مقدمه
آشنایی با سلف و کاربردهای آن
عملکرد سلف
اگر از داخل یک سیم جریانی عبورکند،سیم در حوالی خود میدان مغناطیسی تولید می کند و اگر سیم را به صورت یک حلقه به دور جسمی بپیچیم این میدان در بین حلقه ها متمرکز می گردد و هر جسمی می تواند میدان مغناطیسی را داخل خود حفظ نماید که مدت نگهداری این میدان بستگی به جنس آن جسم خواهد داشت.به تجربه مشاهده شده که مدت زمان حفظ میدان در آهن بسیار بیشتر از مواد و عناصر دیگر می باشد.
عبور جریان از سلف
می خواهیم نحوه عملکرد سلف را در مدار شکل زیر مورد بررسی قرار دهیم.در لحظه اولی که ولتاژ به دو سر سلف می رسد،فشار الکتریکی و عبور جریان،میدان مغناطیسی تولید می کند که تمایل دارد اتم های هسته را منظم نماید.در مقابل، نامنظم بودن اتم های هسته می خواهد نظم اتم های سیم را از بین ببرد و این خود باعث کاهش جریان می گردد.با عبور جریان،کم کم هسته سلف منظم شده و جریان به حداکثر ممکن می رسد.
اگر منحنی ولتاژ و جریان سلف را ترسیم کنیم،به منحنی زیر می رسیم.چنانچه مشاهده می کنید در لحظه اول (نقطه A) که ولتاژ به دو سر سلف رسیده است (در این لحظه چون اتم های هسته اجازه منظم کردن را به سلف نمی دهند،مقاومت سلف بسیار زیاد بوده و در نتیجه تمام ولتاژ دو سر سلف افت می کند) به علت نامنظم بودن هسته سلف،جریان عبوری از آن بسیار کم است (نقطه C).
با گذشت زمان هسته منظم می شود و در نتیجه مقاومت سلف کمتر شده و جریان سلف بیشتر می گردد و بالطبع سلف به فشار کمتری برای منظم کردن هسته احتیاج پیدا می کند.به تدریج تمام اتم های هسته منظم شده و جریان در سلف به حداکثر می رسد (نقطه D) و با منظم شدن هسته،سلف ولتاژ کمتری نیاز دارد.
مدار ولتاژ سلف
در سلف،ولتاژ زودتر از جریان جاری می شود.در واقع اختلاف فاز 90 درجه در سلف،عکس اختلاف فاز در خازن ها می باشد.در مدار AC به علت منظم کردن اتم های هسته در جهت های عکس،سلف در برابر عبور جریان های AC از خود مقاومت نشان می دهد.
در مورد سلف هایی که در مدارهای AC قرار دارند به علت وجود هسته در داخل سلف و حفظ نیروی مغناطیسی در اتم های هسته،هر قدر فرکانس بیشتر شود،هسته جهت حفظ نیروی مغناطیسی در خود،در برابر منظم شدن اتم های خود مقاومت کرده و در نتیجه این عمل،با بیشتر شدن فرکانس،مقاومت سلف نیز بیشتر می گردد.
عکس العمل سلف در ولتاژهای DCوAC :
در شکل زیر اجزاء تشکیل دهنده یک سیم پیچ (هسته E وI و سلف پیچیده شده روی یک قرقره) را ملاحظه می کنید.برای آزمایش به سیم پیچی با 50 تا 60 متر سیم نیاز می باشد.
عملکرد سلف در مدارهای مرکب از ولتاژهای DC و AC
اگر ولتاژ مخلوط شده ای از AC وDC به یک خازن وارد شود،خازن در برابر بخش DC ولتاژ مقاومت کرده و بخشAC را از خود عبور می دهد.نحوه عمل سلف در این ولتاژها،عکس خازن است.یک سلف در برابر ولتاژ ACاز خود مقاومت نشان داده ولی در برابر ولتاژ DC هیچ مقاومتی از خود بروز نمی دهد (اگر از مقاومت اندک طول سیم صرف نظر کنیم).در نمودار شکل زیر یک ولتاژ DC مخلوط با AC که کاملا تصفیه نشده به ورودی مدار داده شده است.در این مدار بخش عمده ای از ولتاژ AC توسط سلف در خروجی حذف می گردد.این گونه مدارهای منبع تغذیه و در مواردی که نیاز به حذف نویز باشد،مورد استفاده قرار می گیرند.
تعریف هانری
اگر نیروی متمرکز کردن میدان مغناطیسی در یک سلف به حد تعریف شده ای برسد می گویند آن سلف دارای یک “هانری” خاصیت سلفی می باشد.واحد اندازه گیری مقدار سلف،”هانری” است که دارای اجزای کوچک تری به نام “میلی هانری” و “میکروهانری” نیز می باشد :
مقادیر موثر در یک سلف بستگی به جنس سیم،تعداد دور (طول سیم)،جنس هسته و غیره داشته و از بعضی عوامل که تاثیر زیادی ندارد (مانند حرارت محیط) صرف نظر می گردد.همان طور که گفته شد،مقدار امپدانس سلف را با X(L) نمایش می دهند که با فرمول X(l)=(2Pi)FL محاسبه می گردد.منحنی جریان و ولتاژ در سلف به صورت شکل زیر می باشد و جریان نسبت به ولتاژ 90 درجه تاخیر دارد.
تمرين2:
شبیه سازی مدار ترانس سلفی سنگین + خازن موازی متغییر
پرفیل ولتاژ جریان
خوب برای اینکار از یک ترانس + سلف سنگین 2 هانری استفاده کردم
اما مداری که براتون بستم شامل یک سلفه که از اول تو مداره
بعدش توثانیه 0.3 اولین خازن به وسیله بریکر به مدار متصل میشه و بعدش یه خازن دیگه در 1 ثانیه
اون استپ که وصل شدن برای اینن که تو چه ثانیه بریکر وصل شه بهشون فرمان میدن:
مثلا همین طور که میبینید یکی از این استپ ها در ثانیه 0.3 استارت میخوره و بریکر رو راه میندازه
نتایج ولتاژه دو سر سلفه:
همین جوری که می بینید قبل از خازن اولی ولتاژ دوسر خازن تقریبا برابر با خروجی ترانس بوده ولی بعدش کمتر شده و دومین خازن افت ولتاژ رو براثر رزونانت کمترش کرده
جریان گذرشته از خازن دوم هم اینگونه است:
همینطور که میبینید جریان گذشته از خازن خیلی کمه چون مقاومت بالایی دارند و نیز یک آندر شوت در لحظه ورود به مدار رو می بینید که طبیعه و جریان هجومی خازنها نام دارد
برای اینکه اثر اون سلف بزرگ خنثی شه باید از خازن در حد میلی فاراد استفاده کرد:
خوب نتایج هم اینجوری شد:
خوب همونطور که میبیند تا 300 میلی ثانیه که اول فقط سلف
