المحول: 5 شروط مهمة للحصول على أفضل كفاءة

محول

المحول هو جهاز كهربائي بسيط يستخدم خاصية الحث المتبادل لتحويل جهد متناوب من واحد إلى آخر بقيمة أكبر أو أصغر.

• تم اختراع أول ثابت للقدرة في عام 1885، ومنذ ذلك الحين ، أصبح ضرورة كجهاز أساسي لنقل وتوزيع واستخدام التيار المتردد (AC).

هناك أنواع مختلفة من المحولات ذات التصميمات المختلفة المناسبة لتطبيقات الطاقة الإلكترونية والكهربائية المختلفة. وتتراوح أحجامها من تطبيقات الترددات الراديوية التي يقل حجمها عن سنتيمتر مكعب ، ووحدات ضخمة تزن مئات الأطنان مستخدمة في شبكات الطاقة.

شكل قشرة محولات تصميم DBZ في عام 1885
شل شكل محول تصميم DBZ في عام 1885، صورة الائتمان - Zátonyi Sándor ، (ifj.) ، DBZ ترافوCC BY-SA 3.0
محول
المحولات في محطة كهربائية فرعية ، صورة الائتمان - الكل 89محطة ملبورن الطرفية، تم تمييزه كملك عام ، مزيد من التفاصيل حول ويكيميديا ​​كومنز

يتم استخدامها على نطاق واسع في نقل الطاقة وتوزيعها على مسافة طويلة من خلال تصعيد خرج الجهد من محول بحيث يتم تقليل التيار وبالتالي تكون خسارة القلب المقاومة أقل أهمية ، لذلك يمكن نقل الإشارة عبر المسافات إلى المحطة الفرعية المجاورة للمستهلكين حيث يتم خفض الجهد مرة أخرى لاستخدامها مرة أخرى.

الهيكل الأساسي وعمل المحولات

يتكون الهيكل الأساسي للمحول بشكل عام من ملفين ملفوفين حول قلب حديدي ناعم ، وهما الملفان الأولي والثانوي. يتم تطبيق جهد دخل التيار المتردد على الملف الأساسي ويلاحظ جهد خرج التيار المتردد في الجانب الثانوي. 

كما نعلم أنه لا يتم إنشاء emf أو الجهد المستحث إلا عندما يتغير تدفق المجال المغناطيسي بالنسبة للملف أو الدائرة ، وبالتالي ، الحث المتبادل بين ملفين ممكن فقط بالتناوب ، أي التغيير / جهد التيار المتردد ، وليس مع الجهد المباشر ، أي ثابت / تيار مستمر.

عمل المحولات وتدفق التسرب
عمل المحولات وتدفق التسرب
حقوق الصورة:نفسي تدفق المحولاتCC BY-SA 3.0

تستخدم المحولات لتحويل الجهد والمستويات الحالية حسب نسبة المدخلات إلى لفائف الإخراج. المنعطفات في الملف الابتدائي والثانوي هي N.p وNs، على التوالى. لنفترض أن التدفق مرتبط من خلال الملفات الأولية والثانوية. ثم،

المستحثة emf عبر الملف الأساسي ،   =

المستحثة emf عبر الملف الثانوي ،  = 

من هذه المعادلات ، يمكننا ربط ذلك  

حيث يكون للرموز المعاني التالية:

         

القوة ، P = أناpVp = IsVs

فيما يتعلق بالمعادلات السابقة ،

وهكذا لدينا Vs = ()Vو اناs = IP

لتصعيد: Vs > V.p لذلك نs>Np و اناs<Ip

للتنحي: Vs <Vp لذلك نs p و اناs > أناp

الملف الابتدائي والثانوي في المحولات

محول
اللف الابتدائي والثانوي
ائتمان الصورة: مجهول ، محول 3 d عمودCC BY-SA 3.0

العلاقة أعلاه مبنية على بعض الافتراضات وهي كالتالي:

  • يربط نفس التدفق كلاً من الأساسي والثانوي دون أي تسرب في التدفق.
  • التيار الثانوي صغير.
  • المقاومة الأولية والتيار لا يكاد يذكر.

وبالتالي ، لا يمكن أن تكون كفاءة المحولات 100٪. على الرغم من أن الشخص المصمم جيدًا يمكن أن يكون له كفاءة تصل إلى 95 ٪. للحصول على كفاءة أعلى ، يجب مراعاة الأسباب الأربعة الرئيسية لفقدان الطاقة فيها.

سبب فقد طاقة المحولات:

  • تسرب الجريان: هناك دائمًا بعض تسرب التدفق حيث يكاد يكون من المستحيل تقريبًا أن يمر كل التدفق من المرحلة الابتدائية إلى المرحلة الثانوية دون أي تسرب.
  • دوامة التيارات: سيؤدي التدفق المغناطيسي المتغير إلى إحداث تيارات دوامة في قلب الحديد ، مما قد يتسبب في التسخين وبالتالي فقدان الطاقة. يمكن التقليل من هذه باستخدام لب الحديد الرقائقي.
  • المقاومة في اللف: تُفقد الطاقة في شكل تبديد الحرارة عبر الأسلاك ولكن يمكن تقليلها باستخدام أسلاك سميكة نسبيًا.
  • التباطؤ: عندما يتم عكس مغنطة اللب بشكل متكرر بواسطة مجال مغناطيسي متناوب ، فإنه ينتج عنه إنفاق أو فقدان للطاقة عن طريق توليد الحرارة داخل القلب. يمكن تقليل ذلك باستخدام مواد ذات فقد تخلفية مغناطيسي أقل.

سوف ندرس عنه الدوامة الحاليةالصورة و التباطؤ المغناطيسي بالتفصيل في الأقسام الأخرى.

لمزيد من المواد الدراسية المتعلقة بالإلكترونيات انقر هنا

انتقل إلى الأعلى