Hva skjer med strømmen når en spole plutselig kobles fra?

Når en spole plutselig kobles fra, opplever strømmen betydelige endringer på grunn av spolens egenskap med å opprettholde en konstant strøm. Her er en detaljert forklaring:

1. Grunnleggende Egenskaper hos en Spole

Grunnleggende egenskaper hos en spole kan uttrykkes ved følgende formel:

V=L（dI/dt）

der:

• V er spenningsfallet over spolen,

• L er induktansen til spolen,

• I er strømmen gjennom spolen,

• dI/dt er hastigheten for strømmens endring.

Denne formelen indikerer at spenningsfallet over spolen er proporsjonalt med hastigheten for strømmens endring. Hvis strømmen endrer seg raskt, vil det genereres et høyt spenningsfall over spolen.

2. Når en Spole Plutselig Kobles Fra

Når en spole plutselig kobles fra, kan ikke strømmen umiddelbart synke til null fordi spolen motarbeider bratte endringer i strømmen. Spesifikt:

Strømmen Kan Ikke Forandre Seg Umiddelbart

Årsak: Spolen lagrer magnetisk feltenergi, og når strømmen prøver å stoppe brått, forsøker spolen å opprettholde den opprinnelige strømmen.

Resultat: Spolen genererer et høyt midlertidig spenningsfall ved koblingspunktet for å prøve å holde strømmen flytende.

Midlertidig Spenningsstigning

Spenningsstigning: På grunn av unevnenheten til strømmen å forandre seg umiddelbart, produserer spolen et høyt midlertidig spenningsfall ved koblingspunktet. Denne spenningsstigningen kan være ekstremt høy og kan skade andre komponenter i kretsen.

Energifrigjøring: Dette høye spenningsfallet fører til at den lagrede magnetiske feltenergien i spolen frigjøres raskt, ofte i form av en bue.

3. Praktiske Effekter

Buelysning

• Buelysning: Ved koblingspunktet kan det høye spenningsfallet føre til buelysning, som resulterer i gnister eller buer.

• Skade: Buelysning kan skade skruer, kontakter eller andre krets-komponenter.

Spenningsstigning

Beskyttelsesforanstaltninger: For å forhindre skader fra spenningsstigninger, plasseres ofte en diode (kjent som en flyback-diode eller frihjulsdiode) parallelt med spolen, eller andre former for midlertidige spenningsdemper (som varistorer) brukes.

4. Løsninger

Flyback-Diode

• Funksjon: En flyback-diode gir en lav impedans-bane for strømmen når spolen plutselig kobles fra, og forebygger generering av høye spenningsstigninger.

• Tilkobling: Flyback-dioden kobles vanligvis i reversparallell med spolen. Når spolen kobles fra, leder dioden, og gir en bane for strømmen til å fortsette å flyte.

Midlertidig Spenningsdemper

• Funksjon: En midlertidig spenningsdemper (som en varistor) klamrer raskt spenningsfallet når det overstiger en viss terskel, absorberer overskuddsenergi og beskytter andre komponenter i kretsen.

• Tilkobling: Midlertidig spenningsdemper kobles vanligvis parallelt med spolen.

Sammendrag

Når en spole plutselig kobles fra, kan ikke strømmen umiddelbart synke til null på grunn av spolens egenskap med å opprettholde en konstant strøm. Dette resulterer i et høyt midlertidig spenningsfall ved koblingspunktet, som kan føre til buelysning og skade krets-komponenter. For å beskytte kretsen, brukes ofte en flyback-diode eller en midlertidig spenningsdemper for å forebygge generering av spenningsstigninger.