¿Por qué hay un pico en el voltaje sobre un inductor el doble del pico de voltaje de una entrada de onda cuadrada?

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Estoy tratando de entender por qué un gráfico se ve así para el voltaje sobre un inductor en un circuito LR. La onda cuadrada es un voltaje de entrada y la onda decadente roja es el voltaje a través del inductor.

Se me ocurrió este gráfico utilizando funciones de pasos y la respuesta de pasos del inductor.

La única razón por la que puedo pensar es que el inductor ha almacenado energía, pero también parece que el inductor disipa esa energía después de cinco constantes de tiempo. ¿De dónde viene este voltaje adicional?

    
pregunta Ryan

2 respuestas

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Es útil recordar la relación constitutiva del inductor: $$ v_L (t) = L \ frac {di_L (t)} {dt} $$ Es decir, el voltaje a través de un inductor es proporcional al derivado de la corriente a través de él.

Cuando aplique un voltaje constante de, digamos, 1V en el nodo de entrada (supongo que su circuito se parece al del esquema a continuación), habrá una corriente constante que fluye en la resistencia, por lo que el inductor se comportará como cortocircuito , presentando así una caída de voltaje cero (mire su gráfica: ¡la curva roja en realidad tiende a cero!).

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Cuando el voltaje en la entrada cae, la continuidad de la corriente del inductor impone que fluya la misma corriente que antes, por lo que la misma caída de voltaje a través de la resistencia, como antes. De ahí la tensión negativa adicional a través del inductor. Consideraciones similares también son válidas para el paso positivo.

Uno puede saber por qué los pasos en la corriente del inductor no pueden ocurrir. En realidad, cuando se muestren los pasos de corriente del inductor, ocurrirá algo diferente antes de que el voltaje llegue al infinito, por ejemplo, una chispa cuando se abre un interruptor que carece de la protección adecuada (normalmente proporcionada por un diodo de rueda libre en aplicaciones de energía ).

Desde un punto de vista matemático, es físicamente factible forzar un paso de voltaje (¡no de corriente !!!) a través de un inductor y un paso de corriente (no de voltaje !!!) a través de un capacitor; CUIDADO: estoy hablando de pasos aplicados al inductor (o condensador), NO al circuito general. Si tiene algún conocimiento de la teoría del sistema de control, esto se denomina principio de causalidad integral. Pero no quiero profundizar más en eso. Espero que esto ayude.

    
respondido por el NotANumber
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Comencemos al final de un cambio de paso cuando el voltaje a través del inductor esté cerca de cero. Se produce un paso de voltaje, la corriente a través del inductor es continua. La corriente a través de la resistencia es la misma que la del inductor y, por lo tanto, es continua. El voltaje a través de la resistencia es continuo debido a la ley de Ohm. El paso de voltaje completo aparece a través del inductor.

El paso de voltaje es el voltaje pico a pico, y es 2 veces el voltaje "simétrico" y ese es el voltaje a través del inductor.

No hay "voltaje adicional", es simplemente el voltaje de paso de entrada.

El papel que juega la energía almacenada del inductor en esto sería el siguiente: la energía almacenada es en forma de flujo magnético, el flujo debe ser continuo, por lo tanto, la corriente debe ser continua.

    
respondido por el rioraxe

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