[科普中国]-感性电路

感性电路：存在电感元件的交流电路或脉动直流电路。

感性负载电路：以电感为负载的交流电路或脉动直流电路。

感性电路中的电感需要消耗无功功率，用于维持建立磁场所需要消耗的能量。

直流电路中，由于电流不会产生突变，所以电感的磁通也不会发生改变，此时的电感相当于一个电阻，所以直流电路中就算存在电感元件也无法构成感性电路。

脉动直流电路中，电流会产生突变，电感的磁通量会随着电流大小的变化而变化，此时电感相当于一个储能元件，将电能转化为磁能存于铁心，铁心的磁能发生改变会形成电流，再次将磁能转换为电能。因此电感串联于脉动直流电路中具有滤波的作用。

直流感性负载消除反电动势电路设计阐述了直流感性负载反电动势的产生机理，并且设计了针对两种不同情况下消除反电动势的电路，并且对于该电路中的元器件的选型提出了参考意见。1

反电动势产生过程电磁阀的电气部分主要由合金体（ 线圈骨架）和线圈组成，线圈通电时电能转化为磁能，合金体产生磁力驱动阀体动作；断电时，电能不能供应，线圈失去电后通过电磁阀的电流迅速下降， 磁场相应地逐渐消失，此时磁场由恒定状态转为变化状态，根据电磁定律，磁场变化时，线圈会产生感应电动势，其方向与加在电磁阀线圈两端的电压正好相反，这个电压就是反电动势，这也是遵循能量守恒定律。1

消除反电动势电路设计在电磁阀控制电路两端并联放电电路，为感性负载提供放电回路。不同的情况采用的两种不同的放电电路。

1 、并联放电二极管：

在电源给电磁阀线圈正常供电时，二极管反向截止，阻值极大，可以看作开路；当切断电路瞬间，二极管对反向电势是正向连接，阻值很小，所以为反向电势提供了放电的通路。这种并联的二极管D通常称为续流二极管。1

2、 并联电阻和二极管：

电磁阀放电电路要求灵敏度很高的情况下，采取的放电电路是在二极管D电路上串联一个电阻R 。分子中的电阻R将增大，所以电流t0衰减的速度增快。电阻R似乎越大越好，但随着R数值的增大， 增加了反电动势（干扰电压）的幅值。

当选取电阻R时，必须兼顾电磁阀线圈所要求的释放时间和降低反电动势幅值这两个因素。具体要求为：线圈的释放时间不能过长，以保证电磁阀执行机构动作所需要的准确性；线圈电源切断时，电阻R上的压降所造成的反电动势残压不致对其它敏感电路造成干扰。通常情况下，所选的电阻阻值不大于线圈的阻抗值，功率依据电流情况进行选择。

在电磁阀线圈两端并联电阻和二极管的方法可有效地消除感性负载断电时的反向电势，具有能量损耗小，瞬 变电压低，灵敏度高等特点。1

通过对直流感性负载消除反电动势电路的设计可以得出两种比较有效的方法，一种是在灵敏度要求不高时采用的在感性负载两端并联反向续流二极管的方法，另一种是对灵敏度要求较高时所采用的在感性负载两端并联续流二极管和电阻的电路方法，这两种方法都是值得在直流感性负载保护电路上借鉴应用的方法，不仅提高了带有直流感性负载设备的可靠性，又延长了设备的使用寿命。1

电感性电路本质安全性能判别式将最小建弧电压这一参数引入电感性本质安全电路，得到无未知参数的放电时间关系式，进而建立了电感电路本质安全性能的判别式。2

放电电流线性衰减模型分析本质安全简单电感电路实际放电规律，认为放电电流经计算放电时间T从稳态值衰减到零。因为放电可能存在电弧截流现象，因此计算放电时间与真实放电时间不同，但这不会带来多大的误差。

虽然电流、电压与实际有误差，但电流比实际值要小，而电压比实际值要大，因此能量计算误差不大， 一般不超过5%，但其中的放电时间是电路参数的隐函数，很难得到T的准确表达式 。实际中一般有两种方法，一是用记忆示波器实测，另一种方法是通过建立E —I — T曲线， 查曲线得到。2

引入最小建弧电压这一参数后的情况最小建弧电压这一参数最早用于研究开关电弧，对镉为11V ，对钨为15V。因火花装置为钨丝电极划过镉盘电极，从实测数据分析知最小建弧电压一般为11V。

实际断开过程中，电极接触面积减小，接触电阻增大，电压升高，电流下降。在电流、电压作用下电极接触处熔化生成液态金属桥，而金属桥很快产生金属蒸汽，熔桥破坏。这一过程持续时间很短，一般只有几微秒。之后若电压高于起弧电压则形成电弧。电弧放电时间很长，一般100 ～ 200μs。电压越高，电流、电感越大，放电时间越长。所以从整个过程来看，断开瞬间到起弧的时间可以忽略，认为断开瞬间电压由零突然升至最小起弧电压。2

建立了电感性电路本质安全性能的判别公式。设计人员在设计过程中，对电感电路可供参考的只有 GB3836 ·4-83“附录 A”提供的最小点燃电流曲线，电压等级包括8V，12V，16V，18V，20V，22V和24V七个等级，用起来很不方便。

选电源电压E=24V是因为GB3836·4 -83“附录A”专门列出这一情况。选电源电压E=20V是因为在不同电压下的最小点燃电流曲线，当电源电压大于此值并且电感很小时电流趋于某固定值。对E=24V当L >1mH时误差很小(小于2%)，而当L