Diverse altre risposte hanno indicato modi per dissipare automaticamente e passivamente l'energia in modo altamente efficace. Risponderò alla domanda esatta che hai posto: per quanto tempo dovrebbe essere applicata la tensione inversa, se l'applicazione della tensione inversa è il modo in cui lo faremo?
Consideriamo il solenoide come un induttore, senza gli effetti del nucleo mobile. Quindi l'obiettivo è portare a zero la corrente attraverso il solenoide.
simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab
L'intensità della corrente supponendo che il solenoide sia stato acceso per un po 'è \ $ I _ {\ text {on}} = V _ {\ text {in}} / R \ $ , perché è determinato dalla resistenza della bobina e per niente dall'induttanza.
Ora supponiamo di invertire la polarità. Questo è prontamente fatto con un ponte ad H come si farebbe per invertire un motore: un solenoide è elettricamente lo stesso tipo di cose. Quindi abbiamo applicato un cambio di tensione graduale (di \ $ 2V \ text {in} \ $ ) al solenoide. Come sappiamo come risponderà a questo? È un circuito RL! La risposta step di tale circuito, nella forma usuale di "tensione applicata era zero a \ $ t = 0 \ $ ed è ora un la costante \ $ V \ $ ”è
$$ I (t) = \ frac {V} {R} (1 - e ^ {- (R / L) t}) $$
In questo caso stiamo valutando di non passare da \ $ 0 \ $ ad alcuni \ $ V \ $ span> ma da \ $ + V _ {\ text {in}} \ $ a \ $ - V _ {\ text { in}} \ $ , ma poiché questo è un sistema lineare non importa dove iniziamo; per utilizzare questa equazione è sufficiente raddoppiare la tensione applicata. Quindi la condizione che stiamo cercando è quando questa curva è uguale in grandezza allo stato stazionario sulla corrente \ $ I _ {\ text {on}} \ $ , che è lo stesso momento in cui la corrente decrescente effettiva sarà uguale a zero. (Potremmo farlo con meno difficoltà partendo dall'equazione differenziale \ $ I = dv / dt \ $ e risolvendola, ma immagino di riutilizzare soluzioni ben note esistenti è un approccio intuitivo più pratico.)
$$
\ begin {align *}
\ frac {2V _ {\ text {in}}} {R} \ left (1 - e ^ {- (R / L) t} \ right) & = I _ {\ text {on}} \\
\ frac {2V _ {\ text {in}}} {R} \ left (1 - e ^ {- (R / L) t} \ right) & = \ frac {V _ {\ text {in}}} {R } \\
2 \ sinistra (1 - e ^ {- (R / L) t} \ destra) & = 1 \\
2 - 2e ^ {- (R / L) t} & = 1 \\
e ^ {- (R / L) t} & = 1/2 \\
- (R / L) t & = \ ln 1/2 \\
(R / L) t & = \ ln 2 \\
t & = (\ ln 2) \ sinistra (\ frac {L} {R} \ destra) \\
\ end {align *}
$$
Cioè, dovresti applicare la tensione inversa per \ $ (\ ln 2) \ left (\ frac {L} {R} \ right) \ $ , o circa \ $ 0.7 \ $ volte \ $ L / R \ $ , secondi.
\ $ L \ $ e \ $ R \ $ possono essere trovati dalle specifiche del solenoide o, se la documentazione non è disponibile, utilizzando un misuratore LCR o altri metodi per misurare induttanza e resistenza.
Tuttavia, questa risposta teorica fa diversi presupposti:
- Il ferro in movimento, temporaneamente magnetizzato, non ha effetto.
- Il tuo alimentatore è una fonte di tensione ideale che non lampeggia a questo carico induttivo. (Penserei di avere un grande condensatore di disaccoppiamento, dimensionato per immagazzinare un paio di volte più energia di quella che stiamo immettendo dentro / fuori dalla bobina, proprio accanto all'ingresso di questo circuito di pilotaggio. In questo modo, il picco di corrente e tensione scorre principalmente attraverso il condensatore piuttosto che il resto del circuito di alimentazione.)
- Anche il ponte H o un altro dispositivo di retromarcia è l'ideale.
In pratica, se volessi farlo in modo accurato , dovresti applicare la tensione inversa fino a rilevare che la corrente attraverso la bobina ha raggiunto lo zero, quindi aprire il circuito.
E, in pratica, i vari circuiti di dissipazione dell'energia passiva pubblicati in altre risposte sono soluzioni comuni e better. Invece di scaricare l'energia nei binari di alimentazione, viene dissipata attraverso una grande caduta di tensione del semiconduttore. Poiché questa può essere una tensione più alta rispetto a quella normalmente utilizzata dall'alimentatore (in base al principio che un induttore produrrà tanta tensione ai suoi terminali quanto necessario per far fluire la corrente), il decadimento della corrente è ancora più veloce rispetto all'utilizzo di alimentazione invertita tensione.
