So verhindern Sie, dass induktive Lasten Ihr Netzteil/ Ihre Batterie beschädigen
Ohmsche Lasten sind für eine Gleichstromversorgung kein Problem. Wenn Sie den Strom abschalten, fällt der Strom schnell auf Null und es entsteht kein Schaden.
Induktive Lasten sind eine andere Sache. Wenn Sie ein Gleichstromnetzteil verwenden, um Gleichstrommotoren, Magnetspulen, Lüfter, Relais und andere induktive Lasten mit Strom zu versorgen, benötigen Sie eine Art Stromkreisschutz. Ohne diesen Schutz kann Ihr Netzteil durch Hochspannungsspitzen dieser Geräte beschädigt werden.
Die Abbildung zeigt eine induktive Last, die an eine Gleichstromversorgung angeschlossen ist. Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, fließt Strom durch die Spule und um die Induktivität herum baut sich ein Magnetfeld auf. Dieses Magnetfeld ist eine Quelle potenzieller Energie.
Wenn die Stromversorgung abgeschaltet wird und keinen Strom mehr liefert, bricht das Magnetfeld zusammen und dieses zusammenbrechende Feld induziert einen Strom, der in die entgegengesetzte Richtung fließt. Es ist, als ob Sie eine Batterie (in Abbildung 1 blau dargestellt) mit entgegengesetzter Polarität an den Eingang der Stromversorgung angeschlossen hätten. Diese Spannung wird als Rücklaufspannung oder Gegen-EMK bezeichnet.
Die Rücklaufspannung kann viel höher sein als die ursprünglich an die induktive Last angelegte Versorgungsspannung. Selbst wenn Sie die induktive Last nur mit 12 V oder 24 V versorgen würden, könnte die Rücklaufspannung mehrere Hundert bis Tausend Volt betragen. Diese Spannung entspricht L, der Induktivität der Last mal di/dt, also der Änderungsrate des Stroms im Verhältnis zur Zeit. Je schneller sich der Strom ändert, desto höher ist die Spannung.
Eine Möglichkeit, Ihr Netzteil vor hohen Rücklaufspannungen zu schützen, wenn induktive Lasten oder Lasten mit gespeicherter Energie betrieben werden, die zur Stromversorgung zurückfließen könnte, besteht darin, am Ausgang des Netzteils ein Schutzdiodennetzwerk zu verwenden. Dies ist auch in Abbildung 1 dargestellt. Um Schäden am Netzteil durch induktive Spannungsrückschläge zu vermeiden, schließen Sie eine antiparallele Diode (mit einer Nennleistung, die höher ist als die Ausgangsspannung und -stromstärke des Netzteils) über den Ausgang an. Verbinden Sie die Kathode mit dem positiven Ausgang und die Anode mit der Rückleitung. Wenn positive Lastspitzen auftreten können, wie z. B. die Gegen-EMK eines Motors, oder gespeicherte Energie vorhanden ist, wie z. B. eine Batterie, wird eine zweite Sperrdiode in Reihe mit dem Ausgang empfohlen, um das Netzteil zu schützen.
Stellen Sie sicher, dass die ausgewählten Komponenten für die Induktivität und die abzuleitende Energie geeignet sind. Die Spitzensperrspannung sollte mindestens das Zweifache der maximalen Ausgangsspannung des Netzteils betragen. Die Dauerdurchlassstromstärke sollte mindestens das 1,5-fache des maximalen Ausgangsstroms des Netzteils betragen. In einigen Fällen kann ein Kühlkörper erforderlich sein, um die durch den Stromfluss verursachte Leistung abzuleiten.