تشغيل محول الطاقة للأحمال النشطة والاستقرائية والسعة
المحول هو آلة كهربائية تقوم بتحويل التيار المتردد لجهد واحد إلى تيار متناوب لجهد آخر. يعتمد مبدأ تشغيل المحول على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.
استخدمت شبكات نقل الطاقة الكهربائية الأولى التيار المباشر. يعتمد الجهد في الشبكات على سعة العزل للمواد المستخدمة وعادة ما يكون 110 فولت.
مع زيادة قدرة نقل الشبكات ، أصبح من الضروري زيادة المقطع العرضي للأسلاك حتى تظل خسائر الجهد ضمن الحدود المسموح بها.
وفقط اختراع المحول جعل من الممكن توليد الطاقة الكهربائية اقتصاديًا في محطات الطاقة الكبيرة ، ونقلها بجهد عالي لمسافات طويلة ، ثم تقليل الجهد إلى قيمة آمنة قبل توصيل الكهرباء للمستهلكين.
بدون المحولات ، لن تكون هياكل شبكات الطاقة الحالية بمستويات جهدها العالي والمتوسط والمنخفض ممكنة بكل بساطة. تستخدم المحولات في كل من الشبكات الكهربائية أحادية الطور وثلاثية الطور.
يختلف تشغيل محول الطاقة ثلاثي الطور اختلافًا كبيرًا بالنسبة للحمل الذي يتم تشغيله - نشط أو حثي أو سعوي. في الظروف الحقيقية ، يكون حمل المحول حملاً حثيًا نشطًا.
الشكل 1 - محول طاقة ثلاثي الطور
1. وضع التحميل النشط
في هذا الوضع ، يكون جهد اللف الأولي قريبًا من U1 = U1nom الاسمي ، ويتم تحديد تيار اللف الأولي I1 بواسطة حمل المحول ، ويتم تحديد التيار الثانوي بواسطة التيار الاسمي I2nom = P2 / U2nom.
وفقًا لبيانات القياس ، يتم تحديد كفاءة المحول بشكل تحليلي:
الكفاءة = P2 / P1 ،
حيث P1 هي القوة النشطة للملف الأولي للمحول ، P2 هي الطاقة التي يتم توفيرها لدائرة الإمداد عن طريق الملف الثانوي للمحول.
يظهر اعتماد كفاءة المحول اعتمادًا على التيار النسبي للملف الأولي في الشكل 2.
الشكل 2 - اعتماد كفاءة المحولات على التيار النسبي للملف الأولي
في وضع الحمل النشط ، يكون متجه تيار اللف الثانوي مشتركًا مع ناقل جهد الملف الثانوي ، وبالتالي تؤدي الزيادة في تيار الحمل إلى انخفاض الجهد عند أطراف الملف الثانوي للمحول.
يظهر مخطط متجه مبسط للتيارات والجهد لهذا النوع من حمل المحولات في الشكل 3.
الشكل 3 - مخطط متجه مبسط لتيارات التحميل النشط والجهد
2. وضع التشغيل للحمل الاستقرائي
في وضع الحمل الاستقرائي ، يتخلف متجه تيار اللف الثانوي عن متجه جهد الملف الثانوي بمقدار 90 درجة. يؤدي انخفاض قيمة المحاثة المتصلة بالملف الثانوي للمحول إلى زيادة تيار الحمل ، مما يؤدي إلى انخفاض الجهد الثانوي.
يظهر مخطط متجه مبسط للتيارات والجهد لهذا النوع من حمل المحولات في الشكل 4.
الشكل 4 - مخطط متجه مبسط لتيارات المحولات والجهد في وضع الحمل الاستقرائي
3. طريقة التشغيل مع الحمل السعوي
في وضع الحمل السعوي ، يكون المتجه الحالي للملف الثانوي متقدمًا على متجه الجهد للملف الثانوي بمقدار 90 درجة. تؤدي الزيادة في السعة المتصلة بالملف الثانوي للمحول إلى زيادة الحمل الحالي ، مما يؤدي إلى زيادة الجهد الثانوي.
يظهر مخطط متجه مبسط للتيارات والجهد لهذا النوع من حمل المحولات في الشكل 5.
الشكل 5 - مخطط متجه مبسط لتيارات وضع الحمل السعوي للمحولات والجهد