Wat gebeurt er met een spoel wanneer er wisselstroom doorheen wordt geleid? Hoe voorkomt het dat het verbrand raakt?

Wanneer een wisselstroom door een spoel loopt, doen zich de volgende situaties voor:

I. Elektromagnetische effecten

1. Opwekking van een magnetisch veld

 Wanneer een wisselstroom door een spoel loopt, wordt er een wisselend magnetisch veld om de spoel opgewekt. De intensiteit van dit magnetisch veld verandert met de verandering van de stroom.

Bijvoorbeeld, in een elektromagneet, wanneer een wisselstroom door een spoel loopt, wordt er een magnetisch veld opgewekt dat ferromagnetische objecten aantrekt. De richting en intensiteit van dit magnetisch veld veranderen met de verandering van richting en grootte van de wisselstroom.

2. Geademde elektromotorische kracht

Volgens Faradays wet van elektromagnetische inductie zal een veranderend magnetisch veld een geademde elektromotorische kracht in de spoel opwekken. De richting van deze geademde elektromotorische kracht is tegengesteld aan de richting van de stroomverandering en wordt zelfgeïnduceerde elektromotorische kracht genoemd.

Bijvoorbeeld, wanneer de wisselstroom toeneemt, zal de zelfgeïnduceerde elektromotorische kracht de stroomtoename belemmeren; wanneer de wisselstroom afneemt, zal de zelfgeïnduceerde elektromotorische kracht de stroomafname belemmeren. Dit zelfinductieverschijnsel speelt een belangrijke rol in wisselstroomcircuits. Bijvoorbeeld, inductieve elementen kunnen worden gebruikt voor filteren en stroombeperking.

II. Energieverlies

1. Verlies door weerstand

De spoel heeft zelf een bepaalde weerstand. Wanneer een wisselstroom door de spoel loopt, treedt er vermogensverlies op in de weerstand, wat zich uit als verwarming.

Bijvoorbeeld, als de weerstand van een spoel R is en de wisselstroom die erdoor loopt I, dan is het vermogensverlies van de spoel P=I2R. Als de stroom groot is of de spoelweerstand groot, neemt het vermogensverlies toe, wat leidt tot een stijging van de spoeltemperatuur.

2. Wervelstroomverlies

Onder invloed van een wisselmagnetisch veld ontstaan er wervelstromen binnen de geleider van de spoel. Wervelstromen zullen vermogensverlies in de geleider veroorzaken, wat zich ook uit als verwarming.

Bijvoorbeeld, in het ijzeren kern van een transformator, door de werking van een wisselmagnetisch veld, zal er wervelstroomverlies optreden. Om wervelstroomverlies te verminderen, wordt de ijzeren kern van een transformator meestal gelamineerd om de wegweerstand van wervelstromen te verhogen en de grootte van wervelstromen te verminderen.

III. Methoden om uitslaan te voorkomen

1. Kies passende spoelparameters

Kies, afhankelijk van de behoeften van praktische toepassingen, passende spoelparameters zoals het aantal windingen, draaddiameter en isolatiemateriaal. Het vergroten van het aantal windingen van de spoel kan de inductiewaarde verhogen, maar het zal ook de weerstand en het volume verhogen; het kiezen van een grotere draaddiameter kan de weerstand verlagen, maar het zal ook de kosten en het volume verhogen.

Bijvoorbeeld, bij het ontwerpen van een inductief filter, moeten passende spoelparameters worden gekozen op basis van parameters zoals ingangs- en uitgangsspanning, stroom en frequentie om aan de filtervereisten te voldoen en oververhitting en uitslaan van de spoel te voorkomen.

2. Versterk warmteafvoermaatregelen

Om de temperatuur van de spoel te verlagen, kunnen warmteafvoermaatregelen worden versterkt, zoals het toevoegen van koellichamen, ventilatieopeningen, ventilatoren, enz. Koellichamen kunnen de contactoppervlakte tussen de spoel en de lucht vergroten en de warmteafvoerefficiëntie verbeteren; ventilatieopeningen kunnen de luchtcirculatie bevorderen en de door de spoel geproduceerde warmte weghalen; ventilatoren kunnen gedwongen luchtstroom creëren en de warmteafvoersnelheid versnellen.

Bijvoorbeeld, in een elektronisch apparaat met hoge vermogen, wordt de spoel meestal geïnstalleerd op een koellichaam en gekoeld door ventilatieopeningen of ventilatoren. Dit kan de temperatuur van de spoel effectief verlagen en uitslaan voorkomen.

3. Controleer stroom en spanning

Vermijd het laten lopen van te veel stroom of het blootstellen van de spoel aan te hoge spanning. Gebruik passende beschermingselementen zoals zekeringen, schakelaars en spanningregelaars om de grootte van stroom en spanning te beperken.

Bijvoorbeeld, in een voedingsschakeling, om te voorkomen dat de spoel door overstroom uitslaat, kan een zekering in de schakeling worden geïnstalleerd. Wanneer de stroom de nominale stroom van de zekering overschrijdt, zal de zekering doorslaan en de schakeling onderbreken om de spoel en andere elementen te beschermen.

4. Regelmatige inspectie en onderhoud

Inspecteer regelmatig de uiterlijke kenmerken, temperatuur, isolatieprestaties, enz. van de spoel, en vind en handel potentiële problemen tijdig af. Als er oververhitting, verkleuring, abnormale geuren, enz. op de spoel worden waargenomen, stop onmiddellijk met gebruik en voer inspectie en reparatie uit.

Bijvoorbeeld, in een elektronisch apparaat dat langdurig werkt, moet de spoel regelmatig worden geïnspecteerd en onderhouden, stof en vuil moeten worden verwijderd, de isolatie moet worden gecontroleerd op goede staat, en de weerstand en inductiewaarden van de spoel moeten worden gemeten. Dit kan problemen met de spoel tijdig detecteren en passende maatregelen nemen om uitslaan te voorkomen.

Samenvattend, wanneer een wisselstroom door een spoel loopt, zal de spoel een magnetisch veld, een geademde elektromotorische kracht en energieverlies genereren. Om uitslaan van de spoel te voorkomen, kunnen passende spoelparameters worden gekozen, warmteafvoermaatregelen worden versterkt, stroom en spanning worden gecontroleerd, en regelmatige inspectie en onderhoud worden uitgevoerd.