เมื่อมีการผ่านกระแสไฟฟ้าสลับผ่านขดลวด จะเกิดอะไรขึ้น ขดลวดหลีกเลี่ยงการไหม้อย่างไร

เมื่อกระแสสลับผ่านขดลวด จะเกิดสถานการณ์ต่อไปนี้:

I. ผลของแม่เหล็กไฟฟ้า

1. การสร้างสนามแม่เหล็ก

 เมื่อกระแสสลับผ่านขดลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กสลับรอบขดลวด ความเข้มของสนามแม่เหล็กนี้จะเปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของกระแส.

ตัวอย่างเช่น ในแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อกระแสสลับผ่านขดลวด จะเกิดสนามแม่เหล็กที่ดึงดูดวัตถุเฟอร์โรแมกเนติค ทิศทางและความเข้มของสนามแม่เหล็กนี้จะเปลี่ยนแปลงตามทิศทางและความแรงของกระแสสลับ.

2. แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

ตามกฎของฟาราเดย์เกี่ยวกับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในขดลวด ทิศทางของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำนี้จะตรงกันข้ามกับทิศทางของการเปลี่ยนแปลงของกระแส และเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำตนเอง.

ตัวอย่างเช่น เมื่อกระแสสลับเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำตนเองจะขัดขวางการเพิ่มขึ้นของกระแส; เมื่อกระแสสลับลดลง แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำตนเองจะขัดขวางการลดลงของกระแส ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำตนเองนี้มีบทบาทสำคัญในวงจรกระแสสลับ เช่น องค์ประกอบเหนี่ยวนำสามารถใช้สำหรับการกรองและการจำกัดกระแส.

II. การสูญเสียพลังงาน

1. การสูญเสียจากความต้านทาน

ขดลวดเองมีความต้านทานบางระดับ เมื่อกระแสสลับผ่านขดลวด จะเกิดการสูญเสียกำลังบนความต้านทาน ซึ่งแสดงเป็นความร้อน.

ตัวอย่างเช่น ถ้าความต้านทานของขดลวดคือ R และกระแสสลับที่ผ่านคือ I แล้วกำลังที่สูญเสียของขดลวดคือ P=I²R ถ้ากระแสใหญ่หรือความต้านทานของขดลวดมาก กำลังที่สูญเสียจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้อุณหภูมิของขดลวดเพิ่มขึ้น.

2. การสูญเสียจากกระแสน้ำวน

ภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กสลับ จะเกิดกระแสน้ำวนภายในตัวนำของขดลวด กระแสน้ำวนจะสร้างการสูญเสียกำลังในตัวนำ ซึ่งแสดงเป็นความร้อน.

ตัวอย่างเช่น ในแกนเหล็กของหม้อแปลง เนื่องจากการกระทำของสนามแม่เหล็กสลับ จะเกิดการสูญเสียจากกระแสน้ำวน เพื่อลดการสูญเสียจากกระแสน้ำวน แกนเหล็กของหม้อแปลงมักใช้โครงสร้างแบบแผ่นเพื่อเพิ่มความต้านทานของทางเดินกระแสน้ำวนและลดขนาดของกระแสน้ำวน.

III. วิธีการป้องกันการไหม้

1. เลือกพารามิเตอร์ของขดลวดที่เหมาะสม

ตามความต้องการในการประยุกต์ใช้งานจริง เลือกพารามิเตอร์ของขดลวดที่เหมาะสม เช่น จำนวนรอบของขดลวด ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของสาย และวัสดุฉนวน เพิ่มจำนวนรอบของขดลวดสามารถเพิ่มค่าความเหนี่ยวนำ แต่จะเพิ่มความต้านทานและปริมาณ; เลือกขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของสายที่ใหญ่ขึ้นสามารถลดความต้านทาน แต่จะเพิ่มค่าใช้จ่ายและปริมาณ.

ตัวอย่างเช่น เมื่อกำลังออกแบบตัวกรองเหนี่ยวนำ พารามิเตอร์ของขดลวดที่เหมาะสมจำเป็นต้องเลือกตามพารามิเตอร์เช่น แรงดันขาเข้าและขาออก กระแส และความถี่ เพื่อตอบสนองความต้องการในการกรองและป้องกันการไหม้ของขดลวด.

2. เสริมมาตรการระบายความร้อน

เพื่อลดอุณหภูมิของขดลวด สามารถเสริมมาตรการระบายความร้อน เช่น เพิ่มฮีทซิงค์ ช่องระบายอากาศ พัดลม ฯลฯ ฮีทซิงค์สามารถเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างขดลวดกับอากาศและเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อน; ช่องระบายอากาศสามารถส่งเสริมการไหลเวียนของอากาศและพาความร้อนที่เกิดจากขดลวดออกไป; พัดลมสามารถบังคับให้เกิดการไหลของอากาศและเร่งความเร็วในการระบายความร้อน.

ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีกำลังสูง ขดลวดมักจะติดตั้งบนฮีทซิงค์และระบายความร้อนโดยช่องระบายอากาศหรือพัดลม ซึ่งสามารถลดอุณหภูมิของขดลวดได้อย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันการไหม้.

3. ควบคุมกระแสและแรงดัน

หลีกเลี่ยงการผ่านกระแสที่มากเกินไปหรือการส่งแรงดันที่มากเกินไปให้กับขดลวด สามารถใช้อุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม เช่น ฟิวส์ สวิตช์ตัดวงจร และเครื่องควบคุมแรงดัน เพื่อจำกัดขนาดของกระแสและแรงดัน.

ตัวอย่างเช่น ในวงจรจ่ายไฟ เพื่อป้องกันการไหม้ของขดลวดเนื่องจากกระแสเกิน สามารถติดตั้งฟิวส์ในวงจร เมื่อกระแสเกินค่ากำหนดของฟิวส์ ฟิวส์จะขาดและตัดวงจรเพื่อป้องกันขดลวดและองค์ประกอบอื่น ๆ.

4. การตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ

ตรวจสอบสภาพภายนอก อุณหภูมิ สมรรถนะฉนวน ฯลฯ ของขดลวดอย่างสม่ำเสมอ และพบและจัดการกับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นทันท่วงที หากพบว่าขดลวดมีความร้อนสูง การเปลี่ยนสี กลิ่นไม่ปกติ ควรหยุดใช้งานทันทีและทำการตรวจสอบและซ่อมแซม.

ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง ควรตรวจสอบและบำรุงรักษาขดลวดอย่างสม่ำเสมอ ทำความสะอาดฝุ่นและเศษขยะ ตรวจสอบสภาพฉนวนว่าอยู่ในสภาพดี และวัดค่าความต้านทานและค่าความเหนี่ยวนำของขดลวด ซึ่งสามารถตรวจพบปัญหาของขดลวดได้ทันท่วงทีและดำเนินการแก้ไขเพื่อป้องกันการไหม้.

สรุป เมื่อกระแสสลับผ่านขดลวด ขดลวดจะสร้างสนามแม่เหล็ก แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ และการสูญเสียพลังงาน เพื่อป้องกันการไหม้ของขดลวด สามารถเลือกพารามิเตอร์ของขดลวดที่เหมาะสม เสริมมาตรการระบายความร้อน ควบคุมกระแสและแรงดัน และทำการตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ.