اگر خم شدن سیم تأثیری بر مقاومت آن ندارد پس چرا یک سیم پیچیده در حال تابیدن از سیم مستقیم برق می‌آورد

در حالی که خم کردن سیم به تنهایی مقاومت آن را به طور قابل توجهی تحت تاثیر قرار نمی‌دهد، وضعیت در مورد پیچ‌های لوله‌ای، مانند آنچه در ترانسفورماتورها، موتورها یا الکترومغناطیس‌ها یافت می‌شود، پیچیده‌تر می‌گردد. پیچ‌ها تنها سیم‌های خم شده نیستند؛ هندسه و روش پیچش آنها خصوصیات الکترومغناطیسی خود را، به ویژه خودالقایی و القای متقابل، تحت تاثیر قرار می‌دهد که منجر به پدیده‌هایی مانند جرقه زدن می‌شود که در سیم‌های مستقیم عادی اتفاق نمی‌افتد.

دلایل جرقه زدن در پیچ‌های لوله‌ای

اثرات القایی

• خودالقایی: هنگامی که جریان از طریق یک پیچ می‌گذرد، یک میدان مغناطیسی حول پیچ ایجاد می‌کند. اگر جریان به طور ناگهانی (مانند وقتی که دایره روشن یا خاموش می‌شود) تغییر کند، میدان مغناطیسی تغییر می‌کند و یک فشار الکتروموتوری (EMF) به نام خودالقایی القاء می‌شود. این تغییر ناگهانی می‌تواند باعث ایجاد اوج‌های ولتاژ بسیار بالا شود که منجر به جرقه زدن می‌گردد.

• القای متقابل: در پیچ‌های چند دوره، تغییر جریان در یک دور تاثیر بر جریان در دورهای مجاور را دارد که به عنوان القای متقابل شناخته می‌شود. تغییرات ناگهانی جریان می‌تواند باعث ایجاد اوج‌های ولتاژ شود و منجر به جرقه زدن گردد.

اثرات ظرفیتی

ظرفیت دور به دور: به دلیل ظرفیت بین دورهای یک پیچ، تغییرات ناگهانی جریان می‌تواند باعث ایجاد اوج‌های ولتاژ شود که ممکن است به جرقه زدن منجر شود.

پدیده‌های گذرا در تعویض

• جرقه زدن در قطع: هنگام قطع تأمین برق به یک پیچ، EMF خودالقایی انرژی مغناطیسی ذخیره شده را مجبور می‌کند تا جریان را حفظ کند، که می‌تواند باعث ایجاد ولتاژهای بالا در سوئیچ شود و منجر به جرقه زدن یا جرقه زدن گردد.

• جرقه زدن در اتصال: هنگام اتصال تأمین برق به یک پیچ، تاسیس جریان نیز می‌تواند باعث ایجاد ولتاژهای لحظه‌ای بالا شود و منجر به جرقه زدن گردد.

تفاوت‌های بین سیم‌های عادی و پیچ‌ها

• ساختار هندسی: سیم‌های عادی معمولاً مستقیم یا کمی خم شده هستند، در حالی که پیچ‌ها محکم پیچیده شده‌اند که منجر به خودالقایی و القای متقابل بالاتر در پیچ‌ها می‌شود.

• اثرات الکترومغناطیسی: تغییرات جریان در پیچ‌ها تغییرات قابل توجهی در میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند، در حالی که تغییرات جریان در سیم‌های عادی تغییرات کمی در میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند و اثرات الکترومغناطیسی کمتری دارد.

• ذخیره انرژی: پیچ‌ها می‌توانند مقدار قابل توجهی از انرژی مغناطیسی را ذخیره کنند و آزادسازی این انرژی در تغییرات ناگهانی جریان می‌تواند باعث ایجاد اوج‌های ولتاژ بالا شود که منجر به جرقه زدن گردد.

جلوگیری از جرقه زدن

برای جلوگیری از جرقه زدن در پیچ‌ها، می‌توان از چندین اقدام استفاده کرد:

• استفاده از دیودهای پروازی: هنگام قطع تأمین برق به یک پیچ، یک دیود پروازی می‌تواند مسیری برای جریان در پیچ فراهم کند، EMF خودالقایی را جذب کند و از وقوع جرقه زدن کاهش دهد.

• استفاده از مقاومت‌های میرا: در برخی موارد، یک مقاومت میرا می‌تواند در سری با پیچ متصل شود تا نرخ تغییر جریان را کاهش دهد و بنابراین EMF خودالقایی را کاهش دهد.

• استفاده از تکنیک‌های تعویض نرم: با کنترل نرخ تغییر جریان، تکنیک‌های تعویض نرم می‌توانند اوج‌های ولتاژ را کاهش دهند و بنابراین جرقه زدن را به حداقل برسانند.

خلاصه

پیچ‌ها به دلیل ساختار هندسی و خصوصیات الکترومغناطیسی منحصر به فرد خود، در مقایسه با سیم‌های عادی، در صورت تغییر ناگهانی جریان، بیشتر مشمول جرقه زدن می‌شوند. این به دلیل اوج‌های ولتاژ ناشی از اثرات خودالقایی و القای متقابل در پیچ‌ها است. از طریق طراحی صحیح و رویکردهای فنی، می‌توان وقوع جرقه زدن را مؤثرانه کاهش یا حذف کرد.