Un carico induttivo è una parte di un circuito elettrico che utilizza l’energia magnetica per produrre lavoro. La maggior parte degli apparecchi elettrici, motori e altri dispositivi possono essere classificati come induttivi o riduttivi, e questo di solito ha a che fare con il modo in cui assorbono ed elaborano l’energia. I circuiti induttivi tendono ad essere grandi e di solito dipendono da una bobina o da un altro sistema di instradamento per immagazzinare e incanalare l’energia e, di conseguenza, la maggior parte si trova in apparecchiature industriali e pesanti. Esempi comuni includono trasformatori, motori elettrici e relè elettromeccanici. Questi tipi di strumenti fondamentalmente immagazzinano energia fino a quando non è necessaria e, una volta che lo è, la convertono con una serie di campi magnetici; insieme questo processo è noto come “induzione”. Questi tipi di carichi spesso devono essere imbrigliati e protetti per mantenere l’energia che scorre in una sola direzione, poiché la forza dell’alimentazione può causare danni al circuito o agli interruttori collegati.
Nozioni di base sui carichi elettrici
L’elettricità viene misurata in singole unità a seconda delle esigenze di produzione, ma nella maggior parte dei casi la quantità totale di energia che scorre attraverso un sistema di circuiti viene definita “carico” nel punto in cui l’apparecchio assorbe o utilizza effettivamente la potenza. I carichi possono essere grandi o piccoli e avere diversi punti di forza in diverse applicazioni.
Nella maggior parte dei casi esistono due tipi di carico, e i modelli induttivi sono solitamente caratterizzati dall’utilizzo di campi elettromagnetici. L’elettromagnetismo in queste impostazioni farà sì che l’energia si sposti dalla sorgente, come una presa o un adattatore di tensione, nel cuore del circuito dove può essere utilizzata per alimentare qualunque cosa faccia il dispositivo.
Come funzionano gli induttori
Quando viene applicato un differenziale di tensione ai conduttori di un induttore, l’induttore converte l’elettricità in un campo elettromagnetico. Quando il differenziale di tensione viene rimosso dai cavi, l’induttore tenterà di mantenere la quantità di corrente elettrica che lo attraversa. Si scaricherà quando il campo elettromagnetico crolla o se viene creato un percorso elettrico tra i due conduttori dell’induttore.
Un motore elettrico è un esempio comune. In questi casi, il carico viene utilizzato per convertire l’elettricità in lavoro fisico. Generalmente richiede più potenza per iniziare a girare il rotore inizialmente di quanta ne richieda per mantenere in movimento un rotore già in rotazione, e quando viene applicata tensione ai cavi di un motore elettrico, il motore genera una variazione nel flusso magnetico. Questo cambiamento induce una forza elettromotrice che si oppone alla forza di rotazione in avanti che farebbe girare il motore; questo fenomeno è chiamato forza elettromotrice posteriore (EMF). Dopo alcuni secondi, un motore elettrico avrà superato parte dell’impedenza causata da un EMF posteriore e funzionerà come previsto.
Efficienza
Back EMF provoca lo spreco di parte dell’energia dalla fonte di alimentazione. Per questo motivo, un carico induttivo come un motore elettrico a corrente alternata (AC) utilizzerà solo il 70% circa dell’energia elettrica per svolgere il lavoro effettivo. Ciò significa che tali carichi richiederanno un alimentatore in grado di fornire energia elettrica sufficiente per avviare il motore. Questo alimentatore deve anche fornire energia sufficiente per consentire al motore di eseguire il lavoro fisico secondo necessità.
Importanza dei diodi
Il processo induttivo è solitamente soggetto a ciò che è noto come “colpo d’aria”, il che significa che l’energia non viene controllata e può causare sovraccarichi del circuito se non è limitata. Inoltre, alcuni carichi induttivi, come l’elettromagnete in un relè elettromeccanico, potrebbero alimentare una sovratensione nel circuito quando l’alimentazione viene scollegata dal carico, il che può danneggiare il circuito. Per questo motivo la maggior parte dei dispositivi e delle macchine realizzati in questo stile hanno anche “diodi” protettivi che fungono fondamentalmente da interruttori automatici e richiedono che l’energia possa entrare, ma le impediscono anche di rifluire.
Quando l’alimentazione viene disattivata, il diodo dissipa la sovratensione fornendo un percorso elettrico unidirezionale attraverso l’induttore. Dissiperà energia elettrica fino a quando il campo elettromagnetico non collassa o fino a quando la corrente di picco non è insufficiente per attivare il diodo.