Quan una corrent alternada passa per una bobina, es produeixen les següents situacions:
I. Efectes electromagnètics
1. Generació d'un camp magnètic
Quan una corrent alternada passa per una bobina, es genera un camp magnètic alternat al voltant de la bobina. La intensitat d'aquest camp magnètic canvia amb el canvi de la corrent.
Per exemple, en un electroimant, quan una corrent alternada passa per una bobina, es genera un camp magnètic que atrai objectes ferromagnètics. La direcció i la intensitat d'aquest camp magnètic canvien amb el canvi de direcció i magnitud de la corrent alternada.
2. Força electromotriu induïda
Segons la llei de Faraday de l'inducció electromagnètica, un camp magnètic que varia generarà una força electromotriu induïda en la bobina. La direcció d'aquesta força electromotriu induïda és contrària a la direcció del canvi de la corrent i s'anomena força electromotriu autoinduïda.
Per exemple, quan la corrent alternada augmenta, la força electromotriu autoinduïda haurà d'obstar l'augment de la corrent; quan la corrent alternada disminueix, la força electromotriu autoinduïda haurà d'obstar la disminució de la corrent. Aquest fenomen d'autoinducció joca un paper important en els circuits de corrent alternada. Per exemple, els elements inductius poden utilitzar-se per filtrar i limitar la corrent.
II. Pèrdua d'energia
1. Pèrdua per resistència
La bobina mateixa té una certa resistència. Quan una corrent alternada passa per la bobina, es produirà una pèrdua de potència en la resistència, manifestada com a calor.
Per exemple, si la resistència d'una bobina és R i la corrent alternada que passa per ella és I, llavors la pèrdua de potència de la bobina és P=I²R. Si la corrent és gran o la resistència de la bobina és gran, la pèrdua de potència augmentarà, provocant un augment de la temperatura de la bobina.
2. Pèrdua per corrents de Foucault
Sota l'acció d'un camp magnètic alternat, es generaran corrents de Foucault dins del conductor de la bobina. Les corrents de Foucault generaràn una pèrdua de potència en el conductor, també manifestada com a calor.
Per exemple, en el nucli de ferro d'un transformador, a causa de l'acció d'un camp magnètic alternat, es produirà una pèrdua per corrents de Foucault. Per reduir aquesta pèrdua, el nucli de ferro d'un transformador sol adoptar una estructura laminada per augmentar la resistència del camí de les corrents de Foucault i reduir la magnitud d'aquestes corrents.
III. Mètodes per evitar la cremada
1. Triar paràmetres de bobina adequats
Segons les necessitats de les aplicacions pràctiques, trieu paràmetres de bobina adequats com el nombre de voltes, el diàmetre del fil i el material aïllant. Augmentar el nombre de voltes de la bobina pot augmentar el valor d'inductància, però també augmentarà la resistència i el volum; triar un diàmetre de fil més gran pot reduir la resistència, però també incrementarà el cost i el volum.
Per exemple, en el disseny d'un filtre inductiu, cal seleccionar paràmetres de bobina adequats segons paràmetres com la tensió d'entrada i sortida, la corrent i la freqüència per complir els requisits de filtratge i evitar el sobrecalorament i la cremada de la bobina.
2. Reforçar les mesures de dissipació de calor
Per reduir la temperatura de la bobina, es poden reforçar les mesures de dissipació de calor, com afegir ales de refrigeració, orificis de ventilació, ventiladors, etc. Les ales de refrigeració poden augmentar l'àrea de contacte entre la bobina i l'aire i millorar l'eficiència de dissipació de calor; els orificis de ventilació poden promoure la circulació d'aire i portar-se'n el calor generat per la bobina; els ventiladors poden forçar el flux d'aire i accelerar la velocitat de dissipació de calor.
Per exemple, en un dispositiu electrònic de gran potència, la bobina sol instal·lar-se en una ale de refrigeració i refredar-se mitjançant orificis de ventilació o ventiladors. Això pot reduir eficientment la temperatura de la bobina i evitar la cremada.
3. Controlar la corrent i la tensió
Evitar que passi una corrent excessiva o que la bobina estigui sotmesa a una tensió excessiva. Es poden utilitzar elements protectors adequats com fusibles, interruptors automàtics i reguladors de tensió per limitar la magnitud de la corrent i la tensió.
Per exemple, en un circuit d'alimentació, per prevenir que la bobina es cremi a causa d'una corrent excessiva, es pot instal·lar un fusible en el circuit. Quan la corrent supera la corrent nominal del fusible, aquest saltarà i tallarà el circuit per protegir la bobina i altres elements.
4. Inspecció i manteniment regulars
Inspeccionar regularment l'aparença, la temperatura, el rendiment aïllant, etc. de la bobina, i trobar i tractar problemes potencials a temps. Si es detecta sobrecalorament, canvi de color, olor anormal, etc. en la bobina, interrompeu-ne immediatament l'ús i realitzeu una inspecció i reparació.
Per exemple, en un dispositiu electrònic que opera durant un temps llarg, la bobina ha de ser inspeccionada i mantenida regularment, netejar-se la pols i detritus, verificar-se que l'aïllament estigui en bon estat, i mesurar-se els valors de resistència i inductància de la bobina. Això permet detectar problemes amb la bobina a temps i prendre mesures corresponents per evitar la cremada.
En resum, quan una corrent alternada passa per una bobina, aquesta generarà un camp magnètic, una força electromotriu induïda i una pèrdua d'energia. Per evitar la cremada de la bobina, es poden seleccionar paràmetres de bobina adequats, reforçar les mesures de dissipació de calor, controlar la corrent i la tensió, i realitzar inspeccions i manteniments regulars.