Jos kaapelin kaaret eivät vaikuta sen vastusarvoon miksi silmukkana kierretty kaapeli näyttää sähköisiä pilkkuja kun taas yksinkertainen kaapeli ei?

Vaikka sähköjohtimen taivutus itse asiassa ei vaikuta merkittävästi sen vastusta, tilanne muuttuu monimutkaisemmaksi käsiteltäessä pyöröitä, kuten muuntimissa, moottoreissa tai sähkömagneeteissa. Pyöröt eivät ole vain taivutettuja johtimia; niiden geometria ja kierrontatapa vaikuttavat niiden sähkömagneettisiin ominaisuuksiin, erityisesti omavaihtokiihdytykseen ja yhteisvaihtokiihdytysvaikutukseen, mikä johtaa ilmiöihin, kuten pirtelijään, jotka eivät tapahdu tavallisilla suorilla johtimilla.

Syyt pyöröissä esiintyviin pirtelyihin

Induktiiviset vaikutukset

• Omavaihtokiihdytys: Kun virta kulkee pyörön läpi, se luo magneettikentän pyörön ympärille. Jos virta muuttuu äkillisesti (esimerkiksi kun kytketään sähkövirta päälle tai pois), magneettikenttä muuttuu, mikä aiheuttaa sähkömotoriivirran (EMF), jota kutsutaan omavaihtokiihdytykseksi. Tämä äkillinen muutos voi johtaa hyvin korkeisiin jännitehuippuihin, mikä puolestaan aiheuttaa pirtelyä.

• Yhteisvaihtokiihdytys: Monikiertopyöröissä yhden kierron virtamuutos vaikuttaa viereisten kierrtojen virtaan, mikä tunnetaan yhteisvaihtokiihdytysvaikutuksena. Äkilliset virtamuutokset voivat johtaa jännitehuippuihin, mikä aiheuttaa pirtelyä.

Kapasitiiviset vaikutukset

Kiertojen välinen kapasitanssi: Kiertojen välisen kapasitanssin vuoksi äkilliset virtamuutokset voivat johtaa jännitehuippuihin, mikä potentiaalisesti aiheuttaa pirtelyä.

Kytkentätransientit

• Pirtely kytkennän poistamisessa: Kun pyörön sähkövirta katkaistaan, itseindusoitu EMF aiheuttaa tallennetun magneettisen energian yrittää säilyttää virta, mikä johtaa korkeisiin jännitteisiin kytkimen yli, mikä voi johtaa kaariutumiseen tai pirtelyyn.

• Pirtely kytkennän yhdistämisessä: Kun yhdistetään sähkövirta pyörään, virtaustila luomisessa voi myös aiheuttaa hetkellisiä korkeita jännitteitä, mikä johtaa pirtelyyn.

Erikoisuudet tavallisten johtimien ja pyöröiden välillä

• Geometrinen rakenne: Tavalliset johtimet ovat yleensä suoria tai hieman taivutettuja, kun taas pyöröt on tiiviisti kiertyneitä, mikä johtaa korkeampaan omavaihtokiihdytykseen ja yhteisvaihtokiihdytysvaikutukseen pyöröissä.

• Sähkömagneettiset vaikutukset: Virtausten muutokset pyöröissä tuottavat merkittäviä muutoksia magneettikenttään, kun taas virtausten muutokset tavallisissa johtimissa tuottavat vähäisiä magneettikentän muutoksia, mikä johtaa vähäisempiin sähkömagneettisiin vaikutuksiin.

• Energian varastointi: Pyöröt voivat varastoida huomattavia määriä magneettista energiaa, ja tämän energian vapautuminen äkillisessä virtausten muutoksessa voi johtaa korkeisiin jännitehuippuihin, mikä puolestaan aiheuttaa pirtelyä.

Pirtelyn estäminen

Pirtelyn välttämiseksi pyöröissä voidaan ottaa useita toimenpiteitä:

• Flyback-diodin käyttö: Kun pyörön sähkövirta katkaistaan, flyback-diodi voi tarjota polun pyörön virtalle, absorboi itseindusoitunut EMF ja vähentää pirtelyn esiintymistä.

• Tuhannen ohmittaisen vastuksen käyttö: Joissakin tapauksissa tuhannen ohmittainen vastus voidaan yhdistää sarjassa pyörön kanssa vähentääkseen virtausten muutoksen nopeutta, mikä vähentää itseindusoitunutta EMF:ää.

• Pehmeiden kytkentätekniikoiden käyttö: Virtausten muutoksen nopeuden kontrolloimalla pehmeillä kytkentätekniikoilla voidaan vähentää jännitehuippuja, mikä minimoi pirtelyn.

Yhteenveto

Pyöröt, niiden ainutlaatuiseen geometriseen rakenteeseen ja sähkömagneettisiin ominaisuuksiin liittyen, ovat alttiimpia pirtelylle, kun virta muuttuu äkillisesti verrattuna tavallisiin johtimiin. Tämä johtuu jännitehuippuihin johtaviin omavaihtokiihdytys- ja yhteisvaihtokiihdytysvaikutuksiin pyöröissä. Oikeanlaisella suunnittelulla ja teknisillä lähestymistavoilla pirtelyn esiintymistä voidaan tehokkaasti vähentää tai jopa poistaa.