Vì sao cuộn rơle thường có diode để hạn chế xung khi ngắt điện?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Diode hồi tiếp tạo đường cho dòng trong cuộn rơle tiếp tục chạy và giảm dần sau khi khóa cấp điện đã ngắt, nhờ đó hạn chế một xung điện áp lớn ngoài mong muốn. Cuộn dây còn năng lượng trong từ trường. Ngắt nguồn không buộc năng lượng ấy lập tức biến mất.
Cuộn dây không giống một điện trở thuần
Với cuộn cảm, thay đổi dòng liên hệ với điện áp cảm ứng. Nếu cố cắt dòng rất nhanh mà không có đường giải tỏa thích hợp, điện áp tại các phần của mạch có thể tăng tới mức gây ứng suất cho khóa điện tử hoặc cách điện.
Trong một bố trí diode phù hợp, diode không dẫn đáng kể ở trạng thái cấp điện bình thường nhưng trở thành đường dẫn khi điện áp đổi theo quá trình ngắt. Dòng qua cuộn có thể tiếp tục theo cùng chiều trong một vòng khác; không cần nguồn ngoài vẫn đang cấp như trước.
Dòng còn chạy thì năng lượng ở đâu?
Từ trường giảm khi dòng giảm. Năng lượng được chuyển dần thành nhiệt trong cuộn dây và diode ở cấu hình đơn giản này. Diode giúp định hình đường chuyển năng lượng, không phải chiếc thùng nuốt năng lượng vô hạn.
Hình dung một dòng chuyển động được cho đường giảm tốc thay vì bị ép dừng ngay giúp nhớ ý tưởng. Nhưng dòng điện và từ trường tuân cơ chế điện từ, không phải nước bị nhốt trong một ống nhỏ.
Hạn chế xung có thể đi cùng nhả chậm
Khi điện áp chống lại dòng trong quá trình giải từ nhỏ, dòng thường giảm chậm hơn so với một phương án cho phép mức điện áp giải từ lớn hơn, nếu các điều kiện khác tương đương. Từ trường vì thế có thể duy trì lâu hơn và ảnh hưởng thời điểm rơle nhả.
Đó là một đánh đổi thiết kế: bảo vệ khóa, thời gian đáp ứng và phát nhiệt phải phù hợp nhau. Không thể coi mọi diode hoặc mọi cách mắc đều thay thế được các mạch bảo vệ khác.
Hiểu lầm: diode có mặt thì cuộn dây ngừng ngay và toàn bộ xung bị xóa không cần tiêu tán năng lượng. Dòng thường còn một khoảng suy giảm.
Ghi nhớ: cuộn lưu năng lượng từ; diode cho đường hồi dòng; năng lượng rời từ trường theo một quá trình có thời gian và giới hạn.
Đọc thêm
- Cuộn đánh lửa tạo điện áp cao cho bugi từ nguồn điện thấp ra sao?
- Vì sao diode bán dẫn dẫn điện dễ hơn theo một chiều?
- Rơle điện dùng từ trường để đóng ngắt thế nào