Cuando se interrumpe la corriente que fluye en un inductor, el voltaje aumentará hasta que (típicamente) se produzca una explosión o un fallo de aislamiento en el interruptor. Suponiendo un aislamiento extremadamente bueno, ¿qué limitaría el aumento de voltaje en la práctica? Realmente no puedo creer que vaya a la región de megavoltios.
Respuestas
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TL;DR: también depende de la configuración real.
Puede ser útil para ver el problema desde un punto de vista energético. Ya que la energía almacenada en el inductor es \$E={1 \over 2} L I^2\$, cuando "al instante" llevar la corriente a cero que la energía tiene que ir a algún lugar. No puede desaparecer.
Si el modelo de la interrupción de la corriente como un extremadamente rápido aumento de la resistencia en el punto del circuito donde el elemento de conmutación se coloca, lo que se obtiene es que el voltaje a través del inductor comienza a aumentar rápidamente. ¿Cuándo dejar de subir? Depende del inductor de la instalación y su entorno.
Marko Bursic ya se ha mencionado auto de la capacitancia en su respuesta.
Usted dice "asumiendo muy buen aislamiento", pero "muy buena" todavía "no es perfecto". Hay resistencia y capacitancia hacia todo lo que rodea el inductor. Usted puede conseguir un aumento de la corriente de fuga debido a los aumentos de tensión o corriente de desplazamiento en el objeto próximo, debido a cualquier pequeña capacidad parásita, cuya "reactancia" baja cuando el tiempo de subida es pequeño.
Por ejemplo, Si usted tiene un regular, interruptor mecánico, usted puede obtener un arco entre los contactos que se disipa la energía en calor, la ionización del aire y la generación de ondas EM.
En lo suficientemente altos voltajes, los electrones pueden ser extraídos del metal y un arco eléctrico puede ser formado en el vacío, demasiado (también hay interruptores que operan en el uso de una aspiradora de arco).
BTW, a menos que usted desea obtener altos picos de tensión, es por eso que usted ponga dispositivos de protección contra o amortiguador de los circuitos en paralelo a los inductores de cuya corriente puede ser interrumpido. Así, en la práctica es usted (el circuito de diseñador) que quiere limitar el aumento de tensión.
En un sentido, la generación controlada de inductor de picos de sobrevoltaje es lo que se hace en algunos de step-up convertidores de DC-DC: que "interrumpir" la corriente en un inductor con el fin de obtener un aumento en el voltaje, entonces "volcar" el aumento de la tensión en un condensador de salida a la "tienda" para la carga. Por supuesto, la conmutación del controlador es la clave de la utilidad de operación.
En una nota relacionada: se puede venir como una sorpresa, pero el vacío no se ha "resistencia infinita", es decir, no impedir el flujo de corriente en todo! Simplemente, no tiene cargas libres para apoyar a las corrientes. Una vez que un cargo se extrae de un objeto cercano las cosas cambian drásticamente. Esto se explica en detalle en este artículo de Charles Chandler. Extractos (el énfasis es mío):
La respuesta es que el vacío no impide que los electrones en absoluto. En un perfecto vacío (excepto para la carga de prueba), el acusado las partículas del comportamiento puede ser calculado por apenas tres factores: 1) su la masa, que le da las fuerzas de inercia, 2) su carga eléctrica, que hace sensible a un campo eléctrico, y 3) el campo eléctrico que actúa sobre la partícula cargada. Entonces la aceleración de la partícula es sólo el equilibrio entre la inercia y las fuerzas eléctricas.
[...]
Este ha sido confundido con una medida de la resistencia, que parece convierten en infinitas a bajas presiones, pero esto no es correcto. A mayor las presiones, la tensión de ruptura aumenta proporcionalmente a la presión (off el lado derecho de la Figura 2), y también lo hace la resistencia. Así que hay una relación directa entre el voltaje de ruptura y resistencia en la que la gama. Si nos erróneamente que se tome esto como una regla dura y rápida, y nos observar la tensión de ruptura de disparo a muy bajas presiones, nos a la conclusión de que la resistencia debe ser creciente a presiones muy bajas, se aproxima asintóticamente resistencia infinita a una presión característicos de ese gas. Pero aquí tenemos que recordar que Paschen fue el estudio de los voltajes de ruptura, y no hizo mención de la resistencia. Si hacemos mediciones directas de la resistencia, nos encontramos con que varía directamente con la presión, y continúa en línea recta hacia abajo para nada en sin presión, sin la repentina desviación en el umbral descubierto por Paschen. Esto puede ser confirmado por poner un amperímetro en el circuito, y la búsqueda de la resistencia del voltaje dividido por la amperios.
Así que un inductor colocado en un "ideal" de vacío podría tener su terminal de voltaje aumente enormemente, pero una vez que el vacío se rompe, porque incluso una pequeña cantidad de electrones que se extrae de los objetos cercanos (por ejemplo, los terminales de la bobina en sí, por ejemplo), una gran corriente puede ser producido en el vacío (por lo tanto, un arco).
Eso es suficiente para que el concepto: el resto se reduce de lo bueno que son los aisladores que rodea el inductor y el cómo de grande es la extracción potencial de los electrones de los materiales en los que el inductor pico de voltaje es aplicado.
Algunos datos interesantes sobre este punto se puede encontrar en esta larga colección de diapositivas desde el sitio de la NASA (que es un conjunto de presentaciones por varios autores); la primera parte es: Alto Voltaje de Técnicas de Ingeniería Para Aplicaciones espaciales por Steven Battel
En la diapositiva #29 (página 25 del PDF) se obtiene (el énfasis es mío):
Intrínseca De La Rigidez Dieléctrica De Los Límites De
- El desglose de los Gases en el STP es dependiente en el tipo.
- Aire : ~3 kV/mm (75 V/mil)
- Él : ~0.37 kV/mm (9.3 V/mil)
- SF 6 : ~9 kV/mm (222 V/mil)
- Alto Vacío desglose de la superficie y de la configuración dependiente, pero está en el rango de 20 a 40 kV/mm (500 a 1000 V/mil)
- Ignorando los efectos de superficie, Líquidos y Sólidos a granel propiedades son en general, similares en el mismo rango de 15 a 20 kV/mm (375 V/mil 500 V/mil).
Así que aquí vamos: incluso en el vacío de los mejores que puedes conseguir es una resistencia dieléctrica de 40 kv/mm. Puede esto conducir a voltajes MV? Depende de la configuración, pero probablemente algo se va a romper antes de que eso suceda.
Marko Buršič
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user44635
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Si usted tiene un no-física pura inductor, como en un experimento de pensamiento, o en un simulador SPICE, entonces nada de los límites de la subida de tensión. ¿Por qué detenerse en megavoltios, usted podría ir a zettavolts y más allá.
Sin embargo, un físico inductor tiene dimensiones, y eso significa que la capacitancia. La capacitancia hace que la tasa de aumento de tensión finita, y en última instancia, los límites de la tensión de pico si nada más lo hace.
Establecer una corriente en el inductor, a continuación, abra el interruptor. La corriente comienza a fluir en la capacitancia parásita, y la carga para arriba, a una tasa inicial de \$\frac{I_{ind}}{C_{stray}}\$ voltios por segundo. Con un par de pFs de la capacitancia parásita, y 1 amp fluir, que va a ser muy rápido.
Si algo se rompe, el aislamiento, el aire lentamente entre la apertura de los contactos del interruptor, luego de que la corriente de derivación a ese camino, y la tensión va a dejar de subir. Si nada se rompe, entonces la corriente continuará fluyendo en el callejero de la capacitancia y el voltaje aumentará tales como la energía almacenada en él, \$0.5CV^2\$, es (idealmente) igual a la original, la energía almacenada en el inductor, \$0.5LI^2\$. Ese es el primer trimestre de ciclo de una carta de crédito de resonancia. Después de eso, el circuito seguirá sonando, la pérdida de energía a través de la disipación de la radiación electromagnética.
Si la capacitancia parásita es mayor, por ejemplo, por el "condensador' de módulos a través de los puntos en un viejo-estilo coche de encendido, entonces la tasa de aumento de tensión será más lento. En este caso, el aumento de tensión de la tasa es más lento para permitir la mecánica puntos para abrir un hueco adecuado antes de ser estresada con los varios cientos de voltios necesarios para la bobina para romper la bujía.
DaveBoltman
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Principalmente la tensión de ruptura de lo que se está rompiendo la actual - el espacio de aire en el interruptor mecánico (disyuntor) a medida que se abre (~3 kV/mm para el aire seco), la tensión directa de cualquier flyback diodo (si hay uno en el circuito), o de ruptura o avalancha de voltaje de un transistor apagado.
Si es un interruptor mecánico, recuerda que es una carrera entre el hueco de aire a medida que se abre, y la energía en el inductor de disiparse. Por el momento la brecha entre los contactos del interruptor es sólo un milímetro de ancho, no habrá más de 3000 Voltios chispa a través de ella, incluso si todavía hay energía en el inductor para admitir que, como es el campo magnético colapsa.
Estos pueden ser mucho más limitación que la de cualquier (pequeña) de la capacitancia en la inductancia.
kolstad
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