启动冲击电流


    在电路学中,给负载通电的一瞬间,通常会产生大电流,这就是冲击电流。这个现象主要体现在容性负载中,例如电容,在上电一瞬间是相当于短路的,瞬间电流理论上是无限大的。

    打开荧光灯就是容性负载产生冲击电流的一个典型,在启动时它需要瞬间的高压、大电流来电离灯管内部的汞蒸气,汞蒸气电离成功后,才能持续导电,并激发荧光粉发光。

    那么电机(直流和三相)作为感性负载,如果表现其固有机械特性,怎么会有很大的启动电流呢?

    电感具有阻止电流变化的作用,能够瞬间承受较大的电压,因此感性负载是有助于稳定电流的。电机也是一种感性负载,不过电机启动的一瞬间,由于电机定子和转子之间相对运动的速度几乎为0,即没有切割磁场的运动,就不会在电路中产生反电动势(互感电压为0),忽略线圈自感的作用。此时,几乎所有的电压都加在了电路的电阻上,由于电阻很小,因此电流很大。这就是说,并不是因为电机是感性负载而导致大的冲击电流,而是因为缺少切割磁场的运动,没有互感电动势造成的。

    通信电源中的软启动设计就是利用这一原理,在通信电源启动过程中逐渐改变机械特性,调整电路参数,使启动电流逐渐增加到正常值的一种方法,可以避免形成较大的冲击电流。


    所谓启动冲击电流,对于一个AD-DC开关电源来说,不同的设计,其冲击电流大小不同,如果一个开关电源是纯容性负载,则启动电流是最大的,此时电流的相位超前电压的相位达90?,即电流与电压的相位差为90?。如果一个开关电源是感性负载,则启动电流滞后电压的相位90?。而实际上一个开关电电源,多多少少有阻性特性,并不是纯粹的容性或感性阻抗,所以电流与电压的启动时相位达不到90?,即看测试波形图时,电流与电压相位差达不到90?

    同样的道理,对于一个DC-DC电源来说,同样有启动冲击电流,直流没有相位之分,但同样有启动冲击电流大小之分。不同的电源,启动冲击电流大小也有不同。如果直流电源是纯容性负载时,电流的超前电压90?,此时的冲击电流是最大的。但实际应用的直流电源也不是纯容性负载,所以电流与电压的相位也达不到90?。

    综合上述分析,对一个电源来说,当电流与电压相位差达到90?时,即电流相位超前电压相位90?时,此时电流最大。而并不是指电压相位在90?或270?时,电流最大。如果只针对启动冲击电流这一个参数而言,电路设计要使电流与电压之间的相位差越小越好。但也要考虑其它参数的要求,所以设计要综合考量。

 


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