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通电的瞬间:电感的电压、电流变化!

 茂林之家 2019-04-12

电感是导体的物质属性,是电磁场相互作用的直接体现。

电感总是在阻碍电流的变化,根据这个原理做成的线圈可以通直流阻交流,会在电路中奋力将乱动的电流收服,转化为磁能和热能消耗掉。

在电路中,电感起着储能、选频、滤波等重要作用,那么它是如何进行工作的呢?尤其是通电的一瞬间,电感线圈内都发生了什么?我们可以根据理论和实测来分析一下,毕竟要熟练使用一种元件必须要先了解它弄懂它。

电感在稳定电流下只表现出电阻的性质,电阻值比较小,但一般也会大于连接电源的引线和电源内阻。在变化剧烈的脉动电流下,才表现出较大的阻抗,也就是感抗,频率越高,感抗越大。被阻挡的脉动电流相当一部分会被电感充作磁能或转为热能,或设置易通线路直接入地。

通电的瞬间:电感的电压、电流变化!

假设一个纯电感电路,电源电压6伏,电源内阻300毫欧,引线电阻200毫欧,电感电阻500毫欧,那我们来看一下给电感通电的瞬间,也就是电感充电的瞬间,电感的电压、电流变化状态是怎么样的?

通电的瞬间:电感的电压、电流变化!

开关未闭合时,6伏的电源电压全部分布在开关两侧,线圈两端电压降为零。开关闭合的瞬间,加载在开关上的6伏电压立即推动开关处的电荷定向运动,形成接近短路的大电流,然后全部电场以光速顺着导体重新分布,电压在阻值各异的导线段立即建立,如上例电路,电感两端此时会有3伏的电压,电子在初始的大电流和随后的各段电压的驱使下继续向正极运动。此时,电路中仅有导线电阻和线圈间电容,线圈磁场从无到有,电容的瞬间充电和较小的电阻导致电流较大,即使线圈的反向感生电动势已经产生且数值不小,也无法抵抗电流值的迅猛增加。一般这个启动电流会大于线圈的工作电流甚至达到数倍。尤其电动机较为明显,电源容量及开关负荷能力要大于其工作电流的3-5倍,才可满足启动需要。

线圈磁场完全建立后,电路中已不需要额外的能量补充,此时电流由启动电流降低至工作电流,同上升时的启动电流一样,下降中的启动电流也会使电感产生反电动势,也是慢慢变化的,速度要比启动时慢。降到工作电流时,变化率为0,反电动势消失。电感回归导线性质。

如果是交流电则电感进入下一个周期。

由电感的特性和分析可以知道,电感通电时电流不能突变,而对电压的变化影响主要表现在电流变化时感应的反向电动势。

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