Circuiti di spegnimento

Proponiamo due disposizioni circuitali molto utilizzate in pratica, che permettono di limitare le sovratensioni all’interuzione dei circuiti induttivi.


Fig 6.6 – Interruzione con dissipazione su resistenza

1) Interruzione con dissipazione su resistenza.

Il circuito è illustrato in fig. 6.6, dove il tasto rappresenta un generico dispositivo di interruzione (molto spesso si tratta di un transistor che sopporta una tensione massima ben definita). La bobina presenta induttanza L e resistenza R. Quando il circuito è chiuso da lungo tempo, nella bobina si stabilizza la corrente I = E/R; il diodo è polarizzato inversamente e non conduce. Nell’istante t0 si apre il tasto (si interdice il transistor). Per il principio di continuità la corrente nella bobina conserva il valore precedente e tende a diminuire: la tensione autoindotta presenta il segno positivo su B, per cui il diodo entra in conduzione ed offre una via di chiusura per la corrente (fig. 6.6 b). Studiamo il transitorio

valore iniziale:

valore finale:

costante di tempo:

Fig 6.7 – Transitori di corrente e di tensione nel circuito di Fig 6.6  a) corrente attraverso L;  b) tensione ai capi di T

L’andamento della corrente è dato dalla fig. 6.7 a). La tensione ai capi del tasto era nulla finché il tasto era chiuso. All’apertura la tensione ai suoi capi vale, per il secondo principio di Kirchhoff

e tende al valore E con la stessa costante di tempo della corrente. Il valore di R1 deve essere scelto abbastanza basso perché la VBC venga contenuta al di sotto dei limiti consentiti dal transistor. D’altra parte valori troppo bassi di R1 fanno aumentare la costante di tempo e quindi la durata del transitorio.

In alcuni casi non si utilizza il resistore R1(R1 = O): la tensione ai capi del dispositivo di interruzione si stabilizza immediatamente al valore E, senza alcuna sovratensione, ma la costante di tempo risulta massima (τ = L/R).

2) Interruzione con recupero di energia

Fig 6.8  – Interruzioni con recupero di energia

Questa disposizione circuitale, molto vantaggiosa rispetto alla precedente, è illustrata in fig. 6.8, dove R rappresenta la resistenza della bobina. Con il tasto chiuso si stabilizza nella bobina una corrente I = E/R, mentre la tensione VAB, coincide con E (fig. 6.8 a).

All’apertura dei tasti la corrente nella bobina non ha altra via di chiusura se non quella presentata dai diodi: la tensione autoindotta è tale da polarizzare i diodi direttamente e farli entrare in conduzione. Il percorso della corrente è indicato in fig. 6.8 b). Studiamo il transitorio:

valore iniziale:

valore finale:

poiché, dopo l’apertura e finché i diodi rimangono in conduzione, il positivo del generatore si trova applicato al punto B.

costante di tempo:

L’andamento della corrente è tracciato in fig. 6.9. Dopo il tempo t la corrente passa per lo zero, i diodi si interdicono e il transitorio si estingue. Il calcolo di t è analogo a quello già visto nel articolo precedente Apertura di un circuito induttivo e risulta

Questo circuito presenta un numero di componenti maggiore del precedente, ma in compenso offre tre vantaggi:

  1. Spegnimento rapido; la corrente si spegne con un passaggio deciso per lo zero, dopo il tempo t=O,69 τ.
  2. Assenza di sovratensioni; durante l’intero tempo t ai capi dei tasti si manifesta solamente la tensione E.
  3. Gran parte dell’energia immagazzinata nella bobina viene restituita all’alimentatore anziché essere dissipata in resistenze esterne: questo vantaggio diventa rilevante in quei circuiti dove le interruzioni si ripetono ad alta frequenza

Fig 6.9 – Transitorio della corrente nella bobina del circuito di Fig 6.8

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