部分不存在電流。然而，由于磁化一半的線圈和由此產(chǎn)生的鐵芯磁性，線圈的上半部分會(huì)產(chǎn)生磁能。這種磁能有些滯后于線圈的導(dǎo)電一半，正如剛才所述，用于在電流降至零時(shí)使電樞保持就位。
當(dāng)交流電壓反向時(shí)，二極管 M2 導(dǎo)電，而 M1 關(guān)斷。線圈電流現(xiàn)在位于線圈的上半部分，并且產(chǎn)生的磁性具有與前半周期中剩余磁性相同的磁極。因此，電樞沒(méi)有機(jī)會(huì)釋放。與以前一樣，線圈的非導(dǎo)電部分用作著色器，使電樞保持就位。二極管可與繼電器線圈串聯(lián)使用，用于調(diào)節(jié)交流電壓。但是，二極管絕不能與交流電路中的線圈并聯(lián)放置。這樣做會(huì)導(dǎo)致二極管導(dǎo)電，而不是繼電器導(dǎo)電，因?yàn)槎O管上的電壓為負(fù)。（此外，二極管第一次導(dǎo)電時(shí)將遭破壞，因?yàn)闆](méi)有東西和它串聯(lián)來(lái)限制電流。）
“著色”R10 系列（交流線圈）繼電器
R10 繼電器和同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品使用一種對(duì)線圈著色的獨(dú)特方法。如圖 3 所示，當(dāng)線圈頂部的交流電壓變?yōu)樨?fù)值時(shí)，二極管 M1 通過(guò)線圈的下半部分傳導(dǎo)電流。
圖 3 - R10 系列交流線圈使用整流二極管和“雙線圈”配置來(lái)防止每半周期釋放電樞。
由于 M1 與線圈的上半部分并聯(lián)，因此線圈上半部分不存在電流。然而，由于磁化一半的線圈和由此產(chǎn)生的鐵芯磁性，線圈的上半部分會(huì)產(chǎn)生磁能。這種磁能有些滯后于線圈的導(dǎo)電一半，正如剛才所述，用于在電流降至零時(shí)使電樞保持就位。
當(dāng)交流電壓反向時(shí)，二極管 M2 導(dǎo)電，而 M1 關(guān)斷。線圈電流現(xiàn)在位于線圈的上半部分，并且產(chǎn)生的磁性具有與前半周期中剩余磁性相同的磁極。因此，電樞沒(méi)有機(jī)會(huì)釋放。與以前一樣，線圈的非導(dǎo)電部分用作著色器，使電樞保持就位。二極管可與繼電器線圈串聯(lián)使用，用于調(diào)節(jié)交流電壓。但是，二極管絕不能與交流電路中的線圈并聯(lián)放置。這樣做會(huì)導(dǎo)致二極管導(dǎo)電，而不是繼電器導(dǎo)電，因?yàn)槎O管上的電壓為負(fù)。（此外，二極管第一次導(dǎo)電時(shí)將遭破壞，因?yàn)闆](méi)有東西和它串聯(lián)來(lái)限制電流。）
“著色”R10 系列（交流線圈）繼電器
R10 繼電器和同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品使用一種對(duì)線圈著色的獨(dú)特方法。如圖 3 所示，當(dāng)線圈頂部的交流電壓變?yōu)樨?fù)值時(shí)，二極管 M1 通過(guò)線圈的下半部分傳導(dǎo)電流。
圖 3 - R10 系列交流線圈使用整流二極管和“雙線圈”配置來(lái)防止每半周期釋放電樞。
由于 M1 與線圈的上半部分并聯(lián)，因此線圈上半部分不存在電流。然而，由于磁化一半的線圈和由此產(chǎn)生的鐵芯磁性，線圈的上半部分會(huì)產(chǎn)生磁能。這種磁能有些滯后于線圈的導(dǎo)電一半，正如剛才所述，用于在電流降至零時(shí)使電樞保持就位。
當(dāng)交流電壓反向時(shí)，二極管 M2 導(dǎo)電，而 M1 關(guān)斷。線圈電流現(xiàn)在位于線圈的上半部分，并且產(chǎn)生的磁性具有與前半周期中剩余磁性相同的磁極。因此，電樞沒(méi)有機(jī)會(huì)釋放。與以前一樣，線圈的非導(dǎo)電部分用作著色器，使電樞保持就位。二極管可與繼電器線圈串聯(lián)使用，用于調(diào)節(jié)交流電壓。但是，二極管絕不能與交流電路中的線圈并聯(lián)放置。這樣做會(huì)導(dǎo)致二極管導(dǎo)電，而不是繼電器導(dǎo)電，因?yàn)槎O管上的電壓為負(fù)。（此外，二極管第一次導(dǎo)電時(shí)將遭破壞，因?yàn)闆](méi)有東西和它串聯(lián)來(lái)限制電流。）
圖 3 R10 系列交流線圈使用整流二極管和“雙線圈”配置來(lái)防止每半周期釋放電樞
由于 M1 與線圈的上半部分并聯(lián)，因此線圈上半部分不存在電流。然而，由于磁化一半的線圈和由此產(chǎn)生的鐵芯磁性，線圈的上半部分會(huì)產(chǎn)生磁能。這種磁能有些滯后于線圈的導(dǎo)電一半，正如剛才所述，用于在電流降至零時(shí)使電樞保持就位。
當(dāng)交流電壓反向時(shí)，二極管 M2 導(dǎo)電，而 M1 關(guān)斷。線圈電流現(xiàn)在位于線圈的上半部分，并且產(chǎn)生的磁性具有與前半周期中剩余磁性相同的磁極。因此，電樞沒(méi)有機(jī)會(huì)釋放。與以前一樣，線圈的非導(dǎo)電部分用作著色器，使電樞保持就位。二極管可與繼電器線圈串聯(lián)使用，用于調(diào)節(jié)交流電壓。但是，二極管絕不能與交流電路中的線圈并聯(lián)放置。這樣做會(huì)導(dǎo)致二極管導(dǎo)電，而不是繼電器導(dǎo)電，因?yàn)槎O管上的電壓為負(fù)。（此外，二極管第一次導(dǎo)電時(shí)將遭破壞，因?yàn)闆](méi)有東西和它串聯(lián)來(lái)限制電流。）
交流繼電器上的直流
正如從交流運(yùn)行直流繼電器不切實(shí)際一樣，從直流運(yùn)行交流繼電器同樣不切實(shí)際。但在緊急情況下，如果采取某些預(yù)防措施，可從直流運(yùn)行交流繼電器。第一項(xiàng)預(yù)防措施是在繼電器鐵芯和電樞之間提供某種類型的剩余斷路，以防止在線圈電源斷開(kāi)后，由于鐵芯中仍存在任何明顯的剩磁而導(dǎo)致電樞“粘連”。應(yīng)采取的第二項(xiàng)預(yù)防措施是確保使用的直流電壓量小于線圈的交流電壓額定值。
關(guān)于剩余斷路，交流繼電器的結(jié)構(gòu)使其在電樞固定到位時(shí)會(huì)以物理方式（磁性）接觸鐵芯。（在直流繼電器上，電樞中的一個(gè)小型銅插針可以有效地防止電樞與鐵芯進(jìn)行磁接觸。）只要交流繼電器在交流電壓下運(yùn)行，釋放線圈功率后，剩磁就能保持電樞就位。但是，當(dāng)交流繼電器在直流電壓下運(yùn)行時(shí)，剩磁可能無(wú)法保持電樞就位。至少，鐵芯中存在剩磁會(huì)導(dǎo)致繼電器的釋放電壓降低。
為了消除剩磁的影響，可將一小片聚酯薄膜膠帶粘在交流繼電器鐵芯的頂部。這種膠帶非常耐用，可持續(xù)進(jìn)行數(shù)百次（甚至數(shù)千次）操作。膠帶的厚度應(yīng)為 0.002" 至 0.004"。
關(guān)于所需的線圈電壓降低，請(qǐng)考慮 KR 系列繼電器線圈。12 VAC 線圈的直流電阻為 24 歐姆。根據(jù)歐姆定律，12 伏特除以 24 歐姆等于 0.5 安培。然而，正如 KR 數(shù)據(jù)手冊(cè)中指出，線圈實(shí)際上只吸引了 0.168 安培！（這是線圈阻抗的結(jié)果。）此 0.168 安培使線圈產(chǎn)生足夠的功率來(lái)執(zhí)行其預(yù)期工作。但是，0.5 安培將導(dǎo)致產(chǎn)生 6 瓦特的功率。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了允許的最大值。因此，線圈會(huì)過(guò)熱，導(dǎo)線絕緣層會(huì)脫落。然后各匝線圈會(huì)一起短路。線圈會(huì)吸引更多電流，最終完全燒壞。
要在直流電路中使用交流線圈，需要將直流電壓量降低至確保線圈功率在最大限制內(nèi)的值。同樣請(qǐng)考慮 KR。該開(kāi)放式裝置的最大額定功率為 4 瓦特。確定與直流電阻為 24 歐姆的 12 VAC 線圈一起使用的直流電壓量：
因此，直流電壓不能超過(guò) 9.8 伏特。由于數(shù)據(jù)手冊(cè)將使用直流電壓時(shí)的吸起值列出為額定值的 75%，因此本例中的直流電壓不得低于 7.35 伏特。
使用整流的交流來(lái)運(yùn)行任何繼電器線圈時(shí)，建議使用濾波。如圖 4A 所示，經(jīng)整流但未濾波的交流具有電壓峰值和谷值，即最大值和最小值。如果最小值應(yīng)為額定電壓的 75% 或更少，則電樞可能會(huì)移動(dòng)。如圖 4B 所示，濾波消除了波動(dòng)。因此，經(jīng)整流和正確濾波的交流將沒(méi)有明顯的波動(dòng)。
圖 4a 經(jīng)整流但未濾波的交流電壓有波動(dòng)存在
圖 4b 經(jīng)整流和正確濾波的交流沒(méi)有明顯的波動(dòng)
