当接点断开电感电路时,从理论上讲,电感中电流突然中断,电感两端会产生反电动势,由于这时电流变化率极大,故电感两端将产生趋于无限大的反向电压(实际上不可能无限大)。假设稳态时电感线圈中存储的磁场能量为W,当触点刚分开时电感中的磁场要继续维持电流I的导通,这时I向C充电,当超过击穿电压时产生电弧,电弧使电流保持导通状态。当电弧被拉开到一定距离而熄灭时,触点断开。此时,电感线圈产生的自感电势将继续维持电流的导通,形成RLC串联振荡电路。若此电压小于触点间隙的击穿电压,电容C被继续充电,电容两端亦即线圈两端便建立起越来越高的尖峰电压,直到高于正在断开的触点间隙击穿电压时,触点间隙再被击穿,于是原来充电的电容C又通过电弧向直流母线反向充电。
随着触点间隙的继续增大,又一次断弧并再次重复上述充放电过程,放电电压逐次升高,电容C的电压高可达上万伏。其脉冲功率足以损坏半导体器件,并且由于其中含有丰富的谐波分量,会干扰控制系统引起误操作。
外部环境也是电磁制动器发生故障的重要因素。对于电感线圈,绝缘材料的选择与防短路是关键,短路通常是绝缘损坏的结果。电感线圈的绝缘寿命试验表明,振动对电磁制动器寿命的影响并不大,潮湿也不是主要影响因素(潮湿会缓慢改变绕组间的电阻率,从而缩短电磁制动器的寿命),而热循环是降低寿命期望值主要的原因。
电感线圈失效模式及结果:
(1)振动影响:敏感性丧失、零件和引线断裂。
(2)冲击影响:引线断裂、敏感性丧失。
(3)温度影响:翘曲、熔化、不稳定、介质特性变化。
(4)湿度影响:电解、腐蚀。
(5)盐雾影响:腐蚀、电解。