- Думаю многие замечали в различных схемах, что параллельно катушкам реле (или электромагнитам, электрическим клапанам и т.д.) обычно ставится диод, выполняющий защитную функцию. Этот диод гасит кратковременный высоковольтный всплеск напряжения, который образуется между выводами катушек в момент их отключения от питания. Чтобы оценить величину данного всплеска напряжения предлагаю в этой статье результаты своих тестов, которые явно покажут, насколько опасным может быть это явление самоиндукции, возникающее в катушках.
Ниже представлена очень простая схема, с помощью которой я проверял различные виды катушек на величину напряжения всплеска при явлении самоиндукции этих индуктивностей.
Итак, я в роли источника питания использовал самую обычную батарейку на 1,5 вольта. Это небольшое напряжение подавалось на катушку L1 через кнопку B1, имеющую нормально разомкнутые контакты. Когда кнопка нажималась, то через катушку начинал протекать ток, при этом вокруг катушки образовывалось электромагнитное поле. В этом поле запасается энергия.
Когда же мы кнопку отпустим, разорвав при этом контакт с питанием, то ранее запасенная энергия в катушке, в процессе самоиндукции, создаст на своих выводах всплеск напряжения. Причем полярность уже будет противоположная той, которая была при ее подключении к батарейке. То есть, плюс и минус поменяются местами. И это новичку важно учитывать!
В нашей схеме, приведенной вначале, после отпускания кнопки получится, что напряжение самоиндукции катушки и напряжение батарейки суммируются (поскольку между собой они будут иметь уже последовательное включение). И общее напряжение пройдя через диод VD1 приложится к конденсатору C1 и вольтметру V. При нажатии кнопки насколько раз конденсатор в процессе своего заряда сгладит импульсы всплесков, приведя их к усредненному значению. И именно величину этого напряжения мы и увидим на вольтметре.
Стоит заметить, что емкость конденсатора должна быть не слишком большой, чтобы не занижать напряжение самоиндукции катушки. В своей схеме я использовал конденсатор емкостью порядка 0,33 микрофарада, рассчитанного на напряжение 400 вольт. Диод поставил наиболее ходовой, типа 1N4007 (ток до 1 ампера и обратное напряжение выдерживает до 1000 вольт). Ну, а в роли вольтметра можно применить мультиметр.
Теперь о результатах моих тестов.
1. К схеме подсоединил, в роли L1, бескаркасную катушку, содержащую около 36 витков провода.
Начал периодически нажимать на кнопку B1 с частотой где-то 4-5 герца (на сколько позволяла скорость нажатия моего пальца). В итоге на вольтметре я увидел напряжение самоиндукции порядка 10 вольт.
2. В эту катушку ввел небольшой кусок ферритового стержня (без изменения количества витков, диаметра провода и намотки).
Напряжение самоиндукции выросло уже до 18 вольт.
3. Тем же проводом и тоже количество витков (36) намотал уже на ферритовом сердечнике круглой формы (кольце).
Напряжение уже поднялось до 28 вольт.
4. Катушка, намотанная на небольшой ферритовой гантели, по виткам примерно столько же, как и в предыдущих случаях.
Она выдавала порядка 22 вольта. Такая же катушка с чуть большими размерами уже выдавала 73 вольта. И у еще большей подобной катушки напряжение доходило до 102 вольта. И это при питании катушек всего от 1,5 вольтовой батарейки! Естественно, если мы увеличим напряжение питания катушек, то и их напряжение самоиндукции также увеличится.
Так что не стоит недооценивать то напряжение, которое образуется на катушках при их отключении от источника питания. Как видно величина всплеска этого напряжения достаточно большая даже при работе с напряжением одной обычной батарейки!
Когда же мы ставим диод обратным подключением параллельно подобным катушкам, то происходит гашение этого всплеска напряжения. Ведь при напряжение самоиндукции для диода уже имеет прямое включение. Напряжение при этом не поднимется выше 0,6 вольта. В итоге мы может обезопасить наши схемы от случайного пробоя наиболее чувствительных компонентов (транзисторов, микросхем и т.д.). Стоит заметить, что величина тока при таком всплеске напряжения весьма мала, и опасность представляет именно высокое напряжение, а не ток.
Вот видео по этой теме - https://zen.yandex.ru/video/watch/60f3f48b116f4228d0a7a19d