المحول هو جهاز كهرومغناطيسي يستخدم لتحويل التيار المتردد لجهد وتردد واحد إلى تيار متناوب بجهد مختلف (أو مساوٍ) ونفس التردد.
محتوى
جهاز وتشغيل المحول
في أبسط الحالات محول يحتوي على ملف أساسي واحد مع عدد لفات W1 وواحد ثانوي بعدد اللفات واط2. يتم توفير الطاقة للملف الأساسي ، ويتم توصيل الحمل بالثانوي. يتم نقل الطاقة عن طريق الحث الكهرومغناطيسي. لتعزيز الاقتران الكهرومغناطيسي ، في معظم الحالات ، يتم وضع اللفات على قلب مغلق (دائرة مغناطيسية).
إذا تم تطبيق جهد متناوب U على الملف الأولي1، ثم التيار المتردد أنا1، مما يخلق تدفقًا مغناطيسيًا Ф من نفس الشكل في اللب.هذا التدفق المغناطيسي يحث على EMF في اللف الثانوي. إذا كان الحمل متصلاً بالدائرة الثانوية ، فإن التيار الثانوي أنا2.
يتم تحديد الجهد في اللف الثانوي بنسبة المنعطفات W1 و2:
يو2= يو1* (دبليو1/ دبليو2) = ش1/ k حيث k هي نسبة التحول.
إذا كان k <1 ، فعندئذٍ U2> يو1، وهذا المحول يسمى تصعيد. إذا كان k> 1 ، ثم U2<ش1، مثل يسمى المحول تنحى. نظرًا لأن طاقة خرج المحول تساوي طاقة الإدخال (مطروحًا منها الخسائر في المحول نفسه) ، يمكننا القول أن Pout \ u003d Pin ، U1*أنا1= يو2*أنا2 و انا2= أنا1* ك = أنا1* (دبليو1/ دبليو2). وبالتالي ، في المحولات غير المفقودة ، تتناسب جهود المدخلات والمخرجات بشكل مباشر مع نسبة المنعطفات المتعرجة. وتتناسب التيارات عكسيا مع هذه النسبة.
قد يحتوي المحول على أكثر من ملف ثانوي بنسب مختلفة. لذلك ، يمكن أن يحتوي المحول لتشغيل معدات المصابيح المنزلية من شبكة 220 فولت على ملف ثانوي واحد ، على سبيل المثال ، 500 فولت لتشغيل دوائر الأنود و 6 فولت لتشغيل الدوائر المتوهجة. في الحالة الأولى k <1 ، في الثانية - k> 1.
يعمل المحول فقط مع الجهد المتناوب - لحدوث EMF في الملف الثانوي ، يجب أن يتغير التدفق المغناطيسي.
أنواع النوى للمحولات
في الممارسة العملية ، يتم استخدام النوى ليس فقط من الشكل المشار إليه. اعتمادًا على الغرض من الجهاز ، يمكن إجراء الدوائر المغناطيسية بطرق مختلفة.
النوى رود
الدوائر المغناطيسية للمحولات منخفضة التردد مصنوعة من الفولاذ بخصائص مغناطيسية واضحة.لتقليل التيارات الدوامة ، يتم تجميع المصفوفة الأساسية من ألواح منفصلة معزولة كهربائيًا عن بعضها البعض. للعمل على ترددات عالية ، يتم استخدام مواد أخرى ، على سبيل المثال ، الفريت.
يسمى اللب المذكور أعلاه بالنواة ويتكون من قضيبين. بالنسبة للمحولات أحادية الطور ، يتم أيضًا استخدام الدوائر المغناطيسية ثلاثية القضبان. لديهم تدفق تسرب مغناطيسي أقل وكفاءة أعلى. في هذه الحالة ، توجد كل من اللفات الأولية والثانوية على القضيب المركزي للقلب.
المحولات ثلاثية الطور مصنوعة أيضًا على نوى ثلاثية القضبان. لديهم اللفات الأولية والثانوية لكل مرحلة ، كل منها يقع في جوهرها. في بعض الحالات ، يتم استخدام دوائر مغناطيسية بخمسة قضبان. توجد ملفاتهم بالطريقة نفسها تمامًا - كل منها أساسي وثانوي على قضيب خاص به ، والقضبان المتطرفان على كل جانب مخصصان فقط لإغلاق التدفقات المغناطيسية في أوضاع معينة.
مدرعة
في القلب المدرع ، يتم تصنيع محولات أحادية الطور - يتم وضع كلا الملفين في القلب المركزي للدائرة المغناطيسية. ينغلق التدفق المغناطيسي في مثل هذا القلب بشكل مشابه لهيكل ثلاثي القضبان - عبر الجدران الجانبية. يكون تدفق التسرب صغيرًا جدًا في هذه الحالة.
تشمل مزايا هذا التصميم بعض الزيادة في الحجم والوزن بسبب إمكانية ملء النافذة الأساسية بشكل أكثر كثافة باللف ، لذلك من المفيد استخدام النوى المدرعة لتصنيع المحولات منخفضة الطاقة. ينتج عن هذا أيضًا دائرة مغناطيسية أقصر ، مما يؤدي إلى تقليل خسائر عدم التحميل.
العيب هو صعوبة الوصول إلى اللفات للمراجعة والإصلاح ، بالإضافة إلى زيادة تعقيد تصنيع العزل للجهود العالية.
حلقي
في النوى الحلقية ، يكون التدفق المغناطيسي مغلقًا تمامًا داخل القلب ، ولا يوجد عمليًا أي تدفق مغناطيسي للتسرب. لكن من الصعب تشغيل مثل هذه المحولات ، لذلك نادرًا ما يتم استخدامها ، على سبيل المثال ، في المحولات الآلية القابلة للتعديل منخفضة الطاقة أو في الأجهزة عالية التردد حيث تكون مناعة الضوضاء مهمة.
محول ذاتي
في بعض الحالات ، يُنصح باستخدام مثل هذه المحولات ، التي لا تحتوي فقط على اتصال مغناطيسي بين اللفات ، ولكن أيضًا اتصال كهربائي. بمعنى ، في أجهزة التدريج ، يكون اللف الأساسي جزءًا من الثانوي ، وفي أجهزة التنحي ، الجزء الثانوي من الأساسي. يسمى هذا الجهاز المحول التلقائي (AT).
المحول التلقائي المتدرج ليس مقسمًا بسيطًا للجهد - فالاقتران المغناطيسي يشارك أيضًا في نقل الطاقة إلى الدائرة الثانوية.
مزايا المحولات الآلية هي:
- خسائر أصغر
- إمكانية التنظيم السلس للجهد ؛
- مؤشرات أصغر للوزن والحجم (المحول الذاتي أرخص ، ومن الأسهل نقله) ؛
- انخفاض التكلفة بسبب كمية المواد المطلوبة الأصغر.
تشمل العيوب الحاجة إلى استخدام عزل كل من اللفات ، المصممة للجهد العالي ، وكذلك عدم وجود عزل كلفاني بين المدخلات والمخرجات ، والتي يمكن أن تنقل تأثيرات الظواهر الجوية من الدائرة الأولية إلى الثانوية. في هذه الحالة ، لا يمكن تأريض عناصر الدائرة الثانوية.أيضًا ، يعتبر عيب AT هو زيادة تيارات الدائرة القصيرة. بالنسبة للمحولات الأوتوماتيكية ثلاثية الطور ، عادة ما يتم توصيل اللفات بنجم مع محايد مؤرض ، ومن الممكن وجود مخططات اتصال أخرى ، ولكنها معقدة للغاية ومرهقة. هذا أيضًا عيب يضيق نطاق المحولات الآلية.
تطبيق المحولات
تستخدم خاصية المحولات لزيادة أو تقليل الجهد على نطاق واسع في الصناعة وفي الحياة اليومية.
تحويل الجهد
يتم فرض متطلبات مختلفة على مستوى الجهد الصناعي في مراحل مختلفة. عند توليد الكهرباء ، من غير المربح استخدام مولدات الجهد العالي لأسباب مختلفة. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم استخدام مولدات 6 ... 35 كيلو فولت في محطات الطاقة الكهرومائية. لنقل الكهرباء ، على العكس من ذلك ، فأنت بحاجة إلى جهد متزايد - من 110 كيلو فولت إلى 1150 كيلو فولت ، حسب المسافة. علاوة على ذلك ، يتم تخفيض هذا الجهد مرة أخرى إلى مستوى 6 ... 10 كيلو فولت ، موزعًا على المحطات الفرعية المحلية ، حيث يتم تخفيضه إلى 380 (220) فولت ويصل إلى المستهلك النهائي. في الأجهزة المنزلية والصناعية ، يجب أيضًا خفضها ، عادةً إلى 3 ... 36 فولت.
يتم تنفيذ كل هذه العمليات مع باستخدام محولات الطاقة. يمكن أن تكون جافة أو زيتية. في الحالة الثانية ، يتم وضع اللب ذو اللفات في خزان به زيت ، وهو عبارة عن وسيط عازل ومبرد.
العزلة كلفاني
يزيد العزل الجلفاني من سلامة الأجهزة الكهربائية. إذا لم يتم تشغيل الجهاز مباشرة من شبكة 220 فولت ، حيث يكون أحد الموصلات متصلاً بالأرض ، ولكن من خلال محول 220/220 فولت ، فسيظل جهد الإمداد كما هو.ولكن مع اللمس المتزامن للأرض والأجزاء الثانوية الحاملة للتيار من الدائرة لتدفق التيار ، لن يكون هناك تدفق للتيار ، وسيكون خطر حدوث صدمة كهربائية أقل بكثير.
قياس الجهد
في جميع التركيبات الكهربائية ، من الضروري التحكم في مستوى الجهد. إذا تم استخدام فئة جهد تصل إلى 1000 فولت ، فسيتم توصيل الفولتميتر مباشرة بالأجزاء الحية. في التركيبات الكهربائية التي تزيد عن 1000 فولت ، لن يعمل هذا - فالأجهزة التي يمكنها تحمل مثل هذا الجهد تصبح ضخمة جدًا وغير آمنة في حالة انهيار العزل. لذلك ، في مثل هذه الأنظمة ، يتم توصيل الفولتميتر بموصلات عالية الجهد من خلال محولات ذات نسبة تحويل ملائمة. على سبيل المثال ، بالنسبة لشبكات 10 كيلو فولت ، يتم استخدام محولات الأجهزة 1: 100 ، ويكون الناتج جهدًا قياسيًا يبلغ 100 فولت. إذا تغير الجهد على الملف الأولي في السعة ، فإنه يتغير في نفس الوقت في المرحلة الثانوية. عادة ما يتدرج مقياس الفولتميتر في نطاق الجهد الأساسي.
المحول عنصر معقد ومكلف إلى حد ما للإنتاج والصيانة. ومع ذلك ، لا غنى عن هذه الأجهزة في العديد من المجالات ، ولا يوجد بديل لها.
مقالات مماثلة:
