دروس جافاسكريبت بالعربي _ الحلقة ١

المكونات الداخلية للمحول الكهربى

تعريف:

المحول الكهربى هو جهاز كهرومغناطيسى ساكن يستخدم فى تحويل القدرة الكهربية من دائرة الى دائرة اخرى بنفس التردد و لكن بقيم مختلفة للجهد و التيار، و يتم ذلك عن طريق الحث الكهرومغناطيسى فالدائرتين معزولتين عن بعضهما كهربياً و لكنهما متصلتين ببعضهما مغناطيسياً.

مكونات المحول:

تشترك كل المحولات الكهربية فى المكونات الاساسية التالية:

1.      الملف الابتدائى  Primary winding:

و هو الذى يستقبل الطاقة الكهربية من مصدر الطاقة على الجهد و التيار الابتدائى.

2.      الملف الثانوى Secondary winding:

و هو الملف الذى تتولد فيه القوة الدافعة الكهربية نتيجة لاختراق الفيض المغناطيسى لهذا الملف و يتصل عادة بالحمل فى حالة محولات التوزيع.

3.      قلب المحول Transformer core:

و هو عبارة عن قلب من مادة مغناطيسية يتولد فيها فيض مغناطيسى متردد و يتم من خلاله الربط بين الملف الابتدائى و الملف الثانوى مغناطيسيا حيث ان الملفين ملفوفين عليه كما هو موضح بالشكل.

الجهد الابتدائى                 V_p

الجهد الثانوى                   V_s

التيار الابتدائى                  I_p

التيار الثانوى                    I_s

الفيض المغناطيسى           _mΦ

عدد لفات الملف الابتدائى     N_P

عدد لفات الملف الثانوى      N_S

4.      الوسط العازل Insulation medium

يوجد انواع مختلفة من الاوساط العازلة المستخدمة فى محولات القوى و منها:

·         محولات مغمورة فى الزيت Oil immersed transformers:

تعتبر الزيوت المعدنية من أكثر المواد المستخدمة فى عزل و تبريد المحولات، فقد أثبتت الدراسات أن العزل بالزيت يمكن أن يستخدم لعزل مقننات للجهد تصل إلى 1000 ك.ف، كما توجد أيضا بعض سوائل العزل الأخرى مثل الاسكاريل Askarel و مائع السيليكون Silicon fluid و ميزة هذه السوائل انها مقاومة للحريق بعكس الزيت المعدنى لكنها ذات تكلفة أعلى.

·         المحولات الجافة Dry-type Transformers:

يستخدم فيها مواد عازلة صلبة و تعتمد فى التبريد على خواص المادة العازلة و الوسط المحيط وهو فى الغالب الهواء، وقد يصنف نوع المادة العازلة بدرجة الحرارة التى يتحملها و يعطى رمز A,B,F,H A(105^oC)] - B(150^oC) - 185^oC))F - [H(220^oC). و تستخدم هذه المحولات اساسا للاغراض الداخلية In-door و ذلك لتقليل مخاطر الحريق.

و نظراً لارتفاع اثمان المواد العازلة التى تتحمل درجات الحرارة العالية تجد هذه المحولات محددة فى مقننات صغيرة نسبيا.

·         المحولات الغازية Gas insulated transformer:

تعتمد هذه المحولات على غاز SF₆ المضغوط فى عمليات العزل و التبريد و تستخدم فى الاماكن التى يخشى فيها خطر الحريق، تتميز هذه المحولات بخفة الوزن عن المحولات المغمورة فى الزيت، أيضا غاز SF₆ اقل فى السعة الحرارية و بالتالى اقل فى كفاءة التبريد مما يحد من قدرتة على تحمل زيادة الحمل overload عنه فى المحولات الزيتية.

فكرة العمل:

1.      عند وضع مصدر للتيار الكهربى المتردد على اطراف الملف الابتدائى يمر تيار I_p فى الملف الابتدائى الذى عدد لفاته N_p و نتيجة لذلك يتولد فيض مغناطيسى _mΦ فى القلب الحديدى و يعرف فاراداى هذا من خلال العلاقة :

حيث e_p هى القوة الدافعة الكهربية العكسية back emf التى تتولد على اطراف الملف الملف الابتدائى نفسه كرد فعل لاختراق الفيض المغناطيسى لملفاته، لذلك يكون تيار اللاحمل و الذى يعرف بتيار المغنطة صغير بالنسبة لتيار الحمل الكلى.

2.      يمرالفيض المغاطيسى داخل القلب الحديدى مخترقاً الملف الثانوى، و نتيجة لذلك تتولد قوة دافعة كهربية e_s  تتناسب مع عدد لفات الملف الثانوى N_s و يمكن وصفة بالعلاقة:

وحيث ان الفيض المخترق للملفين الابتدائى و الثانوى واحد فيمكن استنتاج العلاقة الاتية:

3.      بفرض ان المحول مثالى فتكون القدرة الداخلة E_p تساوى القدرة الخارجة E_s و على ذلك فان

E = e . i

E_s = E_p

e_p . i_p = e_s . i_s

و بذلك تكون العلاقة بين الجهد و التيار و عدد اللفات كما يلى:

نلاحظ ان العلاقة بين عدد اللفات و الجهد هى علاقة طردية اما العلاقة بين عدد اللفات و التيار علاقة عكسية ايضا العلاقة بين الجهد و التيار هى علاقة عكسية اى كلما ارتفعت قيمة الجهد انخفضت قيمة التيار و العكس و هذه هى الفائدة المرجوه من المحول فى شبكات نقل و توزيع الطاقة الكهربية.

4.      يتم توصيف قدرة المحول بالفولت.امبير او كيلوفولت.امبير و ليس بالوات او الكيلووات و ذلك لعدم معرفتنا بطبيعة الاحمال التى ستتصل به او بمعامل قدرة كل حمل فيتم استخدام القدرة الظاهرية لتوصيف المحولات.

KVA = KV x I

يتبع ان شاء الله .....