Que ocorre cunha bobina cando se pasa corrente alternada por ela? Como evita queimar-se?

Cando unha corrente alternada pasa por unha bobina, ocorren as seguintes situacións:

I. Efectos electromagnéticos

1. Xeración dun campo magnético

 Cando unha corrente alternada pasa por unha bobina, xérase un campo magnético alternado arredor da bobina. A intensidade deste campo magnético cambia co cambio da corrente.

Por exemplo, nun electroimán, cando unha corrente alternada pasa por unha bobina, xérase un campo magnético que atrai obxectos ferromagnéticos. A dirección e a intensidade deste campo magnético cambian co cambio de dirección e magnitude da corrente alternada.

2. Forza electromotriz inducida

Segundo a lei de Faraday da indución electromagnética, un campo magnético cambiante xerará unha forza electromotriz inducida na bobina. A dirección desta forza electromotriz inducida é oposta á dirección do cambio da corrente e chámase forza electromotriz autoinducida.

Por exemplo, cando a corrente alternada aumenta, a forza electromotriz autoinducida impedirá o aumento da corrente; cando a corrente alternada diminúe, a forza electromotriz autoinducida impedirá a diminución da corrente. Este fenómeno de autoinducción xoga un papel importante en circuitos de corrente alternada. Por exemplo, os elementos inductivos poden usarse para filtrar e limitar a corrente.

II. Perda de enerxía

1. Perda de resistencia

A propia bobina ten unha certa resistencia. Cando unha corrente alternada pasa pola bobina, ocorrerá unha perda de potencia na resistencia, manifestada como calor.

Por exemplo, se a resistencia dunha bobina é R e a corrente alternada que pasa por ela é I, entón a perda de potencia da bobina é P=I²R . Se a corrente é grande ou a resistencia da bobina é grande, a perda de potencia aumentará, levando a un aumento da temperatura da bobina.

2. Perda de correntes de Foucault

Baixo a acción dun campo magnético alternado, xéranse correntes de Foucault dentro do condutor da bobina. As correntes de Foucault xerarán unha perda de potencia no condutor, tamén manifestada como calor.

Por exemplo, no núcleo de ferro dun transformador, debido á acción dun campo magnético alternado, ocorrerá unha perda de correntes de Foucault. Para reducir esta perda, o núcleo de ferro dun transformador adoita adoptar unha estrutura laminada para aumentar a resistencia ao camiño das correntes de Foucault e reducir a súa magnitude.

III. Métodos para evitar a quema

1. Selección de parámetros adecuados da bobina

Segundo as necesidades das aplicacións prácticas, seleccionar parámetros adecuados da bobina como o número de voltas, o diámetro do fío e o material de aislamento. Aumentar o número de voltas da bobina pode aumentar o valor de indutancia, pero tamén aumentará a resistencia e o volume; escoller un diámetro de fío maior pode reducir a resistencia, pero tamén aumentará o custo e o volume.

Por exemplo, ao deseñar un filtro inductivo, necesítanse seleccionar parámetros adecuados da bobina segundo parámetros como a tensión de entrada e saída, a corrente e a frecuencia para cumprir os requisitos de filtrado e evitar o sobrecalentamento e a quema da bobina.

2. Reforzar as medidas de disipación de calor

Para reducir a temperatura da bobina, pódense reforzar as medidas de disipación de calor, como engadir dissipadores de calor, orificios de ventilación, ventiladores, etc. Os dissipadores de calor poden aumentar a área de contacto entre a bobina e o aire e mellorar a eficiencia de disipación de calor; os orificios de ventilación poden promover a circulación de aire e levar o calor xerado pola bobina; os ventiladores poden forzar o fluxo de aire e acelerar a velocidade de disipación de calor.

Por exemplo, nun dispositivo electrónico de alta potencia, a bobina adoita instalarse nun dissipador de calor e ser refrixado por orificios de ventilación ou ventiladores. Isto pode reducir eficazmente a temperatura da bobina e evitar a quema.

3. Controlar a corrente e a tensión

Evitar pasar corrente excesiva ou someter a bobina a unha tensión excesiva. Poden usarse elementos de protección adecuados como fusibles, interruptores automáticos e reguladores de tensión para limitar a magnitude da corrente e da tensión.

Por exemplo, nun circuito de alimentación, para evitar que a bobina se queime debido a unha corrente excesiva, pódese instalar un fusible no circuito. Cando a corrente supere a corrente nominal do fusible, este fundirá e cortará o circuito para protexer a bobina e outros elementos.

4. Inspección e manutención regular

Inspeccionar regularmente a apariencia, a temperatura, o desempeño de aislamento, etc. da bobina, e atopar e tratar problemas potenciais a tempo. Se se detectan sobrecalentamento, mudança de cor, olor anómalo, etc. na bobina, detéñase a súa utilización inmediatamente e realícese unha inspección e reparación.

Por exemplo, nun dispositivo electrónico que opera durante moito tempo, a bobina debe inspeccionarse e mantérse-se regularmente, limpar a pó e restos, comprobar que o aislamento está en bo estado e medir os valores de resistencia e indutancia da bobina. Isto pode detectar problemas coa bobina a tempo e tomar medidas correspondentes para evitar a quema.

En resumo, cando unha corrente alternada pasa por unha bobina, a bobina xerará un campo magnético, forza electromotriz inducida e perda de enerxía. Para evitar a quema da bobina, poden seleccionarse parámetros adecuados da bobina, reforzarse as medidas de disipación de calor, controlarse a corrente e a tensión, e realizarse inspeccións e manutencións regulares.