مقدمة

تعد الملفَّات عناصر غير فعَّالة مثل المقاومات والمكثِّفات. وتستخدم لتخزين الطاقة الكهربائيَّة على شكلِ مجالٍ مغناطيسي. ويعتبر الملف ببساطة مُجرد سلك مصنوع من مادَّة ذات ناقليَّة جيدة للكهرباء وله عدد من اللفّات.

تولد الملفّات تدفقاً مغناطيسياً (مجال مغناطيسي) حولها من خلال تدفُّق تيار متناوب عبرها. إن الملفّ المثاليِّ لا يملك ممانعة تحريضيَّة لذا فهو يعمل كدارة قصر كهربائية، لكن عملياً كل ملف يتمتع بممانعةٍ داخليَّةٍ نطلق عليها اسم الممانعة التحريضيَّة وتقاس بالأوم.

عندما تكون الممانعة الحثية للملف مرتفعة جداً تعمل الدارة كدارةٍ مفتوحةٍ وتسمح بمرور حد أقصى للتيار من خلالها. ويعتبر التحريض ظاهرة مقاومة الملف لتدفق التيار في الدارة عن طريق توليد قوة محرِّكة كهربائية (EMF) عكسية، ويقاس بالهنري.

يوجد عدِّة أنواع من الملفّات مثل الملفّات ذاتُ القلبِ الهوائي وذاتُ القلب الحديدي والنوع المزدوج أو التفاضلي وغيرها الكثير. ولها العديد من التطبيقات في النقل الكهربائي. حيث نشرح في المقال مجالات التطبيقات applications-of-inductor وأهمها.

الملفّات في الدَّارات المولّفة

تُستخدم الملفّات في دارات التوليف التي تُستخدم لتحديد التردُّد المطلوب، ويوجد في هذه الدارات مكثِّف مُتصِّل مع الملفّ إمَّا على التَّفرع أو على التسلسل. ويسمى تردد دارة التوليف التي تكون فيها الممانعة السعوية مساوية للممانعة التحريضية
(XC = XL) تردد الطنين.

الملفّات في الدارات المولّفة
الملفّات في الدارات المولّفة، (مصدر الصورة: Electronicshub)

 

تستخدم دارات الطنين التسلسلية في العديد من الدَّارات الإلكترونية مثل التلفاز ودارات ضبط الراديو والمرشحات لتغيير التردد واختيار قنوات التردد المختلفة.

الحساسات التحريضيَّة

تستخدم الملفّات في الحساسات التقاربية التي تعمل بمبدأ التحريض، وكما ذكرنا يعتبر التحريض ظاهرة مقاومة المجال المغناطيسي المتولد في الملفّ لتدفق التيار عبره. وبالتالي يقيد التحريض تدفق التيار ويقلل من أداء الدارة.

من أجل أداء أفضل نحتاج إلى تضخيم التيار في الدارة لذا تستخدم الحساسات التقاربية لإيجاد مستوى عامل التضخيم للتيار.

يصمم المصنعون الحساسات عن طريق لف السلك بشكلِ ملفٍ مُحكم، ويتألف الحساس التقاربي التحريضي من أربع مكوناتٍ هي ملف ومذبذب ودارة كشف ودارة خرج؛ حيث يولِّد المذبذب مجالاً مغناطيسياً متذبذباً حول الملف، والذي يقع في جهة الاستشعار للجهاز.

استخدام الملف الكهربائي في الحساسات التحريضية
الحساسات التحريضية، (مصدر الصورة: Electronicshub)

 

عندما يتحرك جسم معدني في مجال منطقة الكشف التقاربية التحريضية تبدأ التيارات الدوامة بالتراكم فيه، مما يقلل المجال المغناطيسي للحساس التحريضي.

تراقب دارة الكشف قوة المذبذب، ويتولد الخرج من دارة الخرج عندما تكون التذبذبات أقل من المستوى الكافي. ويعتبر الحساس التقاربي التحريضي حساس لا تماسي وموثوق للغاية، وتستخدم الحسّاسات التحريضية في إشارات المرور للكشف عن كثافة حركة المرور.

أجهزة تخزين الطاقة

يمكن تخزين الطاقة في العناصر غير الفعالة كالمكثفات والملفّات. حيث تستطيع الملفّات تخزين الطاقة لفترة محدودة وتنهار عند إزالة منبع التغذية نظراً لأنها تخزن الطاقة بشكل مجال مغناطيسي.

تعمل الملفّات كأجهزة تخزين للطاقة في مصادر الطاقة بوضع التبديل (نستخدمها بشكل عام في أجهزة الحاسوب). وفي هذا النوع من مصادر الطاقة تعتمد نسبة جهد الخرج على زمن شحن الملفّ.

المحركات التحريضية

تعد المحركات التحريضية أو المحركات غير المتزامنة تطبيقاً معروفاً وواسع النطاق للملفّات الكهربائية، حيث تكون الملفّات في هذه المحركات ثابتة التوضع ولا يسمح لها بالتحرك في المجال المغناطيسي القريب.

تعمل المحركات التحريضية على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. حيث يدور المحور فيها بتأثير المجال المغناطيسي المتولد عن التيار المتناوب. وتكون سرعة المحرك ثابتة لأنها تعتمد على تردد التيار الوارد من المنبع لذا نستخدم الملفّات في هذه المحركات للتحكم بالسرعة عن طريق وصلها على التسلسل أو على التفرع مع المحور. وتعتبر المحركات التحريضية موثوقة وقوية للغاية.

المحولات

تعد المحولات تطبيقاً شائعاً آخر للملفّات، ويمكن تصميم محولة من خلال ربط ملفّات المجال المغناطيسي المشترك. وتعتبر المكون الرئيسي والأساسي لنظام نقل الطاقة. حيث تستخدم لرفع أو خفض الطاقة في خطوط النقل إلى المستوى المطلوب كالمحولات الرافعة والخافضة للجهد، ويكون السلك ملفوف على القلب بشكل لفّات أولية وثانوية.

تزداد الممانعة التحريضية بزيادة تردد التغذية، وهذه الممانعة تحد من فعالية المحولة. وبشكل عام تقتصر المحولات التحريضية على قيم تشغيل منخفضة للغاية.

المرشحات التحريضية

يتم استخدام الملفّات والمكثفات معاً لتشكيل المرشحات، وتعدّ المرشحات أجهزة إلكترونية تستخدم للتحكم بمرور إشارة الدخل عبر الدارة، وهناك العديد من أنواع المرشحات التي تصمم باستخدام الملفّات مثل مرشح التمرير المنخفض ومرشح التمرير العالي و مرشح تمرير الحزمة ومرشح منع حزمة وغيرها.

تزداد الممانعة التحريضية بزيادة التردد، وتتغير خصائص المرشح وفقاً لقيمة الممانعة، وهناك عدد كبير من بنى المرشحات التي يمكن إنشاؤها باستخدام الملفّات.

الاختناقات (Chokes)

يتم استخدام الملفّ أيضاً كخانق للتردد؛ حيث أنها تولد تدفق تيار معاكس عندما يتدفق التيار المتناوب عبرها أي أنها تخنق تدفق التيار المتناوب وتسمح للتيار المستمر بالمرور. وتستخدم هذه الميّزة في دارات التزويد بالطاقة، حيث يلزمنا تحويل منبع التيار المتناوب إلى منبع تيار مستمر.

طبقات الفرّيت (Ferrite)

تتواجد طبقات الفرّيت بشكل عام في كابلات الحاسوب وأجهزة الشحن المحمولة وغيرها. وتستخدم هذه الطبقات ملفّات لتقليل تشويش التردد اللاسلكي الناتج عن الكابلات.

الريليهات (Relays)

يعتبر الريليه (Relay) مفتاحاً كهربائياً. ويستخدم ملفّ التحريض للتحكم بتدفق التيار عبره؛ إذ عند تدفق التيار المتناوب عبر ملفّ الريليه ينتج مجالاً مغناطيسياً يؤثر على قواطع المفتاح.

استخدام الملف الكهربائي في الريليه
الريليهات، (مصدر الصورة: Electronicshub)

المصدر: هنا

ترجمة: يارا قاضون، مراجعة: علي العلي، تدقيق لغوي: بولا ابراهيم، تصميم: علي العلي، تحرير: فادي الشعار.