Se le curve in un filo non influiscono sulla sua resistenza allora perché un filo arrotolato mostra scintille invece di un filo liscio

Sebbene piegare un filo in sé non influenzi significativamente la sua resistenza, la situazione diventa più complessa quando si tratta di bobine avvolte, come quelle trovate nei trasformatori, motori o elettromagneti. Le bobine non sono solo fili piegati; la loro geometria e il metodo di avvolgimento influenzano le loro proprietà elettromagnetiche, in particolare l'autoinduttanza e l'induttanza mutua, portando a fenomeni come lo scintillio che non si verificano con i normali fili rettilinei.

Ragioni dello Scintillio nelle Bobine Avvolte

Effetti Induttivi

• Autoinduttanza: Quando la corrente scorre attraverso una bobina, genera un campo magnetico intorno alla bobina. Se la corrente cambia improvvisamente (ad esempio, quando si accende o spegne il circuito), il campo magnetico cambia, inducendo una forza elettromotrice (FEM) nota come autoinduttanza. Questo cambiamento repentino può portare a picchi di tensione molto elevati, causando lo scintillio.

• Induttanza Mutua: Nei multiavvolgimenti, il cambiamento di corrente in un avvolgimento influenza la corrente negli avvolgimenti adiacenti, noto come induttanza mutua. Cambiamenti improvvisi di corrente possono portare a picchi di tensione, causando lo scintillio.

Effetti Capacitivi

Capacità tra Avvolgimenti: A causa della capacità tra gli avvolgimenti in una bobina, cambiamenti improvvisi di corrente possono portare a picchi di tensione, potenzialmente causando lo scintillio.

Transitori di Commutazione

• Scintillio al Disconnettersi: Quando si disconnette l'alimentazione da una bobina, la FEM autoindotta fa sì che l'energia magnetica immagazzinata tenti di mantenere la corrente, portando a tensioni elevate sullo switch, che possono risultare in arcing o scintillio.

• Scintillio al Connettersi: Quando si connette l'alimentazione a una bobina, l'istituzione della corrente può anche causare tensioni elevate istantanee, portando a scintillio.

Differenze tra Filo Normale e Bobine

• Struttura Geometrica: I fili normali sono tipicamente rettilinei o leggermente piegati, mentre le bobine sono avvolte strettamente, portando a un'autoinduttanza e un'induttanza mutua superiori nelle bobine.

• Effetti Elettromagnetici: I cambiamenti di corrente nelle bobine producono cambiamenti significativi nel campo magnetico, mentre i cambiamenti di corrente nei fili normali producono minimi cambiamenti del campo magnetico, risultando in effetti elettromagnetici meno evidenti.

• Immagine di Energia: Le bobine possono immagazzinare quantità sostanziali di energia magnetica, e il rilascio di questa energia durante cambiamenti improvvisi di corrente può portare a picchi di tensione, causando lo scintillio.

Prevenzione dello Scintillio

Per evitare lo scintillio nelle bobine, possono essere adottate diverse misure:

• Uso di Diodi Flyback: Quando si disconnette l'alimentazione da una bobina, un diodo flyback può fornire un percorso per la corrente nella bobina, assorbendo la FEM autoindotta e riducendo la frequenza dello scintillio.

• Uso di Resistenze Ammortizzatrici: In alcuni casi, una resistenza ammortizzatrice può essere collegata in serie con la bobina per ridurre la velocità di cambiamento della corrente, quindi riducendo la FEM autoindotta.

• Uso di Tecniche di Commutazione Soft: Controllando la velocità di cambiamento della corrente, le tecniche di commutazione soft possono ridurre i picchi di tensione, minimizzando lo scintillio.

Riepilogo

A causa della loro struttura geometrica unica e delle proprietà elettromagnetiche, le bobine sono più soggette allo scintillio quando la corrente cambia improvvisamente rispetto ai fili normali. Questo è dovuto ai picchi di tensione causati dagli effetti di autoinduttanza e induttanza mutua nelle bobine. Attraverso un progetto adeguato e approcci tecnici, la frequenza dello scintillio può essere ridotta o eliminata efficacemente.