Какво се случва с обмотката, когато през нея преминава алтернативен ток? Как избягва да изгори?

Когато променлив ток преминава през катушка, се наблюдават следните ситуации:

I. Електромагнитни ефекти

1. Генериране на магнитно поле

 Когато променлив ток преминава през катушка, около нея се генерира променливо магнитно поле. Интензитетът на това магнитно поле се променя с промяната на тока.

Например, в електромагнет, когато променлив ток преминава през катушка, се генерира магнитно поле, което привлича феромагнитни обекти. Посоката и интензитетът на това магнитно поле се променят с промяната на посоката и големината на променливия ток.

2. Наведено електродвижещо напрежение

Според законите на Фарадей за електромагнитната индукция, променящото се магнитно поле ще генерира наведено електродвижещо напрежение в катушката. Посоката на това наведено електродвижещо напрежение е противоположна на посоката на промяната на тока и се нарича самоиндуктивно електродвижещо напрежение.

Например, когато променливият ток увеличава, самоиндуктивното електродвижещо напрежение ще затрудни увеличението на тока; когато променливият ток намалява, самоиндуктивното електродвижещо напрежение ще затрудни намалението на тока. Този феномен на самоиндукция играе важна роля в цепите с променлив ток. Например, индуктивните елементи могат да бъдат използвани за филтриране и ограничаване на тока.

II. Потеря на енергия

1. Потеря от съпротивление

Катушката сама по себе си има определено съпротивление. Когато променлив ток преминава през катушката, ще се появи загуба на мощност в съпротивлението, проявяваща се като затопляне.

Например, ако съпротивлението на катушката е R, а преминаващият през нея променлив ток е I, то загубата на мощност в катушката е P=I2R. Ако токът е голям или съпротивлението на катушката е голямо, загубата на мощност ще се увеличи, водейки до повишаване на температурата на катушката.

2. Загуби от вихреви токове

Под действието на променливо магнитно поле, в проводника на катушката се генерират вихреви токове. Вихревите токове причиняват загуби на мощност в проводника, които също се проявяват като затопляне.

Например, в желязната ядро на трансформатор, поради действието на променливо магнитно поле, се появяват загуби от вихреви токове. За да се намалят загубите от вихреви токове, желязната ядро на трансформатор обикновено се изгражда с ламеларна структура, за да се увеличи пътят на съпротивлението на вихревите токове и да се намали техния размер.

III. Методи за избягване на изгаряне

1. Избор на подходящи параметри на катушката

Според нуждите на практически приложения, трябва да се изберат подходящи параметри на катушката, като брой виткове, диаметър на жицата и изолационен материал. Увеличаването на броя на витковете на катушката може да увеличи индуктивността, но същевременно ще увеличи и съпротивлението и обема; изборът на по-голям диаметър на жицата може да намали съпротивлението, но ще увеличи цената и обема.

Например, при проектирането на индуктивен филтър, трябва да се изберат подходящи параметри на катушката според параметри като входно и изходно напрежение, ток и честота, за да се удовлетворят изискванията за филтриране и да се избегне прекомерното затопляне и изгаряне на катушката.

2. Подобряване на мерките за разпространяване на топлина

За да се намали температурата на катушката, мерките за разпространяване на топлина могат да бъдат подобрени, като добавяне на радиатори, вентилационни отвори, вентилатори и т.н. Радиаторите могат да увеличат площта на контакт между катушката и въздуха и да подобрят ефективността на разпространяването на топлината; вентилационните отвори могат да насърчат циркулацията на въздуха и да отведат топлината, генерирана от катушката; вентилаторите могат да принудително раздвижат въздуха и да ускорят процеса на разпространяване на топлината.

Например, в електронно устройство с висока мощност, катушката обикновено се монтира на радиатор и се охлажда чрез вентилационни отвори или вентилатори. Това може ефективно да намали температурата на катушката и да предотврати изгарянето.

3. Контрол върху тока и напрежението

Избягвайте преминаването на прекомерен ток или излагането на катушката на прекомерно напрежение. Могат да се използват подходящи защитни елементи, като предпазни връзки, автоматични предпазители и регулатори на напрежение, за да се ограничи големината на тока и напрежението.

Например, в цепта за хранене, за да се предотврати изгарянето на катушката поради прекомерен ток, може да се инсталира предпазна връзка в цепта. Когато токът надхвърли номиналния ток на предпазната връзка, тя ще се разтвори и ще прекъсне цепта, за да защити катушката и другите елементи.

4. Редовна проверка и поддръжка

Редовно проверявайте външния вид, температурата, изолационните свойства и т.н. на катушката, и откривайте и решавайте потенциални проблеми навреме. Ако се установи, че катушката е прекомерно гореща, сменя цвета, има аномален мирис и т.н., спрете нейното използване веднага и проведете проверка и ремонт.

Например, в електронно устройство, което работи дълго време, катушката трябва да се проверява и поддържа редовно, да се почиства прах и отпадъци, да се проверява дали изолацията е в добър състояние, и да се измерват съпротивлението и индуктивността на катушката. Това може да помогне за навременното откриване на проблеми с катушката и да се предприемат съответни мерки, за да се избегне изгарянето.

В заключение, когато променлив ток преминава през катушка, катушката ще генерира магнитно поле, наведено електродвижещо напрежение и потеря на енергия. За да се избегне изгарянето на катушката, могат да се избират подходящи параметри на катушката, да се подобрят мерките за разпространяване на топлина, да се контролира токът и напрежението, и да се провежда редовна проверка и поддръжка.