عندما يتم قطع الملف فجأة، يخضع التيار لتغييرات كبيرة بسبب خاصية الملف في الحفاظ على تيار ثابت. فيما يلي شرح مفصل:
1. الخصائص الأساسية للملف
يمكن التعبير عن الخصائص الأساسية للملف بالمعادلة التالية:
V=L(dI/dt)
حيث:
V هو الجهد عبر الملف،
L هي الحث الذاتي للملف،
I هو التيار عبر الملف،
dI/dt هو معدل تغير التيار.
توضح هذه المعادلة أن الجهد عبر الملف يتناسب مع معدل تغير التيار. إذا تغير التيار بسرعة، سيتم إنتاج جهد عالٍ عبر الملف.
2. عند قطع الملف فجأة
عند قطع الملف فجأة، لا يمكن للتيار أن ينخفض إلى الصفر فوراً لأن الملف يقاوم التغييرات السريعة في التيار. وبشكل أكثر تحديداً:
لا يمكن للتغير الفوري في التيار
سبب: يخزن الملف طاقة المجال المغناطيسي، وعند محاولة التيار التوقف بشكل مفاجئ، يحاول الملف الحفاظ على التيار الأصلي.
نتيجة: ينتج الملف جهدًا عابرًا عاليًا عند نقطة القطع لمحاولة استمرار التيار.
ارتفاع جهد عابر
ارتفاع الجهد: بسبب عدم قدرة التيار على التغير فوراً، ينتج الملف جهدًا عابرًا عاليًا عند نقطة القطع. قد يكون هذا الارتفاع في الجهد مرتفعاً للغاية وقد يضر بمكونات أخرى في الدائرة.
إطلاق الطاقة: يؤدي هذا الجهد العالي إلى إطلاق الطاقة المخزنة في المجال المغناطيسي للملف بشكل سريع، غالباً على شكل قوس كهربائي.
3. الآثار العملية
تصريف القوس الكهربائي
القوس الكهربائي: عند نقطة القطع، قد يسبب الجهد العالي تصريف قوس كهربائي، مما يؤدي إلى ظهور الشرارات أو الأقواس الكهربائية.
الأضرار: يمكن أن يتسبب القوس الكهربائي في أضرار للمحولات، والاتصالات، أو مكونات الدائرة الأخرى.
ارتفاع الجهد
تدابير الوقاية: لمنع الأضرار الناتجة عن ارتفاعات الجهد، يتم وضع دايود (معروف بدايود العودة أو الدايود الحر) متوازيًا مع الملف، أو استخدام أشكال أخرى من مثبطات الجهد العابر (مثل الفاريستور).
4. الحلول
دايود العودة
الوظيفة: يوفر دايود العودة مسارًا ذات مقاومة منخفضة للتيار عندما يتم قطع الملف فجأة، مما يمنع إنتاج ارتفاعات جهد عالية.
الاتصال: يتم ربط دايود العودة عادةً بالتوازي مع الملف ولكن في الاتجاه المعاكس. عند قطع الملف، يوصل الدايود، مما يوفر مسارًا للتيار ليستمر في التدفق.
مثبط الجهد العابر
الوظيفة: يقوم مثبط الجهد العابر (مثل الفاريستور) بتقييد الجهد بسرعة عندما يتجاوز قيمة معينة، مما يمتص الطاقة الزائدة ويحمي المكونات الأخرى في الدائرة.
الاتصال: يتم ربط مثبط الجهد العابر عادةً بالتوازي مع الملف.
ملخص
عند قطع الملف فجأة، لا يمكن للتيار أن ينخفض إلى الصفر فوراً بسبب خاصية الملف في الحفاظ على تيار ثابت. وهذا يؤدي إلى جهد عابر عالٍ عند نقطة القطع، مما قد يسبب القوس الكهربائي ويضر بمكونات الدائرة. لحماية الدائرة، يتم استخدام دايود العودة أو مثبط الجهد العابر لمنع إنتاج ارتفاعات الجهد.