Що відбувається з котушкою, коли через неї проходить черговий струм Як воно уникне перегріву

Коли черговий струм проходить через котушку, відбуваються наступні ситуації:

I. Електромагнітні ефекти

1. Генерація магнітного поля

 Коли черговий струм проходить через котушку, навколо неї генерується чергове магнітне поле. Інтенсивність цього магнітного поля змінюється разом із зміною струму.

Наприклад, у електромагнеті, коли черговий струм проходить через котушку, генерується магнітне поле, яке притягує феромагнітні об'єкти. Напрямок та інтенсивність цього магнітного поля змінюються залежно від зміни напрямку та величини чергового струму.

2. Викликана електродвижуща сила

Згідно з законом Фарадея електромагнітної індукції, змінне магнітне поле викликає в котушці викликану електродвижущу силу. Напрямок цієї викликаної електродвижущої сили протилежний напрямку зміни струму, і називається самоіндуктивною електродвижущою силою.

Наприклад, коли черговий струм збільшується, самоіндуктивна електродвижуща сила буде заважати збільшенню струму; коли черговий струм зменшується, самоіндуктивна електродвижуща сила буде заважати зменшенню струму. Цей явище самоіндукції відіграє важливу роль у чергових електричних колах. Наприклад, індуктивні елементи можна використовувати для фільтрації та обмеження струму.

II. Втрати енергії

1. Втрати через опір

Сама котушка має певний опір. Коли черговий струм проходить через котушку, відбуваються втрати потужності на опорі, що проявляється нагріванням.

Наприклад, якщо опір котушки становить R, а черговий струм, що проходить через неї, становить I, то втрати потужності котушки становлять P=I2R. Якщо струм великій або опір котушки великій, втрати потужності збільшуються, що призводить до збільшення температури котушки.

2. Втрати через вихрові струми

Під дією чергового магнітного поля у провіднику котушки виникають вихрові струми. Вихрові струми викликають втрати потужності в провіднику, що також проявляється нагріванням.

Наприклад, у залізному сердечнику трансформатора, через дію чергового магнітного поля, виникають втрати через вихрові струми. Для зменшення втрат через вихрові струми, залізний сердечник трансформатора зазвичай має пластинчасту структуру, що збільшує опір шляху вихрових струмів та зменшує їхню величину.

III. Методи запобігання перегорінню

1. Вибір правильних параметрів котушки

Відповідно до потреб практичного застосування, виберіть правильні параметри котушки, такі як кількість обмоток, діаметр дроту та матеріал ізоляції. Збільшення кількості обмоток котушки може збільшити значення індуктивності, але це також збільшить опір та об'єм; вибір більшого діаметра дроту може зменшити опір, але це також збільшить вартість та об'єм.

Наприклад, при проектуванні індуктивного фільтра, потрібно вибрати правильні параметри котушки згідно з параметрами, такими як входна та вихідна напруга, струм та частота, щоб задовольнити вимоги фільтрації та уникнути перегріву та перегоріння котушки.

2. Покращення заходів тепловідведення

Для зменшення температури котушки можна покращити заходи тепловідведення, такі як додавання теплообмінників, вентиляційних отворів, вентиляторів тощо. Теплообмінники можуть збільшити контактну площу між котушкою та повітрям та покращити ефективність тепловідведення; вентиляційні отвори можуть сприяти циркуляції повітря та забрати тепло, що виробляється котушкою; вентилятори можуть примусово змусити повітряний потік та прискорити швидкість тепловідведення.

Наприклад, у електронному пристрої з високою потужністю, котушка зазвичай встановлюється на теплообмінник і охолоджується за допомогою вентиляційних отворів або вентиляторів. Це може ефективно знизити температуру котушки та уникнути перегоріння.

3. Контроль струму та напруги

Уникайте проходження надмірного струму або піддаючи котушку надмірній напрузі. Можна використовувати відповідні захисні елементи, такі як палички, автомати та регулятори напруги, для обмеження величини струму та напруги.

Наприклад, у електропостачальному контурі, щоб запобігти перегорінню котушки через надмірний струм, у контурі можна встановити паличку. Коли струм перевищує номінальний струм палички, паличка спалахує та відключає контур, захищаючи котушку та інші елементи.

4. Регулярна перевірка та технічне обслуговування

Регулярно перевіряйте зовнішній вигляд, температуру, ізоляційні властивості тощо котушки, та вчасно знаходьте та виправляйте потенційні проблеми. Якщо на котушці виявлено перегрівання, зміну кольору, незвичний запах тощо, немедля припиніть її використання та проведіть перевірку та ремонт.

Наприклад, у електронному пристрої, який працює довго, котушку слід регулярно перевіряти та обслуговувати, очищати від пилу та сміття, перевіряти стан ізоляції, та вимірювати опір та індуктивні значення котушки. Це дозволить вчасно виявити проблеми з котушкою та прийняти відповідні заходи, щоб уникнути перегоріння.

Отже, коли черговий струм проходить через котушку, котушка генерує магнітне поле, викликану електродвижущу силу та втрати енергії. Щоб уникнути перегоріння котушки, можна вибирати правильні параметри котушки, покращувати заходи тепловідведення, контролювати струм та напругу, та проводити регулярну перевірку та технічне обслуговування.