Vengono illustrati i risultati di misurazioni eseguiti su semplici circuiti ohmico induttivi.
Si nota così che l'interruzione di un circuito ohmico-induttivo comporta sempre la necessità di dissipare l'energia accumulata dall'induttanza presente nel circuito.
Le induttanze sono dovute alla presenza di avvolgimenti, bobine, spire, o anelli come il circuito stesso.
L'interruzione di un circuito di questo tipo comporta sempre sovratensioni a carico del dispositivo di interruzione come si vede in questo video dove la scintilla ne è la manifestazione fisica:
Vengono di seguito condotti esperimenti su un circuito in cui l'interruzione viene realizzata con un MOSFET per ragioni legate alla possibilità di avere interruzioni periodiche per facilitare le misurazioni.
Trattandosi di un componente elettronico non si vedranno le scintille solo perchè l'energia induttiva viene dissipata entro il dispositivo.
Qui, a sinistra, il circuito di riferimento composto da una sola maglia:
VG è la tensione continua del generatore,
VL la tensione ai capi dell'induttanza (nota 1)
VR la caduta di tensione nella resistenza
VT è la tensione ai capi dell'interruttore (ripasso)
I è la corrente
Per questo circuito valgono in ogni istante le equazioni
- per il prncipio di Kirchhoff alle maglie:
VG - VL - VR -VT = 0
e anche
VG(t) -L*di/dt - R*I(t) - VT(i)
- per il principio di conservazione dell'energia:
PG = PL + PJ + PT (nota 2)
PG: potenza generata
PL: potenza assorbita dall'induttanza
PJ: potenza assorbita dalla resistenza e dissipata per effetto Joule
PT: potenza assorbita dall'interruttore o dal dispositivo di commutazione
Le misurazioni sono illustrate nella scheda scaricabile a questo link.
Nella scheda sono llustrati i risultati rilevati con un oscilloscopio nei casi di manovra con MOSFET e con contatti meccanici.
note
nota 1: non è necessariamente una caduta di tensione! Se la corrente aumenta VL è una caduta di tensione ovvero una forza elettromotrice auto-indotta che si oppone alla corrente (a volte detta forza controelettromotrice); se la corrente diminuisce la tensione VL è invertita ed è un forza elettromotrice che "spinge" nello stesso verso della corrente; se la corrente non varia è come se l'induttore non esistesse per cui la VL vale zero.
nota 2: si, gli interruttori reali assorbono potenza elettrica, magari nulla quando sono aperti, poca quando sono chiusi e anche molta nelle fase di apertura.