ما هو مبدأ تشغيل المحول؟ المحولات الحالية - مبدأ التشغيل والتطبيق

محول هو جهاز كهرومغناطيسي ثابت يحتوي على ملفين أو أكثر من الملفات المقترنة حثيًا ومصمم لتحويل، عن طريق الحث الكهرومغناطيسي، واحد أو أكثر من أنظمة التيار المتردد إلى واحد أو أكثر من أنظمة التيار المتردد الأخرى.

تستخدم المحولات على نطاق واسع للأغراض التالية.

لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية. عادة، في محطات توليد الكهرباء، تنتج مولدات التيار المتردد الطاقة الكهربائية بجهد يتراوح بين 6-24 كيلو فولت.

لتشغيل دوائر مختلفة من أجهزة الراديو والتلفزيون. أجهزة الاتصالات، والأتمتة في مجال الميكانيكا عن بعد، والأجهزة المنزلية الكهربائية؛ لفصل الدوائر الكهربائية لمختلف عناصر هذه الأجهزة؛ لمطابقة الجهد

إدخال أدوات القياس الكهربائية وبعض الأجهزة مثل المرحلات في الدوائر الكهربائية ذات الجهد العالي أو في الدوائر التي تمر عبرها تيارات كبيرة وذلك لتوسيع حدود القياس وضمان السلامة الكهربائية. تسمى المحولات المستخدمة لهذا الغرض قياس. لديهم طاقة منخفضة نسبيًا، يتم تحديدها من خلال الطاقة التي تستهلكها أدوات القياس الكهربائية والمرحلات وما إلى ذلك.

مبدأ تشغيل المحولات

تتكون الدائرة الكهرومغناطيسية لمحول ثنائي الطور أحادي الطور من ملفين (الشكل 2.1) موضوعين على دائرة مغناطيسية مغلقة مصنوعة من مادة مغناطيسية حديدية. إن استخدام النواة المغناطيسية المغناطيسية يجعل من الممكن تقوية الاقتران الكهرومغناطيسي بين اللفات، أي تقليل المقاومة المغناطيسية للدائرة التي يمر من خلالها التدفق المغناطيسي للآلة. يتم توصيل اللف الأساسي 1 بمصدر تيار متردد - شبكة كهربائية ذات جهد u 1 . مقاومة الحمل Z H متصلة بالملف الثانوي 2.

يسمى لف الجهد العالي لف الجهد العالي (الجهد العالي)، والجهد المنخفض - لف الجهد المنخفض (ن.ن). يتم تحديد بدايات ونهايات الملف ذو الجهد العالي بالحروف أ و العاشر؛ اللفات LV - الحروف أ و X.

عند الاتصال بالشبكة، يظهر التيار المتردد في الملف الأساسي أنا 1 , مما يخلق تدفقًا مغناطيسيًا متناوبًا F، ينغلق على طول الدائرة المغناطيسية. يستحث التدفق F القوى الدافعة الكهربية المتناوبة في كلا الملفين - ه 1 و ه 2 , متناسب، حسب قانون ماكسويل، مع عدد اللفات ث 1 و ث 2 معدل التغير في اللف والتدفق المقابل د F/ dt.

وبالتالي فإن القيم اللحظية للقوة الدافعة الكهربية المستحثة في كل ملف هي

ه 1 = - ث 1 د و/دت؛ e2= -ث 2 دФ/دت.

وبالتالي، يتم تحديد نسبة المجالات الكهرومغناطيسية اللحظية والفعالة في اللفات من خلال التعبير

وبالتالي، يتم اختيار عدد لفات اللفات وفقًا لذلك، عند جهد معين U 1 يمكنك الحصول على الجهد المطلوب U 2 . إذا كان من الضروري زيادة الجهد الثانوي، فسيتم أخذ عدد المنعطفات ث 2 أكبر من الرقم ث 1؛ يسمى هذا المحول في ازدياد إذا كنت بحاجة إلى خفض الجهد ش 2 , ثم يتم أخذ عدد اللفات ث 2 أقل من ث 1؛ يسمى هذا المحول إلى الأسفل،

نسبة المجالات الكهرومغناطيسية هاللفات الجهد العالي ذات الجهد العالي إلى EMF هتسمى اللفات ذات الجهد المنخفض LV (أو نسبة عدد لفاتها). نسبة التحول

ك= هفن / هن = ثفن / ثن

معامل في الرياضيات او درجة ك دائما أكبر من واحد.

في أنظمة نقل وتوزيع الطاقة، يتم استخدام محولات ثلاثية اللفات في بعض الحالات، وفي الإلكترونيات الراديوية وأجهزة التشغيل الآلي، يتم استخدام محولات متعددة اللفات. في مثل هذه المحولات، يتم وضع ثلاث ملفات أو أكثر معزولة عن بعضها البعض على القلب المغناطيسي، مما يجعل من الممكن استقبال جهدين مختلفين أو أكثر عند تشغيل إحدى اللفات (يو 2 ، يو 3 ، يو 4، وما إلى ذلك) لإمداد الطاقة إلى مجموعتين أو أكثر من المستهلكين. في محولات الطاقة ثلاثية اللفات، يتم التمييز بين اللفات ذات الجهد العالي والمنخفض والمتوسط ​​(MV).

يتم تحويل الفولتية والتيارات فقط في المحول. تظل الطاقة ثابتة تقريبًا (تقل إلى حد ما بسبب فقدان الطاقة الداخلية في المحول). لذلك،

أنا 1 /أنا 2 ≈ ش 2 / ش 1 ≈ ث 2 /ث 1 .

عندما يزيد الجهد الثانوي للمحول ك مرات مقارنة بالابتدائي والحالي أنا 2 في اللف الثانوي يتناقص تبعا لذلك ك مرة واحدة.

يمكن للمحول أن يعمل فقط في دوائر التيار المتردد. إذا كان الملف الأولي للمحول متصلاً بمصدر تيار مباشر، فإن التدفق المغناطيسي يتشكل في سلكه المغناطيسي، ويكون ثابتًا في الحجم والاتجاه بمرور الوقت. لذلك، في اللفات الأولية والثانوية في حالة مستقرة، لا يتم تحفيز المجالات الكهرومغناطيسية، وبالتالي، لا يتم نقل الطاقة الكهربائية من الدائرة الأولية إلى الدائرة الثانوية. هذا الوضع خطير على المحولات، لأنه بسبب عدم وجود EMF ه 1 تيار اللف الأساسي أنا 1 =ش 1 ر 1 كبير جدًا.

من الخصائص المهمة للمحول المستخدم في أجهزة الأتمتة والإلكترونيات الراديوية قدرته على تحويل مقاومة الحمل. إذا قمت بتوصيل مقاومة بمصدر تيار متردد رمن خلال محول مع نسبة التحويل ل، ثم لدائرة المصدر

ص" = ص 1 /أنا 1 2 ≈ ص 2 /أنا 1 2 ≈ أنا 2 2 ص/أنا 1 2 ≈ ك 2 ر

أين ر 1 - الطاقة التي يستهلكها المحول من مصدر تيار متردد W؛ ر 2 = أنا 2 2 ر≈ ص 1- الطاقة التي تستهلكها المقاومة رمن المحول.

هكذا، يغير المحول قيمة المقاومة R إلى k 2 مرة واحدة. تستخدم هذه الخاصية على نطاق واسع في تطوير الدوائر الكهربائية المختلفة لمطابقة مقاومة الحمل مع المقاومة الداخلية لمصادر الطاقة الكهربائية.

محولهو جهاز كهرومغناطيسي ثابت بملفين (أو أكثر)، مصمم غالبًا لتحويل التيار المتردد لجهد واحد إلى تيار متردد لجهد آخر. يتم تحويل الطاقة في المحول بواسطة مجال مغناطيسي متناوب. تستخدم المحولات على نطاق واسع في نقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة، وتوزيعها بين أجهزة الاستقبال، وكذلك في مختلف أجهزة التصحيح والتضخيم والتشوير وغيرها.

عند نقل الطاقة الكهربائية من محطة توليد الكهرباء إلى المستهلكين، فإن قوة التيار في الخط تسبب فقدان الطاقة في هذا الخط واستهلاك المعادن غير الحديدية لجهازه. إذا تم زيادة الجهد بنفس الطاقة المرسلة، فسوف تنخفض القوة الحالية إلى نفس المدى، وبالتالي سيكون من الممكن استخدام الأسلاك ذات المقطع العرضي الأصغر. سيؤدي ذلك إلى تقليل استهلاك المعادن غير الحديدية عند إنشاء خط نقل الطاقة وتقليل فقد الطاقة فيه.

يتم توليد الطاقة الكهربائية في محطات توليد الطاقة بواسطة مولدات متزامنة بجهد 11-20 كيلو فولت؛ في بعض الحالات، يتم استخدام الجهد من 30-35 كيلو فولت. وعلى الرغم من أن هذه الفولتية عالية جدًا للاستخدام الصناعي والمنزلي المباشر، إلا أنها ليست كافية لنقل الكهرباء اقتصاديًا لمسافات طويلة. يتم إجراء زيادة إضافية في الجهد في خطوط الكهرباء (حتى 750 كيلو فولت أو أكثر) بواسطة محولات تصعيدية.

تعتمد مستقبلات الطاقة الكهربائية (المصابيح المتوهجة والمحركات الكهربائية وغيرها) لأسباب تتعلق بالسلامة على جهد أقل (110-380 فولت). بالإضافة إلى ذلك، يرتبط تصنيع الأجهزة الكهربائية والأدوات والآلات ذات الجهد العالي بصعوبات كبيرة في التصميم، حيث أن الأجزاء الحاملة للتيار من هذه الأجهزة ذات الجهد العالي تتطلب عزلًا معززًا. ولذلك، فإن الجهد العالي الذي تنتقل به الطاقة لا يمكن استخدامه مباشرة لتشغيل أجهزة الاستقبال ويتم إمدادها بها من خلال محولات خفض الطاقة.

يجب تحويل الطاقة الكهربائية المتناوبة 3-4 مرات على طول الطريق من محطة توليد الطاقة حيث يتم توليدها إلى المستهلك. في شبكات التوزيع، يتم تحميل محولات التنحي بشكل غير متزامن وليس بكامل طاقتها. ولذلك فإن إجمالي قوة المحولات المستخدمة لنقل وتوزيع الكهرباء أكبر بـ 7-8 مرات من قوة المولدات المثبتة في محطات توليد الكهرباء.

يتم تحويل الطاقة في المحول بواسطة مجال مغناطيسي متناوب باستخدام قلب مغناطيسي.

عادةً ما تكون الفولتية للملفات الأولية والثانوية غير متماثلة. إذا كان الجهد الأساسي أقل من الثانوي، يسمى المحول خطوة لأعلى، وإذا كان أكثر من الثانوي، يسمى محول تنحي. يمكن استخدام أي محول كمحول تصاعدي وتنحي. تستخدم المحولات التصاعدية لنقل الكهرباء لمسافات طويلة، وتستخدم المحولات الخافضة لتوزيعها بين المستهلكين.

اعتمادا على الغرض، هناك محولات الطاقة، ومحولات قياس الجهد، ومحولات التيار

محولات الكهرباءتحويل التيار المتردد لجهد واحد إلى تيار متردد لجهد آخر لتزويد المستهلكين بالكهرباء. اعتمادا على الغرض، فإنها يمكن أن تكون متزايدة أو متناقصة. في شبكات التوزيع، كقاعدة عامة، يتم استخدام محولات تنحي ثلاثية الطور ثنائية الطور لتحويل الفولتية من 6 و 10 كيلو فولت إلى جهد 0.4 كيلو فولت. (الأنواع الرئيسية للمحولات هي TMG، TMZ، TMF، TMB، TME، TMGSO، TM، TMZH، TDTN، TRDN، TSZ، TSZN، TSZGL وغيرها.)

محولات الجهد- هذه محولات وسيطة يتم من خلالها تشغيل أجهزة القياس عند الفولتية العالية. بفضل هذا، يتم عزل أدوات القياس عن الشبكة، مما يجعل من الممكن استخدام الأدوات القياسية (مع إعادة تصنيفها) وبالتالي توسيع حدود الفولتية المقاسة.

تُستخدم محولات الجهد لقياس الجهد والطاقة والطاقة ولتشغيل دوائر التشغيل الآلي وأجهزة الإنذار وحماية مرحل خطوط الكهرباء من الأعطال الأرضية.

في بعض الحالات، يمكن استخدام محولات الجهد كمحولات طاقة منخفضة الطاقة أو كمحولات اختبار تصاعدية (لاختبار عزل الأجهزة الكهربائية).

يتم تقديم الأنواع التالية من محولات الجهد في السوق الروسية:

3NOL.06، ZNOLP، ZNOLPM، ZNOL.01PMI، 3xZNOL.06، 3xZNOLP، 3xZNOLPM، NOL.08، NOL.11-6.O5، NOL.12 OM3، ZNOL.06-35 (ZNOLE-35)، ZNOL 35 , نول 35، نول-35 إي، ناميت-10، زنيول، زنيول-10-1، زنيول-10-ب، زنيول-20، زنيول-20-ب، زنيول-35، زنيول-35-ب، زنيول-35 -1، NIOL -20، NIOL-35، NOL-SESH -10، NOL-SESH -10-1، NOL-SESH-6، NOL-SESH-6-1، NOL-SESH-20، NOL-SESH-35 ، 3xZNOL-SESH-6، 3xZNOL-SESH -10، NALI-SESH-10، NALI-SESH-6، NTMI 6، NTMI 10، NAMI 6، NAMI 10، NAMI 35، NAMI 110، ZNAMIT-6، ZNAMIT-10 ، ZNOMP 35، NOM 6، NOM 10، NOM 35، NKF 110، NKF 150، NKF 220 وغيرها.

بالنسبة لمحولات قياس الجهد، فإن الملف الأساسي هو 3000/√3، 6000/√3، 10000/√3، 13800/√3، 18000/√3، 24000/√3، 27000/√3، 35000/√3، 66000 /√3، 110000/√3، 150000/√3، 220000/√3، 330000/√3، 400000/√3، 500000/√3، والثانوي 100/√3 أو 110/√3.

محول الحاليهو جهاز مساعد يتناسب فيه التيار الثانوي عمليا مع التيار الأساسي وهو مصمم ليشمل أدوات القياس والمرحلات في الدوائر الكهربائية ذات التيار المتردد.

مزودة بفئة الدقة: 0.5؛ 0.5 ثانية؛ 0.2; 0.2 ثانية.

تستخدم المحولات الحالية لتحويل التيار من أي قيمة وجهد إلى تيار مناسب للقياس باستخدام الأدوات القياسية (5 أ) ، وتشغيل اللفات الحالية للمرحلات ، وفصل الأجهزة ، وكذلك عزل الأجهزة وموظفي التشغيل عن الجهد العالي.

مهم! تتوفر محولات التيار بنسب التحويل التالية: 5/5، 10/5، 15/5، 20/5، 30/5، 40/5، 50/5، 75/5، 100/5، 150/5، 200/5، 300/5، 400/5، 500/5، 600/5، 800/5، 1000/5، 1500/5، 2000/5، 2500/5، 3000/5، 5000/5، 8000/ 5, 10000/5.
يتم تمثيل المحولات الحالية في السوق الروسية بالنماذج التالية:

TOP-0.66، TShP-0.66، TOP-0.66-I، TShP-0.66-I، TShL-0.66، TNShL-0.66، TNSh-0.66، TOL-10، TLO-10، TOL-10-I، TOL-10- م، TOL-10-8، TOL-10-IM، TOL-10 III، TSHL-10، TLSH-10، TPL-10-M، TPOL-10، TPOL-10M، TPOL-10 III، TL-10، TL-10-M، TPLC-10، TOLK-6، TOLK-6-1، TOLK-10، TOLK-10-2، TOLK-10-1، TOL-20، TSL-20-I، TPL-20، TPL-35، TOL-35، TOL-35-III-IV، TOL-35 II-7.2، TLC-35، تلفزيون، TLC-10، TPL-10S، TLM-10، TSHLP-10، TPK-10، TVLM -10، TVK-10، TVLM-6، TLK-20، TLK-35-1، TLK-35-2، TLK-35-3، TOL-SESH 10، TOL-SESH-20، TOL-SESH-35، TSHL-SESH 0.66، محولات ريتز، TPL-SESH 10، TZLK(R)-SESH 0.66، TV-SESH-10، TV-SESH-20، TV-SESH-35، TSHL-SESH-10، TSHL-SESH-20 و TZLV-SESH-10 وغيرها.

تصنيف محولات الجهد

تختلف محولات الجهد:

أ) حسب عدد المراحل - مرحلة واحدة وثلاث مراحل؛
ب) حسب عدد اللفات - لفتين، ثلاث لفات، أربع لفات.
مثال 0.5/0.5S/10P؛
ج) حسب فئة الدقة، أي حسب قيم الخطأ المسموح بها؛
د) بطريقة التبريد - المحولات بتبريد الزيت (الزيت)، مع تبريد الهواء الطبيعي (جاف ومع عزل مصبوب)؛
هـ) حسب نوع التثبيت - للتركيب الداخلي، وللتركيب الخارجي وللمفاتيح الكهربائية الكاملة.

بالنسبة للجهود التي تصل إلى 6-10 كيلو فولت، يتم تصنيع محولات الجهد جافة، أي مع تبريد الهواء الطبيعي. بالنسبة للجهود التي تزيد عن 6-10 كيلو فولت، يتم استخدام محولات الجهد المملوءة بالزيت.

المحولات الداخلية مصممة لتعمل في درجات حرارة محيطة تتراوح من -40 إلى +45 درجة مئوية مع رطوبة نسبية تصل إلى 80%.

في المحولات أحادية الطورالفولتية من 6 إلى 10 كيلو فولت، ويستخدم العزل المصبوب في الغالب. المحولات ذات العزل المصبوب تكون مملوءة كليًا أو جزئيًا (ملف واحد) بكتلة عازلة (راتنجات الإيبوكسي). تختلف هذه المحولات المخصصة للتركيب الداخلي بشكل إيجابي عن محولات الزيت: فهي ذات وزن وأبعاد إجمالية أقل ولا تتطلب أي صيانة تقريبًا أثناء التشغيل.

محولات ثلاثية الطور ثنائية اللفتحتوي الفولتية على دوائر مغناطيسية تقليدية ثلاثية القضبان، وثلاثة لفات - دوائر مدرعة أحادية الطور.
محول ثلاثي الطور ثلاثي اللفعبارة عن مجموعة من ثلاث وحدات أحادية القطب أحادية الطور، يتم توصيل ملفاتها وفقًا للدائرة المناسبة. تحتوي محولات الجهد ثلاثية الطور من السلسلة القديمة (قبل 1968-1969) على نوى مغناطيسية مدرعة. المحول ثلاثي الطور أصغر في الوزن والحجم من مجموعة من ثلاثة محولات أحادية الطور. عند تشغيل محول ثلاثي الطور للنسخ الاحتياطي، يجب أن يكون لديك محول آخر بكامل طاقته
في المحولات المغمورة بالزيت، وسيلة العزل والتبريد الرئيسية هي زيت المحولات.

محول الزيتيتكون من دائرة مغناطيسية، اللفات، خزان، غطاء مع المدخلات. يتم تجميع القلب المغناطيسي من صفائح من الفولاذ الكهربائي المدلفن على البارد، معزولة عن بعضها البعض (لتقليل الخسائر الناجمة عن التيارات الدوامة). اللفات مصنوعة من أسلاك النحاس أو الألومنيوم. لتنظيم الجهد، يحتوي الملف ذو الجهد العالي على فروع متصلة بالمفتاح. توفر المحولات نوعين من تبديل الصنبور: تحت الحمل - مبدل الصنبور عند التحميل (تنظيم التحميل) وبدون تحميل، بعد فصل المحول عن الشبكة - تبديل التفريغ (التبديل غير المثير). الطريقة الثانية لتنظيم الجهد هي الأكثر شيوعًا لأنها الأبسط.

بالإضافة إلى المحولات المبردة بالزيت المذكورة أعلاه (المحول TM)، يتم إنتاج المحولات بتصميم مغلق (TMG)، حيث لا يتواصل الزيت مع الهواء، وبالتالي يتم استبعاد الأكسدة والترطيب المتسارع. تمتلئ محولات الزيت ذات التصميم المحكم بالكامل بزيت المحولات ولا تحتوي على موسع، ويتم تعويض التغيرات في درجة الحرارة في حجمها أثناء التسخين والتبريد بالتغيرات في حجم تموجات جدران الخزان. يتم تعبئة هذه المحولات بالزيت تحت التفريغ مما يزيد من القوة الكهربائية لعزلها.

محول جاف، مثل الزيت، يتكون من قلب مغناطيسي، ولفائف HV وLV، محاطة بغلاف واقي. الوسط العازل والتبريد الرئيسي هو الهواء الجوي. ومع ذلك، يعتبر الهواء وسيلة عازلة وتبريد أقل مثالية من زيت المحولات. لذلك، في المحولات الجافة، تكون جميع فجوات العزل وقنوات التهوية أكبر مما هي عليه في محولات الزيت.

يتم تصنيع المحولات الجافة بلفات ذات عزل زجاجي من فئة مقاومة الحرارة B (TSZ) ، وكذلك مع عزل على ورنيش السيليكون من الفئة N (TSZK). لتقليل الرطوبة، يتم تشريب اللفات بورنيش خاص. إن استخدام الألياف الزجاجية أو الأسبستوس كعزل لللفات يمكن أن يزيد بشكل كبير من درجة حرارة تشغيل اللفات والحصول على تركيب مقاوم للحريق عمليًا. تتيح خاصية المحولات الجافة هذه إمكانية استخدامها للتركيب داخل الغرف الجافة في الحالات التي يكون فيها ضمان سلامة التركيب من الحرائق عاملاً حاسماً. في بعض الأحيان يتم استبدال المحولات الجافة بمحولات جافة أكثر تكلفة ويصعب تصنيعها.

تتميز المحولات الجافة بأبعاد ووزن إجمالي أكبر قليلاً (محول TSZ) وقدرة تحميل زائد أقل من المحولات الزيتية، وتستخدم للتشغيل في الأماكن المغلقة ذات الرطوبة النسبية التي لا تزيد عن 80٪. تشمل مزايا المحولات الجافة سلامتها من الحرائق (بدون زيت)، وبساطة التصميم النسبية، وتكاليف التشغيل المنخفضة نسبيًا.

تصنيف المحولات الحالية

يتم تصنيف محولات التيار وفقا لمعايير مختلفة:

1. حسب الغرض منها، يمكن تقسيم محولات التيار إلى قياس (TOL-SESH-10، TLM-10)، وقائي، متوسط ​​(لتضمين أدوات القياس في الدوائر الحالية لحماية التتابع، لموازنة التيارات في دوائر الحماية التفاضلية، الخ) والمختبرية (دقة عالية، وكذلك مع العديد من نسب التحويل).

2. حسب نوع التثبيت يتم تمييز محولات التيار:
أ) للتركيب الخارجي، المثبت في المفاتيح الكهربائية المفتوحة (TLK-35-2.1 UHL1)؛
ب) للتركيب الداخلي؛
ج) مدمجة في الأجهزة والآلات الكهربائية: المفاتيح والمحولات والمولدات وما إلى ذلك؛
د) علوي - يوضع فوق الجلبة (على سبيل المثال، على مدخل الجهد العالي لمحول الطاقة)؛
هـ) محمول (لقياسات المراقبة والاختبارات المعملية).

3. حسب تصميم الملف الأولي تنقسم محولات التيار إلى:
أ) متعدد الدورات (ملف، حلقي، ولف على شكل ثمانية)؛
ب) دورة واحدة (قضيب)؛
ج) الإطارات (TSh-0.66).

4. وفقا لطريقة التثبيت، يتم تقسيم محولات التيار للتركيب الداخلي والخارجي:
أ) نقاط التفتيش (TPK-10، TPL-SESH-10)؛
ب) الدعم (TLK-10، TLM-10).

5. بناءً على العزل يمكن تقسيم محولات التيار إلى مجموعات:
أ) مع العزل الجاف (الخزف، الباكليت، العزل الايبوكسي المصبوب، وما إلى ذلك)؛
ب) مع عزل زيت الورق ومع عزل زيت الورق المكثف ؛
ج) مملوءة بالمركب.

6. حسب عدد مراحل التحويل توجد محولات تيار:
أ) مرحلة واحدة.
ب) مرحلتين (تتالي).

7. يتم تصنيف المحولات حسب جهد التشغيل:
أ) للجهد المقنن فوق 1000 فولت؛
ب) للجهد المقنن حتى 1000 فولت.

يتم إدخال مجموعة من خصائص التصنيف المختلفة في تسمية نوع المحول الحالي، والتي تتكون من أجزاء أبجدية ورقمية.

تتميز المحولات الحالية بالتيار المقنن والجهد وفئة الدقة والتصميم. عند جهد يتراوح من 6 إلى 10 كيلو فولت، يتم تصنيعها كملفات دعم وتغذية من خلال ملف أو ملفين ثانويين بدرجة دقة 0.2؛ 0.5؛ 1 و 3. تشير فئة الدقة إلى الحد الأقصى للخطأ الذي أدخله المحول الحالي في نتائج القياس. يتم استخدام محولات فئات الدقة 0.2، والتي لها حد أدنى من الخطأ، للقياسات المعملية، 0.5 - لتشغيل العدادات، 1 و 3 - لتشغيل اللفات الحالية للمرحلات وأدوات القياس الفنية. من أجل التشغيل الآمن، يجب تأريض الملفات الثانوية ويجب ألا تكون مفتوحة.
عند تركيب المفاتيح الكهربائية بجهد 6-10 كيلو فولت، يتم استخدام المحولات الحالية ذات العزل المصبوب والبورسلين، وللجهود التي تصل إلى 1000 فولت - مع عزل الزهر والقطن والخزف.

مثال على ذلك هو محول التيار المرجعي TOL-SESH-10 ذو الملفين مع العزل المصبوب لجهد مقنن قدره 10 كيلو فولت، إصدار التصميم 11، مع اللفات الثانوية:

لتوصيل دوائر القياس بدرجة دقة 0.5 وحمل 10 فولت أمبير؛
- لتوصيل دوائر الحماية بدقة 10P وحمل 15 VA؛

بالنسبة للتيار الأولي المقدر بـ 150 أمبير، والتيار الثانوي المقدر بـ 5 أمبير، التعديل المناخي "U"، فئة التنسيب 2 وفقًا لـ GOST 15150-69 عند تقديم طلب الإنتاج من JSC VolgaEnergoKomplekt:

TOL-SESH-10-11-0.5/10R-10/15-150/5 U2 - بتيار أساسي مقدر - 150 أمبير، ثانوي - 5 أمبير.

يعتمد تشغيل المحول على ظاهرة الحث المتبادل. إذا كان الملف الأولي للمحول متصلاً بمصدر تيار متردد، فسوف يتدفق التيار المتردد من خلاله، مما سيخلق تدفقًا مغناطيسيًا متناوبًا في قلب المحول. هذا التدفق المغناطيسي، الذي يخترق لفات الملف الثانوي، سوف يولد قوة دافعة كهربائية (EMF) فيه. إذا تم قصر دائرة اللف الثانوي على أي مستقبل للطاقة، فعندئذ تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي المستحث، سيبدأ التيار بالتدفق عبر هذا اللف ومن خلال مستقبل الطاقة.

وفي الوقت نفسه، سيظهر أيضًا تيار حمل في الملف الأساسي. وبالتالي، يتم نقل الطاقة الكهربائية، التي يتم تحويلها، من الشبكة الأولية إلى الشبكة الثانوية بالجهد الذي تم تصميم مستقبل الطاقة المتصل بالشبكة الثانوية من أجله.

من أجل تحسين الاتصال المغناطيسي بين اللفات الأولية والثانوية، يتم وضعها على قلب مغناطيسي فولاذي. يتم عزل اللفات عن بعضها البعض وعن الدائرة المغناطيسية. يُطلق على ملف الجهد العالي اسم ملف الجهد العالي (HV)، ويسمى ملف الجهد المنخفض ملف الجهد المنخفض (LV). يُطلق على اللف المتصل بشبكة مصدر الطاقة الكهربائية اسم الابتدائي؛ اللف الذي يتم من خلاله توفير الطاقة إلى جهاز الاستقبال هو ثانوي.

عادة، الفولتية من اللفات الأولية والثانوية ليست هي نفسها. إذا كان الجهد الأساسي أقل من الثانوي، يسمى المحول خطوة لأعلى، وإذا كان أكثر من الثانوي، يسمى محول تنحي. يمكن استخدام أي محول كمحول تصاعدي وتنحي. تستخدم المحولات التصاعدية لنقل الكهرباء لمسافات طويلة، وتستخدم المحولات الخافضة لتوزيعها بين المستهلكين.

في المحولات ثلاثية الملفات، يتم وضع ثلاث ملفات معزولة عن بعضها البعض على القلب المغناطيسي. مثل هذا المحول، الذي يتم تغذيته من إحدى اللفات، يجعل من الممكن استقبال جهدين مختلفين وتزويد الطاقة الكهربائية لمجموعتين مختلفتين من أجهزة الاستقبال. بالإضافة إلى اللفات ذات الجهد العالي والمنخفض، فإن المحول ثلاثي اللفات لديه ملف ذو جهد متوسط ​​(MV).

تُعطى ملفات المحولات شكلًا أسطوانيًا في الغالب، مصنوعة من سلك نحاسي دائري معزول عند التيارات المنخفضة، ومن قضبان نحاسية مستطيلة عند التيارات العالية.

يقع الملف ذو الجهد المنخفض بالقرب من القلب المغناطيسي، حيث أنه من الأسهل عزله عنه مقارنة بالملف ذو الجهد العالي.

يتم عزل ملف الجهد المنخفض عن القضيب بطبقة من بعض المواد العازلة. يتم وضع نفس الحشية العازلة بين اللفات ذات الجهد العالي والمنخفض.

في حالة الملفات الأسطوانية، من المستحسن إعطاء المقطع العرضي للقلب المغناطيسي شكلاً دائرياً بحيث لا تبقى فجوات غير مغناطيسية في المنطقة التي تغطيها اللفات. كلما كانت الفجوات غير المغناطيسية أصغر، قل طول لفات اللف، وبالتالي كتلة النحاس لمنطقة معينة من المقطع العرضي للقضيب الفولاذي.

ومع ذلك، فمن الصعب إنتاج قضبان مستديرة. يتم تجميع النواة المغناطيسية من صفائح فولاذية رفيعة، وللحصول على قضيب مستدير يتطلب عددًا كبيرًا من صفائح الفولاذ ذات عروض مختلفة، وهذا يتطلب تصنيع العديد من القوالب. لذلك، في المحولات عالية الطاقة، يحتوي القضيب على مقطع عرضي متدرج مع عدد الخطوات لا يزيد عن 15-17. يتم تحديد عدد الخطوات في قسم القضيب بعدد الزوايا في ربع الدائرة. نير الدائرة المغناطيسية، أي ذلك الجزء الذي يربط القضبان، له أيضًا مقطع عرضي متدرج.

من أجل تبريد أفضل، يتم تركيب قنوات التهوية في النوى المغناطيسية، وكذلك في لفات المحولات القوية، في طائرات موازية ومتعامدة على مستوى صفائح الفولاذ.
في المحولات منخفضة الطاقة، تكون مساحة المقطع العرضي للسلك صغيرة ويتم تبسيط اللفات. تحتوي النوى المغناطيسية لهذه المحولات على مقطع عرضي مستطيل.

تقييمات المحولات

إن الطاقة المفيدة التي تم تصميم المحول من أجلها وفقًا لظروف التسخين، أي قوة الملف الثانوي عند الحمل الكامل (المقدر) تسمى القدرة المقدرة للمحول. يتم التعبير عن هذه الطاقة بوحدات الطاقة الظاهرة - فولت أمبير (VA) أو كيلو فولت أمبير (kVA). يتم التعبير عن الطاقة النشطة للمحول بالواط أو كيلووات، أي الطاقة التي يمكن تحويلها من الكهربائية إلى الميكانيكية والحرارية والكيميائية والضوء وما إلى ذلك. المقاطع العرضية لأسلاك اللفات وجميع أجزاء المحول، كما وكذلك أي جهاز كهربائي أو آلة كهربائية، لا يتم تحديدها من خلال المكون النشط للتيار أو الطاقة النشطة، ولكن من خلال إجمالي التيار المتدفق عبر الموصل، وبالتالي، من خلال الطاقة الإجمالية. جميع القيم الأخرى التي تميز تشغيل المحول في ظل الظروف التي تم تصميمه من أجلها تسمى أيضًا القيم الاسمية.

وقد تم تجهيز كل محول بدرع مصنوع من مادة لا تخضع للتأثيرات الجوية. يتم ربط اللوحة بخزان المحولات في مكان ظاهر وتحتوي على بيانات تصنيفها محفورة أو محفورة أو منقوشة أو بطريقة أخرى لضمان متانة العلامات. تتم الإشارة إلى البيانات التالية على لوحة المحولات:

1. العلامة التجارية للشركة المصنعة.
2. سنة الصنع.
3. الرقم التسلسلي.
4. نوع التعيين.
5. رقم المعيار الذي يتوافق معه المحول المصنع.
6. الطاقة المقدرة (كيلو فولت أمبير). (بالنسبة لللفات الثلاث، قم بالإشارة إلى قوة كل ملف.)
7. الفولتية المقدرة والفولتية الفرعية للملفات (V أو kV).
8. التيارات المقدرة لكل ملف (أ).
9. عدد المراحل.
10. التردد الحالي (هرتز).
11. مخطط ومجموعة توصيل ملفات المحولات.
12. جهد الدائرة القصيرة (٪).
13. نوع التثبيت (داخلي أو خارجي).
14. طريقة التبريد.
15. الكتلة الإجمالية للمحول (كجم أو طن).
16. كتلة الزيت (كجم أو طن).
17. كتلة الجزء النشط (كجم أو طن).
18. قم بتبديل المواضع المشار إليها على محرك الأقراص الخاص بها.

بالنسبة للمحول المزود بتبريد الهواء الاصطناعي، تتم الإشارة إلى قوته أيضًا عند إيقاف تشغيل التبريد. يتم أيضًا ختم الرقم التسلسلي للمحول على الخزان الموجود أسفل الدرع، وعلى الغطاء بالقرب من مدخل الجهد العالي للمرحلة A وعلى الطرف الأيسر من الحافة العلوية لحزمة نير الدائرة المغناطيسية. يتكون رمز المحول من أجزاء أبجدية ورقمية. الحروف تعني ما يلي:

تي - ثلاث مراحل،
يا - مرحلة واحدة،
م - تبريد الزيت الطبيعي،
د - تبريد الزيت بالانفجار (الهواء الاصطناعي وتدوير الزيت الطبيعي)،
ج - تبريد الزيت مع دوران الزيت القسري من خلال مبرد الماء،
العاصمة - النفط مع الانفجار وتداول النفط القسري،
ز - محول مقاوم للصواعق،
H في نهاية التعيين - محول مع تنظيم الجهد تحت الحمل،
H في المركز الثاني - مملوء بسائل عازل غير قابل للاشتعال،
T في المركز الثالث هو محول ثلاثي اللفات.

يوضح الرقم الأول بعد تعيين حرف المحول الطاقة المقدرة (kVA)، والرقم الثاني - الجهد المقنن للملف HV (kV). وبالتالي، فإن النوع TM 6300/35 يعني محول ثلاثي الطور ثنائي الملف مع تبريد بالزيت الطبيعي بقدرة 6300 كيلو فولت أمبير وجهد لف عالي 35 كيلو فولت. الحرف A في تعيين نوع المحول يعني محول ذاتي. في تسمية المحولات الذاتية ثلاثية اللفات، يتم وضع الحرف A إما أولاً أو أخيرًا. إذا كانت دائرة المحول الذاتي هي الدائرة الرئيسية (تشكل اللفات HV وMV محولاً ذاتيًا، والملف LV إضافي)، يتم وضع الحرف A أولاً؛ إذا كانت دائرة المحول الذاتي إضافية، يتم وضع الحرف A أخيرًا.

المحول هو جهاز لا غنى عنه في الهندسة الكهربائية.

وبدونها، لا يمكن لنظام الطاقة في شكله الحالي أن يوجد.

هذه العناصر موجودة أيضًا في العديد من الأجهزة الكهربائية.

أولئك الذين يرغبون في التعرف عليهم بشكل أفضل مدعوون إلى هذا المقال الذي موضوعه المحول: مبدأ التشغيل وأنواع الأجهزة والغرض منها.

هذا هو الاسم الذي يطلق على الجهاز الذي يغير حجم الجهد الكهربائي المتناوب. هناك أصناف يمكنها تغيير ترددها.

تم تجهيز العديد من الأجهزة بمثل هذه الأجهزة، كما يتم استخدامها بشكل مستقل.

على سبيل المثال، المنشآت التي تعمل على زيادة الجهد لنقل التيار على طول الطرق السريعة الكهربائية.

فهي ترفع الجهد الناتج عن محطة توليد الكهرباء إلى 35 – 750 كيلو فولت مما يعطي فائدة مضاعفة:

• يتم تقليل الخسائر في الأسلاك.
• مطلوب أسلاك أصغر.

في الشبكات الكهربائية الحضرية، يتم تقليل الجهد مرة أخرى إلى 6.1 كيلو فولت، باستخدام مرة أخرى.في شبكات التوزيع التي توزع الكهرباء على المستهلكين، يتم تقليل الجهد إلى 0.4 كيلو فولت (وهذا هو المعتاد 380/).

مبدأ التشغيل

يعتمد تشغيل جهاز المحول على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، والتي تتكون مما يلي: عندما تتغير معلمات المجال المغناطيسي التي تعبر موصلًا، تنشأ EMF (القوة الدافعة الكهربائية) في الأخير. يوجد الموصل في المحول على شكل ملف أو ملف ويكون إجمالي القوى الدافعة الكهربية يساوي مجموع القوى الدافعة الكهربية لكل دورة.

للتشغيل العادي، من الضروري استبعاد الاتصال الكهربائي بين المنعطفات، لذلك يتم استخدام سلك في غلاف عازل. ويسمى هذا الملف الثانوي.

يتم إنشاء المجال المغناطيسي المطلوب لتوليد المجالات الكهرومغناطيسية في الملف الثانوي بواسطة ملف آخر. وهو متصل بمصدر حالي ويسمى الأساسي. يعتمد تشغيل الملف الأساسي على حقيقة أنه عندما يتدفق التيار عبر موصل، يتشكل حوله مجال كهرومغناطيسي، وإذا تم لفه في ملف، فإنه يتضخم.

كيف يعمل المحول؟

عند التدفق عبر الملف، لا تتغير معلمات المجال الكهرومغناطيسي ولا يمكنه التسبب في EMF في الملف الثانوي. لذلك، المحولات تعمل فقط مع الجهد المتردد.

تتأثر طبيعة تحويل الجهد بنسبة عدد اللفات في اللفات - الأولية والثانوية. تم تعيينه "Kt" - معامل التحويل. القانون ساري المفعول:

كيلوطن = W1 / W2 = U1 / U2،

• W1 وW2 - عدد اللفات في اللفات الأولية والثانوية؛
• U1 وU2 - الجهد عند أطرافهم.

لذلك، إذا كان هناك عدد أكبر من اللفات في الملف الأولي، فإن الجهد عند أطراف الملف الثانوي يكون أقل. ويسمى مثل هذا الجهاز جهاز التنحي؛ وKt أكبر من واحد. إذا كان هناك عدد أكبر من اللفات في الملف الثانوي، فإن المحول يزيد الجهد ويسمى محول رفع. Kt لها أقل من واحد.

محول كهرباء كبير

إذا أهملنا الخسائر (المحول المثالي) فمن قانون حفظ الطاقة يتبع:

P1 = P2،

حيث P1 و P2 هما القدرة الحالية في اللفات.

بسبب ال ف = يو * أنا، نحن نحصل:

• U1 * I1 = U2 * I2؛
• I1 = I2 * (U2 / U1) = I2 / كيلوطن.

هذا يعني:

• في الملف الأساسي لجهاز التنحي (Kt > 1) يتدفق تيار أقل قوة من الدائرة الثانوية؛
• مع محولات تصعيدية (Kt< 1) все наоборот: сила тока в первичной катушке выше, чем в цепи вторичной.

يتم أخذ هذا الظرف في الاعتبار عند اختيار المقطع العرضي للأسلاك للملفات الأجهزة.

تصميم

يتم وضع ملفات المحولات على قلب مغناطيسي - وهو جزء مصنوع من الحديد المغناطيسي أو المحولات أو أي فولاذ مغناطيسي ناعم آخر. إنه بمثابة موصل للمجال الكهرومغناطيسي من الملف الأولي إلى الملف الثانوي.

تحت تأثير المجال المغناطيسي المتناوب، يتم إنشاء تيارات أيضًا في الدائرة المغناطيسية - تسمى التيارات الدوامية. تؤدي هذه التيارات إلى فقدان الطاقة وتسخين الدائرة المغناطيسية. والأخيرة، ومن أجل تقليل هذه الظاهرة إلى الحد الأدنى، تتكون من العديد من الصفائح المعزولة عن بعضها البعض.

يتم وضع الملفات على الدائرة المغناطيسية بطريقتين:

• قريب؛
• الرياح واحدة فوق الأخرى.

لفات المحولات الدقيقة مصنوعة من رقائق معدنية بسمك 20 - 30 ميكرون. ونتيجة للأكسدة، يصبح سطحه عازلًا ويلعب دور العزل.

تصميم المحولات

من الناحية العملية، من المستحيل تحقيق النسبة P1 = P2 بسبب ثلاثة أنواع من الخسائر:

1. تبديد المجال المغناطيسي.
2. تسخين الأسلاك والدوائر المغناطيسية.
3. التباطؤ.

خسائر التباطؤ هي تكاليف الطاقة لعكس مغنطة الدائرة المغناطيسية.يتغير اتجاه خطوط المجال الكهرومغناطيسي باستمرار. في كل مرة يتعين عليك التغلب على مقاومة ثنائيات القطب في بنية الدائرة المغناطيسية، والتي تم اصطفافها بطريقة معينة في المرحلة السابقة.

إنهم يسعون جاهدين لتقليل خسائر التباطؤ باستخدام تصميمات مختلفة من النوى المغناطيسية.

لذلك، في الواقع، تختلف قيم P1 و P2 وتسمى النسبة P2 / P1 بكفاءة الجهاز. لقياسه، يتم استخدام أوضاع التشغيل التالية للمحول:

• حركة خاملة
• ماس كهربائى
• مع الحمل.

في بعض أنواع المحولات التي تعمل بجهد عالي التردد، لا توجد دائرة مغناطيسية.

وضع الخمول

يتم توصيل الملف الأولي بمصدر تيار، وتكون الدائرة الثانوية مفتوحة. مع هذا الاتصال، يتدفق تيار عدم التحميل في الملف، والذي يمثل بشكل أساسي تيار المغنطة التفاعلي.

يتيح لك هذا الوضع تحديد:

• كفاءة الجهاز
• نسبة التحول
• الخسائر في الدائرة المغناطيسية (بلغة المحترفين - الخسائر في الفولاذ).

دائرة المحولات في وضع الخمول

وضع ماس كهربائى

يتم إغلاق أطراف الملف الثانوي بدون حمل (دائرة قصيرة)، بحيث يقتصر التيار في الدائرة فقط على مقاومته. يتم تطبيق الجهد على جهات الاتصال الأولية بحيث لا يتجاوز التيار في دائرة اللف الثانوية التيار المقنن.

يتيح لك هذا الاتصال تحديد خسائر تسخين اللفات (خسائر النحاس). يعد ذلك ضروريًا عند تنفيذ الدوائر التي تستخدم المقاومة النشطة بدلاً من المحول الحقيقي.

وضع التحميل

في هذه الحالة، يتم توصيل المستهلك بأطراف الملف الثانوي.

تبريد

أثناء التشغيل، يتم تسخين المحول.

يتم استخدام ثلاث طرق للتبريد:

1. طبيعي: للنماذج منخفضة الطاقة؛
2. الهواء القسري (نفخ المروحة): نماذج الطاقة المتوسطة؛
3. يتم تبريد المحولات القوية باستخدام السائل (الزيت بشكل أساسي).

جهاز مبرد بالزيت

أنواع المحولات

يتم تصنيف الأجهزة حسب الغرض ونوع الدائرة المغناطيسية والطاقة.

محولات الكهرباء

المجموعة الأكثر عددًا. ويشمل ذلك جميع المحولات العاملة في شبكة الكهرباء.

محول ذاتي

هذا النوع لديه اتصال كهربائي بين اللفات الأولية والثانوية. عند لف السلك، يتم إجراء العديد من الاستنتاجات - عند التبديل بينهما، يتم استخدام عدد مختلف من المنعطفات، مما يغير نسبة التحويل.

• زيادة الكفاءة. ويفسر ذلك حقيقة أن جزءًا فقط من الطاقة يتم تحويله. هذا مهم بشكل خاص عندما يكون الفرق بين جهد الإدخال والإخراج صغيرًا.
• تكلفة منخفضة.ويرجع ذلك إلى انخفاض استهلاك الفولاذ والنحاس (المحول الذاتي له أبعاد مدمجة).

تعتبر هذه الأجهزة مفيدة للاستخدام في الشبكات ذات الجهد الكهربي 110 كيلو فولت أو أكثر مع التأريض الفعال عند كيلوط لا يزيد عن 3-4.

محول الحالي

يستخدم لتقليل التيار في الملف الأولي المتصل بمصدر الطاقة. يستخدم الجهاز في أنظمة الحماية والقياس والتشوير والتحكم. الميزة مقارنة بدوائر قياس التحويل هي وجود عزل كلفاني (لا يوجد اتصال كهربائي بين اللفات).

يتم توصيل الملف الأساسي بدائرة التيار المتردد - التي يتم اختبارها أو التحكم فيها - مع توصيل الحمل على التوالي. يتم توصيل جهاز مؤشر التشغيل، على سبيل المثال، المرحل، أو جهاز القياس بأطراف الملف الثانوي.

محول الحالي

تقتصر المقاومة المسموح بها في دائرة الملف الثانوي على قيم هزيلة - تقريبًا ماس كهربائى. بالنسبة لمعظم الملفات الحالية، فإن التيار المقدر في هذا الملف هو 1 أو 5 أ. عند فتح الدائرة، يتم إنشاء جهد عالي فيها، والذي يمكن أن يخترق العزل ويلحق الضرر بالأجهزة المتصلة.

محول النبض

يعمل بنبضات قصيرة تقاس مدتها بعشرات الميكروثانية. شكل النبض غير مشوه عمليا. تستخدم بشكل رئيسي في أنظمة الفيديو.

محول اللحام

هذا الجهاز:

• يقلل من التوتر.
• مصمم للتيار المقنن في دائرة اللف الثانوية حتى آلاف الأمبيرات.

يمكنك تنظيم تيار اللحام عن طريق تغيير عدد لفات اللفات المشاركة في العملية (لديها عدة أطراف). في هذه الحالة، تتغير قيمة المفاعلة الحثية أو جهد الدائرة المفتوحة الثانوية. عن طريق محطات إضافية، يتم تقسيم اللفات إلى أقسام، وبالتالي يتم ضبط تيار اللحام في الخطوات.

تعتمد أبعاد المحول إلى حد كبير على تردد التيار المتردد. كلما كان أعلى، كلما كان الجهاز أكثر إحكاما.

محول لحام TDM 70-460

يعتمد تصميم آلات اللحام العاكس الحديثة على هذا المبدأ.فيها تتم معالجة التيار المتردد قبل تزويده بالمحول:

• تصحيحها عن طريق جسر الصمام الثنائي.
• في العاكس - وحدة إلكترونية يتم التحكم فيها بواسطة المعالجات الدقيقة مع تبديل الترانزستورات الرئيسية بسرعة - تصبح متغيرة مرة أخرى، ولكن بتردد 60 - 80 كيلو هرتز.

ولهذا السبب فإن آلات اللحام هذه خفيفة وصغيرة الحجم.

يتم استخدام مصادر الطاقة من نوع التبديل أيضًا، على سبيل المثال، في أجهزة الكمبيوتر.

محول العزلة

يحتوي هذا الجهاز بالضرورة على عزل كلفاني (لا يوجد اتصال كهربائي بين اللفات الأولية والثانوية)، و Kt يساوي واحدًا. أي أن محول العزل يترك الجهد دون تغيير. من الضروري تحسين أمان الاتصال.

لن يؤدي لمس العناصر الحية للمعدات المتصلة بالشبكة من خلال مثل هذا المحول إلى حدوث صدمة كهربائية شديدة.

في الحياة اليومية، تعتبر هذه الطريقة لتوصيل الأجهزة الكهربائية مناسبة في الغرف الرطبة - في الحمامات، وما إلى ذلك.

بالإضافة إلى محولات الطاقة، هناك محولات عزل الإشارة. يتم تركيبها في دائرة كهربائية للعزل الجلفاني.

النوى المغناطيسية

هناك ثلاثة أنواع:

1. عصا.مصنوعة على شكل قضيب ذو مقطع متدرج. الخصائص تترك الكثير مما هو مرغوب فيه، لكنها سهلة التنفيذ.
2. مدرعة.إنها تدير المجال المغناطيسي بشكل أفضل من تلك الموجودة في القضبان، بالإضافة إلى أنها تحمي اللفات من التأثيرات الميكانيكية. العيب: التكلفة العالية (يتطلب الكثير من الفولاذ).
3. حلقية.النوع الأكثر فعالية: أنها تخلق مجالًا مغناطيسيًا مركزًا وموحدًا، مما يساعد على تقليل الخسائر. تتمتع المحولات ذات النواة المغناطيسية الحلقية بأعلى كفاءة، لكنها باهظة الثمن بسبب تعقيد التصنيع.

قوة

عادة ما يتم الإشارة إلى الطاقة بوحدة فولت أمبير (VA). ووفقاً لهذا المعيار يتم تصنيف الأجهزة على النحو التالي:

• الطاقة المنخفضة: أقل من 100 فولت أمبير؛
• متوسط ​​الطاقة: عدة مئات من VA؛

هناك منشآت عالية الطاقة، تقاس بآلاف VA.

تختلف المحولات في الغرض والخصائص، ولكن مبدأ عملها واحد: فالمجال المغناطيسي المتناوب الناتج عن أحد الملفات يثير المجال الكهرومغناطيسي في الملف الثاني، ويعتمد حجمه على عدد اللفات.

تنشأ الحاجة إلى تحويل الجهد في كثير من الأحيان، ولهذا السبب يتم استخدام المحولات على نطاق واسع. يمكن تصنيع هذا الجهاز بشكل مستقل.

يعتمد مبدأ تشغيل المحول على قانون الحث المتبادل الشهير. إذا قمت بتشغيل الملف الأساسي لهذا الملف، فسيبدأ التيار المتردد بالتدفق عبر هذا الملف. سيخلق هذا التيار تدفقًا مغناطيسيًا متناوبًا في القلب. سيبدأ هذا التدفق المغناطيسي في اختراق لفات الملف الثانوي للمحول. سيتم تحفيز EMF (القوة الدافعة الكهربائية) بالتناوب على هذا الملف. إذا قمت بتوصيل (دائرة كهربائية قصيرة) الملف الثانوي بنوع من مستقبل الطاقة الكهربائية (على سبيل المثال، بمصباح متوهج تقليدي)، فإنه تحت تأثير القوة الدافعة الكهربائية المستحثة، سوف يتدفق تيار كهربائي متناوب عبر الملف الثانوي إلى المستقبل.

وفي الوقت نفسه، سوف يتدفق تيار الحمل من خلال الملف الأولي. وهذا يعني أن الكهرباء سيتم تحويلها ونقلها من الملف الثانوي إلى الملف الأولي عند الجهد الذي صمم الحمل من أجله (أي مستقبل الكهرباء المتصل بالشبكة الثانوية). يعتمد مبدأ تشغيل المحول على هذا التفاعل البسيط.

لتحسين نقل التدفق المغناطيسي وتعزيز الاقتران المغناطيسي، يتم وضع لف المحول، الابتدائي والثانوي، على قلب مغناطيسي فولاذي خاص. يتم عزل اللفات عن الدائرة المغناطيسية وعن بعضها البعض.

يختلف مبدأ تشغيل المحول باختلاف جهد اللفات. إذا كان جهد اللفات الثانوية والأولية هو نفسه، فسيكون مساوياً للوحدة، ومن ثم يتم فقدان معنى المحول كمحول جهد في الشبكة. محولات تنحي وتصعيد منفصلة. إذا كان الجهد الأساسي أقل من الجهد الثانوي، فسيتم تسمية هذا الجهاز الكهربائي بمحول تصاعدي. إذا كانت الثانوية أقل، ثم إلى الأسفل. ومع ذلك، يمكن استخدام نفس المحول كمحول تصاعدي وتنازلي. يتم استخدام محول تصاعدي لنقل الطاقة عبر مسافات مختلفة للعبور وأشياء أخرى. يتم استخدام تلك المتدرجة بشكل أساسي لإعادة توزيع الكهرباء بين المستهلكين. يتم إجراء الحساب عادةً مع الأخذ في الاعتبار استخدامه اللاحق كتخفيض أو تصعيد للجهد.

كما ذكر أعلاه، فإن مبدأ تشغيل المحول بسيط للغاية. ومع ذلك، هناك بعض التفاصيل المثيرة للاهتمام في تصميمه.

في المحولات ثلاثية الملفات، يتم وضع ثلاث ملفات معزولة على قلب مغناطيسي. يمكن لمثل هذا المحول أن يستقبل جهدين مختلفين وينقل الطاقة إلى مجموعتين من أجهزة استقبال الكهرباء في وقت واحد. في هذه الحالة، يقولون أنه بالإضافة إلى اللفات ذات الجهد المنخفض، فإن المحول ثلاثي اللفات لديه أيضًا ملف ذو جهد متوسط.

ملفات المحولات أسطوانية الشكل ومعزولة تمامًا عن بعضها البعض. مع مثل هذا اللف، سيكون للمقطع العرضي للقضيب شكل دائري لتقليل الفجوات غير الممغنطة. كلما قلت هذه الفجوات، قلت كتلة النحاس، وبالتالي كتلة وتكلفة المحول.

مع اكتشاف وبدء الاستخدام الصناعي للكهرباء، ظهرت الحاجة إلى إنشاء أنظمة لتحويلها وتسليمها للمستهلكين. هكذا ظهرت المحولات التي سيتم مناقشة مبدأ تشغيلها.

وقد سبق ظهورهم اكتشاف ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي على يد عالم الفيزياء الإنجليزي الكبير مايكل فاراداي قبل 200 عام تقريبًا. وفي وقت لاحق، قام هو وزميله الأمريكي د. هنري برسم مخطط للمحول المستقبلي.

محول فاراداي

تم التجسيد الأول للفكرة في الحديد في عام 1848 مع إنشاء ملف تحريضي على يد الميكانيكي الفرنسي ج.رومكورف. كما قدم العلماء الروس مساهمتهم. في عام 1872، اكتشف أستاذ جامعة موسكو A. G. ستوليتوف حلقة التباطؤ ووصف هيكل المغناطيس الحديدي، وبعد 4 سنوات، حصل المخترع الروسي المتميز P. N. Yablochkov على براءة اختراع لاختراع أول محول تيار متردد.

كيف يعمل المحول وكيف يعمل

المحولات هي اسم "عائلة" ضخمة تشمل محولات أحادية الطور وثلاثية الطور ومحولات تنازلية ومحولات تصاعدية ومحولات قياس والعديد من الأنواع الأخرى. الغرض الرئيسي منها هو تحويل واحد أو أكثر من جهود التيار المتناوب إلى أخرى بناءً على الحث الكهرومغناطيسي بتردد ثابت.

إذن، باختصار، كيف يعمل أبسط محول أحادي الطور. وهو يتألف من ثلاثة عناصر رئيسية - اللفات الأولية والثانوية والدائرة المغناطيسية التي توحدهم في كل واحد، والتي يتم ربطها عليها. يتم توصيل المصدر حصريًا بالملف الأساسي، بينما يقوم الملف الثانوي بإزالة الجهد المتغير بالفعل ونقله إلى المستهلك.

يقوم الملف الأساسي المتصل بالشبكة بإنشاء مجال كهرومغناطيسي متناوب في الدائرة المغناطيسية ويشكل تدفقًا مغناطيسيًا، والذي يبدأ في الدوران بين اللفات، مما يؤدي إلى إحداث قوة دافعة كهربائية (EMF) فيها. تعتمد قيمتها على عدد اللفات في اللفات. على سبيل المثال، لخفض الجهد، من الضروري أن يكون هناك عدد أكبر من المنعطفات في الملف الأولي مقارنة بالملف الثانوي. وعلى هذا المبدأ تعمل محولات التنحي والتصعيد.

من السمات المهمة لتصميم المحولات أن النواة المغناطيسية لها هيكل فولاذي، وتكون اللفات، عادة ما تكون أسطوانية الشكل، معزولة عنه، ولا ترتبط ببعضها البعض بشكل مباشر ولها علاماتها الخاصة.

محولات الجهد

ربما يكون هذا هو النوع الأكثر عددًا من عائلة المحولات. باختصار، وظيفتها الرئيسية هي جعل الطاقة المنتجة في محطات توليد الطاقة متاحة للاستهلاك بواسطة الأجهزة المختلفة. ولهذا الغرض، يوجد نظام نقل الطاقة يتكون من محطات فرعية ومحولات تصاعدية وتنازلية وخطوط كهرباء.

أولا، يتم توفير الكهرباء التي تنتجها محطة توليد الكهرباء إلى محطة محولات تصعيدية (على سبيل المثال، من 12 إلى 500 كيلو فولت). يعد ذلك ضروريًا للتعويض عن الخسائر الحتمية للكهرباء أثناء النقل لمسافات طويلة.

المرحلة التالية هي محطة فرعية تنحي، حيث يتم توفير الكهرباء عبر خط الجهد المنخفض إلى محول تنحي ومن ثم إلى المستهلك على شكل جهد 220 فولت.

لكن عمل المحولات لا ينتهي عند هذا الحد. تحتوي معظم الأجهزة الكهربائية المنزلية من حولنا - أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة التلفاز والطابعات والغسالات الأوتوماتيكية والثلاجات وأفران الميكروويف وأقراص الفيديو الرقمية (DVD) وحتى المصابيح الكهربائية الموفرة للطاقة على محولات متدرجة. مثال على محول "الجيب" الفردي هو شاحن الهاتف المحمول (الهاتف الذكي).

تتوافق المجموعة الكبيرة من الأجهزة الإلكترونية الحديثة والوظائف التي تؤديها مع العديد من أنواع المحولات المختلفة. هذه ليست قائمة كاملة منها: الطاقة، النبض، اللحام، الفصل، المطابقة، الدوران، ثلاث مراحل، محولات الذروة، المحولات الحالية، حلقية، قضيب ودرع.

ما هي محولات المستقبل؟

تعتبر صناعة المحولات محافظة للغاية. ومع ذلك، يجب عليها أيضًا أن تأخذ في الاعتبار التغيرات الثورية في مجال الهندسة الكهربائية، حيث أصبحت تكنولوجيا النانو معروفة أكثر فأكثر. مثل العديد من الأجهزة الأخرى، أصبحت هذه الأجهزة أكثر ذكاءً تدريجياً.

يجري البحث النشط عن مواد هيكلية جديدة - عازلة ومغناطيسية - يمكن أن توفر موثوقية أعلى لمعدات المحولات. يمكن أن يكون أحد الاتجاهات هو استخدام المواد غير المتبلورة، مما سيزيد بشكل كبير من السلامة والموثوقية من الحرائق.

ستظهر محولات مقاومة للانفجار والحريق يتم فيها استبدال مركبات ثنائي الفينيل المكلورة، المستخدمة في تشريب المواد العازلة الكهربائية، بمواد عازلة سائلة غير سامة وصديقة للبيئة.

ومن الأمثلة على ذلك محولات الطاقة SF6، حيث يتم تنفيذ وظيفة المبرد بواسطة غاز SF6 غير القابل للاشتعال، وسداسي فلوريد الكبريت، بدلاً من زيت المحولات البعيد عن الأمان.

إنها مسألة وقت لإنشاء شبكات طاقة "ذكية" مجهزة بمحولات الحالة الصلبة لأشباه الموصلات ذات التحكم الإلكتروني، والتي من خلالها سيكون من الممكن تنظيم الجهد وفقًا لاحتياجات المستهلكين، ولا سيما توصيل الطاقة المتجددة والصناعية مصادر الطاقة إلى الشبكة المنزلية، أو على العكس من ذلك، قم بإيقاف تشغيل المصادر غير الضرورية عندما لا تكون ضرورية.

ومن المجالات الواعدة الأخرى المحولات فائقة التوصيل ذات درجات الحرارة المنخفضة. بدأ العمل على إنشائها في الستينيات. المشكلة الرئيسية التي يواجهها العلماء هي الحجم الهائل للأنظمة المبردة اللازمة لإنتاج الهيليوم السائل. تغير كل شيء في عام 1986، عندما تم اكتشاف مواد فائقة التوصيل تتحمل درجات الحرارة العالية. بفضلهم، أصبح من الممكن التخلي عن أجهزة التبريد الضخمة.

تتمتع المحولات فائقة التوصيل بجودة فريدة: عند الكثافات الحالية العالية، تكون الخسائر فيها ضئيلة، ولكن عندما يصل التيار إلى القيم الحرجة، تزداد المقاومة من مستوى الصفر بشكل حاد.