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apertura circuito solenoide DC

Circuiti, campi elettromagnetici e teoria delle linee di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

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[1] apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto Utentecalcolatrice » 7 mag 2020, 19:27

Ciao a tutti, oggi stavo pensando alle elettrovalvole con elettromagnete (solenoide), in particolare, supponiamo di fare un circuito tale per cui pilotiamo in High-Side o Low side il solenoide in corrente continua. Il circuito quindi è composto da un interruttore che chiude e apre il circuito.
In fase di chiusura del circuto non abbiamo nessuna in-rush current, in quanto in pratica è un circuito RL.
In fase di apertura del circuto, invece, c'è un picco di tensione e il solenoide immagazzina (analogamente a come fa un condensatore) una certa "i0". Se supponiamo che non ci sia alcun diodo zener a protezione della flyback voltage, come viene dissipata l'energia prodotta alla apertura del contatto? E' possibile che in questa situazione, se la tensione di picco è molto elevata, il solenoide si bruci?

Secondo me l'energia viene dispersa a livello magnetico (viene esercitato un lavoro per attrarre il magnete), quindi, a differenza di un condensatore che, aperto il circuito, la tensione permane (a meno di correnti parassite), nell'induttore l'energia viene completamente dissipata e quindi la "i0" diventa nulla, insieme alla tensione di picco dopo un certo istante di tempo "t".

E' corretto il ragionamento?

Sono dubbioso più che altro riguardo la i0 che diventa nulla, ma se così non fosse, teoricamente dovremmo avere un elettromagnete permanente, o sbaglio?

Grazie a tutti!
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[2] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 8 mag 2020, 10:19

L'estracorrente di apertura è facilmente evitata mettendo un diodo in antiparallelo alla bobina.
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[3] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto UtenteJAndrea » 8 mag 2020, 12:02

Secondo me l'energia viene dispersa a livello magnetico (viene esercitato un lavoro per attrarre il magnete), quindi, a differenza di un condensatore che, aperto il circuito, la tensione permane (a meno di correnti parassite), nell'induttore l'energia viene completamente dissipata e quindi la "i0" diventa nulla, insieme alla tensione di picco dopo un certo istante di tempo "t".

Purtroppo no, l'energia magnetica 1/2 L I^2 viene tutta dissipata sui poveri contatti dell'interruttore in apertura, in tempi decisamente brevi, potendoli così danneggiare.
L'inserzione di un diodo di Bypass o di un circuito snubber, da una possibile via di fuga alla corrente.
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[4] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto Utentecalcolatrice » 9 mag 2020, 11:15

JAndrea ha scritto:
Secondo me l'energia viene dispersa a livello magnetico (viene esercitato un lavoro per attrarre il magnete), quindi, a differenza di un condensatore che, aperto il circuito, la tensione permane (a meno di correnti parassite), nell'induttore l'energia viene completamente dissipata e quindi la "i0" diventa nulla, insieme alla tensione di picco dopo un certo istante di tempo "t".

Purtroppo no, l'energia magnetica 1/2 L I^2 viene tutta dissipata sui poveri contatti dell'interruttore in apertura, in tempi decisamente brevi, potendoli così danneggiare.
L'inserzione di un diodo di Bypass o di un circuito snubber, da una possibile via di fuga alla corrente.


Grazie della spiegazione Andrea, non ci avevo pensato, in effetti durante l'apertura il contatto manifesta una certa resistenza e quindi una tensione applicata che dovrebbe manifestarsi sotto forma di arco elettrico, corretto?
Quindi potenzialmente, in un istante infinitesimale, può passare sul contatto una corrente molto alta tale da bruciare il contatto e non farlo più aprire e chiudere correttamente. Corretto?
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[5] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto UtenteJAndrea » 9 mag 2020, 11:20

La corrente all'istante 0+ dopo l'apertura è la stessa che circolava all'istante 0- e poi decresce secondo la nota relazione dell'LR serie, il problema è la tensione ai capi del contatto....
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[6] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto Utentecalcolatrice » 9 mag 2020, 11:38

JAndrea ha scritto:La corrente all'istante 0+ dopo l'apertura è la stessa che circolava all'istante 0- e poi decresce secondo la nota relazione dell'LR serie, il problema è la tensione ai capi del contatto....


Sarei d'accordo con te, però nel caso in cui ci sia un componente in parallelo al solenoide, io sto supponendo che non ci sia alcuna protezione in parallelo al solenoide, quindi, appena aperto il contatto, teoricamente la corrente non può circolare, se non tramite un arco elettrico, quindi, a 0+ secondo me la corrente non può essere uguale a quella a 0-
A 0+ la corrente circolante, secondo me può essere molto più alta rispetto quella a 0-

Per liberare l'energia sui contatti, c'è bisogno di una corrente (arco elettrico), altrimenti con la sola tensione l'energia liberata dovrebbe essere nulla.

Un' altra cosa, se apro il contatto, sempre senza nessun componente in parallelo al solenoide, può bruciarsi il solenoide?
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[7] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 9 mag 2020, 12:04

quindi, appena aperto il contatto, teoricamente la corrente non può circolare, se non tramite un arco elettrico, quindi, a 0+ secondo me la corrente non può essere uguale a quella a 0-

Secondo me circola proprio con l'arco elettrico.
Appena si inizia ad aprire i contatti, di pochi millesimi di millimetro, gli elettroni continuano la loro corsa, in quello che rimane del conduttore (che molto ingrandito è sempre rugoso e irregolare). Dissipano caole e scaldano, e fondono superficialmente il conduttore, però qualche millisecondo dopo i contatti si separano molto e l'arco cade.

E' il fenomeno duale di un condensatore alimentato in parallelo: quando si apre l'interruttore la tensione del condensatore rimane inizialmente costante Vt0+ = Vt0-.

Un' altra cosa, se apro il contatto, sempre senza nessun componente in parallelo al solenoide, può bruciarsi il solenoide?
Dipende da cosa intendi per bruciare
Forse la estratensione può perforare l'isolamento fra l'isolamento di una spira e il supporto in metallo?
Di solito no.
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[8] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto Utentecalcolatrice » 9 mag 2020, 12:47

Appena si inizia ad aprire i contatti, di pochi millesimi di millimetro, gli elettroni continuano la loro corsa, in quello che rimane del conduttore (che molto ingrandito è sempre rugoso e irregolare). Dissipano caole e scaldano, e fondono superficialmente il conduttore, però qualche millisecondo dopo i contatti si separano molto e l'arco cade.


Sono d'accordo, però non sono convinto riguardo al fatto che i(0-) = i(0+) in questo esempio.
Nel caso del condensatore (a 24VDC per esempio), se viene staccato da un circuito, non abbiamo nessun arco elettrico teoricamente, in quanto nessuna sovratensione, quindi nessuna corrente circolante (idealmente) e quindi la tensione applicata sul condensatore permane v(0-)=v(0+).

Per l'induttore nell'esempio, però, se è vero che i(0-)=i(0+), quindi, anche i(0)=0, teoricamente, allora non c'è stata variazione di corrente e quindi neanche di tensione, è questo il paradosso che non riesco a risolvere :D
Non potrebbe essere che i(0-) != i(0+) e i(0) = 0. Altrimenti non mi potrei spiegare tutto.

Cosa dite?
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[9] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 9 mag 2020, 13:21

calcolatrice ha scritto: i(0-)=i(0+), quindi, anche i(0)=0,

E' un teorema di matematica?
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[10] Re: apertura circuito solenoide DC

Messaggioda Foto Utentecalcolatrice » 9 mag 2020, 13:44

EcoTan ha scritto:
calcolatrice ha scritto: i(0-)=i(0+), quindi, anche i(0)=0,

E' un teorema di matematica?


:D No, hai ragione.
Quindi, in definitiva, i(0-) = i(0+) in quanto nell'arco elettrico è l'unica corrente che può circolare mentre i(0)=0.
Ok, adesso sono convinto anch'io finalmente, grazie a tutti O_/
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