چه اتفاقی برای جریان برق می‌افتد وقتی یک القاءگر ناگهان قطع می‌شود

هنگامی که یک القایی به طور ناگهانی قطع می‌شود، جریان به دلیل ویژگی القایی در حفظ جریان ثابت تغییرات قابل توجهی می‌بیند. در ادامه توضیحات دقیق‌تر آمده است:

1. ویژگی‌های پایه‌ای یک القایی

ویژگی پایه‌ای یک القایی را می‌توان با فرمول زیر بیان کرد:

V=L（dI/dt）

که در آن:

• V ولتاژ روی القایی است،

• L القایی القایی است،

• I جریان عبوری از القایی است،

• dI/dt سرعت تغییر جریان است.

این فرمول نشان می‌دهد که ولتاژ روی القایی متناسب با سرعت تغییر جریان است. اگر جریان به سرعت تغییر کند، ولتاژ بالایی در القایی ایجاد خواهد شد.

2. هنگامی که یک القایی به طور ناگهانی قطع می‌شود

هنگامی که یک القایی به طور ناگهانی قطع می‌شود، جریان نمی‌تواند به صورت فوری به صفر برسد زیرا القایی مقاومتی علیه تغییرات ناگهانی جریان دارد. به طور خاص:

جریان نمی‌تواند به طور فوری تغییر کند

دلیل: القایی انرژی میدان مغناطیسی را ذخیره می‌کند و هنگامی که جریان تلاش می‌کند به طور ناگهانی متوقف شود، القایی تلاش می‌کند تا جریان اصلی را حفظ کند.

نتیجه: القایی ولتاژ موقتی بالا در نقطه قطع ایجاد می‌کند تا تلاش کند جریان را ادامه دهد.

پیک ولتاژ موقت

پیک ولتاژ: به دلیل عدم توانایی جریان در تغییر فوری، القایی ولتاژ موقتی بالا در نقطه قطع ایجاد می‌کند. این پیک ولتاژ می‌تواند بسیار بالا باشد و ممکن است مؤلفه‌های دیگر مدار را خراب کند.

آزادسازی انرژی: این ولتاژ بالا باعث آزادسازی سریع انرژی میدان مغناطیسی ذخیره شده در القایی می‌شود، اغلب به صورت قوس الکتریکی.

3. اثرات عملی

قطعه قوس الکتریکی

• قوس الکتریکی: در نقطه قطع، ولتاژ بالا ممکن است قوس الکتریکی ایجاد کند که منجر به ایجاد اسپارک یا قوس الکتریکی می‌شود.

• خرابی: قوس الکتریکی می‌تواند سوئیچ‌ها، تماس‌ها یا مؤلفه‌های دیگر مدار را خراب کند.

پیک ولتاژ

اقدامات محافظتی: برای جلوگیری از خرابی ناشی از پیک‌های ولتاژ، معمولاً یک دیود (که به آن دیود بازگشتی یا دیود آزادگردی گفته می‌شود) به موازات القایی قرار داده می‌شود یا از سرکوبگرهای ولتاژ موقتی دیگر (مانند واریستور) استفاده می‌شود.

4. راه‌حل‌ها

دیود بازگشتی

• کارکرد: دیود بازگشتی مسیری با مقاومت کم برای جریان فراهم می‌کند هنگامی که القایی به طور ناگهانی قطع می‌شود و ایجاد پیک‌های ولتاژ بالا را جلوگیری می‌کند.

• اتصال: دیود بازگشتی معمولاً به صورت موازی و به صورت معکوس با القایی متصل می‌شود. هنگامی که القایی قطع می‌شود، دیود رسانا می‌شود و مسیری برای ادامه جریان فراهم می‌کند.

سرکوبگر ولتاژ موقتی

• کارکرد: سرکوبگر ولتاژ موقتی (مانند واریستور) به سرعت ولتاژ را وقتی که از یک حد معین عبور می‌کند، محدود می‌کند و انرژی ولتاژ اضافی را جذب می‌کند و مؤلفه‌های دیگر مدار را محافظت می‌کند.

• اتصال: سرکوبگر ولتاژ موقتی معمولاً به صورت موازی با القایی متصل می‌شود.

خلاصه

هنگامی که یک القایی به طور ناگهانی قطع می‌شود، جریان نمی‌تواند به صورت فوری به صفر برسد به دلیل ویژگی القایی در حفظ جریان ثابت. این امر منجر به ایجاد ولتاژ موقتی بالا در نقطه قطع می‌شود که می‌تواند قوس الکتریکی ایجاد کند و مؤلفه‌های مدار را خراب کند. برای محافظت از مدار، معمولاً از دیود بازگشتی یا سرکوبگر ولتاژ موقتی برای جلوگیری از ایجاد پیک‌های ولتاژ استفاده می‌شود.