Zakaj indukter ustvarja visok napetost in ne visok tok?

Ko se induktor sesuje (na primer, ko se v okolju induktora nenadoma odpre preklopnik), ustvari visoko napetost namesto visokega toka. To lahko pojasnimo s osnovnimi lastnostmi induktorja in mehanizmom shranjevanja energije. Tukaj je podrobno pojasnilo:

Osnovne lastnosti induktorja

Osnovna lastnost induktorja se lahko izrazi z naslednjo enačbo:

kjer:

V je napetost na induktorju.

L je induktivnost induktorja. dI/dt je hitrost spremembe toka glede na čas.

Ta enačba kaže, da je napetost na induktorju sorazmerna s hitrostjo spremembe toka. Z drugimi besedami, induktor nasprotuje hitrim spremembam toka.

Shranjevanje energije

Induktor shranjuje energijo, ko skozi njega teče tok, in ta energija je shranjena v magnetnem polju. Energija E shranjena v induktorju se lahko izrazi z naslednjo enačbo:

kjer:

• E je shranjena energija.

• L je induktivnost.

• I je tok, ki teče skozi induktor.

Ko se preklopnik odpre

Ko se preklopnik v okolju induktorja nenadoma odpre, tok ne more takoj padati na nič, ker magnetno polje v induktorju potrebuje čas, da izpušča shranjeno energijo. Ker tok ne more spremeniti trenutno, poskuša induktor ohranjati obstoječi pretok.

Toda, ker se je preklopnik odprl, je pot za tok prekinjena. Induktor ne more nadaljevati z ohranjanjem toka, zato generira zelo visoko napetost med svojima terminaloma. Ta visoka napetost poskuša prisiliti tok, da nadaljuje pretok, toda ker je okrogel prekinjen, tok ne more preteči, in induktor izpusti shranjeno energijo preko visoke napetosti.

Matematično pojasnilo

Glede na odnos med napetostjo in tokom induktorja V=L（dI/dt）, ko se preklopnik nenadoma odpre, mora tok I zelo hitro pasti na nič. To pomeni, da postane hitrost spremembe toka dI/dt zelo velika, kar povzroči zelo visoko napetost V.

Praktično pojav

V praktičnih okoliščinah lahko ta visoka napetost povzroči iskrne razlake ali poškoduje druge komponente v okolju. Da bi se to preprečilo, se pogosto induktor vzporedno priključi dioda (znana kot flyback dioda ali freewheeling dioda). To omogoča, da tok nadaljuje skozi diodo, ko se preklopnik odpre, tako se izogiba generiranju prekomerno visokih napetosti.

Povzetek

Ko se preklopnik v okolju induktorja nenadoma odpre, se ustvari visoka napetost namesto visokega toka, ker induktor poskuša ohranjati obstoječi pretok. Toda, ker je okrogel prekinjen, tok ne more nadaljevati, in induktor izpusti shranjeno energijo z generiranjem visoke napetosti. Ta visoka napetost je posledica zelo velike hitrosti spremembe toka dI/dt.