Какая операция может привести к взрыву индуктора или конденсатора?

В очень ранние годы в электронной школе учитель говорил что-то о том, чтобы не слишком быстро отключать питание от катушки индуктивности или конденсатора, и мы привыкли к медленному переключению генератора напряжения с генератора сигналов на ноль. Что-то о переходных процессах, что-то о хранении заряда ...

Сейчас я заинтересован в работе с силовым преобразователем, но то, что было сказано много лет назад, все еще остается со мной, но я не могу точно вспомнить, что было сказано в то время.

Может кто-нибудь, пожалуйста, напомните мне, каково правило, когда речь идет о безопасном обращении индукторов и конденсаторов в (основной) цепи?

Ты НЕ должен размыкать заряженный индуктор.

Ты НЕ должен замыкать заряженный конденсатор.

Если вы думаете об этом из их основных уравнений:

- внезапное изменение тока (т. е. принудительное размыкание цепи) приведет к бесконечному напряжению.$V = L\dfrac{di}{dt}$

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

Очевидно, что на практике оно не бесконечно (из-за помех и способности достаточно быстро менять напряжение / ток), НО оно достаточно существенно, чтобы повредить электронику ...

Индукторы накапливают поток, когда через них протекает ток. Когда индуктор обесточен, поток снова превращается в ток. Когда этот ток пытается пройти через очень высокое сопротивление, это приводит к очень высокому напряжению, потому что закон Ома. Это может привести к повреждению и / или травме. Вот почему мы используем обратные диоды на индуктивных цепях.

Конденсаторы могут хранить заряд в течение длительного времени, даже когда питание отключено. Вот почему мы разряжаем конденсаторы вручную перед обслуживанием высоковольтного оборудования. Поскольку диэлектрик также может поглощать часть заряда и удерживать его, когда конденсатор разряжен, мы должны разряжать его несколько раз, чтобы убедиться, что конденсатор пуст.

Итак, вы знаете, что это имеет отношение к переходным процессам, верно? Давайте сделаем мысленный эксперимент из этого. Скажем, у вас есть индуктор, он очень долго был подключен к источнику питания. Скажем, источник питания выдает ток 1 А. Тогда из-за его свойств (катушка индуктивности чуть больше короткого замыкания, когда дело доходит до стационарного состояния), напряжение на нем будет 0В.

Теперь представьте, что вы отключили источник питания и изменили его на резистор 0 Ом. Что случилось бы? Сразу после удаления источника ток через катушку индуктивности по-прежнему составляет 1 А и теперь проталкивается через резистор 0 Ом, что приводит к значению V = I × R = 1A × 0Ω = 0 В. Пока все хорошо, ничего не изменилось.

Теперь представьте, что вы заменили резистор на 10 Ом, что произойдет сразу после отключения источника питания? Индуктор теперь будет подавать свой ток через резистор 10 Ом: V = I × R = 1A × 10Ω = 10 В.

Теперь легко представить, что произойдет, если этот резистор будет становиться все больше и больше: 100 Ом приводит к 100 В, 1 кОм в 1 кВ, 1 МОм в 1 МВ и так далее. Сопротивление, приближающееся к бесконечности, будет подразумевать (теоретическое) бесконечное напряжение, и именно здесь физика становится действительно интересной.

Конечно, в индукторе накапливается только ограниченное количество энергии, и поэтому высокое напряжение не будет существовать очень долго, только в течение короткого момента после отключения источника питания.

Подобный мысленный эксперимент можно провести с конденсатором. Конденсатор представляет собой чуть более двух пластин, которые не соприкасаются, поэтому очень высокое сопротивление и в устойчивом состоянии он заряжается напряжением, и ток не может течь. Подобно индуктору, мы снова можем подключить параллельный резистор, но теперь вы начинаете с очень высокого значения и возвращаетесь к 0 для короткого замыкания и вычисляете соответствующий ток прямо в момент после удаления источника напряжения.