关于电感放电电流最大值大于充电电流最大值的实验

关于电感放电电流最大值大于充电电流最大值的实验

董彦才

（大唐双鸭山热电有限公司  黑龙江省双鸭山市 155100）

摘要：本文通过设计的换路电路，并进行实验，验证了电感放电电流最大值是可以大于充电电流最大值的。

关键词：电感  变压器  充放电   最大值 换路电路

一、电感充、放电换路电路

现有的“电工学”中，将通电电感与电源脱离后，电感与其它电子元件构成一个新的放电电路，这样的电路叫做换路电路。如果换路后的电路只有电感与电阻串联，即LR零输入响应状态，放电电路中的电流最大值与换路前的瞬间电感中的电流相等。

那么，一个充电电感对另一个初始电流为0的感性电路放电，或对变压器放电，电流是如何变化的呢？

二、自制实验电路

为检验充电电感对初始电流为0的感性电路或变压器放电过程，设计了一个实验电路，如图1所示：

图1

注：

直流电源1——采用HJS-480-0-220可调电源，实验时电压调整至18.25V左右。

接近开关——采用LJ12A3-4-Z/BY型接近开关（直流三线、PNP常开、检测距离4mm、电压DC6——36V）。

变压器1、2——采用E135-090150（变比220/9）型变压器。

电容——400V 22uF。

马达——采用FF-260型微型直流3V小马达（带曲轴）。

直流电源2——采用直流3V电源。

电阻1——220欧（作用是调整充电电流，保证充电电流在示波器电流探头测量范围内）。

电阻2——3个10欧电阻并联。

示波器——采用OSC482ML型虚拟示波器、6100电压探头、i01型毫安级小电流探头（量程-125ma——125ma），示波器由电脑驱动。

开关K1、K2均为手动开关。

图中，充电电路是由直流电源1、接近开关、电阻1、二极管1、示波器电流探头、变压器1的低压侧串联构成的回路（变压器1的高压侧断路，使变压器1的低压侧只做电感使用）；放电电路是由变压器1的低压侧、电容与电阻2、变压器2的低压侧、二极管2、示波器电流探头串联构成的回路。直流电源2驱动一微型马达，带动曲轴旋转，当曲柄靠近接近开关（曲柄与接近开关头部距离小于4mm）时，接近开关导通，直流电源1对变压器1的低压侧充电，充电时二极管2处于截止状态，放电电路中没有电流通过；当曲柄远离接近开关（曲柄与接近开关头部距离大于4mm）时，接近开关断开，直流电源1与变压器1的低压侧断开，变压器1的低压侧中的电流将沿着电容及电阻2、变压器2的低压侧、二极管2、示波器电流探头串联构成的回路进行放电。变压器1和变压器2均是低压侧与充、放电电路连接，并且两个变压器为同型号变压器，目的是保证两者电感量相等或相近。

将示波器与电脑连接，在电脑中打开示波器驱动程序，根据需要对示波器各参数进行设置，将开关K1闭合，即开始进行测试。开关K2断开时，测试的是电感对电感放电过程；K2闭合时测试的是电感对变压器的放电过程。实验时示波器电流探头接在电路中的不同位置，会测得不同过程的电流，如图所示的位置能同时测量充电电路的电流和放电电路的电流，接在只通过充电电流的电路中（如图中的b、c导线间），则只能测量充电电路的电流，接在只通过放电电流的电路中（如图中的d、i导线间）则只能测量放电电路的电流。

三、电感对电感放电的测试

本实验通过三次测试，分别测得充电电路的电流、放电电路的电流、充放电电路的电流示波图；三次测试的电压均为充电电感两端电压。示波图中兰色为充电电感两端的电压曲线，黄色为电流曲线。

充电电感两端的电压在充电、放电换路的瞬间，电压都会发生突变，但两个过程的电压方向是相反的。根据这一特点，在示波图中可以直观的判断出充电过程和放电过程。实验所得示波图如下：

图2充电电流

图3放电电流

图4充放电电流

从三个测试示波图中可以看出：充电电流最大值为80.609mA,放电电流最大值为34.707mA，放电电流最大值是远远小于充电电流最大值的。

通过测试可以看出“一个已充电的电感对另一个初始电流为0的电感放电时，在放电的瞬间，两个电感中的电流均发生了突变——充电电感中的电流从80.609mA突变到34.707mA，而初始电流为0的电感电流从0突变到34.707mA。而现有的理论是“电感中的电流是不能发生突变的”，这与本次测试所得的结果是不同的。原因是在现有的“电工学”中，电感放电的基础理论是通过“L-R”或“L-R-C”放电电路得到的，没有涉及有关“L-R-L”放电电路。

四、电感对变压器放电的测试

电感对变压器放电的示波图如下。从示波图中可以看出：充电电流最大值为80.609mA,放电电流最大值为82.848mA，放电电流最大值是微大于充电电流最大值的。通过测试可以看出“充电电感对变压器放电时，在放电的瞬间，电感中的电流同样是突变的”，这个突变不是从80.609mA直接突变到放电电流最大值，而是从充电电流最大值突降至某一数值，然后再上升到放电电流最大值。

图5充电电流

图6放电电流

图7充放电电流（放大图）

结论：

通过对自行设计的电感充放电电路进行测试可以看出，电感放电电流最大值是可以大于充电电流最大值的，另外，通过电感的电流也是可以突变的。