إذا لم تؤثر الانحناءات في السلك على مقاومته، فلماذا يظهر الشرر في سلك ملفوف بدلاً من سلك عادي؟

بينما لا يؤثر تقوس السلك بحد ذاته بشكل كبير على مقاومته، فإن الأمور تصبح أكثر تعقيدًا عند التعامل مع الملفات الملفوفة، مثل تلك الموجودة في المحولات والمحركات والمغناطيس الكهربائية. ليست الملفات مجرد أسلاك مقوسة؛ بل يؤثر شكلها وهندستها وطريقة ملفوفتها على خصائصها الكهرومغناطيسية، وخاصة التحريض الذاتي والتتحريض المتبادل، مما يؤدي إلى ظواهر مثل الشرارة التي لا تحدث مع الأسلاك المستقيمة العادية.

أسباب حدوث الشرارة في الملفات الملفوفة

التاثيرات الحثية

• التحريض الذاتي: عندما يتدفق التيار عبر الملف، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا حول الملف. إذا تغير التيار فجأة (مثل عند تشغيل أو إيقاف الدائرة)، يتغير المجال المغناطيسي ويُثير قوة كهربية حركية (EMF) تعرف بالتحريض الذاتي. يمكن لهذا التغيير الفجائي أن يؤدي إلى ارتفاعات جهد عالية جدًا، مما يؤدي إلى حدوث الشرارة.

• التحريض المتبادل: في الملفات متعددة الأطراف، يؤثر التغيير في التيار في أحد الأطراف على التيار في الأطراف المجاورة، وهو ما يعرف بالتحريض المتبادل. يمكن للتغييرات الفجائية في التيار أن تؤدي إلى ارتفاعات جهد، مما يؤدي إلى حدوث الشرارة.

التاثيرات السعة

السعة بين الأطراف: بسبب السعة بين الأطراف في الملف، يمكن للتغييرات الفجائية في التيار أن تؤدي إلى ارتفاعات جهد، مما قد يؤدي إلى حدوث الشرارة.

التيارات العابرة للتبديل

• الشرارة عند الفصل: عند قطع مصدر الطاقة عن الملف، يسبب EMF الذاتي المحفوظ الطاقة المغناطيسية المحاولة لاستمرار التيار، مما يؤدي إلى جهود عالية عبر التبديل، مما قد يؤدي إلى حدوث القوس الكهربائي أو الشرارة.

• الشرارة عند الاتصال: عند توصيل مصدر الطاقة بالملف، يمكن أن يؤدي إنشاء التيار أيضًا إلى جهود فورية عالية، مما يؤدي إلى حدوث الشرارة.

الفروق بين الأسلاك العادية والملفات

• الهيكل الهندسي: تكون الأسلاك العادية عادة مستقيمة أو منحنية قليلاً، بينما تكون الملفات ملفوفة بإحكام، مما يؤدي إلى تحريض ذاتي وتتآذي متبادل أعلى في الملفات.

• التاثيرات الكهرومغناطيسية: تسبب التغييرات في التيار في الملفات تغييرات كبيرة في المجال المغناطيسي، بينما تسبب التغييرات في التيار في الأسلاك العادية تغييرات طفيفة في المجال المغناطيسي، مما يؤدي إلى تاثيرات كهرومغناطيسية أقل وضوحًا.

• تخزين الطاقة: يمكن للملفات تخزين كميات كبيرة من الطاقة المغناطيسية، وإطلاق هذه الطاقة خلال التغييرات الفجائية في التيار يمكن أن يؤدي إلى ارتفاعات جهد عالية، مما يؤدي إلى حدوث الشرارة.

منع حدوث الشرارة

يمكن اتخاذ عدة تدابير لتجنب حدوث الشرارة في الملفات:

• استخدام الثنائيات العكسية: عند قطع مصدر الطاقة عن الملف، يمكن أن توفر الثنائيات العكسية مسارًا للتيار في الملف، مما يمتص EMF الذاتي ويقلل من حدوث الشرارة.

• استخدام المقاومات المخمد: في بعض الحالات، يمكن ربط مقاومة مخمد سلسلة مع الملف لتقليل معدل تغيير التيار، وبالتالي تقليل EMF الذاتي.

• استخدام تقنيات التبديل الناعم: من خلال السيطرة على معدل تغيير التيار، يمكن لتلك التقنيات تقليل ارتفاعات الجهد، وبالتالي تقليل حدوث الشرارة.

ملخص

نظرًا للهيكل الهندسي الفريد والخصائص الكهرومغناطيسية للملفات، فهي أكثر عرضة للشرارة عند تغيير التيار فجأة مقارنة بالأسلاك العادية. هذا نظرًا لارتفاعات الجهد الناتجة عن التحريض الذاتي والتتحريض المتبادل في الملفات. من خلال التصميم المناسب والتقنيات الصحيحة، يمكن تقليل حدوث الشرارة بشكل فعال أو القضاء عليها تمامًا.