เกิดอะไรขึ้นกับกระแสไฟฟ้าเมื่อตัวเหนี่ยวนำถูกตัดออกจากวงจรอย่างกะทันหัน

เมื่อตัวเหนี่ยวนำถูกตัดการเชื่อมต่ออย่างฉับพลัน กระแสไฟฟ้าจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำที่รักษากระแสให้คงที่ ดังนี้เป็นคำอธิบายอย่างละเอียด:

1. คุณสมบัติพื้นฐานของตัวเหนี่ยวนำ

คุณสมบัติพื้นฐานของตัวเหนี่ยวนำสามารถแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:

V=L（dI/dt）

โดยที่:

• V คือแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเหนี่ยวนำ,

• L คือความเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำ,

• I คือกระแสผ่านตัวเหนี่ยวนำ,

• dI/dt คืออัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส.

สูตรนี้บ่งบอกว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเหนี่ยวนำมีความสัมพันธ์กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส หากกระแสเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว แรงดันไฟฟ้าสูงจะเกิดขึ้นที่ตัวเหนี่ยวนำ.

2. เมื่อตัวเหนี่ยวนำถูกตัดการเชื่อมต่ออย่างฉับพลัน

เมื่อตัวเหนี่ยวนำถูกตัดการเชื่อมต่ออย่างฉับพลัน กระแสไม่สามารถลดลงเป็นศูนย์ทันทีได้ เนื่องจากตัวเหนี่ยวนำต้านทานการเปลี่ยนแปลงของกระแสอย่างฉับพลัน โดยเฉพาะ:

กระแสไม่สามารถเปลี่ยนแปลงทันที

เหตุผล: ตัวเหนี่ยวนำเก็บพลังงานสนามแม่เหล็ก และเมื่อกระแสพยายามหยุดอย่างกระทันหัน ตัวเหนี่ยวนำพยายามรักษากระแสเดิมไว้.

ผลลัพธ์: ตัวเหนี่ยวนำสร้างแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่สูงที่จุดตัดการเชื่อมต่อเพื่อรักษากระแสให้ไหลต่อไป.

แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะสูง

แรงดันไฟฟ้าสูง: เนื่องจากกระแสไม่สามารถเปลี่ยนแปลงทันที ตัวเหนี่ยวนำสร้างแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่สูงที่จุดตัดการเชื่อมต่อ แรงดันไฟฟ้าสูงนี้อาจสูงมากและอาจทำลายคอมโพเนนต์อื่น ๆ ในวงจรได้.

การปล่อยพลังงาน: แรงดันไฟฟ้าสูงทำให้พลังงานสนามแม่เหล็กที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำถูกปล่อยออกอย่างรวดเร็ว มักจะอยู่ในรูปแบบของอาร์ก.

3. ผลลัพธ์ทางปฏิบัติ

การปล่อยอาร์ก

• การปล่อยอาร์ก: ที่จุดตัดการเชื่อมต่อ แรงดันไฟฟ้าสูงอาจทำให้เกิดการปล่อยอาร์ก นำไปสู่ประกายไฟหรืออาร์ก.

• ความเสียหาย: การปล่อยอาร์กอาจทำให้สวิตช์ คอนแทค หรือคอมโพเนนต์วงจรอื่น ๆ ได้รับความเสียหาย.

แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะสูง

มาตรการป้องกัน: เพื่อป้องกันความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะสูง ไดโอด (ที่รู้จักกันในชื่อไดโอดฟลายแบ็ก หรือไดโอดเฟรีวีลลิง) มักจะถูกต่อขนานกับตัวเหนี่ยวนำ หรือใช้เครื่องมือป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะอื่น ๆ (เช่น วาริสเตอร์).

4. วิธีการแก้ไข

ไดโอดฟลายแบ็ก

• ฟังก์ชัน: ไดโอดฟลายแบ็กให้ทางผ่านที่มีความต้านทานต่ำสำหรับกระแสเมื่อตัวเหนี่ยวนำถูกตัดการเชื่อมต่ออย่างฉับพลัน ป้องกันการเกิดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะสูง.

• การต่อ: ไดโอดฟลายแบ็กมักจะถูกต่อขนานกับตัวเหนี่ยวนำในทางตรงข้าม เมื่อตัวเหนี่ยวนำถูกตัดการเชื่อมต่อ ไดโอดจะทำการนำกระแส ให้ทางผ่านสำหรับกระแสให้ไหลต่อไป.

เครื่องมือป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ

• ฟังก์ชัน: เครื่องมือป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ (เช่น วาริสเตอร์) ควบคุมแรงดันไฟฟ้าอย่างรวดเร็วเมื่อมันเกินค่าหนึ่งๆ ดูดซับพลังงานแรงดันไฟฟ้าส่วนเกินและปกป้องคอมโพเนนต์อื่น ๆ ในวงจร.

• การต่อ: เครื่องมือป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะมักจะถูกต่อขนานกับตัวเหนี่ยวนำ.

สรุป

เมื่อตัวเหนี่ยวนำถูกตัดการเชื่อมต่ออย่างฉับพลัน กระแสไม่สามารถลดลงเป็นศูนย์ทันทีเนื่องจากคุณสมบัติของตัวเหนี่ยวนำที่รักษากระแสให้คงที่ ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะสูงที่จุดตัดการเชื่อมต่อ ซึ่งอาจทำให้เกิดการปล่อยอาร์กและทำลายคอมโพเนนต์วงจร เพื่อปกป้องวงจร ไดโอดฟลายแบ็กหรือเครื่องมือป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะมักจะถูกใช้เพื่อป้องกันการเกิดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะสูง.