Si les corbes en un fil no afecten la seva resistència, llavors per què un fil enrullet i ferit mostra escintelles en lloc d'un fil pla?

Encara que doblar un fil en si mateix no afecti significativament la seva resistència, la situació es complica quan es tracta de bobines enrolades, com les que es troben en transformadors, motors o electroímans. Les bobines no són només fils doblats; la seva geometria i el mètode d'enrolament afecten les seves propietats electromagnètiques, especialment l'autoinductància i la inductància mútua, produint fenòmens com l'escintellat, que no ocorren amb fils rectes normals.

Rasons per l'Escintellat en les Bobines Enrolades

Efectes Inductius

• Autoinductància: Quan la corrent flueix a través d'una bobina, genera un camp magnètic al voltant de la bobina. Si la corrent canvia de manera súbita (per exemple, quan s'activa o desactiva el circuit), el camp magnètic canvia, induint una força electromotriu (FEM) coneguda com a autoinductància. Aquest canvi súbit pot provocar punxes de tensió molt alts, resultant en escintelles.

• Inductància Mútua: En bobines de diverses voltes, el canvi de corrent en una volta afecta la corrent en les voltes adjacents, conegut com a inductància mútua. Els canvis súbits de corrent poden provocar punxes de tensió, causant escintelles.

Efectes Capacitius

Capacitància entre voltes: Degut a la capacitància entre les voltes d'una bobina, els canvis súbits de corrent poden provocar punxes de tensió, potencialment resultant en escintelles.

Transitoris de Commutació

• Escintelles en la Desconnexió: Quan es desconnecta l'alimentació elèctrica a una bobina, la FEM autoinduïda provoca que l'energia magnètica emmagatzemada intenti mantenir la corrent, provocant tensions altes a través del commutador, que poden resultar en arcing o escintelles.

• Escintelles en la Connexió: Quan es connecta l'alimentació elèctrica a una bobina, l'establiment de la corrent també pot causar tensions instantànies altes, resultant en escintelles.

Diferències Entre Fils Ordinaris i Bobines

• Estructura Geomètrica: Els fils ordinaris són típicament rectes o lleugerament doblegats, mentre que les bobines estan ben enrolades, conduint a una autoinductància i inductància mútua més altes en les bobines.

• Efectes Electromagnètics: Els canvis de corrent en les bobines produeixen canvis significatius en el camp magnètic, mentre que els canvis de corrent en els fils ordinaris produeixen canvis mínims en el camp magnètic, resultant en efectes electromagnètics menys perceptibles.

• Emmagatzematge d'Energia: Les bobines poden emmagatzemar quantitats substancials d'energia magnètica, i la liberació d'aquesta energia durant canvis súbits de corrent pot provocar punxes de tensió, resultant en escintelles.

Prevenció de l'Escintellat

Per evitar l'escintellat en les bobines, es poden prendre diverses mesures:

• Utilitzant Diodos de Retorn: Quan es desconnecta l'alimentació elèctrica a una bobina, un diode de retorn pot proporcionar un camí per la corrent en la bobina, absorbint la FEM autoinduïda i reduint l'ocurrència d'escintelles.

• Utilitzant Resistors d'Amortigament: En alguns casos, es pot connectar un resistor d'amortigament en sèrie amb la bobina per reduir la velocitat de canvi de corrent, així reduint la FEM autoinduïda.

• Utilitzant Tècniques de Commutació Suau: Controlant la velocitat de canvi de corrent, les tècniques de commutació suau poden reduir els punxes de tensió, minimitzant així l'escintellat.

Resum

Les bobines, degut a la seva estructura geomètrica única i les seves propietats electromagnètiques, són més propenses a l'escintellat quan la corrent canvia de manera súbita, comparades amb els fils ordinaris. Això és degut als punxes de tensió causats pels efectes d'autoinductància i inductància mútua en les bobines. Amb un disseny adequat i abordatges tècnics, l'ocurrència d'escintelles es pot reduir o eliminar eficientment.