איך ניתן לקבוע את ערך הזרם העובר דרך סליל בתדרים נמוכים מאוד

איך לקבוע את הזרם דרך סליל בתדרים נמוכים מאוד

בפעולה בתדרים נמוכים מאוד (כגון זרם ישר או תדרים קרובים לזרם ישר), ניתן לקבוע את הזרם הזורם דרך הסליל על ידי ניתוח התנהגות המעגל. מכיוון שסליל מפגין עמידה מאוד נמוכה בזרם ישר או בתדרים נמוכים מאוד, הוא יכול להיחשב כמעט כקצר. עם זאת, לקביעת מדויקת יותר של הזרם בתדרים אלו, יש לקחת בחשבון מספר גורמים:

1. העמידה הדיאלקטרית (DCR) של הסליל

סליל אינו רכיב אידיאלי; יש לו כמות מסוימת של עמידת חוט המוכרת כעמידה דיאלקטרית (DCR). בתדרים נמוכים מאוד או בתנאי זרם ישר, העמידה האינדוקטיבית (XL=2πfL) היא זניחה, כך שהזרם מוגבל בעיקר בעמידת ה-DC של הסליל.

אם המעגל כולל רק סליל ומקור כוח, עם העמידה הדיאלקטרית של הסליל RDC, ניתן לחשב את הזרם I באמצעות חוק אוהם:

כאשר V היא המתח הנפוז.

2. השפעת קבוע הזמן

בתדרים נמוכים מאוד, הזרם דרך הסליל לא מגיע מיד לערכו הקבוע אלא גדל בהדרגה לערכו. תהליך זה מושפע מקבוע הזמן τ של המעגל, המוגדר כ:

כאשר L היא האינדוקטנס ו-R DC היא העמידה הדיאלקטרית של הסליל. הזרם כתלות בזמן יכול לתאר על ידי המשוואה הבאה

כאשר Ifinal =V/RDC הוא הזרם הקבוע, ו-t הוא הזמן.

זה אומר שהזרם מתחיל מאפס וגדל בהדרגה, ומגיע לכ-99% מהערך הקבוע שלו לאחר כ-5τ.

3. סוג מקור הכוח

מקור כוח DC: אם מקור הכוח הוא מתח DC קבוע, הזרם יציב בסופו של דבר ב-I=V/R DC לאחר זמן מספיק.

מקור כוח AC בתדר נמוך מאוד: אם מקור הכוח הוא גל סינוסואידלי או פולס בתדר נמוך מאוד, הזרם ישתנה בהתאם למתח הרגעי של המקור. עבור גל סינוסואידלי בתדר נמוך מאוד, ניתן להעריך את הזרם המקסימלי כ:

כאשר V peak הוא המתח המקסימלי של המקור.

4. רכיבים אחרים במעגל

אם למעגל יש רכיבים נוספים פרט לסליל (כמו עמידות או קONDENSRIM), יש לקחת בחשבון את השפעתם על הזרם. למשל, במעגל RL, קצב הגידול של הזרם מושפע הן מהעמידה R והן מהאינדוקטנס L, עם קבוע הזמן τ=L/R.

אם למעגל יש קONDENSRIM, טעינתו והפרכתו של הקONDENSRIM גם כן משפיעים על הזרם, במיוחד בתקופות מעבריות.

5. השפעות לא אידיאליות של הסליל

סלילים אמיתיים עשויים להכיל קיבוליות פרזיטית ואובדן ליבה. בתדרים נמוכים מאוד, השפעת הקיבוליות הפרזיטית היא בדרך כלל זניחה, אך אובדי הליבה יכולים לגרום לסליל להת erwärmen, ולהשפיע על ביצועיו. אם הסליל משתמש בחומר מגנטי (כמו ליבה של ברזל), satuasi magnetyczna może być również problemem, szczególnie przy wysokich prądach. Gdy cewka saturuje, jej indukcyjność L znacznie spada, prowadząc do szybkiego wzrostu prądu.

6. שיטות מדידה

מדידת זרם קבוע: כדי למדוד את הזרם הקבוע, ניתן להשתמש במונה זרמים כדי למדוד ישירות את הזרם הזורם דרך הסליל כשהמעגל הגיע לסטטוס יציב.

מדידת זרם מעברית: כדי למדוד את הזרם כשהוא משתנה לאורך זמן, ניתן להשתמש באוסצילוסקופ או בכלי אחר המסוגל ללכוד תשובות מעבריות. על ידי צפייה בגל הזרם, ניתן לנתח איך הזרם גדל ומגיע לערכו הסופי.

7. מקרה מיוחד: satuasi magnetyczna

אם הסליל משתמש בחומר מגנטי (כמו ליבה של ברזל), הוא עשוי להיכנס למצב של satuasi magnetyczna בעוצמות גבוהות של זרם או שדות מגנטיים חזקים. כאשר הסליל satuasi, אינדוקטיביות L שלו יורדת באופן משמעותי, מה שגורם לזרם לעלות במהירות. כדי למנוע satuasi magnetyczna, יש להבטיח שהזרם ההפעלה לא יעלה על הזרם המירבי המותר לסליל.

סיכום

בתדרים נמוכים מאוד, הזרם דרך הסליל מושפע בעיקר מהעמידה הדיאלקטרית RDC של הסליל, והגידול בזרם מושפע מקבוע הזמן τ=L/RDC. עבור מקור כוח DC, הזרם יציב בסופו של דבר ב-I=V/RDC. עבור מקור כוח AC בתדר נמוך מאוד, הזרם הרגעי תלוי במתח הרגעי של המקור. בנוסף, יש לקחת בחשבון את presença de outros componentes no circuito e características não ideais do indutor (como saturação magnética).