اگر خم شدن سیم تأثیری بر مقاومت آن ندارد پس چرا یک سیم پیچیده شده از جرقه‌ها نشان می‌دهد در حالی که سیم صاف اینگونه نیست

در حالی که خم کردن سیم خود به تنهایی تأثیر قابل توجهی بر مقاومت آن ندارد، وضعیت در مورد پیچ‌های پیچیده مانند آنهایی که در ترانسفورماتورها، موتورها یا الکترومغناطیس‌ها مشاهده می‌شود پیچیده‌تر می‌گردد. پیچ‌ها فقط سیم‌های خم شده نیستند؛ هندسه و روش پیچش آنها ویژگی‌های الکترومغناطیسی آنها را، به ویژه خودالحاقی و الحاقی متقابل، تحت تأثیر قرار می‌دهد که منجر به پدیده‌هایی مانند جرقه زدن می‌شود که در سیم‌های مستقیم عادی اتفاق نمی‌افتد.

دلایل جرقه زدن در پیچ‌های پیچیده

اثرات الحاقی

• خودالحاقی: وقتی جریان از طریق یک پیچ می‌گذرد، یک میدان مغناطیسی حول پیچ ایجاد می‌کند. اگر جریان به طور ناگهانی تغییر کند (به عنوان مثال، هنگام روشن یا خاموش کردن مدار)، میدان مغناطیسی تغییر می‌کند و یک دستگاه القاء الکتروموتوری (EMF) به نام خودالحاقی القاء می‌شود. این تغییر ناگهانی می‌تواند منجر به ایجاد اوج‌های ولتاژ بسیار بالا شود که باعث جرقه زدن می‌شود.

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

اثرات ظرفیتی

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

پدیده‌های موقتی تغییر حالت

• جرقه زدن در زمان قطع: هنگام قطع تغذیه الکتریکی یک پیچ، EMF خودالحاقی انرژی مغناطیسی ذخیره شده را مجبور می‌کند تا جریان را حفظ کند، که منجر به ولتاژهای بالا در سوئیچ می‌شود و می‌تواند باعث جرقه یا جرقه زدن شود.

• جرقه زدن در زمان اتصال: هنگام اتصال تغذیه الکتریکی به یک پیچ، ایجاد جریان می‌تواند نیز باعث ایجاد ولتاژهای لحظه‌ای بالا شود که باعث جرقه زدن می‌شود.

تفاوت‌های بین سیم‌های عادی و پیچ‌ها

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

• اثرات الکترومغناطیسی: تغییرات جریان در پیچ‌ها تغییرات قابل توجهی در میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنند، در حالی که تغییرات جریان در سیم‌های عادی تغییرات کمی در میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنند که باعث اثرات الکترومغناطیسی کمتر قابل توجه می‌شود.

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

جلوگیری از جرقه زدن

برای جلوگیری از جرقه زدن در پیچ‌ها، می‌توان اقدامات مختلفی را انجام داد:

• استفاده از دیود فلای‌بک: هنگام قطع تغذیه الکتریکی یک پیچ، یک دیود فلای‌بک می‌تواند مسیری برای جریان در پیچ فراهم کند، EMF خودالحاقی را جذب کند و از وقوع جرقه زدن کاهش دهد.

• استفاده از مقاومت‌های میرا: در برخی موارد، یک مقاومت میرا می‌تواند به صورت سری با پیچ متصل شود تا نرخ تغییر جریان کاهش یابد و بنابراین EMF خودالحاقی کاهش یابد.

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

خلاصه

پیچ‌ها به دلیل ساختار هندسی و ویژگی‌های الکترومغناطیسی منحصر به فرد خود، در مقایسه با سیم‌های عادی، در صورت تغییر ناگهانی جریان بیشتر به جرقه زدن آسیب‌پذیر هستند. این به دلیل اوج‌های ولتاژ ناشی از اثرات خودالحاقی و الحاقی متقابل در پیچ‌ها است. با طراحی صحیح و رویکردهای فنی مناسب، می‌توان وقوع جرقه زدن را مؤثرانه کاهش یا حذف کرد.