Điều gì xảy ra với dòng điện khi cuộn cảm đột ngột bị ngắt kết nối

Khi cuộn cảm đột ngột bị ngắt kết nối, dòng điện sẽ thay đổi đáng kể do đặc tính của cuộn cảm là duy trì dòng điện ổn định. Dưới đây là giải thích chi tiết:

1. Đặc Tính Cơ Bản của Cuộn Cảm

Đặc tính cơ bản của cuộn cảm có thể được biểu diễn bằng công thức sau:

V=L（dI/dt）

trong đó:

• V là điện áp trên cuộn cảm,

• L là độ tự cảm của cuộn cảm,

• I là dòng điện qua cuộn cảm,

• dI/dt là tốc độ thay đổi của dòng điện.

Công thức này cho thấy rằng điện áp trên cuộn cảm tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của dòng điện. Nếu dòng điện thay đổi nhanh chóng, một điện áp cao sẽ được tạo ra trên cuộn cảm.

2. Khi Cuộn Cảm Bị Ngắt Kết Nối Đột Ngột

Khi cuộn cảm bị ngắt kết nối đột ngột, dòng điện không thể giảm xuống zero ngay lập tức vì cuộn cảm chống lại sự thay đổi đột ngột của dòng điện. Cụ thể:

Dòng Điện Không Thể Thay Đổi Ngay Lập Tức

Lý do: Cuộn cảm lưu trữ năng lượng từ trường, và khi dòng điện cố gắng dừng đột ngột, cuộn cảm cố gắng duy trì dòng điện ban đầu.

Kết quả: Cuộn cảm tạo ra một điện áp tạm thời cao tại điểm ngắt kết nối để cố gắng duy trì dòng điện chảy.

Đỉnh Điện Áp Tạm Thời

Đỉnh Điện Áp: Do dòng điện không thể thay đổi ngay lập tức, cuộn cảm tạo ra một điện áp tạm thời cao tại điểm ngắt kết nối. Đỉnh điện áp này có thể rất cao và có thể làm hỏng các thành phần khác trong mạch.

Giải phóng Năng lượng: Điện áp cao này khiến năng lượng từ trường được lưu trữ trong cuộn cảm được giải phóng nhanh chóng, thường dưới dạng hồ quang.

3. Hiệu Quả Thực Tế

Hồ Quang Xả

• Xả Hồ Quang: Tại điểm ngắt kết nối, điện áp cao có thể gây ra xả hồ quang, dẫn đến tia lửa hoặc hồ quang.

• Hư Hỏng: Xả hồ quang có thể làm hỏng công tắc, tiếp điểm hoặc các thành phần mạch khác.

Đỉnh Điện Áp

Biện Pháp Bảo Vệ: Để ngăn chặn hư hỏng do đỉnh điện áp, một điôt (được gọi là điôt hồi tiếp hoặc điôt tự do) thường được đặt song song với cuộn cảm, hoặc các hình thức khác của bộ kìm hãm điện áp tạm thời (như varistor) được sử dụng.

4. Giải Pháp

Điôt Hồi Tiếp

• Chức Năng: Điôt hồi tiếp cung cấp một đường dẫn có trở kháng thấp cho dòng điện khi cuộn cảm bị ngắt kết nối đột ngột, ngăn chặn việc tạo ra đỉnh điện áp cao.

• Kết Nối: Điôt hồi tiếp thường được kết nối song song ngược chiều với cuộn cảm. Khi cuộn cảm bị ngắt kết nối, điôt dẫn, cung cấp đường dẫn cho dòng điện tiếp tục chảy.

Bộ Kìm Hãm Điện Áp Tạm Thời

• Chức Năng: Bộ kìm hãm điện áp tạm thời (như varistor) nhanh chóng kìm hãm điện áp khi nó vượt quá một ngưỡng nhất định, hấp thụ năng lượng điện áp dư thừa và bảo vệ các thành phần khác trong mạch.

• Kết Nối: Bộ kìm hãm điện áp tạm thời thường được kết nối song song với cuộn cảm.

Tóm Tắt

Khi cuộn cảm bị ngắt kết nối đột ngột, dòng điện không thể giảm xuống zero ngay lập tức do đặc tính của cuộn cảm là duy trì dòng điện ổn định. Điều này dẫn đến một điện áp tạm thời cao tại điểm ngắt kết nối, có thể gây ra hồ quang và hư hỏng các thành phần trong mạch. Để bảo vệ mạch, thường sử dụng điôt hồi tiếp hoặc bộ kìm hãm điện áp tạm thời để ngăn chặn việc tạo ra đỉnh điện áp.