電氣係統感性負載幹擾的成因及抑製方法
發布時間:2017-04-14 來源:徐小東 責任編輯:wenwei
【導讀】在工程機械電氣係統設計中不可避免地存在一些感性負載,如啟動線圈、繼電器、電磁閥、電dian喇la叭ba和he空kong調tiao離li合he器qi等deng。當dang斷duan開kai或huo接jie通tong這zhe些xie感gan性xing負fu載zai的de電dian源yuan時shi,都dou將jiang在zai電dian感gan線xian圈quan兩liang端duan產chan生sheng高gao於yu電dian源yuan電dian壓ya幾ji倍bei乃nai至zhi幾ji十shi倍bei的de反fan向xiang瞬shun時shi電dian動dong勢shi,這zhe種zhong因yin電dian磁ci感gan應ying而er產chan生sheng的de脈mai衝chong電dian壓ya不bu僅jin能neng使shi控kong製zhi器qi件jian的de觸chu點dian間jian產chan生sheng電dian擊ji穿chuan,出chu現xian飛fei弧hu放fang電dian現xian象xiang,而er且qie能neng使shi其qi他ta電dian子zi儀yi表biao或huo元yuan件jian性xing能neng惡e化hua甚shen至zhi損sun壞huai,大da大da降jiang低di其qi壽shou命ming和he可ke靠kao性xing。
1 脈衝電壓的形成
一般感性負載可等價如圖1所示。

IR電dian路lu在zai電dian源yuan開kai關guan閉bi合he瞬shun間jian,電dian壓ya及ji電dian流liu都dou隨sui時shi間jian而er變bian化hua,稱cheng為wei過guo渡du過guo程cheng。之zhi所suo以yi出chu現xian這zhe種zhong現xian象xiang,是shi由you於yu當dang線xian圈quan中zhong電dian流liu變bian化hua時shi,線xian圈quan本ben身shen就jiu產chan生sheng自zi感gan電dian動dong勢shi來lai阻zu礙ai電dian流liu的de這zhe種zhong變bian化hua。由you於yu這zhe種zhong阻zu礙ai作zuo用yong,經jing過guo一yi定ding時shi間jian以yi後hou電dian壓ya及ji電dian流liu才cai能neng達da到dao穩wen定ding狀zhuang態tai,電dian流liu達da到dao穩wen定ding狀zhuang態tai的de63%所需時間稱為時間常數T,可由下式表示。
L愈大,R愈小,時間常數就愈大,與電源電壓的大小無關。
由於線圈的自感而產生的反向電動勢的幅值可由式(2)計算。
式中:
L——線圈中的電感;
當控製開關切斷電路時,瞬時脈衝電壓
將(jiang)產(chan)生(sheng)電(dian)弧(hu),電(dian)弧(hu)是(shi)由(you)於(yu)氣(qi)體(ti)中(zhong)有(you)大(da)量(liang)的(de)帶(dai)電(dian)粒(li)子(zi)作(zuo)定(ding)向(xiang)運(yun)動(dong)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)。觸(chu)點(dian)在(zai)分(fen)離(li)的(de)瞬(shun)間(jian)其(qi)間(jian)隙(xi)很(hen)小(xiao),電(dian)路(lu)電(dian)壓(ya)幾(ji)乎(hu)全(quan)部(bu)降(jiang)落(luo)在(zai)觸(chu)點(dian)之(zhi)間(jian),在(zai)觸(chu)點(dian)間(jian)形(xing)成(cheng)很(hen)強(qiang)的(de)電(dian)場(chang)從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)撞(zhuang)擊(ji)電(dian)離(li)、熱re電dian子zi發fa射she和he熱re電dian離li現xian象xiang導dao致zhi飛fei弧hu。飛fei弧hu的de產chan生sheng將jiang加jia快kuai觸chu點dian表biao麵mian的de氧yang化hua,嚴yan重zhong的de將jiang燒shao蝕shi觸chu點dian而er發fa生sheng故gu障zhang。隨sui著zhe機ji電dian一yi體ti化hua技ji術shu的de發fa展zhan,越yue來lai越yue多duo的de集ji成cheng電dian路lu用yong於yu工gong程cheng機ji械xie,瞬shun時shi脈mai衝chong也ye將jiang對dui這zhe些xie低di電dian平ping敏min感gan電dian路lu產chan生sheng很hen強qiang的de幹gan擾rao,使shi控kong製zhi誤wu差cha加jia大da乃nai至zhi控kong製zhi失shi常chang。
2 抑製措施
常規設計中所選用的繼電器、電磁閥、電dian喇la叭ba等deng感gan性xing負fu載zai部bu分fen沒mei有you瞬shun時shi反fan電dian勢shi的de抑yi製zhi措cuo施shi,這zhe常chang導dao致zhi電dian氣qi部bu分fen故gu障zhang率lv升sheng高gao,因yin此ci很hen有you必bi要yao采cai取qu反fan電dian動dong勢shi的de抑yi製zhi措cuo施shi。從cong簡jian單dan實shi用yong的de角jiao度du出chu發fa,常chang用yong的de抑yi製zhi網wang絡luo如ru下xia:
(1)D網絡

如圖2,該網絡常裝在線圈兩端,在開關斷開瞬間電感線圈兩端的反電勢被續流二極管鉗位於1V以下,故該網絡對反電勢的抑製效果較好。但由於電能損耗少,電磁機構的動作頻率降低很多。續流二極管的選取一般為:耐壓值≥電源電壓,額定電流≥負載電流。
(2)R-D網絡

如圖3,在D網絡的基礎上再串聯電阻R,可對動作靈敏度和反電動勢的抑製統籌兼顧,隻要R、D選擇適當,應用效果較好。R-D網絡通常置於線圈兩端,如圖3。D參數選擇可令R=0時用D網絡選擇法。R參數選擇分為兩步:diyibuquedingzuzhi,xianyongjiaodadekebiandianzuqichuanru,congjishiqianouzhubujianxiao,zhidaodiancijigoudongzuosudumanzuyaoqiu,tongshiyouwuganraochuxian,jikequedingqizuzhi。dierbuquedingR的功率,由式(3)計算:
式中:
f——電磁機構動作頻率;
(3)R-C網絡

如圖4,在網絡中串聯電容C。網絡中電阻值的選擇可按式(4):
電阻的功率:
網絡中C值的選擇如下:
式中:

式中:
E——電源電壓;
R——網絡中的電阻;
f——電磁機構的動作頻率。
實(shi)踐(jian)表(biao)明(ming),一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)上(shang)述(shu)三(san)種(zhong)網(wang)絡(luo)就(jiu)近(jin)加(jia)於(yu)線(xian)圈(quan)兩(liang)端(duan)即(ji)可(ke)有(you)效(xiao)抑(yi)製(zhi)瞬(shun)時(shi)反(fan)電(dian)動(dong)勢(shi)對(dui)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)破(po)壞(huai),提(ti)高(gao)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。對(dui)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)的(de)場(chang)合(he),可(ke)在(zai)觸(chu)點(dian)上(shang)另(ling)加(jia)保(bao)護(hu)網(wang)絡(luo)。
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