الملف او ما يسمى الوشيعة ماهي تطبيقاته وماهي آلية عمله وكيف يمكن حسابه

 الملف أو الوشيعة 

المقدمة :

هو عبارة عن سلك ملفوف حول شكل  اسطواني أو أنبوب هواء مؤقت 

آلية عمله :

عندما يمر تيار في سلك يتولد حول السلك مجال مغناطيسي وذلك حسب قاعدة يد يسرى  عند لف السلك النحاسي على شكل ملف فإن المجال المغناطيسي سيتولد عند كل لفة  فيصبح كالأمواج الدائرية  وتقطع ملفات الملف هذا المجال مما يؤدي الى توليد جهد عند هذا القطع 

يكون هذا الجهد معاكس للجهد الأصلي ويحارب تغير قيمة التيار الأصلي أي يصبح السالب من مكان دخول التيار والموجب من مكان خروج التيار  ويمكن تشبيه  ذلك كبطارية معاكسة لبطارية التغذية  وهي التي تحارب تغير قيمة التيار الأصلي  وهذا الجهد الذي شبهناه لبطارية يظهر بشكل لحظي بالميلي ثانية او بالثانية وبعدها يمر التيار لذلك فإن التيار الالي لا يتزايد بسرعة كبيرة  عند مروره بالملف أي ان الملف يمنع التغير المفاجئ في التيار إ، الجهد حول الملف يعتمد على التغير في التيار أي   اذا لم يتم التغير في التيار فان الجهد يكون صفرا  ويمكن حساب الجهد المتولد عند الملف بالقانون :

V(t)=-L*di/dt

عند مرور تيار مستمر ثابت في ملف فإن الملف لايؤثر على التيار في هذه الحالة يمكن اعتباره سلك عادي .

إن الملف يقوم بعملية شحن للتيار أما المكثف يشحن جهد  عند تفريغ التيار فإننا نحصل على جهد عالي جدا قد يصل ل 25000 v  ولكن التيار صفري يستخدم هذا الفولت في شاشات الحاسوب والتلفاز 

   صورة الحقل المتولد نتيجة مرور التيار                صورة الحقل الناتج عن كل حلقة        صورة بيانية لتخزين وتفريغ التيار

أنواع الحث :

الحث الذاتي :

هو عبارة عن تحريض يحدث في الملف نتيجة تغيير تيار المار في الملف من اجل مقاومة هذا التغير في التيار المتدفق

ويحسب من العلاقة :

L=u*N^2*A/l

حيث أن u  تمثل النفاذية المغناطيسية 

و N عدد اللفات 

و A مساحة  مقطع السلك 

و l طول السلك 

و L تقاس بالهنري  ورمزها H 

صورة عن الحث الذاتي 

الحث المتبادل :

هو عبارة عن ملفين  ينتجان مجالان مغناطيسيان وعندما يكونان بالقرب من بعض يتأثر كل ملف بالآخر ويزيد الحث المتبادل حسب المسافة بين الملفين  ويحسب من العلاقة :

M=u0*ur*N1*N2*A/l

N1:عدد لفات الملف الاول

N2:عدد لفات الملف الثاني 

u0:النفوذية المغناطيسية للهواء

ur:النفوذية المغناطيسية للمادة 

A:مساحة مقطع السلك 

l:طول السلك 

صورة عن الحث المتبادل

توصيل الملفات :

التسلسل:

توصيل الملفات على التسلسل مثل المقاومات جمع الملفات أي Leq=L1+L2+Ln

لكن يتأثر  الحث  عندما نصل لو نلف الملفات بفنس الطريقة سيمر التيار بنفس الطريق في الملفين الموصولين على التسلسل  ويكون ناتج لجمع :Ltotal=(L1+M)+(L2+M)

ولكن عندما نلف الملف الأول بجهة معينة والملف الثاني بعكسه فإن التيار سيمر في الملف الأول بجهة والملف الثاني بجهة أخرى  ويكون ناتج جمعه :Ltotal=(L1-M)+(L2-M)

صورة توصيل التسلسلي

التوازي :

نفس المقاومات ايضا  جمع مقلوب الملفات أي : Ltotal=L1*L2/L1+L2

عندما يكون  طريقة اللف نفس بعض  فإن Ltotal=L1*L2-M^2/L1+L2-2M

اذا كانت طريقة اللف متعاكسة فإن المعادلة تصبح من الشكل :Ltotal=L1*L2-M^2/L1+L2+2M

صورة توصيل تفرعي

الملف في دوائر التيار المستمر :

يحتاج التيار للمرور بشكل كامل بدائرة التيار المستمر 5 تاو  

التاو: هو ثابت الزمن للملف  ويساوي :L/R=تاو

في دوائر التيار المستمر بعد وصول التيار لقيمة عظمى فسوف يعتبر الملف حينها كأنه سلك في الدارة 

صورة موجزة عن دارة تيار مستمر فيها ملف 

الملف في دوائر التيار المتردد :

في دوائر التيار المتردد يعتبر الملف مقاومة  ويطلق عليها اسم مفاعلة الملف الحثية وهي: XL=2*3.14*f*L

f:تردد المصدر 

L:الحث الخاص بالملف  

يمكن استخدام قانون أوم في المفاعلات  في حالتي التوصيل التوالي والتوازي.

تأثير الملف على التيار المتردد  يعمل الملف تأخير التيار ربع دورة زمنية أي 90 درجة 

صورة دارة تيار متردد فيها ملف 

أنواع الملفات :

من حيث القلب :

• ملفات ذات قلب  من الهواء:

هي تلك الملفات التي يشغل الهواء ما بداخل إطارها الداخلي  والحث الذاتي لمثل هذه الملفات صغير 

صورة ملف ذو قلب من الهواء

• ملفات ذات قلب من الحديد :

هي تلك الملفات التي يوضع بداخلها قلب من الحديد وفيها يتركز المجال المغناطيسي داخل وحول الملف  وليس خارجه وبالتالي يزيد من حث الملف 

عيب هذا الملف :.

يعيب هذه الملفات تولد تيارات ناتجة بالحث الذاتي داخل القلب الحديدي تسمى بالتيارات الدوامية تتحرك باتجاهات عشوائية داخل هذا القلب مما يسبب ارتفاع درجة حرارة القلب المغناطيسي  وفقد في الطاقة 

وللتخلص من التيارات الدوامية يتم تقسيم القلب الحديدي الى شرائح معزولة عن بعضها 

صورة ملف ذو قلب من الحديد

• ملفات ذات قلب من الفيرايت :

وهي تلك الملفات التي يوضع بداخل قلبها الفيرايت  وهي مادة مغناطيسية مقاومتها الكهربائية عالية جدا وبذلك نضمن عدم سريان التيارات الدوامية داخلها

صورة ملف ذو قلب من الفيرايت

• ملفات ذات قلب من مسحوق الحديد :

وهي التي يوضع بداخل قلبها  مسحوق من الحديد حيث يخلط المسحوق من الحديد بمادة عازلة ويضغط ليعطي قلب مغناطيسي ذو مقاومة كهربائية عالية وبالتالي تقليل التيارات الدوامية الى حد كبير لذلك هذا النوع من الملفات يملك كفاءة عالية وله تأثير صغير على المكونات الاخرى 

صورة ملف ذو قلب من مسحوق الحديد

من حيث التردد :

• ملفات ذات ترددات منخفضة :

هي ملفات تستخدم في الترددات الصوتية ومن المعروف ان الترددات الصوتية تتراوح بين 20 Hz حتى 20KHz وهي ملفات ذات قلب  حديدي 

صورة ملفات ذات تردد منخفض

• ملفات ذات ترددات متوسطة :

هي الملفقات التي تستخدم في الترددات المتوسطة والتردد المتوسط في أجهزة الراديو ذات تعديل الإتساع AM يساوي 465kHz

وملفات التردد المتوسط ذات قلب من مسحوق الحديد أو مادة الفيرايت 

صورة ملفات ذات تردد متوسط

• ملفات ذات ترددات مرتفعة :

وهي الملفات التي تستخدم في الترددات العالية التي تزيد عن 2MHz  مثل دوائر التنعيم في أجهزة الراديو  وملفات التردد العالي ذات قلب هوائي 

في حالة التردد عالي تكون ممانعة الملفات كبيرة وفي حالة التردد المنخفض تكون ممانعة الملفات صغيرة  وهذا يمكننا من فصل الترددات الصوتية عن الترددات العالية في الدوائر التي يقترن فيها الترددات العالية مع الترددات المنخفضة بالإضافة لبعض هذه الملفات التي يكون قلبها مصنوع من الفيرايت أو مسحوق الحديد تعمل كدارات توليف عند ترددات 70MHzحتى 100MHz

صورة ملفات ذات تردد عالي

استخدامات الملفات :

 في المحولات 

 في المولدات 

في الدوائر الالكترونية

الأجراس الكهربية

 تطبيقات التوصيل والفصل الكهربي

 في البث التلفزيوني

 البث الإذاعي

 في تشغيل جميع أنواع مكبرات الصوت 

الميكروفونات

 في الهاتف والمحمول 

مكبرات الموسيقى

 إرسال إشارات إلى الأقمار الصناعية 

الاتصالات

المراجع :

المهندس وليد عيسى 

إلكترون باشا