衝擊電流

在電路學中,給負載通電的一瞬間,通常會產生大電流,這就是衝擊電流。這個現象主要體現在容性負載中,例如電容,在上電一瞬間是相當於短路的,瞬間電流理論上是無限大的。

氣功波這個詞大家應該不會陌生,小時候看卡通片,主角在關鍵時刻都會聚集體內能量,以氣功波的形式瞬間發射出去,壞人被氣功波擊中,會被擊飛出很遠。氣功波就是衝擊波的一種,瞬間發射出的能量有很大的衝擊動能,碰到其他物體後,動能發生轉移,使被碰撞物體移動。
再說一個生活中的例子,圖1所示的動能小球裝飾玩具,大家一定見過。
衝擊電流
圖1 動能小球裝飾玩具
當我們拉起最左邊的小球,放手後,它會撞擊與它相鄰的小球,產生衝擊力。第二個小球將這個衝擊力傳遞給第三個小球,第三個又傳遞給第四個,最後第四個小球將這個衝擊力傳遞給最右邊的小球。由於撞擊的時間很短,所以這個衝擊力比較大,使得小球被擊飛出去。
衝擊電流也稱“非周期性瞬態電流”。通常使用的有兩種波形:第一種為電流從零值以很短時間上升到峰值,然後以近似指數規律或阻尼正弦波形下降至零,這種衝擊電流的波形用波前時間T1和半峰值時間T2表示,記T1/T2,如下圖(a)所示。第二種波形近似為矩形,成為方波衝擊電流(波),如圖(b)所示。
衝擊電流中第一種情況的圖示衝擊電流中第一種情況的圖示
衝擊電流中第一種情況的圖示
衝擊電流中第二種情況的圖示。衝擊電流中第二種情況的圖示。
衝擊電流中第二種情況的圖示。
在電路學中,給負載通電的一瞬間,通常會產生大電流,這就是衝擊電流。這個現象主要體現在容性負載中,例如電容,在上電一瞬間是相當於短路的,瞬間電流理論上是無限大的。
打開螢光燈就是容性負載產生衝擊電流的一個典型,在啟動時它需要瞬間的高壓、大電流來電離燈管內部的汞蒸氣,汞蒸氣電離成功後,才能持續導電,並激發螢光粉發光。
那么電機(直流和三相)作為感性負載,如果表現其固有機械特性,怎么會有很大的啟動電流呢?
我們都知道,電感具有阻止電流變化的作用,能夠瞬間承受較大的電壓,因此感性負載是有助於穩定電流的。電機也是一種感性負載,不過電機啟動的一瞬間,由於電機定子和轉子之間相對運動的速度幾乎為0,即沒有切割磁場的運動,就不會在電路中產生反電動勢(互感電壓為0),忽略線圈自感的作用。此時,幾乎所有的電壓都加在了電路的電阻上,由於電阻很小,因此電流很大。這就是說,並不是因為電機是感性負載而導致大的衝擊電流,而是因為缺少切割磁場的運動,沒有互感電動勢造成的。
通信電源中的軟啟動設計就是利用這一原理,在通信電源啟動過程中逐漸改變機械特性,調整電路參數,使啟動電流逐漸增加到正常值的一種方法,可以避免形成較大的衝擊電流。

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