Индуктивные нагрузки

Напряжение на индуктивности L определяется уравнением .Это выражение объясняет, почему при резком выключении тока в катушке индуктивности возникает большое напряжение переходного процесса. Скорость изменения тока dI/dt становится при этом большой и отрицательной, давая в результате большой обратный «всплеск» переходного, или индуктивного, напряжения. Теоретически, если бы ток уменьшался от некоторого конечного значения до нуля мгновенно, наведенное напряжение равнялось бы бесконечности. Однако в действительности этого не происходит из-за наличия дугового разряда между контактами и из-за емкости цепи.

Тем не менее, наведенные напряжения бывают очень велики. Подавление больших индуктивных переходных напряжений состоит в минимизации величины dI/dt. При внезапном выключении тока генерация напряжений 500–5000 В индуктивной нагрузкой, работающей с питанием от источника постоянного напряжения 26 В, – совершенно обычное явление.

На рис.5 показана форма возникающего при этом на индуктивности напряжения. Если не осуществлена соответствующая защита контактов, то высокое напряжение, создаваемое при разрыве контактами цепи тока с индуктивной нагрузкой, вызывает их постепенное разрушение, а также является источником излучаемых и наведенных шумов. В этих условиях большая часть накопленной в индуктивности энергии рассеивается в дуге, приводя к сильному повреждению контактов.

Механизм возникновения повреждений в контактной группе с индуктивной нагрузкой можно показать на примере цепи на рис.6. Здесь батарея подключена к индуктивной нагрузке через контакты переключателя. Предполагается, что нагрузка имеет пренебрежимо малое активное сопротивление. На практике такая ситуация возникает при нагрузке, например, в виде низкоомного двигателя постоянного тока. Ток в установившемся режиме ограничивается э.д.с. самоиндукции двигателя, а не сопротивлением цепи.

Пусть переключатель размыкается в момент, когда через индуктивность протекает ток I₀. Энергия, накопленная в магнитном поле индуктивности, равна .Что произойдет с этой энергией при размыкании переключателя? Если пренебречь активным сопротивлением цепи, вся энергия должна рассеяться в образующейся между контактами дуге. Переключатель, применяемый в такой схеме, без схемотехнической защиты долго работать не может.