在工程機(jī)械電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可避免地存在一些感性負(fù)載，如啟動(dòng)線圈、繼電器、電磁閥、電喇叭和空調(diào)離合器等。當(dāng)斷開或接通這些感性負(fù)載的電源時(shí)，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(shí)電動(dòng)勢(shì)，這種因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的脈沖電壓不僅能使控制器件的觸點(diǎn)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(fù)載可等價(jià)如圖1所示。

IR電路在電源開關(guān)閉合瞬間，電壓及電流都隨時(shí)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(dāng)線圈中電流變化時(shí)，線圈本身就產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)來阻礙電流的這種變化。由于這種阻礙作用，經(jīng)過一定時(shí)間以后電壓及電流才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的63%所需時(shí)間稱為時(shí)間常數(shù)T，可由下式表示。

L愈大，R愈小，時(shí)間常數(shù)就愈大，與電源電壓的大小無關(guān)。

由于線圈的自感而產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)的幅值可由式（2）計(jì)算。

式中：

——線圈兩端的反電動(dòng)勢(shì)幅值；

——線圈中流過的電流；

L——線圈中的電感；

——開關(guān)觸點(diǎn)的分布電容。

當(dāng)控制開關(guān)切斷電路時(shí)，瞬時(shí)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(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。觸點(diǎn)在分離的瞬間其間隙很小，電路電壓幾乎全部降落在觸點(diǎn)之間，在觸點(diǎn)間形成很強(qiáng)的電場(chǎng)從而產(chǎn)生撞擊電離、熱電子發(fā)射和熱電離現(xiàn)象導(dǎo)致飛弧。飛弧的產(chǎn)生將加快觸點(diǎn)表面的氧化，嚴(yán)重的將燒蝕觸點(diǎn)而發(fā)生故障。隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，越來越多的集成電路用于工程機(jī)械，瞬時(shí)脈沖也將對(duì)這些低電平敏感電路產(chǎn)生很強(qiáng)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(shè)計(jì)中所選用的繼電器、電磁閥、電喇叭等感性負(fù)載部分沒有瞬時(shí)反電勢(shì)的抑制措施，這常導(dǎo)致電氣部分故障率升高，因此很有必要采取反電動(dòng)勢(shì)的抑制措施。從簡(jiǎn)單實(shí)用的角度出發(fā)，常用的抑制網(wǎng)絡(luò)如下：

（1）D網(wǎng)絡(luò)

如圖2，該網(wǎng)絡(luò)常裝在線圈兩端，在開關(guān)斷開瞬間電感線圈兩端的反電勢(shì)被續(xù)流二極管鉗位于1V以下，故該網(wǎng)絡(luò)對(duì)反電勢(shì)的抑制效果較好。但由于電能損耗少，電磁機(jī)構(gòu)的動(dòng)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(fù)載電流。

（2）R-D網(wǎng)絡(luò)

如圖3，在D網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再串聯(lián)電阻R，可對(duì)動(dòng)作靈敏度和反電動(dòng)勢(shì)的抑制統(tǒng)籌兼顧，只要R、D選擇適當(dāng)，應(yīng)用效果較好。R-D網(wǎng)絡(luò)通常置于線圈兩端，如圖3。D參數(shù)選擇可令R=0時(shí)用D網(wǎng)絡(luò)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(jī)構(gòu)動(dòng)作速度滿足要求，同時(shí)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(jì)算：

式中：

f——電磁機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻率；

——線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量；

——負(fù)載電阻；

——電路穩(wěn)態(tài)電流。

（3）R-C網(wǎng)絡(luò)

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

電阻的功率：

網(wǎng)絡(luò)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(luò)中的電阻；

觸點(diǎn)的最小飛弧電流（可由《設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得）；

電磁機(jī)構(gòu)的動(dòng)作頻率。

實(shí)踐表明，一般情況下上述三種網(wǎng)絡(luò)就近加于線圈兩端即可有效抑制瞬時(shí)反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電氣系統(tǒng)的破壞，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。對(duì)要求較高的場(chǎng)合，可在觸點(diǎn)上另加保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。
責(zé)任編輯；zl