實例分析開關(guān)設(shè)備應(yīng)用中有效驅(qū)動螺線管線圈

引言
　　所有電源系統(tǒng)的主要目的都是維持高水平的持續(xù)供電能力，并在出現(xiàn)不可承受狀態(tài)時，最小化其影響范圍和斷電時間。功率損耗、電壓下降、過電流和過壓總會出現(xiàn)，因為我們無法避免自然事件、物理事故、設(shè)備故障或者人為誤操作。組合使用一些器件，用于保護(hù)電氣設(shè)備免受這些事件的損害，也即“接電裝置”。螺線管和繼電器是所有接電裝置中不可或缺的組成部分。它們通過線圈通電和接觸，連接/斷開受保護(hù)設(shè)備的電源。本文為您介紹繼電器、電流接觸器和閥門中常見的螺線管線圈的一些特性。另外，文章還介紹了一些驅(qū)動它們的方法，并說明有效驅(qū)動的發(fā)展趨勢。本文還列舉了一些接電裝置應(yīng)用電路的例子。
　　過電流保護(hù)器件（例如：斷路器等），用于保護(hù)導(dǎo)體不受過電流的損害。設(shè)計這些保護(hù)器件的目的是，讓電路中的電流保持在一個安全水平，以防止電路導(dǎo)體器過熱。電流接觸器主要用于連接或者斷開導(dǎo)體接觸電流。它們用于一些頻繁或者長期不變的導(dǎo)通-斷開連接。
　　為了保護(hù)電路免受強(qiáng)電流的損害，保護(hù)性器件必須知道故障狀態(tài)何時出現(xiàn)，并能自動將電氣設(shè)備同電源斷開。過電流保護(hù)器件必須能夠區(qū)分過電流與短路的區(qū)別，并以正確的方式做出反應(yīng)?？梢栽试S一定時間的小過電流，但是，隨著電流量的增加，保護(hù)器件必須能夠更加迅速地做出響應(yīng)，例如：迅即阻止短路。
　　螺線管線圈特性
　　機(jī)電螺線管由一個圍繞可移動鋼或鐵芯（稱作“電樞”）的電磁感應(yīng)線圈繞組組成。該線圈的形狀可讓電樞移入或移出其中心，從而改變線圈的電感，最終形成電磁（請參見圖1）。電樞用于向一些機(jī)械裝置提供機(jī)械力。
　　圖1螺線管工作原理
　　
　　螺線管的主要電特性是，它是一種電感器，擁有電感，這是一種對抗電流變化的特性。這就是當(dāng)螺線管帶電時電流不會立即達(dá)到最大水平的原因。相反，電流以一種穩(wěn)定的速率增加，直到其受到螺線管DC電阻的限制為止。電感器（例如：螺線管）以集中磁場的方式存儲能量。只要線路或者導(dǎo)體內(nèi)存在電流，就會在線路周圍形成磁場（盡管很?。?。把線路繞成一個線圈（例如：螺線管中的線圈）以后，磁場便變得非常集中。通過電信號，電磁可用于控制機(jī)械閥門。螺線管一通電，電流便增加，從而使磁場不斷擴(kuò)展，直到其強(qiáng)至能夠移動電樞為止。電樞移動會增加磁場的集中度，因為電樞自有磁質(zhì)量移至更遠(yuǎn)，進(jìn)入該磁場。記住，磁場變化的方向與讓其形成的電流的方向相同，從而在繞組中引起反向電壓。由于電樞運(yùn)動時磁場迅速擴(kuò)展，它會使通過螺線管繞組的電流短暫下降。在電樞運(yùn)動后，電流繼續(xù)沿其正常路徑上升至最大水平。結(jié)果如圖2中電流波形所示。注意觀察電流波形上升過程中的明顯下探點。
　　螺線管線圈驅(qū)動：電壓還是電流驅(qū)動？
　　所前所述，螺線管的電樞用于為機(jī)械裝置提供機(jī)械力。施加給電樞的力與電樞位置變化時線圈的電感變化成比例關(guān)系。另外，它還與流經(jīng)線圈的電流成比例關(guān)系（根據(jù)法拉第的電感定律）。方程式1計算螺線管電磁對某個通過電荷所施加的力：
　　力=Q ×V×（磁常量× N × I），（1）
　　其中，Q為通過點電荷的電荷；V為該點電荷的速度；磁常量為4π×10–7；N為螺線管線圈的匝數(shù)；I為通過螺線管的電流。這表明，螺線管的電磁力直接與電流有關(guān)。