Vad händer med strömmen när en spole plötsligt kopplas bort?

När en spole plötsligt kopplas bort undergår strömmen betydande förändringar på grund av spolens egenskap att bibehålla en konstant ström. Här är en detaljerad förklaring:

1. Grundläggande egenskaper hos en spole

Den grundläggande egenskapen hos en spole kan uttryckas med följande formel:

V=L（dI/dt）

där:

• V är spänningsfallet över spolen,

• L är induktansen hos spolen,

• I är strömmen genom spolen,

• dI/dt är hastigheten för strömändring.

Denna formel indikerar att spänningen över spolen är proportionell mot hastigheten för strömändring. Om strömmen ändras snabbt genereras en hög spänning över spolen.

2. När en spole plötsligt kopplas bort

När en spole plötsligt kopplas bort kan strömmen inte omedelbart sjunka till noll eftersom spolen motsätter sig plötsliga förändringar i ström. Specifikt:

Strömmen kan inte ändras omedelbart

Anledning: Spolen lagrar magnetisk fältenergi, och när strömmen försöker stoppa abrupt försöker spolen bevara den ursprungliga strömmen.

Resultat: Spolen genererar en hög ögonblicklig spänning vid kopplingspunkten för att försöka hålla strömmen flödande.

Ögonblicklig spänningsspit

Spänningsspits: På grund av strömmens oförmåga att ändras omedelbart producerar spolen en hög ögonblicklig spänning vid kopplingspunkten. Denna spänningsspits kan vara extremt hög och kan skada andra komponenter i kretsen.

Energisläpp: Denna höga spänning orsakar att det lagrade magnetiska fältenergin i spolen släpps snabbt, ofta i form av en båge.

3. Praktiska effekter

Bågelnedbrytning

• Bågelbildning: Vid kopplingspunkten kan den höga spänningen orsaka en bågelnedbrytning, vilket leder till gnistor eller bågar.

• Skador: Bågelbildning kan skada växlar, kontakter eller andra krets-komponenter.

Spänningsspits

Skyddsmått: För att förhindra skador från spänningsspitsar placeras ofta en diod (känd som en flyback-diod eller frihjulsdiod) parallellt med spolen, eller andra former av ögonblickliga spänningsdämpare (som varistorer) används.

4. Lösningar

Flyback-diod

• Funktion: En flyback-diod ger en låg impedansväg för strömmen när spolen plötsligt kopplas bort, vilket förhindrar genereringen av höga spänningsspitsar.

• Anslutning: Flyback-dioden är vanligtvis ansluten i omvänd parallell med spolen. När spolen kopplas bort ledar dioden, vilket ger en väg för strömmen att fortsätta flöda.

Ögonblicklig spänningsdämpare

• Funktion: En ögonblicklig spänningsdämpare (som en varistor) klampar snabbt spänningen när den överskrider ett visst tröskelvärde, absorberar överskottsspänningsenergi och skyddar andra komponenter i kretsen.

• Anslutning: Ögonblicklig spänningsdämpare är vanligtvis ansluten parallellt med spolen.

Sammanfattning

När en spole plötsligt kopplas bort kan strömmen inte omedelbart sjunka till noll på grund av spolens egenskap att bibehålla en konstant ström. Detta resulterar i en hög ögonblicklig spänning vid kopplingspunkten, vilket kan orsaka bågelbildning och skada krets-komponenter. För att skydda kretsen används ofta en flyback-diod eller en ögonblicklig spänningsdämpare för att förhindra genereringen av spänningsspitsar.