مكونات المحوّل الكهربائي

المحوّل هو جهاز سلبي يعتمد على الحث الكهرومغناطيسي لنقل الطاقة بين دارات كهربائية مختلفة بدون اتصال مباشر، ويُستخدم لرفع أو خفض الجهد AC، أو لتوفير العزل الكهربائي galvanic isolation (Wikipedia, ELECTRICAL CLASSROOM).

🧱 المكونات الأساسية والوظائف

1. القلب المغناطيسي – Core

• مصنوع من صفائح فولاذية رقيقة مكوّمة معزولة (Silicon steel laminations) لتقليل خسائر الهيستيريز والدوامات (eddy currents) (Wikipedia).
• يوفّر مسارًا مغناطيسيًا منخفض المقاومة لضمان كفاءة نقل المجال المغناطيسي بين الملفات.
• تصميم الذراع (Limb) والقمة (Yoke) يعتمد على النوع (Core- or Shell-type) لتحقيق متانة وفاعلية مغناطيسية (muniracademy.com).

2. اللفات – Windings (Primary & Secondary)

• تتكوّن من نحاس أو ألومنيوم معزول، وتلتف حول القلب لنقل وتحوير الجهد.
• الاستخدام: الملف الابتدائي (Primary) لتوصيل الجهد العالي، والثانوي (Secondary) للإخراج Voltages المناسبة للأحمال.
• نسبة التحويل تعتمد على علاقة عدد لفات N₁/N₂ وكذلك الجهد V₁/V₂ (goodtransformer.com, Agriculture Institute).

3. مواد العزل – Insulation

• تشمل ورق العزل (Pressboard)، والزيت، والرمل أو المواد التراكمية بين الملفات وبين القلب والخزان.
• هدفها: منع التفريغ الداخلي (arcing) وفشل العزل وكذلك دعم العزل الحراري والميكانيكي (iqsdirectory.com).

4. زيت العزل – Transformer Oil

• زيت معدني نقي يُستخدم للتبريد والعزل الكهربائي، ويحافظ على خصائص العزل حتى درجات حرارة عالية، مع نقطة وميض ≥140 °C ومقاومة تفريغ >28 kV RMS (Wikipedia).
• يُستخدم أيضًا في تحاليل مثل تحليل الغازات الذائبة (DGA) للكشف المبكر عن الأعطال الداخلية أو التأكسد الزائد (Wikipedia, Agriculture Institute).

🛢 مكونات الخزان والدعم

5. الخزان – Tank

• يستوعب المكونات الداخلية ويحمل الزيت، مصنوع من صلب أو ألمنيوم مقاوم للطقس لتوفير الدعم والحماية الآمنة (ELECTRICAL CLASSROOM, electrical-technology.com, gridstationhub.com).

6. خزان التوسع – Conservator Tank

• خزان علوي يسمح بتوسع وتقلص الزيت نتيجة لتغير درجات الحرارة، ويحتوي غالبًا على غشاء مرن (bladder) لعزل الزيت عن الهواء لتقليل الأكسدة والرطوبة (iqsdirectory.com, gridstationhub.com).

7. مزيل الرطوبة (الـ Breather)

• يحتوي على جل السيليكا لامتصاص الرطوبة من الهواء أثناء "تنفس" الخزان، مما يحافظ على جودة الزيت ويطيل عمره (iqsdirectory.com, gridstationhub.com).

🌬️ أنظمة التبريد

8. أنابيب التبريد، Radiators، والمراوح

• تُستخدم لتبديد الحرارة الناتجة عن الطاقة المفقودة من القلب واللفات.
• توجد طرق تبريد متعددة تبعًا للحجم والمواصفات: ONAN, ONAF, OFAF, ONWF, OFWF، أي من التبريد الطبيعي وحتى التبريد القسري بالزيت والمياه (iqsdirectory.com).

🛡 الحماية وإدارة الجهد

9. جهاز Buchholz Relay

• جهاز حماية يعتمد على اكتشاف الغازات الناتجة من أعطال داخلية أو الضغط المفاجئ داخل الخزان، ويوفر إنذارًا أو فصلًا كهربائيًا سريعًا لحماية المحول من التلف (Wikipedia, iqsdirectory.com).

10. مفتاح تعديل الجهد – Tap Changer

• يُستخدم لضبط نسبة التحويل بين اللفات وتوفير جهد ثابت للأحمال، سواء أثناء التشغيل (On‑Load) أو أثناء توقف التشغيل Off‑Load.
• النوع الأوتوماتيكي يُستخدم لضبط الجهد بشكل ديناميكي حسب تغيّر الحمل أو الجهد الداخل للشبكة (ELECTRICAL CLASSROOM, electrical-technology.com, Electrical Hub, D & F Liquidators).

11. Vent طوارئ (Explosion Vent / Pressure Relief Valve)

• صمّام أمان يُستخدم لتفريغ الضغط الزائد نتيجة الأعطال الداخلية، لمنع الانفجار وضمان السلامة (ELECTRICAL CLASSROOM, gridstationhub.com, iqsdirectory.com).

📏 المراقبة وتحليل الحالة

12. أجهزة القياس وعدادات الحرارة والرطوبة

• أدوات مثل مقياس درجة حرارة الزيت والزئبق، وأجهزة قياس ضغط الزيت ومستشعرات الحمل تُستخدم لمراقبة أداء المحول وتجنب التشغيل عند ارتفاع حرارة أو ضغط غير آمن (student-notes.net, gridstationhub.com).

13. مقاومة الانسجام K‑Factor Transformers

• تصاميم خاصة تستطيع التعامل مع الإضطرابات الهارمونية الناتجة عن الأحمال الإلكترونية، بحسب معامل K-factor، مما يقلل الأضرار الناتجة عن "تشويه الإشارة" (Wikipedia).

🧠 المفهوم الفيزيائي: المعادلة الأساسية

• بحسب قانون فاراداي: E = N * dΦ/dt. بالتالي: V₁/V₂ = N₁/N₂ = I₂/I₁، مع الحفاظ على الطاقة المدخلة والخارجة خطوة بخطوة (Reddit).

📋 جدول ملخّص للمكوّنات والوظائف

المكون	الوظيفة الأساسية
القلب المغناطيسي	توجيه المجال المغناطيسي وتقليل الخسائر
الملفات (Primary / Secondary)	نقل الجهد وتحويله حسب نسبة اللفات
العزل	توفير الحماية الكهربائية والحرارية
زيت المحوّل	عزل كهربائي وتبريد داخلي
الخزان والخزان التوسعي	حماية المكونات الداخلية، مع تنظيم ضغط وتوسّع الزيت
الـ Breather	إزالة الرطوبة من الهواء الداخل للحفاظ على جودة الزيت
أنظمة التبريد	تبديد حرارة التشغيل لضمان عمر طويل وكفاءة
Buchholz Relay	حماية المحول عن طريق كشف الأعطال الداخلية أو الاتجاهات الغازية
Tap Changer	تعديل نسبة الجهد حسب تغيّرات الشبكة أو الحمل
صمامات الضغط	تفريغ الضغط الزائد لتجنب الحوادث
أجهزة قياس الحالة	مراقبة درجة الحرارة، الضغوط، وتعذير عند الطوارئ
K‑Rated تصميم خاص	تحمّل التحميلات الإلكترونية والضوضاء الهارمونية

✅ الخاتمة

هذه المكونات الأساسية تُشكّل هيكل المحوّل الكهربائي ووظيفته، من القلب المغناطيسي وحتى الحماية وإدارة الجهد والكفاءة. فهم كل جزء يتيح استخدامًا أفضل واختيارات تصميم دقيقة وعمرة أطول للمعدات، مما يقلل الخسائر ويوفّر صيانة أقل.

---

المصادر

1. Transformer
2. 12 Most Important parts of a transformer | Transformer parts
3. Parts of Transformer - Munir Academy
4. Power Transformer Parts And Functions - Knowledge
5. Components and Functions of Distribution Transformers - Agriculture Notes by Agriculture.Institute
6. Types, Uses, Features and Benefits of Power Transformers
7. Transformer oil
8. 12 Different Parts Of Transformer And Their Functions
9. Key Components of Transformer and their Functions
10. Buchholz relay
11. 14 Power Transformer Parts: A Comprehensive Guide With PDF : Electrical Hub
12. Understanding Transformer Components & How do they work?
13. Transformer Components and Their Functions - Student Notes | Student Notes
14. K-factor (electrical engineering)
15. How does this equation work for transformers?