Wat gebeurt er met de stroom wanneer een spoel plotseling wordt losgekoppeld?

Wanneer een spoel plotseling wordt losgekoppeld, ondergaat de stroom significante veranderingen vanwege de eigenschap van de spoel om een constante stroom te handhaven. Hier is een gedetailleerde uitleg:

1. Basiskenmerken van een spoel

Het basiskenmerk van een spoel kan worden uitgedrukt door de volgende formule:

V=L（dI/dt）

waarbij:

• V de spanning over de spoel is,

• L de inductie van de spoel is,

• I de stroom door de spoel is,

• dI/dt de snelheid van verandering van de stroom is.

Deze formule geeft aan dat de spanning over de spoel evenredig is aan de snelheid van verandering van de stroom. Als de stroom snel verandert, wordt er een hoge spanning over de spoel gegenereerd.

2. Wanneer een spoel plotseling wordt losgekoppeld

Wanneer een spoel plotseling wordt losgekoppeld, kan de stroom niet onmiddellijk naar nul dalen omdat de spoel zich verzet tegen plotselinge veranderingen in de stroom. Specifieker:

Stroom kan niet onmiddellijk veranderen

Reden: De spoel slaat magnetische veldenergie op, en wanneer de stroom plotseling probeert te stoppen, probeert de spoel de oorspronkelijke stroom te handhaven.

Resultaat: De spoel genereert een hoge tijdelijke spanning op het punt van loskoppeling om de stroom te laten blijven stromen.

Tijdelijke spanningspiek

Spanningspiek: Vanwege het onvermogen van de stroom om onmiddellijk te veranderen, produceert de spoel een hoge tijdelijke spanning op het punt van loskoppeling. Deze spanningspiek kan extreem hoog zijn en andere componenten in het circuit kunnen beschadigen.

Energieafgifte: Deze hoge spanning zorgt ervoor dat de opgeslagen magnetische veldenergie in de spoel snel wordt vrijgegeven, vaak in de vorm van een boog.

3. Praktische effecten

Boogontlading

• Boogvorming: Op het punt van loskoppeling kan de hoge spanning leiden tot een boogontlading, wat resulteert in vonken of bogen.

• Schade: Boogvorming kan schakelaars, contacten of andere circuitelementen beschadigen.

Spanningspiek

Beschermende maatregelen: Om schade door spanningspieken te voorkomen, wordt vaak een diode (bekend als flyback-diode of freewheel-diode) parallel met de spoel geplaatst, of worden andere vormen van tijdelijke spanningsdempers (zoals varistoren) gebruikt.

4. Oplossingen

Flyback-diode

• Functie: Een flyback-diode biedt een laag impedantiepad voor de stroom wanneer de spoel plotseling wordt losgekoppeld, waardoor het ontstaan van hoge spanningspieken wordt voorkomen.

• Aansluiting: De flyback-diode wordt meestal in reverse parallel met de spoel aangesloten. Wanneer de spoel wordt losgekoppeld, geleidt de diode, waardoor een pad wordt geboden voor de stroom om door te blijven stromen.

Tijdelijke spanningsdempers

• Functie: Een tijdelijke spanningsdemper (zoals een varistor) klemt de spanning snel wanneer deze een bepaalde drempel waarde overschrijdt, absorbeert overtollige spanningsenergie en beschermt andere componenten in het circuit.

• Aansluiting: De tijdelijke spanningsdemper wordt meestal parallel met de spoel aangesloten.

Samenvatting

Wanneer een spoel plotseling wordt losgekoppeld, kan de stroom niet onmiddellijk naar nul dalen vanwege de eigenschap van de spoel om een constante stroom te handhaven. Dit resulteert in een hoge tijdelijke spanning op het punt van loskoppeling, die kan leiden tot boogvorming en schade aan circuitelementen. Om het circuit te beschermen, wordt vaak een flyback-diode of een tijdelijke spanningsdemper gebruikt om het ontstaan van spanningspieken te voorkomen.