キックバック電圧が無限電圧に達するのを防ぐのは何ですか？

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インダクタの電圧は次の式で定義されることがわかっています。

$V = L * \frac {di}{dt}$

そのため、電流の流れが突然中断された場合（機械的接点が開いたときなど）、実際には電圧スパイクが発生します。

ただし、これは常に当てはまるわけではありません。小さな誘導負荷でアークが発生することはありません。（小さな誘導負荷とは、たとえばおもちゃの車のモーターを意味します。）しかし、式では、機械的接点が開いているとき、項は無限大に近づく必要があります。したがって、項（小さな誘導負荷では小さくする必要があります）は大きな影響を与えません。簡単に言えば、誘導性負荷を開くと、インダクタンスに関係なく、いつでも火花が見えるはずです。 $\frac{di}{dt}$ $L$

電圧が無限に達するのを妨げる実用的な要因は何ですか？電流の流れは実際により遅く減少するのでしょうか、それとも式はそのような「不連続性」に対しておそらく不十分でしょうか？

— CK
ソース

5

実用的なコイルの抵抗はゼロではありません。

— filo

2

@filo電流が流れない場合に抵抗が問題になるのはなぜですか？

— CK

2

接点が開いた時点で電流が流れていない場合、なぜ接点全体に火花が出ると思いますか？

— フォトン

2

しかし、本当の答えはラップトップの答えにあります。巻線間容量が電圧を制限します。

— フォトン

5

無限は、何かがゼロであると仮定したときに起こりますが、実際にはそうではありません。

— J ...

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実際のインダクタは次のようになります（以下に示すのは4つのコイルを備えたインダクタです）。各コイル間に少量（通常はpF-fFの範囲）の容量があります。また、各ワイヤには抵抗があります。

インダクタの各コイルには抵抗があるため（または、1つのコイルを検討する場合はワイヤの各セクション）、電流が妨げられ、電圧が低下します。少量の静電容量は電圧の一部も保存し、電圧の瞬間的な変化を防ぎます。

これらはすべて、エネルギーを吸収し、インダクタの周囲に蓄積された起電力（EMF）が無限電圧を生成するのを防ぎます。インダクタは実際には、左下のような回路に単純化できます。

回路図

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

超電導コイルは、はるかに大規模な電圧を生成することが可能であろう理由による寄生容量にはるかに低い損失で。

— 電圧スパイク
ソース

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「電子を妨げる」から「電流を妨げる」に変更することをお勧めします。この数週間、電子に関する混乱した質問が相次いでいます。

— トランジスタ

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ええ、それは電流\エネルギーを運んでいる電子ではなく、電界です。

— 電圧スパイク

1

また、静電容量を共振させることで、大きな電圧が可能になります。それはテスラコイル

— ヘンリークラン

1

EMFがインコイルに保存されていないことを除いて、すべてが正しいです。EMFはボルトであり、格納されるのはアンペアによって定義された磁気エネルギーIIL / 2です。

— グレゴリーコーンブラム

@GregoryKornblumあなたの権利、それは「インダクタの中」ではなく「インダクタの周り」と読むべきでした。コイルの周りに保存されている電圧をEMFと呼ぶのが一般的です。ウェーバー/秒=ボルト

— 電圧スパイク

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エネルギー貯蔵システム（インダクタ）のサイズはゼロではありません。

サイズがゼロでないものはすべて、電界またはキャパシタンスがゼロではありません。デバイスの接合部は通常、寄生容量の大きな原因です。フライバックシステムは、ダイオードを使用してエネルギーを負荷コンデンサに移動します。

ピーク電圧変動では、すべての誘導エネルギーは（1）熱として放散されます（2）EM場として放射されます（3）意図的および寄生容量の電界に蓄積されます。

— analogsystemsrf
ソース

5

直列抵抗は、開いたときの「スイッチ」の直列容量のために、「キックバック」電圧と非常に重要です。これにより、インピーダンス比による電圧ゲインの特性を持つ古典的なシリーズRLC共振回路が形成されます。

$Q=\dfrac{|X_C|}{R} = \dfrac{|X_L|}{R}=\dfrac{\omega _0 L}{R}$ $\omega _0= \dfrac{1}{\sqrt{LC}}$

$|V_p| = Q * V_{dc}$

tが0、V / L = dI / dtになったときに接点スイッチで回路の電源を切ると、この寄生容量のためにVは無限になりません。

例

回路図

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

たとえば、Vdc = 1V、L = 1uH、R = 1 Ohms、Idc = 1Aの直列回路を考えます。Csw = 1pFの場合、開いたばかりのときのスイッチ電圧キックバックとは何ですか？

1V、100V、1kV、 1e6 V、または無限？

ここで、RdsOn << 1％of R = 1の1nF出力容量のFETスイッチについても同じことを考えてください。dVとは何ですか？

PS何かを学んだら、答えをコメントしてください。

直感的な答えは、スイッチが導体から電圧のスルーレートを制限する小さな浮遊コンデンサになり、インダクタが電流のスルーレートを制限し、その共振周波数での電圧ゲイン、ω0でのQが反比例することですRに比例するため、より大きな直列Rは電圧を減衰させます。

$V_p= I_{dc} \sqrt{\dfrac{L}{C}}$

その他

$Zo= \sqrt{\dfrac{L}{C}}$

$V_p = I_{dc}*Z_0$ $I_{dc}$

— トニー・スチュワート・サニースキーガイEE75
ソース

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100 uHと1アンペアの単純な例を考えてみましょう。インダクタと直列の接点が開くと、インダクタの両端に5 pFの寄生容量が残り、1アンペアで高いキックバック電圧が発生しますが、それはどれくらいですか？

私 = C \frac{d V}{d t}

$I = C\dfrac{dV}{dt}$

そのため、5 pFコンデンサの両端の電圧が潜在的に（しゃれなし）、200 kV /マイクロ秒の速度で上昇する可能性があります。その開始電圧は、比較すると無視できる可能性があるため、数マイクロ秒以内にかなり大きな電圧が発生する可能性があります。ただし、これはインダクタに蓄積されたエネルギーの不足によって緩和されます。-

W = \frac{L \cdot 私^{2}}{2}

$W = \dfrac{L\cdot I^2}{2}$

または5マイクロジュール。このエネルギーはすべて周期的にコンデンサに伝達され、コンデンサのエネルギー式を5 uJに等しくして最大電圧を得ることができます。-

W = \frac{C \cdot V^{2}}{2}

$W = \dfrac{C\cdot V^2}{2}$

これにより、1414ボルトのピークコンデンサ電圧が生成されます。

— アンディ別名
ソース

アンディ、ありがとうございます。これには「エネルギーの節約」という答えがあると確信しました。

— CK

いいえちゃったごめんなさい男ません...

— 通称アンディ

@ÇetinKöktürkLとCに保存された「エネルギー」がこれについて考える最良の方法であることに同意します。それは、根本的に正しい理解に直接つながります。（一方、「回路解析」の観点は間接的なものであり、実際の問題であるエネルギー貯蔵と移動を多少混乱させます）

— ヘンリークラン

@ Andyスイッチの面白いところは、スイッチがさらに開き続けるための可変コンタクト間隔です。これにより、静電容量が減少し、電圧がさらに高くなり、おそらく再びアークが発生します。スイッチは、エネルギーが配線に蓄積され、スイッチ接点の可変容量と共振する可能性がある場合、邪悪なゴミ発生器です。

— analogsystemsrf