چه اتفاقی برای یک سیم پیچ زمانی که جریان متناوب از آن عبور می‌کند می‌افتد؟ چگونه از سوختن جلوگیری می‌کند؟

هنگامی که یک جریان متناوب از طریق یک پیچه عبور می‌کند، موارد زیر رخ می‌دهد:

I. اثرات الکترومغناطیسی

1. تولید میدان مغناطیسی

 هنگامی که یک جریان متناوب از طریق یک پیچه عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی متناوب در اطراف پیچه تولید می‌شود. شدت این میدان مغناطیسی با تغییر جریان تغییر می‌کند.

به عنوان مثال، در یک الکترومغناطیس، هنگامی که یک جریان متناوب از طریق یک پیچه عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی که اجسام فرومغناطیسی را جذب می‌کند تولید می‌شود. جهت و شدت این میدان مغناطیسی با تغییر جهت و شدت جریان متناوب تغییر می‌کند.

2. القای نیروی الکترموتوئور (الکترومغناطیسی)

بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، یک میدان مغناطیسی متغیر یک نیروی الکترموتوئور القاء شده در پیچه تولید می‌کند. جهت این نیروی الکترموتوئور القاء شده بر خلاف جهت تغییر جریان است و به آن نیروی الکترموتوئور خود القایی گفته می‌شود.

به عنوان مثال، هنگامی که جریان متناوب افزایش می‌یابد، نیروی الکترموتوئور خود القایی افزایش جریان را محدود می‌کند؛ و هنگامی که جریان متناوب کاهش می‌یابد، نیروی الکترموتوئور خود القایی کاهش جریان را محدود می‌کند. این پدیده خود القایی در مدارهای جریان متناوب نقش مهمی ایفا می‌کند. به عنوان مثال، المان‌های القایی می‌توانند برای فیلتر کردن و محدود کردن جریان استفاده شوند.

II. از دست دادن انرژی

1. از دست دادن انرژی از طریق مقاومت

پیچه خود دارای مقاومت مشخصی است. هنگامی که یک جریان متناوب از طریق پیچه عبور می‌کند، از دست دادن انرژی روی مقاومت رخ می‌دهد که به صورت گرم شدن ظاهر می‌شود.

به عنوان مثال، اگر مقاومت یک پیچه R و جریان متناوب عبوری از آن I باشد، آنگاه از دست دادن انرژی پیچه P=I2R خواهد بود. اگر جریان بزرگ باشد یا مقاومت پیچه بزرگ باشد، از دست دادن انرژی افزایش می‌یابد که منجر به افزایش دما در پیچه می‌شود.

2. از دست دادن انرژی از طریق جریان‌های دوگانه

در نتیجه عمل یک میدان مغناطیسی متناوب، جریان‌های دوگانه در داخل هادی پیچه تولید می‌شوند. جریان‌های دوگانه از دست دادن انرژی در هادی را تولید می‌کنند که نیز به صورت گرم شدن ظاهر می‌شود.

به عنوان مثال، در هسته آهن یک ترانسفورماتور، به دلیل عمل یک میدان مغناطیسی متناوب، از دست دادن انرژی جریان‌های دوگانه رخ می‌دهد. برای کاهش از دست دادن انرژی جریان‌های دوگانه، معمولاً هسته آهن یک ترانسفورماتور دارای ساختار لایه‌ای است تا مقاومت مسیر جریان‌های دوگانه را افزایش داده و شدت جریان‌های دوگانه را کاهش دهد.

III. روش‌های جلوگیری از سوختن

1. انتخاب پارامترهای مناسب پیچه

بر اساس نیازهای کاربردی عملی، پارامترهای مناسب پیچه مانند تعداد دورها، قطر سیم و مواد عایق انتخاب شوند. افزایش تعداد دورهای پیچه مقدار القایی را افزایش می‌دهد، اما مقاومت و حجم را نیز افزایش می‌دهد؛ انتخاب قطر سیم بزرگتر مقاومت را کاهش می‌دهد، اما هزینه و حجم را نیز افزایش می‌دهد.

به عنوان مثال، هنگام طراحی یک فیلتر القایی، نیاز است پارامترهای مناسب پیچه بر اساس پارامترهایی مانند ولتاژ ورودی و خروجی، جریان و فرکانس انتخاب شوند تا نیازهای فیلتر کردن را برآورده کرده و از گرم شدن و سوختن پیچه جلوگیری شود.

2. تقویت اقدامات تảnی

برای کاهش دما در پیچه، اقدامات تảnی می‌توانند تقویت شوند، مانند افزودن سطح تان، سوراخ‌های تهویه، موتورهای بادکنکی و غیره. سطح تان می‌تواند مساحت تماس بین پیچه و هوا را افزایش داده و کارایی تانت را بهبود بخشد؛ سوراخ‌های تهویه می‌توانند گردش هوا را تقویت کرده و گرما تولید شده توسط پیچه را بگیرند؛ موتورهای بادکنکی می‌توانند جریان هوا را اجباری کرده و سرعت تانت را افزایش دهند.

به عنوان مثال، در یک دستگاه الکترونیکی با توان بالا، پیچه معمولاً روی یک سطح تان نصب شده و با سوراخ‌های تهویه یا موتورهای بادکنکی خنک می‌شود. این می‌تواند به طور مؤثر دما در پیچه را کاهش داده و از سوختن جلوگیری کند.

3. کنترل جریان و ولتاژ

از عبور جریان بیش از حد یا اعمال ولتاژ بیش از حد به پیچه پرهیز کنید. عناصر محافظ مناسب مانند فیوز‌ها، دستگاه‌های قطع کننده مدار و تنظیم‌کننده‌های ولتاژ می‌توانند برای محدود کردن مقدار جریان و ولتاژ استفاده شوند.

به عنوان مثال، در یک مدار تامین برق، برای جلوگیری از سوختن پیچه به دلیل جریان بیش از حد، می‌توان یک فیوز در مدار نصب کرد. هنگامی که جریان از جریان اسمی فیوز بیشتر شود، فیوز قطع می‌شود و مدار را قطع می‌کند تا پیچه و سایر المان‌ها را محافظت کند.

4. بازرسی و نگهداری منظم

به طور منظم ظاهر، دما، عملکرد عایق و غیره پیچه را بازرسی کنید و مشکلات پتانسیل را به موقع پیدا و حل کنید. اگر گرم شدن، تغییر رنگ، بوی غیرعادی و غیره در پیچه مشاهده شود، فوراً استفاده از آن را متوقف کرده و بازرسی و تعمیر کنید.

به عنوان مثال، در یک دستگاه الکترونیکی که به طور مداوم کار می‌کند، باید پیچه به طور منظم بازرسی و نگهداری شود، غبار و زباله‌ها پاک شوند، وضعیت عایق بررسی شود و مقادیر مقاومت و القایی پیچه اندازه‌گیری شود. این می‌تواند مشکلات پیچه را به موقع تشخیص داده و اقدامات مربوطه را برای جلوگیری از سوختن انجام دهد.

به طور خلاصه، هنگامی که یک جریان متناوب از طریق یک پیچه عبور می‌کند، پیچه یک میدان مغناطیسی، نیروی الکترموتوئور القاء شده و از دست دادن انرژی تولید می‌کند. برای جلوگیری از سوختن پیچه، می‌توان پارامترهای مناسب پیچه را انتخاب کرد، اقدامات تانت را تقویت کرد، جریان و ولتاژ را کنترل کرد و بازرسی و نگهداری منظم انجام داد.