問題インダクタンスを含む直流回路のスイッチを急に開いたとき、接点間に高い電圧が生じてアークを発生することがある。その主な理由として正しいものはどれか。
- aコイルの巻線間の浮遊容量に蓄えられていた静電エネルギーが、遮断の瞬間に接点間で一気に放出され、これがアークとなって現れるから
- bコイルが電流を維持しようとするため電流の時間変化率di/dtが極めて大きくなり、L·di/dtに相当する大きな誘導起電力が生じるから
- c遮断の瞬間にコイルの逆起電力が電源に加わって、電源の起電力そのものが定格の数倍まで急激に上昇し、その電圧が接点間に現れるから
- d遮断によってコイルの巻線の直流抵抗が急激に増加し、流れていた電流との積に相当する大きな電圧降下がコイル両端に生じるから
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正解：b. コイルが電流を維持しようとするため電流の時間変化率di/dtが極めて大きくなり、L·di/dtに相当する大きな誘導起電力が生じるから
コイルの端子電圧はv=L(di/dt)で与えられる。遮断時には電流が急激に0へ向かうためdi/dtの絶対値が非常に大きくなり、電源電圧をはるかに超える誘導起電力が接点間に現れてアークとなる。コイルの直流抵抗は遮断によって変化するものではなく誤り。コイルに蓄えられるのは磁気エネルギー(1/2)LI^2であって静電エネルギーではない。電源の起電力が遮断で上昇することもないため誤りである。
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