Що станеться, якщо розімкнути перемикач, керуючий струмом через індуктивність? Індуктивність, як відомо, характеризується наступним властивістю: U = L (dI / dt), а з цього випливає, що струм не можна вимкнути моментально, так як при цьому на індуктивності з'явилося б нескінченне напруга. Насправді напруга на індуктивності різко зростає і продовжує збільшуватися до тих пір, поки не з'явиться струм. Електронні пристрої, які керують індуктивними навантаженнями, можуть не витримати такого зростання напруги, особливо це відноситься до компонентів, в яких при деяких значеннях напруги настає «пробою». Розглянемо схему, представлену
Мал. 1.94. Індуктивний «кидок».
на рис. 1.94. У початковому стані перемикач замкнутий і через індуктивність (в якості якої може виступати, наприклад, обмотка реле) протікає струм. Коли перемикач розімкнути, індуктивність «прагне» забезпечити струм між точками А і В, що протікає в тому ж напрямку, що і при замкнутому перемикачі. Це означає, що потенціал точки В стає більш позитивним, ніж потенціал точки А. У нашому випадку різниця потенціалів може досягти 1000 В, перш ніж в перемикачі виникне електрична дуга, яка і замкне ланцюг. При цьому коротшає термін служби перемикача і виникають імпульсні наведення, які можуть впливати на роботу прилеглих схем. Якщо уявити собі, що в якості перемикача використовується транзистор, то термін служби такого перемикача не вкорочувати, а просто стає рівним нулю!
Щоб уникнути подібних неприємностей найкраще підключити до індуктивності діод, як показано на рис. 1.95. Коли перемикач замкнутий, діод зміщений у зворотному напрямку (за рахунок падіння напруги постійного струму на обмотці котушки індуктивності). При розмиканні перемикача діод відкривається і потенціал контакту перемикача стає вище потенціалу позитивного напруги живлення на величину падіння напруги на діоді. Діод потрібно підібрати так, щоб він витримував початковий струм, рівний току, що протікає в сталому режимі через індуктивність; підійде, наприклад діод типу 1N4004.
Мал. 1.95. Блокування індуктивного кидка.
Єдиним недоліком описаної схеми є те, що вона затягує загасання струму, що протікає через котушку, так як швидкість зміни цього струму пропорційна напрузі на індуктивності. У тих випадках, коли струм повинен затухати швидко (наприклад, швидкодіючі контактні друкують устрою, швидкодіючі реле і т.д.), кращий результат можна отримати, якщо до котушки індуктивності підключити резистор, підібравши його так, щоб величина Uі + IR не перевищувала максимального допустимого напруги на перемикачі. (Найшвидше загасання для даного максимального напруження можна отримати, якщо підключити до індуктивності зенеровскій діод, який забезпечує загасання за лінійним, а не за експоненціальним законом.)
Рис 1.96. RС- «демпфер» для придушення індуктивного кидка.
Диодную захист не можна використовувати для схем змінного струму, що містять індуктивності (трансформатори, реле змінного струму), так як діод буде відкритий на тих напівперіодах сигналу, коли перемикач замкнутий. У подібних випадках рекомендується використовувати так звану RC-демпфуючу ланцюжок (рис. 1.96). Наведені на схемі значення R і С є типовими для невеликих індуктивних навантажень, що підключаються до силових ліній змінного струму. Демпфер такого типу слід передбачати у всіх приладах, що працюють від напруги силових ліній змінного струму, так як трансформатор являє собою індуктивне навантаження. Для захисту можна також використовувати такий елемент, як металлоксідний варістор. Він являє собою недорогий елемент, схожий за зовнішнім виглядом на керамічний конденсатор, а по електричних характеристиках - на двонаправлений зенеровскій діод. Його можна використовувати в діапазоні напруг від 10 до 1000 В для значень струмів, що досягають тисяч ампер (див. Розд. 6.11). Підключення варістора до зовнішніх висновків схеми дозволяє не тільки запобігти індуктивні наведення на прилеглі прилади, але також погасити великі сплески сигналу, що виникають іноді в силовий лінії і представляють серйозну загрозу для обладнання.