インダクタが突然切断された場合に電流に何が起こるか

インダクタが突然切断された場合、インダクタの電流を一定に保つ特性により、電流は大きく変化します。以下に詳細な説明を記載します。

1. インダクタの基本特性

インダクタの基本特性は以下の式で表されます：

V=L（dI/dt）

ここで：

• Vはインダクタ両端の電圧

• Lはインダクタンス

• Iはインダクタを通る電流

• dI/dtは電流の変化率

この式は、インダクタ両端の電圧が電流の変化率に比例することを示しています。電流が急速に変化すると、インダクタには高電圧が生じます。

2. インダクタが突然切断された場合

インダクタが突然切断された場合、インダクタは電流の急激な変化に抵抗するため、電流はすぐにゼロにはなりません。具体的には：

電流は瞬時に変化しない

理由：インダクタは磁場エネルギーを蓄えているため、電流が急に停止しようとしても、インダクタは元の電流を維持しようとします。

結果：インダクタは切断点で高電圧の一時的な電圧を発生させ、電流の流れを維持しようとします。

一時的な電圧スパイク

電圧スパイク：電流が瞬時に変化できないため、インダクタは切断点で高電圧の一時的な電圧を発生させます。この電圧スパイクは非常に高く、回路内の他の部品を損傷する可能性があります。

エネルギー放出：この高電圧により、インダクタに蓄えられた磁場エネルギーが急速に放出され、多くの場合アーチ放電の形で現れます。

3. 実際の影響

アーチ放電

• アーチング：切断点で高電圧によりアーチ放電が発生し、火花やアーチが生じることがあります。

• 損傷：アーチングはスイッチ、接点、または他の回路部品を損傷する可能性があります。

電圧スパイク

保護対策：電圧スパイクによる損傷を防ぐために、インダクタと並列にダイオード（フライバックダイオードまたはフリーホイールダイオードとも呼ばれる）を配置するか、その他の過渡電圧抑制装置（バリスタなど）を使用することが一般的です。

4. 解決策

フライバックダイオード

• 機能：フライバックダイオードは、インダクタが突然切断されたときに電流が流れ続ける低インピーダンスの経路を提供し、高電圧スパイクの発生を防ぎます。

• 接続：フライバックダイオードは通常、インダクタと逆並列に接続されます。インダクタが切断されると、ダイオードは導通し、電流が流れ続ける経路を提供します。

過渡電圧抑制装置

• 機能：過渡電圧抑制装置（バリスタなど）は、電圧が一定の閾値を超えたときに急速に電圧を制限し、余分な電圧エネルギーを吸収して回路内の他の部品を保護します。

• 接続：過渡電圧抑制装置は通常、インダクタと並列に接続されます。

まとめ

インダクタが突然切断された場合、インダクタの電流を一定に保つ特性により、電流はすぐにゼロにはなりません。これにより、切断点で高電圧の一時的な電圧が発生し、アーチングや回路部品の損傷につながることがあります。回路を保護するためには、フライバックダイオードまたは過渡電圧抑制装置を使用して電圧スパイクの発生を防ぐことが一般的です。