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电感换向电路

第3章 - 二极管和整流器

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流行的使用二极管用于减轻电感的“回滚:”在通过电感器的直流电流中断时产生的高压脉冲。

归纳反击没有保护

例如,在下图中的这个简单的电路,没有防止电感回扣。

电感回扣:(a)开关打开。(b)开关关闭,电流从电池通过线圈流,具有极性匹配电池。磁场储存能量。(c)开启,电流仍然在线圈中流动由于折叠磁场。注意线圈上的极性变化。(d)线圈电压Vs时间。

电感回扣:(a)开关打开。(b)开关关闭,电流从电池通过线圈流,具有极性匹配电池。磁场储存能量。(c)开启,电流仍然在线圈中流动由于折叠磁场。注意线圈上的极性变化。(d)线圈电压Vs时间。

当按钮开关被启动时,电流通过电感器,在其周围产生磁场。当开关断开时,它的触点打开,切断电流通过电感器,并导致磁场迅速崩溃。因为线圈中感应的电压与电压成正比变动率随着磁通量的增加(法拉第定律:e = nd φ /dt),线圈周围的磁性迅速崩塌,产生一个高电压“尖峰”。

如果所讨论的电感是一个电磁铁线圈,例如在螺线管或继电器中(用于在通电时通过其磁场产生物理力),电感“回滚”的效果根本没有有用的目的。事实上,它对开关是非常有害的,因为它导致接触的过度电弧,大大降低了他们的使用寿命。

带保护的感应反冲

在减轻开关打开时产生的高电压瞬变的实际方法中,没有一种方法比所谓的简单整流二极管在下图中。

带保护的感应反冲:(a)开关打开。(b)开关闭合,将能量储存在磁场中。(c)开关打开,电感反冲由二极管短路。

带保护的感应反冲:(a)开关打开。(b)开关闭合,将能量储存在磁场中。(c)开关打开,电感反冲由二极管短路。

在这个电路中,二极管与线圈并联,这样当直流电压通过开关施加到线圈上时,二极管就会反向偏置。因此,当线圈通电时,二极管在图(b)中不导电。

但是,当开关打开时,线圈的电感通过诱导响应电流的减小而响应电压反极性,努力保持相同幅度和相同方向的电流。这种突然反转线圈上的电压极性正向偏置二极管,并且二极管为电感器的电流提供电流路径,从而其存储的能量在上面的图中缓慢而不是突然散发(c)。

结果,通过其塌陷磁场在线圈中感应的电压非常低:仅仅是二极管的正向电压降,而不是在以前的数百伏。因此,在该放电期间,开关触点等于电池电压的电压降以及约0.7伏(如果二极管是硅)。

整流二极管

在电子雷竞技最新app概率中,换向指电压极性或电流方向的反转。因此,一个目的整流二极管当电压反转极性时,例如,当电流通过它被中断时,电压反转极性。换向二极管的正式术语是缓冲器,因为它“怠慢”或“压制”归纳反作用。

整流二极管的缺点

这种方法的值得注意的缺点是它赋予线圈放电的额外时间。因为感应电压钳位到非常低的值,所以其磁通量随时间变化的速率相对较慢。请记住,法拉第的法律描述了与诱导的瞬时电压成比例的磁通量变化(Dφ/ DT)(E.V.)。如果瞬时电压被限制在某个低数值,那么磁通量随时间的变化速率也同样被限制在一个低(慢)数值。

如果用换向二极管被“缓冲”电磁铁线圈,则与原始场景(无二极管)相比,磁场将以相对慢的速率耗散,其中场地在开关释放时几乎立即消失。有问题的时间很可能是小于一秒钟,但它将比没有换向二极管到位的情况慢得多。如果线圈用于致动机电继电器,这可能是一种无法耐用的后果,因为继电器将在线圈断电时具有自然的“时间延迟”,并且即使是一秒钟的一小部分也可能造成的延迟甚至可能造成伤害电路。

使用换向二极管的理想操作

不幸的是,一个人不能消除电感回扣的高压瞬态保持线圈的快速去磁:不会违反法拉第定律。然而,如果不能接受缓慢的去磁,通过允许线圈的电压上升到某个更高的水平(但不会高到没有整流二极管的位置),可能会在瞬态电压和时间之间产生一个妥协。下面的示意图说明了这是如何做到的。

(a)带串联电阻的换向二极管。(b)电压波形。(c)没有二极管的水平。(d)用二极管的电平,没有电阻。(e)用二极管和电阻造聚水平。

(a)带串联电阻的换向二极管。(b)电压波形。(c)没有二极管的水平。(d)用二极管的电平,没有电阻。(e)用二极管和电阻造聚水平。

一个电阻器与整流二极管串联放置,线圈的感应电压上升到高于二极管正向电压降的水平,从而加快退磁过程。当然,这将使开关触点承受更大的应力,因此电阻的大小必须加以限制瞬态电压在可接受的最高水平

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