Hvis bøyer i en tråd ikke påvirker dens motstand, hvorfor viser da en opplastet spole gnister istedenfor en plain tråd
Selv om bøying av en tråd i seg selv ikke påvirker motstanden betydelig, blir situasjonen mer kompleks når det gjelder spolede spoler, som de som finnes i transformatorer, motorer eller elektromagneter. Spoler er ikke bare bukte tråder; deres geometri og vindingmetode påvirker deres elektromagnetiske egenskaper, spesielt selviduktlighet og gensidig induksjon, noe som fører til fenomener som gnister som ikke oppstår med vanlige rette tråder.
Årsaker til gnisting i spolerte spoler
Induktive effekter
Selviduktlighet: Når strøm går gjennom en spole, genereres et magnetfelt rundt spolen. Hvis strømmen endres plutselig (f.eks. ved skruing av kretsen på eller av), endres magnetfeltet, noe som inducerer en elektrisk spenningskraft (ESK) kjent som selviduktlighet. Denne plutselige endringen kan føre til svært høye spenningssvingninger, noe som resulterer i gnisting.
Gensidig induksjon: I flerspirsede spoler påvirkes strømmen i en spire av strømmen i nabospirer, kjent som gensidig induksjon. Plutselige endringer i strømmen kan føre til spenningssvingninger, noe som fører til gnisting.
Kapasitive effekter
Spire til spire kapasitans: På grunn av kapasitansen mellom spirene i en spole, kan plutselige endringer i strømmen føre til spenningssvingninger, potensielt med gnisting som resultat.
Skruetransienter
Gnisting ved kopling: Når strømforsyningen til en spole kobles fra, forårsaker den selvinduktede ESK at den lagrede magnetiske energien prøver å opprettholde strømmen, noe som fører til høye spenninger over skruen, som kan resultere i bue eller gnisting.
Gnisting ved anslutning: Når strømforsyningen til en spole kobles til, kan etableringen av strøm også forårsake øyeblikkelige høye spenninger, noe som fører til gnisting.
Forskjeller mellom vanlige tråder og spoler
Geometrisk struktur: Vanlige tråder er typisk rette eller litt bukte, mens spoler er tett viklet, noe som fører til høyere selviduktlighet og gensidig induksjon i spoler.
Elektromagnetiske effekter: Endringer i strøm i spoler produserer betydelige endringer i magnetfeltet, mens endringer i strøm i vanlige tråder produserer minimal endring i magnetfeltet, noe som resulterer i mindre merkbare elektromagnetiske effekter.
Energilagring: Spoler kan lagre store mengder magnetisk energi, og frigjøringen av denne energien under plutselige endringer i strømmen kan føre til høye spenningssvingninger, noe som resulterer i gnisting.
Forebygging av gnisting
For å unngå gnisting i spoler, kan flere tiltak tas:
Bruk av flybackdioder: Når strømforsyningen til en spole kobles fra, kan en flybackdiode gi en vei for strømmen i spolen, absorbere den selvinduktede ESK-en og redusere forekomsten av gnisting.
Bruk av dempingmotstander: I noen tilfeller kan en dempingmotstand kobles i serie med spolen for å redusere hastigheten av strømmens endring, noe som reduserer den selvinduktede ESK-en.
Bruk av myk skruingsteknikker: Ved å kontrollere hastigheten av strømmens endring, kan myke skruingsteknikker redusere spenningssvingninger, noe som minimerer gnisting.
Sammendrag
Spoler, på grunn av deres unike geometriske struktur og elektromagnetiske egenskaper, er mer utsett for gnisting når strømmen endres plutselig sammenlignet med vanlige tråder. Dette skyldes spenningssvingninger forårsaket av selviduktlighet og gensidig induksjon i spoler. Gjennom riktig design og tekniske tilnærminger, kan forekomsten av gnisting effektivt reduseres eller eliminert.
