ما هو الملف الكهربائي وما هي أنواعه

لنبدأ اولا بتعريف الملف الكهربائي Electric Coil. إن الملف الكهربائي هو عبارة عن أسلاك كهربائية مغلفة بطبقة عازلة ملفوفة عدد ن من اللفات حول نواة من الحديد أو الهواء.

يمر التيار الكهربائي من خلال الملف لتتحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة كهرومغناطيسية مما يؤدي إلى نشوء حقل مغناطيسي يتدفق من خلال الملف (نواة الملف).

للحقل المغناطيسي اتجاه. ويتعلق اتجاه الحقل المغناطيسي باتجاه التيار المار من خلال الملف ويحدد اتجاهه باستخدام قاعدة اليد اليمنى التي سنأتي على ذكرها لاحقاً.

يمكنك من خلال مقال حساب معامل الحث Coil Inductance (الذاتية) معرفة طريقة الحساب من خلال برنامج حساب المعامل.

وتتعلق قوة الحقل المغناطيسي بمجموعة عوامل منها عدد لفات الملف ونوع السلك المستخدم وقطر وطول الملف وشدة التيار الكهربائي المار فيه وطبيعة النواة.

ولأن الملف عنصر خازن للتيار الكهربائي فإنه ينشأ حول طرفيه فوق كمون نتيجة تدفق الحقل المغناطيسي من خلال النواة. ويمانع هذا أي تغييرات في التيار الكهربائي المار.

يمكن أن يكون الملف اسطواني الشكل أو دائري على شكل حلقة ويكون أعظم قوة للحقل المغناطيسي في مركز نواة الملف وفقاً لشكله الهندسي.

الهدف من تتغير نوع نواة الملف هو الحصول على حقل مغناطيسي أكثر شدة أو أقل إنتاجاً للتيارات الدوامة. وتسمى الملفات تبعاً لطبيعة نواتها من الملفات الهوائية التي تكون نواتها الهواء العادي فقط فلا مادة توضع في مركز الملف. ومن الممكن أن تكون النواة مصنوعة من الحديد أو الفيرايت ferrites (مادة ممغنطة).

تفيد الخواص المغنطة الدائمة للفيرايت بالإضافة لموصليتها الضئيلة من الحد من نشوء التيارات الدوامة eddy currents التي تنشأ نتيجة تغيرات التيار الكهربائي خلال الملف وسنأتي على شرحها لاحقا.

رمز الملف في دارات الكهربائية

بالنسبة لرمز الملف في الدارات الكهربائية فإن الرمز يختلف حسب نوع نواة الملف فتكون للملف ذو النواة الهوائية على شكل أنصاف دوائر متصلة ويضاف للرمز في ملف نواة الحديد خطان متصلان متوازيان. ولملف نواة الفيرايت يكون الخطان متقطعان. اما الملف ذو الذاتية المتغيرة فنرسم سهما خلال الملف.

رمز الملف في الدارات الكهربائية

وكما أسلفنا فإن مرور التيار الكهربائي من خلال الملف يؤدي إلى نشوء تدفق حقل مغناطيسي من خلال النواة. وهذا التدفق يمانغ تغييرات التيار الكهربائي خلال الملف بسبب قوة الحث الذاتي self-induced للحقل المغناطيسي.

إن ممانعة الملف لتغييرات التيار الكهربائي لا يعني أن الملف لا يمرر التيار الكهربائي بسهولة. يمر التيار المستمر DC current الثابت الشدة بكل سهولة من خلال الملف.

قانون فرق الجهد بين طرفي الملف الكهربائي

إن تدفق التيار الكهربائي خلال الملف يؤدي إلى نشوء حقل مغناطيسي يتدفق من خلال الملف. إن اتجاه هذا الحقل يعاكس اتجاه التيار الكهربائي. ووفقاً لقانون فاراداي فإن أي تغير في تدفق الحقل المغناطيسي يؤدي إلى نشوء جهد حثي أو فوق كمون حثي في كل حلقة من حلقات الملف.

وبالتالي يعطى فرق الكمون بين طرفي الملف بالعلاقة التالية:

قانون فرق الجهد بين طرفي الملف

حيث:

  • N عدد لفات الملف
  • A مساحة مقطع الملف وتقدر ب المتر المربع
  • Φ التدفق المغناطيسي ويقدر بالويبر
  • μ رقم ثابت يتعلق بنوع النواة المستخدمة
  • l طول الملف مقدراً بالمتر
  • di/dt تغيير التيار خلال الزمن ويقدر بـ أمبير/ثانية

وحدة قياس الملف الكهربائي

إن وحدة قياس الملف الكهربائي هي الهنري Henry وإن الهنري وحدة قياس كبيرة. لذلك عادة ما تقدر قيمة حثية الملفات بالميللي هنري أو المايكرو هنري

كل 1 هنري = 1/1000 ميللي هنري

كل 1 هنري = 1/1000000 ميكرو هنري

أنواع الملفات الكهربائية coil types

كما قلنا سابقاً فإن الملفات تسمى وتقسم أنواعها وفقا لطبيعة نواة الملف فمنها الأنواع التالية:

  • الملفات الهوائية: النواة من الهواء (لا وجود للنواة)
  • الملفات الحديدية: النواة مصنوعة من الحديد الذي يكون قادرا على توليد حقل مغناطيسي جيد, إلا أن أحد مساوئة هو التيارات الدوامة التي يولدها والتي تسبب الحرارة المرتفعة عند العمل في الترددات المرتفعة.
  • ملفات الفيرات Ferrite: تكون النواة مصنوعة من مادة الفيرات الممغنطة
  • المعدن أو الفلز غير البللوري: تكون على شكل شرائح من المعادن الممغنطة التي تحد من التيارات الحدية او الدوامة وتعمل عند درجات حرارة مرتفعة. ويكثر استخدامها في المحولات ذات المردودية العالية.
  • المعادن الزجاجية Vitreous Metals: وهي معادن زجاجية غير مصنوعة من الكريستال. وتستخدم في المحولات ذات الترددات المرتفعة بسبب قدرتها على الحد من التيارات الدوامة.
  • ملفات السيليكون

إن طبيعة النواة هي ما تحدد قوة الحقل المغناطيسي الناشئ عن الملف وكذلك قوة الحث الذاتي للملف.

ولكن هناك تصنيف آخر للملفات وفقا لطبيعة التردد:

  • الملفات ذات الترددات المنخفضة
  • الملفات ذات الترددات المتوسطة
  • الملفات ذات الترددات المرتفعة

إقرأ أيضاً: قانون حساب السعة الكلية للمكثفة