ملف كهرومغناطيسي

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة
تمر خطوط المجال المغناطيسي ( باللون الأخضر ) لحلقة سلكية تحمل تيارًا كهربائيًا عبر مركز الحلقة، مما يؤدي إلى تركيز المجال هناك.

الملف الكهرومغناطيسي هو موصل كهربائي ، مثل سلك، على شكل لولب ( حلزوني أو لولبي ) . [ 1 ] [ 2 ] تُستخدم الملفات الكهرومغناطيسية في الهندسة الكهربائية ، في التطبيقات التي تتفاعل فيها التيارات الكهربائية مع المجالات المغناطيسية ، في أجهزة مثل المحركات الكهربائية ، والمولدات ، والمحاثات ، والمغناطيسات الكهربائية ، والمحولات ، وملفات الاستشعار كما في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي الطبي . إما أن يمر تيار كهربائي عبر سلك الملف لتوليد مجال مغناطيسي، أو بالعكس، يولد مجال مغناطيسي خارجي متغير مع الزمن يمر عبر الجزء الداخلي من الملف قوة دافعة كهربائية ( جهدًا ) في الموصل.

يُنشئ مرور تيار كهربائي في أي موصل مجالًا مغناطيسيًا دائريًا حوله، وذلك وفقًا لقانون أمبير . [ 3 ] وتكمن ميزة استخدام شكل الملف في زيادة قوة المجال المغناطيسي الناتج عن تيار معين. تمر المجالات المغناطيسية المتولدة من لفات السلك المنفصلة جميعها عبر مركز الملف، وتتجمع ( تتراكب ) لتُنتج مجالًا قويًا هناك. [ 3 ] وكلما زاد عدد لفات السلك، زادت قوة المجال الناتج. وعلى العكس من ذلك، يُحفز تغير التدفق المغناطيسي الخارجي جهدًا كهربائيًا في موصل، مثل السلك، وذلك وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي . [ 3 ] [ 4 ] ويمكن زيادة الجهد المُستحث عن طريق لف السلك على شكل ملف، لأن خطوط المجال تتقاطع مع الدائرة عدة مرات. [ 3 ]

يمكن تحديد اتجاه المجال المغناطيسي الناتج عن ملف باستخدام قاعدة قبضة اليد اليمنى . إذا لُفّت أصابع اليد اليمنى حول القلب المغناطيسي للملف في اتجاه التيار الاصطلاحي المار في السلك، فإن الإبهام سيشير إلى اتجاه خطوط المجال المغناطيسي التي تمر عبر الملف. وتُعرَّف نهاية القلب المغناطيسي التي تخرج منها خطوط المجال بأنها القطب الشمالي.

توجد أنواع عديدة ومختلفة من الملفات المستخدمة في المعدات الكهربائية والإلكترونية.

في ملف سلكي متعدد اللفات، يتجمع المجال المغناطيسي للّفات في مركز الملف، مُولِّدًا مجالًا قويًا. يُظهر هذا الرسم مقطعًا عرضيًا عبر مركز الملف. تمثل علامات الضرب الأسلاك التي يسري فيها التيار الكهربائي داخل الصفحة، بينما تمثل النقاط الأسلاك التي يخرج منها التيار الكهربائي من الصفحة.

اللفات والصنابير

رسم تخطيطي لتكوينات المحولات النموذجية

يُطلق على السلك أو الموصل الذي يُشكّل الملف اسم اللفة . [ 5 ] تُسمى الفتحة الموجودة في مركز الملف منطقة القلب أو المحور المغناطيسي . [ 6 ] تُسمى كل حلقة من السلك لفة . [ 2 ] في اللفات التي تتلامس فيها اللفات، يجب عزل السلك بطبقة عازلة غير موصلة لمنع مرور التيار بين لفات السلك. يُسمى هذا النوع من الأسلاك سلكًا مغناطيسيًا ، ويستخدم عادةً عزلًا من أغشية البوليمر . [ 7 ] غالبًا ما تُلف اللفة حول قالب عازل أو قلب حديدي. [ 2 ] تُخرج أطراف السلك وتُوصل بدائرة خارجية. قد تحتوي اللفات على توصيلات كهربائية إضافية على طولها؛ تُسمى هذه التوصيلات نقاط التفرع . [ 8 ] تُسمى اللفة التي تحتوي على نقطة تفرع واحدة في منتصف طولها باللفة ذات نقطة التفرع المركزية . [ 9 ]

يمكن أن تحتوي الملفات على أكثر من لفة، معزولة كهربائيًا عن بعضها البعض. عندما يكون هناك لفتان أو أكثر حول محور مغناطيسي مشترك، يُقال إن اللفات متصلة حثيًا أو مغناطيسيًا . [ 10 ] يؤدي مرور تيار متغير مع الزمن عبر إحدى اللفات إلى توليد مجال مغناطيسي متغير مع الزمن يمر عبر اللفة الأخرى، مما يُحفز جهدًا متغيرًا مع الزمن في اللفات الأخرى. يُسمى هذا النوع من الملفات بالمحول . [ 11 ] تُسمى اللفة التي يُطبق عليها التيار، والتي تُولد المجال المغناطيسي، باللفة الابتدائية . أما اللفات الأخرى فتُسمى باللفات الثانوية .

قلب مغناطيسي

تحتوي العديد من الملفات الكهرومغناطيسية على قلب مغناطيسي ، وهو قطعة من مادة مغناطيسية حديدية كالحديد في المركز لزيادة المجال المغناطيسي. [ 12 ] يمر التيار الكهربائي عبر الملف، مما يؤدي إلى مغنطة الحديد، ويُضاف مجال المادة الممغنطة إلى المجال الناتج عن السلك. يُطلق على هذا النوع من الملفات اسم ملف ذي قلب مغناطيسي حديدي . [ 13 ] يمكن للقلب المغناطيسي الحديدي أن يزيد المجال المغناطيسي وحث الملف بمئات أو آلاف المرات مقارنةً بما سيكون عليه الحال بدون القلب. يُعد ملف القلب الفريتي نوعًا من الملفات ذات قلب مصنوع من الفريت ، وهو مركب خزفي مغناطيسي حديدي . [ 14 ] تتميز ملفات الفريت بانخفاض فقد الطاقة في القلب عند الترددات العالية.

  • يُطلق على الملف ذي القلب الذي يشكل حلقة مغلقة، وربما مع بعض الفجوات الهوائية الضيقة، اسم ملف ذي قلب مغلق . ومن خلال توفير مسار مغلق لخطوط المجال المغناطيسي، يقلل هذا التصميم من الممانعة المغناطيسية وينتج أقوى مجال مغناطيسي. ويُستخدم هذا النوع من الملفات بكثرة في المحولات الكهربائية.
    • يُعدّ الملف ذو القلب الحلقي أحد الأشكال الشائعة للملفات ذات القلب المغلق ، حيث يكون القلب على شكل حلقة أو كعكة، بمقطع عرضي دائري أو مستطيل. يتميز هذا الشكل الهندسي بأقل تدفق تسرب وأقل تداخل كهرومغناطيسي .
  • يُطلق على الملف ذي القلب المستقيم أو ذي الشكل غير الحلقي اسم الملف ذي القلب المفتوح . يتميز هذا النوع بمجال مغناطيسي وحث أقل من الملف ذي القلب المغلق، ولكنه يُستخدم غالبًا لمنع التشبع المغناطيسي للقلب.

يُطلق على الملف الذي لا يحتوي على قلب مغناطيسي اسم ملف ذي قلب هوائي . [ 15 ] ويشمل ذلك الملفات الملفوفة على البلاستيك أو أشكال أخرى غير مغناطيسية، بالإضافة إلى الملفات التي تحتوي بالفعل على مساحة هوائية فارغة داخل لفائفها.

أنواع الملفات

يمكن تصنيف الملفات حسب تردد التيار الذي صُممت للعمل معه:

  • تعمل ملفات التيار المستمر أو المغناطيسات الكهربائية بتيار مستمر ثابت في لفائفها.
  • تعمل ملفات التردد الصوتي أو ملفات الحث أو المحولات بتيارات متناوبة في نطاق التردد الصوتي ، أي أقل من 20 كيلوهرتز.
  • تعمل ملفات الترددات الراديوية أو ملفات الحث أو المحولات بتيارات متناوبة في نطاق الترددات الراديوية ، أعلى من 20 كيلوهرتز.

يمكن تصنيف الملفات حسب وظيفتها:

المغناطيسات الكهربائية

ملف المجال الكهرومغناطيسي على الجزء الثابت لمحرك التيار المتردد العالمي .
ملف تشغيل غالق كاميرا Canon AF-10 القديمة.

المغناطيسات الكهربائية عبارة عن ملفات تولد مجالًا مغناطيسيًا لاستخدامات خارجية، غالبًا لتطبيق قوة ميكانيكية على شيء ما. [ 16 ] أو لإزالة المجالات المغناطيسية الخلفية الموجودة. [ 17 ] بعض الأنواع المحددة:

المحاثات

المحاثات أو المفاعلات عبارة عن ملفات تولد مجالًا مغناطيسيًا يتفاعل مع الملف نفسه، مما يؤدي إلى توليد قوة دافعة كهربائية عكسية تعاكس تغيرات التيار المار عبر الملف. تُستخدم المحاثات كعناصر في الدوائر الكهربائية، لتخزين الطاقة مؤقتًا أو لمقاومة تغيرات التيار. ومن أنواعها:

  • ملف رنين - ملف حث يستخدم في دائرة رنين
  • الخانق - ملف حثي يستخدم لحجب التيار المتردد عالي التردد مع السماح بمرور التيار المتردد منخفض التردد أو التيار المستمر.
  • ملف التحميل - محث يستخدم لإضافة الحث إلى الهوائي، لجعله رنانًا، أو إلى الكابل لمنع تشويه الإشارات.
  • مقياس التغير - محث قابل للتعديل يتكون من ملفين متصلين على التوالي، ملف خارجي ثابت وملف ثانٍ بداخله يمكن تدويره بحيث تكون محاورهما المغناطيسية في نفس الاتجاه أو في اتجاهين متعاكسين.
  • محول الارتداد - على الرغم من تسميته محولًا، إلا أنه في الواقع ملف حثي يعمل على تخزين الطاقة في مصادر الطاقة التبديلية ودوائر الانحراف الأفقي لأجهزة التلفزيون وشاشات العرض ذات أنبوب أشعة الكاثود.
  • المفاعل المشبع - محث ذو قلب حديدي يستخدم للتحكم في طاقة التيار المتردد عن طريق تغيير تشبع القلب باستخدام جهد تحكم تيار مستمر في ملف مساعد.
  • الصابورة الحثية - محث يستخدم في دوائر مصابيح التفريغ الغازي ، مثل المصابيح الفلورية ، للحد من التيار المار عبر المصباح.

محولات

محول

المحول هو جهاز يحتوي على ملفين أو أكثر متصلين مغناطيسيًا (أو أجزاء من ملف واحد). يُولّد تيار متغير مع الزمن في أحد الملفات (يُسمى الملف الابتدائي ) مجالًا مغناطيسيًا يُحفّز جهدًا في الملف الآخر (يُسمى الملف الثانوي ). بعض أنواع المحولات:

الآلات الكهربائية

تحتوي الآلات الكهربائية ، كالمحركات والمولدات ، على ملف واحد أو أكثر تتفاعل مع المجالات المغناطيسية المتحركة لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. غالبًا ما تحتوي الآلة على ملف يمرر معظم طاقتها (العضو الدوار )، وملف آخر يوفر المجال المغناطيسي للعنصر الدوار (ملف المجال)، والذي قد يكون متصلًا بمصدر تيار كهربائي خارجي بواسطة فرش أو حلقات انزلاق. في المحرك الحثي ، يُغذى ملف المجال في الدوار بالحركة النسبية البطيئة بين الملف الدوار والمجال المغناطيسي الدوار الناتج عن ملف الجزء الثابت، مما يحث تيار الإثارة اللازم في الدوار.

ملفات المحول

ملف الاستشعار الخاص بجهاز الكشف عن المعادن .

هذه ملفات تُستخدم لتحويل المجالات المغناطيسية المتغيرة مع الزمن إلى إشارات كهربائية، والعكس صحيح. بعض أنواعها:

وهناك أيضاً أنواع من الملفات لا تندرج ضمن هذه الفئات.

تكنولوجيا اللف

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ستوفر، هـ. بروك (2002). قاموس المصطلحات الكهربائية المختصر الصادر عن الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق . جونز وهيميل تاكر. ص  36. ISBN 978-0877655992.
  2. 1 2 3 لابلانت، فيليب أ. (1999). قاموس شامل للهندسة الكهربائية . سبرينغر. ص 114-115 . ISBN  978-3540648352.
  3. 1 2 3 4 أرون، ب. (2006). الإلكترونيات . ألفا ساينسز إنترناشونال المحدودة. ص 73-77 . ISBN  978-1842652176.
  4. ↑ آموس، إس دبليو؛ آموس، روجر (4 مارس 2002). نيونس 2002، ص 129. إلسيفير. ISBN 9780080524054.
  5. ↑ ستوفر، إتش بي (2005). قاموس المصطلحات الكهربائية المختصر الصادر عن الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق . جونز وبارتليت للتعليم، ذ.م.م.، ص 273. رقم ISBN  9780877655992تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  6. ↑ آموس، إس دبليو؛ روجر آموس (2002). قاموس نيونس للإلكترونيات . نيونس. ص 191. ISBN  978-0080524054.
  7. ↑ "دليل عزل الأسلاك المغناطيسية" (ملف PDF) . شركة MWS لصناعة الأسلاك. يناير 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 ديسمبر 2025 .
  8. ↑ لابلانت، ب. أ. (1999). قاموس شامل للهندسة الكهربائية . سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 633. ISBN  9783540648352تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  9. ↑ ستوفر، إتش بي (2005). قاموس المصطلحات الكهربائية المختصر الصادر عن الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق . جونز وبارتليت للتعليم، ذ.م.م. ص 29. رقم ISBN  9780877655992تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  10. ↑ آموس، إس دبليو؛ آموس، آر. (2002). قاموس نيونس للإلكترونيات . إلسيفير ساينس. ص 167. ISBN  9780080524054تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  11. ↑ آموس، إس دبليو؛ آموس، آر. (2002). قاموس نيونس للإلكترونيات . إلسيفير ساينس. ص 326. ISBN  9780080524054تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  12. ↑ لابلانت، فيليب أ. (1998). قاموس شامل للهندسة الكهربائية . سبرينغر. ص 143. ISBN  978-3540648352.
  13. ↑ لابلانت، ب. أ. (1999). قاموس شامل للهندسة الكهربائية . سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 346. ISBN  9783540648352تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  14. ↑ لابلانت، ب. أ. (1999). قاموس شامل للهندسة الكهربائية . سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 243. ISBN  9783540648352تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  15. ↑ لابلانت، ب. أ. (1999). قاموس شامل للهندسة الكهربائية . سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 19. ISBN  9783540648352تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  16. ↑ آموس، إس دبليو؛ آموس، آر. (2002). قاموس نيونس للإلكترونيات . إلسيفير ساينس. ص 113. ISBN  9780080524054تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-07 .
  17. ↑ هوبسون، بي جيه؛ وآخرون (2022). " تصميم مجال مغناطيسي مخصص لمقياس تداخل الذرات الباردة المحمي مغناطيسيًا" . تقارير علمية 12 (1) 10520. arXiv : 2110.04498 . Bibcode : 2022NatSR..1210520H . doi : 10.1038/ s41598-022-13979-4 . PMC 9217970. PMID 35732872. S2CID 238583775 .    

للمزيد من القراءة

  • كيرفورث، ويليام، " لف الملفات؛ وصف لإجراءات لف الملفات، وآلات اللف، والمعدات المرتبطة بها في صناعة الإلكترونيات " (الطبعة الثانية). شيكاغو، شركة جي. ستيفنز للتصنيع، 1958.
  • ويموث، ف. مارتن، " محركات الأسطوانة والمبدلات (النظرية والتطبيق)  : دراسة شاملة حول نظرية وبناء لفائف الأسطوانة، والمبدلات لمحركات الملفات المغلقة، بالإضافة إلى ملخص كامل لبعض النقاط الرئيسية المتعلقة بتصميمها؛ وشرح لردود فعل المحرك والشرارة ". لندن، شركة "الكهربائي" للطباعة والنشر، 1893.
  • " وقائع لف الملفات ". الرابطة الدولية للف الملفات.
  • تشاندلر، آر إتش، " مراجعة طلاء الملفات، 1970-1976 ". برينتري، آر إتش تشاندلر المحدودة، 1977.
  • لابلانت، فيليب أ.، محرر. (2018). قاموس شامل للهندسة الكهربائية . doi : 10.1201/9781420037807 . ISBN 978-1-315-22046-8.