المحثات Inductors - الجزء الثانى

تكلمنا فى المقالة السابقة عن عمل المحث Inductor فى دوائر التيار المستمر أثناء مرحلة بناء (شحن) التيار، وفى هذه المقالة سنتكلم عن مرحلة اضمحلال (تفرغ) التيار. لاحظ الشكل التالى

فيدوهات تعليمية بالعربية فى الالكترونيات وبرمجة الانظمة المدمجة

أقوى اسطوانة لتعليم برمجة الميكروكنترولر باللغة العربية

ان الطاقة المخزنة فى الملف على شكل مجال مغناطيسى لا يمكن الاحتفاظ بها فى حالة وجود مسار مفتوح فى الدائرة، ولذلك اذا قمنا بشحن الملف - كما اوضحنا فى المقالة السابقة - ووصلت الدائرة الى حالة الاستقرار steady state واصبح التيار المار خلال الملف قيمة عظمى، ثم قمنا بعد ذلك بفتح المفتاح كما هو موضح بالدائرة أعلاه فإنه يحدث التالى:

* ينقطع مرور التيار القادم من مصدر الجهد وينتقل التيار من قيمته قبل لحظة فتح المفتاح الى صفر أمبير.
* فى هذه الحالة ولأن الملف يقاوم التغير الفجائى للتيار فان الانتقال الى الصفر لن يكون لحظيا وانما سياخذ مقدار من الوقت.
* فى هذه الاثناء - أثناء انهيار التيار -  يتكون داخل الملف جهد عكسى بقيمة عالية جدا جدا قد تصل فى بعض الاحيان الى آلاف الفولتات  ولكن قيمة التيار فى هذه الاثناء تكون ضعيفة وتقترب من الصفر.
* ويحاول التيار فى هذه الاثناء ان يكمل مساره خلال الدئرة، فيجد الثغرة الهوائية الموجودة ما بين نقطتى تماس المفتاح المفتوح فيؤدى ذلك حدوث شرارة كهربية عند المفتاح نتيجة الجهد العالى الذى تم استنتاجه داخل الملف لحظة انهيار التيار.

وتكون هذه الظاهرة مفيدة فى بعض التطببيقات كما هو الحال فى السيارات التى تعمل بالبنزين حيث تستخدم تلك الشرارة فى إشعال البنزين داخل غرف احتراق المحرك.

ولكن هذه الظاهرة ممكن ان تكون ضارة فى الداوئر العادية ، ولذلك نستخدم التصميم التالى لمنع حدوث هذه الشرارة والحد من قيمة الفولت العالى المتولد أثناء لحظة الانهيار.

فعندما نقوم بغلق المفتاح فان  الجهد الواقع على المقاومة R2 هو جهد المصدر E ، وتكون استجابة الملف والمقاومة R1 بنفس الطريقة التى شرحناها فى المقالة السابقة، ولكن يظهر دور المقاومة R2 لحظة فتح المفتاح، ففى هذه الحالة يوجد مسار مغلق يمر فيه التيار iL أثناء الانهيار، ولذلك لن تحدث الشرارة التى كانت تحدث فى حالة عدم وجود R2 ، ويتم توزيع جهد الملف على المقاومات كما بالشكل التالى

والمعادلة التالية توضح قيمة جهد الملف المستنتج لحظة فتح المفتاح

ونلاحظ من المعادلة السابقة ان جهد الملف اثناء لحظة الانهيار اكبر من جهد المصدر، وفى اتجاه عكسى.

ولكن الجهد سيستمر فى النقصان حتى يصل الى صفر، والمعادلة التالية تستخدم لحساب الجهد أثناء فترة الاضمحلال (التفريغ)

وايضا سيستمر التيار فى الاضمحلال حتى يصل الى صفر، والمعادلة التالية تستخدم لحساب التيارأثناء فترة الاضمحلال (التفريغ)

والمعادلة التالية تستخدم لحساب جهد المقاومة R1

والمعادلة التالية تستخدم لحساب جهد المقاومة R2

مثال

من الدائرة التالية أوجد ما يلى

1- التعبير الرياضى لكل من iL , vL , vR1 , vR2 بعد غلق المفتاح .

2-  التعبير الرياضى لكل من iL , vL , vR1 , vR2 لحظة فتح المفتاح (أثناء انهيارالتيار).

3- رسم منحنيات الجهد والتيار.

"نحن لانمنع ان تنقل عنا، ولكن من فضلك يجب ان تذكرنا (اسم الكاتب ورابط الصفحة)"