인덕터 과도 응답

인덕터는 커패시터와 정반대의 특성을 가지고 있습니다. 커패시터가 전기에 에너지를 저장하는 반면 필드(두 플레이트 사이의 전압에 의해 생성됨), 인덕터는 자기에 에너지를 저장합니다. 필드(와이어를 통한 전류에 의해 생성됨). 따라서 커패시터에 저장된 에너지는 단자에서 일정한 전압을 유지하려고 하는 반면 인덕터에 저장된 에너지는 권선을 통해 일정한 전류를 유지하려고 합니다.

이 때문에 인덕터는 전류의 변화에 ​​반대하고 전압의 변화에 ​​반대하는 커패시터와 정확히 반대로 작용합니다. 전류가 0인 완전히 방전된 인덕터(자계 없음)는 전압 소스에 연결될 때(제로 전류를 유지하려고 할 때) 초기에 개방 회로로 작용하여 리드 양단의 최대 전압을 떨어뜨립니다.

시간이 지남에 따라 인덕터의 전류는 회로에서 허용하는 최대값까지 상승하고 단자 전압은 그에 따라 감소합니다. 인덕터의 단자 전압이 최소로 감소하면("완벽한" 인덕터의 경우 0), 전류는 최대 수준으로 유지되고 본질적으로 단락으로 동작합니다.

스위치가 처음 닫히면 인덕터 양단의 전압은 즉시 배터리 전압으로 점프하고(개방 회로인 것처럼 작동) 시간이 지남에 따라 0으로 감소합니다(결국 단락인 것처럼 작동). 인덕터 양단의 전압은 인덕터를 통과하는 전류가 주어지면 R 양단에 떨어지는 전압의 양을 계산하고 배터리에서 해당 전압 값을 빼서 남은 것을 확인함으로써 결정됩니다.

스위치가 처음 닫힐 때 전류는 0이고 배터리 전압을 직렬 저항 1Ω으로 나눈 값과 같아질 때까지 시간이 지남에 따라 증가합니다. 이 동작은 전류가 최대값에서 시작되고 커패시터 전압이 0인 직렬 저항기-커패시터 회로의 동작과 정확히 반대입니다. 실제 값을 사용하여 이것이 어떻게 작동하는지 봅시다:

시간(초) 배터리 전압 인덕터 전압 현재 015 V15 V00.515 V9.098 V5.902 A115 V5.518 V9.482 A215 V2.030 V12.97 A315 V0.747 V14.25 A415 V0.275 V14.73 A515 V14.1 mV14.96 A1015 V0.681 mV14.99 A

RC 회로와 마찬가지로 시간이 지남에 따라 인덕터 전압이 0V에 접근하고 전류가 15A에 접근하는 방식은 점근적입니다. . 그러나 모든 실제적인 목적을 위해 인덕터 전압은 결국 0볼트에 도달하고 전류는 결국 최대 15암페어와 같아진다고 말할 수 있습니다.

다시, 우리는 SPICE 회로 분석 프로그램을 사용하여 인덕터 전압의 이 점근적 감쇠와 인덕터 전류의 축적을 보다 그래픽적인 형태로 도표화할 수 있습니다(인덕터 전류는 저항기를 션트로 사용하여 저항 양단의 전압 강하로 표시됩니다. 전류 측정):

전압이 처음에는 매우 빠르게 감소하고(플롯 왼쪽으로) 시간이 지남에 따라 점차 감소합니다. 전류도 처음에는 매우 빠르게 변하고 시간이 지남에 따라 레벨이 감소하지만 전압은 최소에 접근하는 동안 최대(눈금 오른쪽)에 접근합니다.

검토:

<울>

완전히 "방전된" 인덕터(전류가 흐르지 않음)는 갑작스러운 전압 적용에 직면했을 때 처음에 개방 회로(전류가 없는 전압 강하)로 작동합니다. 전류의 최종 레벨까지 완전히 "충전"한 후 단락(전압 강하가 없는 전류)으로 작동합니다.

저항-인덕터 "충전" 회로에서 인덕터 전류는 0에서 최대 값으로 이동하고 전압은 최대값에서 0으로 이동합니다. 두 변수 모두 처음에는 가장 빠르게 변하고 시간이 지남에 따라 최종 값에 점점 더 느리게 접근합니다.

관련 워크시트:

<울>

시정수 회로 워크시트

시간 상수 계산 워크시트