Cosa accade alla corrente quando un induttore viene improvvisamente disconnesso?

Quando un induttore viene improvvisamente disconnesso, la corrente subisce cambiamenti significativi a causa della caratteristica dell'induttore di mantenere una corrente costante. Ecco una spiegazione dettagliata:

1. Caratteristiche di base di un induttore

La caratteristica di base di un induttore può essere espressa dalla seguente formula:

V=L（dI/dt）

dove:

• V è la tensione all'interno dell'induttore,

• L è l'induttanza dell'induttore,

• I è la corrente che passa attraverso l'induttore,

• dI/dt è il tasso di variazione della corrente.

Questa formula indica che la tensione all'interno dell'induttore è proporzionale al tasso di variazione della corrente. Se la corrente cambia rapidamente, si genererà una tensione elevata all'interno dell'induttore.

2. Quando un induttore viene improvvisamente disconnesso

Quando un induttore viene improvvisamente disconnesso, la corrente non può immediatamente scendere a zero poiché l'induttore resiste ai cambiamenti repentini della corrente. Specificamente:

La corrente non può cambiare istantaneamente

Motivo: L'induttore immagazzina energia del campo magnetico e quando la corrente cerca di fermarsi bruscamente, l'induttore tenta di mantenere la corrente originale.

Risultato: L'induttore genera una tensione transitoria elevata nel punto di disconnessione per cercare di mantenere la corrente in flusso.

Picco di tensione transitoria

Picco di tensione: A causa dell'impossibilità della corrente di cambiare istantaneamente, l'induttore produce una tensione transitoria elevata nel punto di disconnessione. Questo picco di tensione può essere estremamente alto e potrebbe danneggiare altri componenti del circuito.

Rilascio di energia: Questa alta tensione provoca il rilascio rapido dell'energia del campo magnetico immagazzinata nell'induttore, spesso sotto forma di arco.

3. Effetti pratici

Scarica ad arco

• Scintillamento: Nel punto di disconnessione, la tensione elevata può causare una scarica ad arco, portando a scintille o archi.

• Danni: La scarica ad arco può danneggiare interruttori, contatti o altri componenti del circuito.

Picco di tensione

Misure protettive: Per prevenire i danni causati dai picchi di tensione, viene spesso posizionato in parallelo con l'induttore un diodo (noto come diodo flyback o diodo freewheeling) o vengono utilizzati altri tipi di soppressori di tensione transitoria (come i varistori).

4. Soluzioni

Diodo flyback

• Funzione: Un diodo flyback fornisce un percorso a bassa impedenza per la corrente quando l'induttore viene improvvisamente disconnesso, prevenendo la generazione di picchi di tensione elevati.

• Connessione: Il diodo flyback è solitamente connesso in parallelo inverso con l'induttore. Quando l'induttore viene disconnesso, il diodo conduce, fornendo un percorso per la corrente affinché continui a fluire.

Soppressore di tensione transitoria

• Funzione: Un soppressore di tensione transitoria (come un varistore) limita rapidamente la tensione quando supera una certa soglia, assorbendo l'eccesso di energia elettrica e proteggendo gli altri componenti del circuito.

• Connessione: Il soppressore di tensione transitoria è solitamente connesso in parallelo con l'induttore.

Riepilogo

Quando un induttore viene improvvisamente disconnesso, la corrente non può immediatamente scendere a zero a causa della caratteristica dell'induttore di mantenere una corrente costante. Questo comporta una tensione transitoria elevata nel punto di disconnessione, che può causare scintille e danneggiare i componenti del circuito. Per proteggere il circuito, viene spesso utilizzato un diodo flyback o un soppressore di tensione transitoria per prevenire la generazione di picchi di tensione.