Corriente de irrupción del inductor

Desafortunadamente, está hablando de muchos tipos diferentes de irrupción , todos causados ​​de manera diferente, por lo que tienen diferentes curas. Algunos 'causados' por inductores, algunos curados.

a) Irrupción del motor

Los motores generan una EMF inversa cuando giran, y esto cancela la mayor parte del voltaje de entrada, dejando solo un pequeño voltaje neto para impulsar una corriente a través de la pequeña resistencia del motor.

En reposo, no hay EMF de retorno, por lo que el voltaje de suministro normal puede impulsar típicamente 10 veces la corriente nominal en el motor. La inductancia del motor es insignificante en comparación con la constante de tiempo mecánica del motor. Es suficiente para nivelar la conmutación PWM en el rango de muchos kHz, pero no para hacer frente a los segundos de aceleración.

Los motores pequeños simplemente viven con la irrupción. Los motores más grandes necesitan usar algún tipo de arranque suave controlado.

b) Irrupción del transformador

El flujo se puede medir en voltios.segundos. El núcleo de un transformador tiene un flujo máximo. Está diseñado para pasar de -max a +max y viceversa. El transformador tiene flujo cero antes de encenderse. Si lo enciende en la parte incorrecta del ciclo de alimentación, en lugar de oscilar entre -max y +max, intentará oscilar entre 0 y +2max, lo que obviamente no es posible. La gran corriente asimétrica consumida debido a la saturación provoca un voltaje de CC neto en la resistencia del devanado, que cambia gradualmente el flujo a un promedio de cero en los próximos ciclos.

Si bien algunas personas dicen que esto es 'causado' por la inductancia del transformador, en realidad se debe a que la inductancia cae cuando el núcleo está saturado. Esto generalmente se mitiga mediante el uso de un fusible de retardo de tiempo, que soportará la corriente adicional durante un segundo más o menos.

c) Irrupción del solenoide de CA

Cuando un solenoide no está energizado, hay un gran espacio de aire en la ruta magnética, lo que significa que la inductancia del solenoide es baja. Cuando se aplica alimentación de CA, normalmente dominará la resistencia de la bobina y fluirá una gran corriente. Cuando el solenoide se cierra, el entrehierro desaparece y la inductancia aumenta en un orden de magnitud o dos.

En un solenoide de CA bien diseñado, la reactancia inductiva ahora dominará la impedancia del solenoide, lo que hará que la corriente de suministro caiga significativamente. Esta caída de corriente ocurre automáticamente como resultado de la geometría cambiante del circuito magnético.

d) Solenoide de CC, sin irrupción

Como el suministro es CC, la corriente de estado estable estará limitada por la resistencia de la bobina, no por la inductancia, ya sea grande o pequeña. La inductancia servirá para desacelerar el aumento de corriente, lo opuesto a una irrupción.

Cuando se energiza, el espacio de aire más pequeño significa que se necesita menos corriente para suministrar el campo magnético de retención. A veces se utiliza un controlador especial para suministrar una gran corriente de entrada, que luego se reduce a una corriente de retención más baja. Esto lo hace activamente el controlador, no como resultado de la geometría cambiante del solenoide.

e) Irrupción de encendido del rectificador/condensador

En el primer ciclo, la fuente tiene que cargar los capacitores desde cero. Esto se puede manejar usando un fusible de retardo de tiempo y diodos con clasificación de sobretensión. La omnipresente serie 1N540x, por ejemplo, tiene una clasificación de 3A continuos, 200A de pico de medio ciclo. Otra forma es usar termistores NTC en serie o resistencias de arranque con relé en cortocircuito. No es práctico usar una inductancia lo suficientemente grande para limitar la tasa de aumento de corriente.

f) Irrupción de recarga del rectificador/condensador

Ahora bien, este puede mitigarse con una inductancia adicional. Los capacitores se cargan solo cuando el voltaje de entrada excede el voltaje del capacitor, lo que podría ser solo el 10% del tiempo. Esto conduce a una forma de onda de corriente de diodo muy pico. Un poco de inductancia en serie, a veces un inductor discreto, a veces el transformador está enrollado para tener una inductancia de fuga finita en lugar del mínimo posible, extenderá el pulso de corriente. A medida que comienza el pulso, limita la tasa de aumento. Cuando el voltaje del transformador cae y el pulso normalmente terminaría, la fuerza contraelectromotriz en la inductancia se suma al voltaje del transformador, manteniendo el pulso mientras la corriente del pulso cae a cero.

g) irrupción de la lámpara de filamento

La resistencia de un filamento de metal cambia en más de un orden de magnitud de frío a caliente, por lo que al encenderse, la corriente puede ser 10 veces mayor que la corriente de funcionamiento. Esto se maneja con sobrediseño o fusibles de retardo de tiempo.

El caso es ligeramente diferente para los motores frente a los transformadores.

En los motores, la inductancia del devanado es bastante baja, no lo suficiente como para limitar la corriente de forma segura por sí misma. Solo una vez que el rotor está girando y generando contraEMF, la corriente es limitada. Del mismo modo, si un motor de CA se detiene, el consumo de corriente será mucho mayor que la corriente de funcionamiento normal, incluso mucho después del arranque.

En los transformadores, la inductancia del devanado primario solo se aplica cuando no hay corriente en el secundario. Si permite que la corriente inducida fluya en el devanado secundario, eso tiende a cancelar el flujo en el núcleo. Dado que la inductancia es causada por el flujo, el devanado secundario efectivamente "cortocircuita" la inductancia. En la configuración normal de una fuente de alimentación lineal, alimenta un puente rectificador y un banco de condensadores. La irrupción en realidad es causada (principalmente) por el banco de condensadores. Una vez que los condensadores están cargados, la corriente secundaria cae casi a cero y la corriente está limitada por la inductancia primaria.

Un inductor tiene una tasa de aumento de corriente limitada (proporcional al voltaje de entrada). Sin embargo, un motor tiene una característica diferente, porque cuando está girando, la tasa de aumento de la corriente inductiva es proporcional al voltaje de entrada MENOS la llamada FEM inversa del motor. Ese EMF posterior es la razón por la que un motor descargado consume poca corriente, mientras que un motor parado consume una gran corriente. El EMF posterior es un efecto generador, es cero hasta que el motor logra la rotación.

Cualquier motor que arranque a cero RPM tiene un requerimiento de corriente muy alto, pendiente de su aceleración hasta la velocidad final. Esa aceleración es una constante de tiempo diferente a la inductiva, dependiendo de la masa del rotor y el par. La inductancia bruta de un motor de CA rara vez es tan alta como para consumir una corriente de CA aceptablemente baja cuando se detiene, razón por la cual los motores (pero no los inductores en general) a menudo están equipados con dispositivos de corte térmico. Porque algo puede atascarse y evitar la EMF trasera.

Estás haciendo muchas preguntas relacionadas, así que intentaré resumirlas un poco. Lo que te falta es el campo magnético creado al pasar corriente a través de un inductor. Se necesita una cantidad finita de tiempo para que se acumule el campo magnético y para que la corriente atraviese la longitud del cable.

Combinados con condensadores, como fuentes de alimentación conmutadas o cualquier dispositivo ruidoso, se combinan para suprimir gran parte del ruido transitorio. Los filtros LC son útiles cuando una resistencia no puede manejar la corriente y provoca pérdidas de energía debido al calor. Llevados al extremo, pueden actuar como filtros cruzados para sus altavoces.

El siguiente es el truco de la bombilla de neón. Recuerde que un inductor devuelve la corriente que se le suministra cuando se apaga. Pero, ¿qué sucede si esa corriente no tiene un camino de retorno, como un diodo amortiguador? Luego el voltaje sube rápidamente hasta encontrar un camino, en este caso la bombilla de neón. La corriente de 6 voltios ahora regresa y sube a 90 voltios o más. Si la bombilla no estuviera presente, la ruta de retorno sería formar un arco a través de los contactos del interruptor, quemándolos lentamente.

No se deje engañar por las palabras "cargue el electroimán". Está cargando el campo magnético de un inductor que se utiliza como electroimán, nada más que eso. Una excepción sería hacerlo con bobinas de alambre y un campo magnético muy alto (1 a 2 Teslas) con el material permanentemente magnetizado dentro de la bobina. La corriente está encendida por solo 10 a 20 uS, pero suficiente para hacer el trabajo. Ahora has hecho un imán permanente cuya fuerza de campo es un poco menor que la que se usa para magnetizarlo.

La permeabilidad y la composición del material afectan en gran medida la cantidad de campo magnético que se absorbe de forma permanente.

En cuanto a la corriente de irrupción de la carga inductiva, hay que tener en cuenta la energía que se requiere para generar la componente magnética del campo electromagnético.

En el tiempo cero, cuando presiona el interruptor, la corriente fluye hacia el circuito y el flujo de carga a través de las bobinas de alambre establece un campo magnético. La formación del campo magnético toma energía del circuito y esta energía debe ser suministrada por la fuente de alimentación.

En cuanto a los circuitos, la formación del campo magnético se verá como una pérdida de potencia en los cables y, como resultado, se producirá una caída de tensión (un campo eléctrico opuesto). Esta "pérdida de energía" puede ser explicada por la fuente de alimentación, que proporcionará energía adicional al circuito durante esta fase transitoria.

Esta energía adicional puede verse como una corriente de irrupción transitoria.

Luego, algún tiempo después, una vez que el circuito ha alcanzado un estado estable, apaga el interruptor. Ahora tienes cargas inductivas con energía almacenada en sus campos magnéticos. El campo magnético actúa como una inercia, tratando de mantener el flujo de corriente. Pero el circuito está abierto, por lo que no hay ningún lugar por donde fluya la corriente. Se forma un campo eléctrico opuesto y, en ausencia de un circuito disipador, se hará cada vez más grande hasta que finalmente se produzca una chispa.

En la práctica, las cargas inductivas suelen tener un circuito disipador en paralelo con ellas, que sirve para disipar de forma segura la energía que regresa al circuito del campo magnético colapsado.