Cálculo del pico de voltaje de un inductor

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Supongamos que hay un circuito como este donde el inductor no tiene resistencia

En este circuito, si el Interruptor 1 está inicialmente cerrado, entonces hay

10/100 = 0.1 A

de la corriente que fluye a través del inductor.

Luego, si el Interruptor 1 se abre instantáneamente y el Interruptor 2 se cierra instantáneamente, el inductor se descarga a través de la resistencia.

Sin embargo, he leído que, dado que la corriente a través del inductor no puede cambiar instantáneamente, eso significa que la corriente instantánea que fluye a través del inductor después de que se cierre el Interruptor 2 debe ser la misma que antes.

¿Estoy en lo correcto cuando calculo el voltaje instantáneo a través de la resistencia el momento después de que el Interruptor 2 se cierre como

V = I * R

V = 0.1 * 10000 = 1000V?

También, ¿significa esto que el voltaje instantáneo no tiene nada que ver con la inductancia del inductor?

    
pregunta Kenth Mirta

2 respuestas

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Para el circuito que ha dibujado, sí, el pico de voltaje no tiene nada que ver con el valor del inductor. Está dada en su totalidad por el valor de la corriente en el inductor y la carga resistiva R2 a través de él.

¿Qué significa eso si R2 es un valor más alto, o incluso está ausente? En teoría, con lo que ha dibujado, si R2 estuviera en circuito abierto, entonces el pico de voltaje sería infinito. Como puedes adivinar, eso no sucede en la vida real.

En la práctica, hay dos cosas que se omiten en tu dibujo.

a) la capacitancia parásita a través del inductor, y debido a cualquier cable desde el terminal del inductor a tierra
b) Cualquier mecanismo de ruptura para su interruptor

capacitance

Cuando el interruptor se abre, la corriente comenzará a cargar la capacitancia parásita, lo que limitará la tasa de aumento de la tensión. Para inductores de gran valor, con muchos giros cerca, esta capacitancia puede ser sorprendentemente grande.

A veces se agrega un capacitor externo al inductor deliberadamente para reducir la tasa de aumento de voltaje.

No importa si su interruptor es mecánico con contactos de apertura o semiconductores como un MOSFET, no admitirá un voltaje infinito.

el interruptor

Los interruptores mecánicos son especialmente deficientes para interrumpir el flujo de la corriente, ya que en la primera interrupción, la separación de los contactos es muy pequeña y se necesita muy poca tensión para formar un arco. Este arco mantendrá la corriente fluyendo y dañará los contactos. Es responsable de la falla del interruptor y del relé, a menos que esté controlado.

En el antiguo sistema de encendido del interruptor automático de contacto, los "puntos" que conectaban y desconectaban la bobina de la batería podían sufrir una erosión excesiva debido al arco eléctrico. A menudo, la primera señal de que su 'condensador' (condensador) ha fallado sería un desgaste excesivo en los puntos. El condensador, colocado a través de los puntos, reduce la velocidad de aumento del voltaje, de modo que los puntos están lo suficientemente separados antes de que el voltaje sea lo suficientemente alto como para crear un arco.

Las especificaciones para un MOSFET típicamente darán una cifra de voltaje de ruptura. Los buenos también darán una energía que pueden soportar cuando se supera el voltaje de ruptura. Siempre que la energía almacenada en el inductor sea inferior a esa cifra, un MOSFET puede desconectar la corriente a una bobina, limitar el voltaje del circuito abierto a su figura de voltaje de ruptura y sobrevivir.

    
respondido por el Neil_UK
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Respuesta corta: Sí y Sí

Respuesta larga:

Cuando cierras el interruptor 2, la corriente que fluye en el circuito viene dada por esta ecuación:

$$     i = Io.e ^ {- t / \ tau} \\     \ tau = \ frac {L} {R} $$

con condiciones iniciales dadas por: $$     i = 0.1A ~~ cuando ~~ t = 0 ~~ y \\     i = 0 ~~ cuando ~~ t = \ inf $$ que deduce esa ecuación a: $$     i = 0.1 * e ^ {- 200,000 * t} $$ Como puede ver, (tau) T = 5us, que es muy pequeño. En la práctica, eso significa que después de 5us, la tensión en la resistencia disminuirá 63% de la tensión original, es decir, 37% de 1000 = 370 V. Después de 3 * 5us = 15us, la tensión disminuirá 95% de la tensión original, es decir, 5 % * 1000 = 50V. Y, después de 5 * 5us = 25us, solo el 1% permanecerá en la resistencia, es decir, solo 10 voltios.

    
respondido por el Amadeus

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