Que operação poderia causar a explosão do indutor ou do capacitor?

Nos primórdios da escola eletrônica, o professor costumava dizer algo sobre não desconectar a energia muito rapidamente de um indutor ou capacitor e estávamos acostumados a desligar lentamente o gerador de tensão de um gerador de sinal para zero. Algo sobre os transientes, algo sobre a carga armazenada ...

Agora estou interessado em trabalhar com um conversor de energia, mas o que foi dito há muitos anos ainda permanece comigo, mas não me lembro exatamente o que foi dito naquele momento.

Alguém pode me lembrar qual é a regra no manuseio seguro de indutores e capacitores em um circuito (básico)?

NÃO deve abrir um circuito indutor carregado.

Você NÃO deve causar um curto-circuito em um capacitor carregado.

Se você pensar sobre isso a partir de suas equações fundamentais:

$V = L\dfrac{di}{dt}$ - uma mudança repentina na corrente (ou seja, circuito aberto forçado) resultará em tensão infinita.

$I = C\dfrac{dv}{dt}$ - uma mudança repentina de tensão (ou seja, curto-circuito) resultará em uma corrente infinita.

Obviamente, não é infinito na prática (devido a desvios e a capacidade de alterar a tensão / corrente com rapidez suficiente), mas é significativo o suficiente para danificar a eletrônica ...

Os indutores armazenam o fluxo quando a corrente flui através deles. Quando o indutor é desenergizado, o fluxo volta à corrente. Quando essa corrente tenta passar por uma resistência muito alta, resulta em uma voltagem muito alta, devido à Lei de Ohm. Podem ocorrer danos e / ou ferimentos. É por isso que usamos diodos flyback em circuitos indutivos.

Os capacitores podem armazenar sua carga por um longo tempo, mesmo quando a energia está desconectada. É por isso que descarregamos capacitores manualmente antes de fazer manutenção em equipamentos de alta tensão. Como o dielétrico também pode absorver parte da carga e retê-la quando o capacitor é descarregado, devemos garantir que ele seja descarregado várias vezes para garantir que o capacitor esteja vazio.

Então você sabe que tem algo a ver com transientes, certo? Vamos fazer um experimento mental com isso. Digamos que você tenha um indutor, ele foi conectado a uma fonte de energia por um período muito longo. Digamos que a fonte de energia fornece uma corrente de 1A. Então, devido às suas propriedades (um indutor é pouco mais que um curto-circuito quando se trata de estado estacionário), a tensão através dele será de 0V.

Agora imagine que você remove a fonte de alimentação e a troca por um resistor de 0 ohm. O que aconteceria? Logo após remover a fonte, a corrente através do indutor ainda é 1A e agora é forçada através do resistor de 0 ohm, resultando em V = I × R = 1A × 0Ω = 0V. Até aí tudo bem, nada mudou.

Agora imagine que você trocou o resistor por uma parte de 10Ω, o que aconteceria logo após remover a fonte de energia? O indutor agora forçará sua corrente através de um resistor de 10Ω: V = I × R = 1A × 10Ω = 10V.

Agora é fácil imaginar o que acontece se esse resistor ficar cada vez maior: 100Ω resulta em 100V, 1kΩ em 1kV, 1MΩ em 1MV e assim por diante. Uma resistência próxima ao infinito implicará uma tensão infinita (teórica) e é aí que a física se torna realmente interessante.

Obviamente, existe apenas uma quantidade finita de energia armazenada no indutor e, portanto, a alta tensão não existe por muito tempo, apenas um breve momento após a remoção da fonte de energia.

Um experimento de pensamento semelhante pode ser feito com um capacitor. Um capacitor é pouco mais do que duas placas que não tocam; portanto, uma resistência muito alta e em estado estacionário é carregada com uma tensão e nenhuma corrente pode fluir. Semelhante ao indutor, podemos conectar novamente o resistor paralelo, mas agora você começa com um valor muito alto e volta a 0 para um curto-circuito e calcula a respectiva corrente logo após a remoção da fonte de tensão.