§ 8.24. Опасные перенапряжения, вызываемые размыканием ветвей в цепях, содержащих индуктивные катушки.
При размыкании ключей в электрических цепях, содержащих катушки с большой индуктивностью, на отдельных участках могут возникать напряжения, во много раз превышающие установившиеся.
Рис. 8.15
Рис. 8.16
Напряжения, превышающие установившиеся, называют перенапряжениями. Они могут оказаться настолько значительными, что при определенных условиях вызовут пробой изоляции и выход из строя измерительной аппаратуры.
Пример 79. К зажимам индуктивной катушки с R = 100 Ом; 10 Гн подключен вольтметр (рис. 8.16). Сопротивление вольтметра 
; Е = 100 В. Найти приближенное значение напряжения на зажимах вольтметра при 
, если допустить, что размыкание ключа произойдет мгновенно и искры не возникнет.
Решение. До размыкания ключа через L протекает ток 
. В индуктивной катушке 
запасена магнитная энергия 
Если допустить, что размыкание ключа произошло мгновенно и искры не появилось, и учесть, что ток через L должен оставаться равным 1 А, то по замкнутому контуру, составленному вольтметром и катушкой, за счет запаса энергии магнитного поля индуктивной катушки в первое мгновение будет протекать ток в 1 А. При этом на вольтметре возникнет пик напряжения 3 кВ. Прохождение большого импульса тока через вольтметр может вызвать перегорание катушки прибора и выход его из строя.
При размыкании ключа с конечной скоростью между его расходящимися контактами возникнет электрическая искра. Это приведет к тому, что увеличение напряжения на вольтметре будет меньше, чем в только что рассмотренном идеализированном случае, когда ключ размыкался мгновенно без искры.
При более детальном рассмотрении процесса необходимо еще учесть влияние межвитковых емкостей и емкостей на землю (см. § 11.1). Если не учитывать возникновение искры, распределенные емкости и индуктивности, то приведенный расчет является грубым и носит иллюстрированный характер.
Чтобы не «сжечь» вольтметр в цепи рис. 8.16, сначала следует отключить вольтметр, а затем разомкнуть ключ. Перенапряжения проявляются тем сильнее, чем больше индуктивность в цепях. Особенно опасны они в цепях постоянного тока, содержащих индуктивности порядка единиц и десятков генри. В таких цепях при отключениях соблюдают специальные меры предосторожности (ключ размыкают после введения дополнительных резисторов в цепь).
