在工程機械電氣系統(tǒng)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、電喇叭和空調離合器等。當斷開或接通這些感性負載的電源時，都將在電感線圈兩端產(chǎn)生高于電源電壓幾倍乃至幾十倍的反向瞬時電動勢，這種因電磁感應而產(chǎn)生的脈沖電壓不僅能使控制器件的觸點間產(chǎn)生電擊穿，出現(xiàn)飛弧放電現(xiàn)象，而且能使其他電子儀表或元件性能惡化甚至損壞，大大降低其壽命和可靠性。

1 脈沖電壓的形成

一般感性負載可等價如圖1所示。

IR電路在電源開關閉合瞬間，電壓及電流都隨時間而變化，稱為過渡過程。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是由于當線圈中電流變化時，線圈本身就產(chǎn)生自感電動勢來阻礙電流的這種變化。由于這種阻礙作用，經(jīng)過一定時間以后電壓及電流才能達到穩(wěn)定狀態(tài)，電流達到穩(wěn)定狀態(tài)的63%所需時間稱為時間常數(shù)T，可由下式表示。

L愈大，R愈小，時間常數(shù)就愈大，與電源電壓的大小無關。

由于線圈的自感而產(chǎn)生的反向電動勢的幅值可由式（2）計算。

式中：

——線圈兩端的反電動勢幅值；

——線圈中流過的電流；

L——線圈中的電感；

——開關觸點的分布電容。

當控制開關切斷電路時，瞬時脈沖電壓將產(chǎn)生電弧，電弧是由于氣體中有大量的帶電粒子作定向運動而產(chǎn)生的。觸點在分離的瞬間其間隙很小，電路電壓幾乎全部降落在觸點之間，在觸點間形成很強的電場從而產(chǎn)生撞擊電離、熱電子發(fā)射和熱電離現(xiàn)象導致飛弧。飛弧的產(chǎn)生將加快觸點表面的氧化，嚴重的將燒蝕觸點而發(fā)生故障。隨著機電一體化技術的發(fā)展，越來越多的集成電路用于工程機械，瞬時脈沖也將對這些低電平敏感電路產(chǎn)生很強的干擾，使控制誤差加大乃至控制失常。

2 抑制措施

常規(guī)設計中所選用的繼電器、電磁閥、電喇叭等感性負載部分沒有瞬時反電勢的抑制措施，這常導致電氣部分故障率升高，因此很有必要采取反電動勢的抑制措施。從簡單實用的角度出發(fā)，常用的抑制網(wǎng)絡如下：

（1）D網(wǎng)絡

如圖2，該網(wǎng)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(xù)流二極管鉗位于1V以下，故該網(wǎng)絡對反電勢的抑制效果較好。但由于電能損耗少，電磁機構的動作頻率降低很多。續(xù)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(wǎng)絡

如圖3，在D網(wǎng)絡的基礎上再串聯(lián)電阻R，可對動作靈敏度和反電動勢的抑制統(tǒng)籌兼顧，只要R、D選擇適當，應用效果較好。R-D網(wǎng)絡通常置于線圈兩端，如圖3。D參數(shù)選擇可令R=0時用D網(wǎng)絡選擇法。R參數(shù)選擇分為兩步：第一步確定阻值，先用較大的可變電阻器串入，從幾十千歐逐步減小，直到電磁機構動作速度滿足要求，同時又無干擾出現(xiàn)，即可確定其阻值。第二步確定R的功率，由式（3）計算：

式中：

f——電磁機構動作頻率；

——線圈中儲存的磁場能量；

——負載電阻；

——電路穩(wěn)態(tài)電流。

（3）R-C網(wǎng)絡

如圖4，在網(wǎng)絡中串聯(lián)電容C。網(wǎng)絡中電阻值的選擇可按式（4）：

電阻的功率：

網(wǎng)絡中C值的選擇如下：

首先確定其電容值：

式中：

C的耐壓值：

式中：

電源電壓；

電路穩(wěn)態(tài)電流；

線圈的電阻；

網(wǎng)絡中的電阻；

觸點的最小飛弧電流（可由《設計手冊》查得）；

電磁機構的動作頻率。

實踐表明，一般情況下上述三種網(wǎng)絡就近加于線圈兩端即可有效抑制瞬時反電動勢對電氣系統(tǒng)的破壞，提高整個系統(tǒng)的可靠性。對要求較高的場合，可在觸點上另加保護網(wǎng)絡。
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