چه اتفاقی برای یک پیچه می‌افتد وقتی جریان متناوب از آن عبور می‌کند؟ چگونه از سوختن جلوگیری می‌کند؟
هنگامی که یک جریان متناوب از طریق یک سیم پیچ عبور می‌کند، وضعیت‌های زیر رخ می‌دهد:
I. اثرات الکترومغناطیسی
1. تولید میدان مغناطیسی
هنگامی که یک جریان متناوب از طریق یک سیم پیچ عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی متناوب در اطراف سیم پیچ 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 سیم پیچ عبور می‌کند، یک میدان مغناطیسی که اجسام فرومغناطیسی را جذب می‌کند تولید می‌شود. جهت و شدت این میدان مغناطیسی با تغییر جهت و اندازه جریان متناوب تغییر می‌کند.
2. القای دارایی الکتروموتوری
بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی فارادی، یک میدان مغناطیسی متغیر یک دارایی الکتروموتوری القایی در سیم پیچ تولید خواهد کرد. جهت این دارایی الکتروموتوری القایی بر خلاف جهت تغییر جریان است و به آن دارایی الکتروموتوری خودالقا گفته می‌شود.
به عنوان مثال، هنگامی که جریان متناوب افزایش می‌یابد، دارایی الکتروموتوری خودالقا افزایش جریان را مختل می‌کند؛ هنگامی که جریان متناوب کاهش می‌یابد، دارایی الکتروموتوری خودالقا کاهش جریان را مختل می‌کند. این پدیده خودالقا نقش مهمی در مدارهای جریان متناوب دارد. به عنوان مثال، عناصر القایی می‌توانند برای فیلترینگ و محدود کردن جریان استفاده شوند.
II. از دست دادن انرژی
1. از دست دادن مقاومت
خود سیم پیچ دارای مقاومت معینی است. هنگامی که یک جریان متناوب از طریق سیم پیچ عبور می‌کند، از دست دادن انرژی روی مقاومت رخ می‌دهد که به صورت گرم شدن ظاهر می‌شود.
به عنوان مثال، اگر مقاومت یک سیم پیچ R باشد و جریان متناوبی که از آن عبور می‌کند I باشد، آنگاه از دست دادن انرژی سیم پیچ P=I2R است. اگر جریان بزرگ باشد یا مقاومت سیم پیچ بزرگ باشد، از دست دادن انرژی افزایش می‌یابد که منجر به افزایش دما در سیم پیچ می‌شود.
2. از دست دادن جریان حلقوی
تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی متناوب، جریان‌های حلقوی در داخل هادی سیم پیچ تولید می‌شوند. جریان‌های حلقوی از دست دادن انرژی در هادی تولید می‌کنند که به صورت گرم شدن ظاهر می‌شود.
به عنوان مثال، در هسته آهنی یک ترانسفورماتور، به دلیل تأثیر یک میدان مغناطیسی متناوب، از دست دادن جریان حلقوی رخ می‌دهد. برای کاهش از دست دادن جریان حلقوی، هسته آهنی ترانسفورماتور معمولاً ساختار لایه‌ای دارد تا مقاومت مسیر جریان‌های حلقوی افزایش یابد و اندازه جریان‌های حلقوی کاهش یابد.
III. روش‌های جلوگیری از سوختن
1. انتخاب پارامترهای مناسب سیم پیچ
بر اساس نیازهای کاربردی عملی، پارامترهای مناسب سیم پیچ مانند تعداد دورها، قطر سیم و ماده عایق را انتخاب کنید. افزایش تعداد دورهای سیم پیچ می‌تواند مقدار القایی را افزایش دهد، اما مقاومت و حجم را نیز افزایش می‌دهد؛ انتخاب قطر سیم بزرگ‌تر می‌تواند مقاومت را کاهش دهد، اما هزینه و حجم را نیز افزایش می‌دهد.
به عنوان مثال، هنگام طراحی یک فیلتر القایی، پارامترهای مناسب سیم پیچ باید بر اساس پارامترهایی مانند ولتاژ ورودی و خروجی، جریان و فرکانس انتخاب شوند تا نیازهای فیلترینگ برآورده شود و گرم شدن و سوختن سیم پیچ جلوگیری شود.
2. تقویت اقدامات تبدیل حرارت
برای کاهش دما در سیم پیچ، اقدامات تبدیل حرارت را می‌توان تقویت کرد، مانند افزودن رادیاتورها، سوراخ‌های تهویه، موتورهای بادکنک و غیره. رادیاتورها می‌توانند مساحت تماس بین سیم پیچ و هوا را افزایش دهند و کارایی تبدیل حرارت را بهبود بخشند؛ سوراخ‌های تهویه می‌توانند گردش هوا را تقویت کنند و حرارت تولید شده توسط سیم پیچ را ببرند؛ موتورهای بادکنک می‌توانند جریان هوا را اجباری کنند و سرعت تبدیل حرارت را افزایش دهند.
به عنوان مثال، در یک دستگاه الکترونیکی با توان بالا، سیم پیچ معمولاً روی یک رادیاتور نصب می‌شود و با سوراخ‌های تهویه یا موتورهای بادکنک خنک می‌شود. این می‌تواند دما را در سیم پیچ کاهش دهد و از سوختن آن جلوگیری کند.
3. کنترل جریان و ولتاژ
از عبور جریان بیش از حد یا قرار گرفتن سیم پیچ تحت ولتاژ بیش از حد پرهیز کنید. می‌توان از عناصر محافظ مناسب مانند بیمه‌ها، شکن‌های مدار و تنظیم‌کننده‌های ولتاژ برای محدود کردن مقدار جریان و ولتاژ استفاده کرد.
به عنوان مثال، در یک مدار تغذیه، برای جلوگیری از سوختن سیم پیچ به دلیل جریان بیش از حد، می‌توان یک بیمه در مدار نصب کرد. هنگامی که جریان از جریان اسمی بیمه بیشتر شود، بیمه قطع می‌شود و مدار را قطع می‌کند تا سیم پیچ و عناصر دیگر را محافظت کند.
4. بازرسی و نگهداری منظم
به طور منظم ظاهر، دما، عملکرد عایق و غیره سیم پیچ را بازرسی کنید و مشکلات پنهان را به موقع پیدا و حل کنید. اگر سیم پیچ گرم شده، رنگ تغییر یافته یا بوی غیرعادی داشته باشد، 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، سیم پیچ باید به طور منظم بازرسی و نگهداری شود، گرد و غبار و زباله‌ها باید پاک شوند، عایق باید برای حالت خوب بررسی شود و مقادیر مقاومت و القایی سیم پیچ باید اندازه‌گیری شوند. این می‌تواند مشکلات سیم پیچ را به موقع تشخیص دهد و اقدامات مربوطه را برای جلوگیری از سوختن اتخاذ کند.
در نتیجه، هنگامی که یک جریان متناوب از طریق یک سیم پیچ عبور می‌کند، سیم پیچ میدان مغناطیسی، دارایی الکتروموتوری القایی و از دست دادن انرژی تولید می‌کند. برای جلوگیری از سوختن سیم پیچ، می‌توان پارامترهای مناسب سیم پیچ را انتخاب کرد، اقدامات تبدیل حرارت را تقویت کرد، جریان و ولتاژ را کنترل کرد و بازرسی و نگهداری منظم انجام داد.
