الجهاز ومبدأ تشغيل المحول

لتحويل جهد كهربائي من مقدار ما إلى جهد كهربائي بحجم آخر ، أي لتحويل الطاقة الكهربائية ، استخدم محولات كهربائية.

يمكن للمحول فقط تحويل التيار المتردد إلى تيار متردد ، وبالتالي ، للحصول على تيار مباشر ، يتم تصحيح التيار المتردد من المحول إذا لزم الأمر. لهذا الغرض يخدمون مقومات.

بطريقة أو بأخرى ، يعمل كل محول (سواء كان محول جهد أو محول تيار أو محول نبضي) بسبب ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ، والتي تتجلى في كل مجدها بدقة مع التيار المتردد أو النبضي.

جهاز المحولات

في أبسط أشكاله ، يتكون المحول أحادي الطور من ثلاثة أجزاء رئيسية فقط: قلب مغناطيسي حديدي (دائرة مغناطيسية) ، وكذلك اللفات الأولية والثانوية. من حيث المبدأ ، يمكن أن يحتوي المحول على أكثر من لفتين ، ولكن اثنين منهم على الأقل. في بعض الحالات ، يمكن أداء وظيفة الملف الثانوي بواسطة جزء من لفات الملف الأولي (انظر الشكل. أنواع المحولات) ، ولكن مثل هذه الحلول نادرة جدًا مقارنة بالحلول المعتادة.

الجزء الرئيسي من المحول هو النواة المغناطيسية. عندما يعمل المحول ، يكون المجال المغناطيسي المتغير داخل النواة المغناطيسية الحديدية. مصدر المجال المغناطيسي المتغير في المحول هو التيار المتردد للملف الأولي.

محول الجهد اللف الثانوي

ومن المعروف أن كل تيار كهربائي مصحوب بمجال مغناطيسي. وفقًا لذلك ، يكون التيار المتردد مصحوبًا بمجال مغناطيسي متناوب (يتغير في الحجم والاتجاه).

وبالتالي ، من خلال توفير التيار المتردد للملف الأولي للمحول ، نحصل على مجال مغناطيسي متغير لتيار اللف الأساسي. وبالتالي فإن المجال المغناطيسي يتركز بشكل أساسي في قلب المحول ، وهذا اللب مصنوع من مادة ذات نفاذية مغناطيسية عالية ، أكبر بآلاف المرات من الهواء ، وبالتالي فإن الجزء الرئيسي من التدفق المغناطيسي للملف الأولي سيكون مغلق تمامًا داخل القلب ، وليس من خلال الهواء.

وبالتالي ، يتركز المجال المغناطيسي المتناوب للملف الأولي في حجم قلب المحول ، وهو مصنوع من فولاذ المحولات أو الفريت أو مادة أخرى مناسبة ، اعتمادًا على تردد التشغيل والغرض من محول معين.

يقع اللف الثانوي للمحول على قلب مشترك مع ملفه الأساسي. لذلك ، فإن المجال المغناطيسي المتناوب للملف الأولي يخترق أيضًا لفات الملف الثانوي.

أ ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي إنه يكمن ببساطة في حقيقة أن المجال المغناطيسي المتغير بمرور الوقت يسبب مجالًا كهربائيًا متغيرًا في الفضاء المحيط به. ونظرًا لوجود سلك ملف ثانٍ في هذا الفضاء حول المجال المغناطيسي المتغير ، فإن المجال الكهربائي المتناوب المستحث يعمل على حاملات الشحنة داخل هذا السلك.

يتسبب إجراء المجال الكهربائي هذا في وجود EMF مع كل منعطف للملف الثانوي. نتيجة لذلك ، يظهر جهد كهربائي متناوب بين أطراف الملف الثانوي. عندما لا يتم تحميل الملف الثانوي للمحول المتصل ، يكون المحول فارغًا.

تشغيل المحول تحت الحمل

إذا تم توصيل حمولة معينة بالملف الثانوي لمحول التشغيل ، ينشأ تيار من خلال الحمل في الدائرة الثانوية الكاملة للمحول.

يولد هذا التيار المجال المغناطيسي الخاص به ، والذي وفقًا لقانون لينز ، له اتجاه يعارض "السبب الذي يسببه". هذا يعني أن المجال المغناطيسي لتيار الملف الثانوي في أي لحظة من الوقت يميل إلى تقليل المجال المغناطيسي المتزايد للملف الأولي أو يميل إلى دعم المجال المغناطيسي للملف الأولي عندما يتناقص ، فإنه يشير دائمًا إلى المجال المغناطيسي مجال الملف الأساسي.

وبالتالي ، عندما يتم تحميل الملف الثانوي للمحول ، يحدث EMF خلفي في اللف الأساسي ، مما يجبر اللف الأولي للمحول على سحب المزيد من التيار من شبكة الإمداد.

عامل التحول

تحدد نسبة المنعطفات للملفات الأولية N1 والثانوية N2 للمحول النسبة بين مدخلاته U1 ومخرج U2 الفولتية والمدخلات I1 وتيارات الإخراج I2 عندما يعمل المحول تحت الحمل. هذه النسبة تسمى نسبة تحويل المحولات:

يكون عامل التحويل أكبر من واحد إذا تم تنحى المحول وأقل من واحد إذا تم تصعيد المحول.

محول الجهد

محول الجهد هو نوع من محولات التنحي المصممة لعزل دوائر الجهد العالي جلفانيًا عن دوائر الجهد المنخفض.

عادة ، عندما يتعلق الأمر بالجهد العالي ، فإنها تعني 6 كيلو فولت أو أكثر (على الملف الأولي لمحول الجهد) ، والجهد المنخفض يعني القيم بترتيب 100 فولت (على الملف الثانوي).

يستخدم هذا المحول ، كقاعدة عامة ، لأغراض القياس… إنه يتنازل ، على سبيل المثال ، الجهد العالي لخط الطاقة إلى جهد منخفض مناسب للقياس ، بينما يكون قادرًا أيضًا على عزل دوائر القياس والحماية والتحكم عن دائرة الجهد العالي. عادة ما يعمل هذا النوع من المحولات في وضع الخمول.

في الأساس أي شيء يمكن أن يسمى محول الجهد محول الطاقةتستخدم لتحويل الطاقة الكهربائية.

محول الحالي

في المحولات الحالية ، يتم توصيل الملف الأولي ، والذي يتكون عادةً من دورة واحدة فقط ، في سلسلة مع دارة المصدر الحالية. قد يكون هذا المنعطف جزءًا من سلك الدائرة حيث يحتاج التيار إلى القياس.

يتم تمرير السلك ببساطة عبر نافذة قلب المحول ويصبح هذا المنعطف الفردي - دورة الملف الأساسي. يتم توصيل ملفه الثانوي ، الذي يحتوي على العديد من المنعطفات ، بجهاز قياس ذو مقاومة داخلية منخفضة.

تستخدم المحولات من هذا النوع لقياس قيم التيار المتردد في دوائر الطاقة. هنا يتناسب التيار والجهد للملف الثانوي مع التيار المقاس للملف الأولي (الدائرة الحالية).

تستخدم المحولات الحالية على نطاق واسع في أجهزة حماية الترحيل لأنظمة الطاقة ، وبالتالي فهي تتمتع بدقة عالية. إنهم يقومون بإجراء القياسات بشكل آمن ، حيث يقومون بعزل دائرة القياس بشكل موثوق به من الدائرة الأولية (عادةً الجهد العالي - عشرات ومئات الكيلوفولت).

محول النبض

تم تصميم هذا المحول لتحويل شكل نبضي للتيار (الجهد). النبضات القصيرة ، المستطيلة عادة ، المطبقة على اللف الأساسي تجعل المحول يعمل عمليا في ظروف عابرة.

تُستخدم هذه المحولات في محولات الجهد النبضي وأجهزة النبض الأخرى ، وكذلك في محولات التمايز.

يسمح استخدام محولات النبض بتقليل وزن وتكلفة الأجهزة التي يتم استخدامها فيها ، وذلك ببساطة بسبب زيادة تردد التحويل (عشرات ومئات الكيلوهرتز) مقارنة بمحولات الشبكة التي تعمل بتردد 50-60 هرتز. النبضات المستطيلة ، التي يكون وقت صعودها أقل بكثير من مدة النبضة نفسها ، عادة ما يتم تحويلها بتشوه منخفض.