Mitä tapahtuu virtalle, kun induktori katkeaa yhtäkkiä?

Kun katkaisija yhtäkkiä katkaistaan, virta kohdistaa merkittäviä muutoksia katkaisijan ominaisuuden vuoksi säilyttää vakiovirta. Tässä on yksityiskohtainen selitys:

1. Katkaisijan peruspiirteet

Katkaisijan peruspiirre voidaan ilmaista seuraavalla kaavalla:

V=L（dI/dt）

missä:

• V on katkaisijan yli oleva jännite,

• L on katkaisijan induktiivisuus,

• I on katkaisijan läpi kulkeva virta,

• dI/dt on virran muutosnopeus.

Tämä kaava osoittaa, että katkaisijan yli oleva jännite on verrannollinen virran muutosnopeuteen. Jos virta muuttuu nopeasti, katkaisijan yli syntyy korkea jännite.

2. Kun katkaisija yhtäkkiä katkaistaan

Kun katkaisija yhtäkkiä katkaistaan, virta ei voi välittömästi laskea nollaan, koska katkaisija vastustaa virran yhtäkkisiä muutoksia. Tarkemmin sanottuna:

Virta ei voi muuttua välittömästi

Syy: Katkaisija tallentaa magneettikentän energian, ja kun virta yrittää loppua yhtäkkiä, katkaisija yrittää ylläpitää alkuperäistä virtaa.

Tulos: Katkaisija tuottaa korkean väliaikaisen jänniten pisteenä, jossa se katkaistaan, yrittäen pitää virtaa kulkevana.

Väliaikainen jännitesyöksy

Jännitesyöksy: Virtan mahdottomuuden muuttua välittömästi vuoksi katkaisija tuottaa korkean väliaikaisen jänniten pisteenä, jossa se katkaistaan. Tämä jännitesyöksy voi olla erittäin korkea ja vahingoittaa muita komponentteja piirissä.

Energin vapautuminen: Tämä korkea jännite aiheuttaa katkaisijassa tallennetun magneettikentän energian nopean vapautumisen, usein kaaren muodossa.

3. Käytännön vaikutukset

Kaarijännite

• Kaari: Katkaisupisteessä korkea jännite voi aiheuttaa kaarijännitteen, mikä johtaa sähkövaloihin tai kaareihin.

• Vahingoittaminen: Kaarijännite voi vahingoittaa kytkimiä, yhteyksiä tai muita piirikomponentteja.

Jännitesyöksy

Suojatoimet: Jännitesyöksien aiheuttaman vahingon estämiseksi katkaisijan rinnalle asetetaan usein diodi (tunnetaan myös palautusdiodina tai vapaa-ajadiodina) tai käytetään muita väliaikaisten jännitetten hillitsijöitä (esimerkiksi varistorit).

4. Ratkaisut

Palautusdiodi

• Toiminta: Palautusdiodi tarjoaa matalan impedanssin polun virran jatkamiseksi, kun katkaisija yhtäkkiä katkaistaan, estäen korkeiden jännitesyöksien muodostumisen.

• Yhteys: Palautusdiodi yhdistetään yleensä katkaisijan rinnalle päinvastaiseen suuntaan. Kun katkaisija katkaistaan, diodi johtaa, tarjoten polun virran jatkuakseen.

Väliaikainen jännitteensidontalaitos

• Toiminta: Väliaikainen jännitteensidontalaitos (esimerkiksi varistori) sidoo jännitteen nopeasti, kun se ylittää tietyn kynnysarvon, absorboi ylimääräisen jänniteenergian ja suojelee muita piirikomponentteja.

• Yhteys: Väliaikainen jännitteensidontalaitos yhdistetään yleensä katkaisijan rinnalle.

Yhteenveto

Kun katkaisija yhtäkkiä katkaistaan, virta ei voi välittömästi laskea nollaan katkaisijan ominaisuuden vuoksi säilyttää vakiovirta. Tämä johtaa korkeaan väliaikaiseen jännitteeseen katkaisupisteessä, mikä voi aiheuttaa kaarijännitteen ja vahingoittaa piirikomponentteja. Suojataksesi piiriä, käytetään usein palautusdiodia tai väliaikaista jännitteensidontalaitosta estämään jännitesyöksien muodostuminen.