الخصائص الرئيسية للمحول

الخصائص الخارجية للمحول

من المعروف أن الجهد عبر أطراف الملف الثانوي محول يعتمد على تيار الحمل المتصل بهذا الملف. يسمى هذا الاعتماد بالخاصية الخارجية للمحول.

تتم إزالة الخاصية الخارجية للمحول بجهد إمداد ثابت ، عند حدوث تغيير في الحمل ، في الواقع مع تغيير في تيار الحمل ، والجهد عند أطراف الملف الثانوي ، أي يتغير الجهد الثانوي للمحول أيضًا.

تفسر هذه الظاهرة بحقيقة أنه على مقاومة اللف الثانوي ، مع تغيير في مقاومة الحمل ، يتغير أيضًا انخفاض الجهد ، وبسبب التغيير في انخفاض الجهد عبر مقاومة اللف الأولي ، فإن EMF لـ يتغير اللف الثانوي وفقًا لذلك.

نظرًا لأن معادلة توازن EMF في الملف الأولي تحتوي على كميات متجهة ، فإن الجهد عبر الملف الثانوي يعتمد على كل من تيار الحمل وطبيعة هذا الحمل: سواء كان نشطًا أم استقرائيًا أم سعويًا.

تتضح طبيعة الحمل من خلال قيمة زاوية الطور بين التيار خلال الحمل والجهد عبر الحمل. في الأساس ، يمكنك إدخال عامل تحميل يوضح عدد المرات التي يختلف فيها تيار الحمل عن التيار المقدر لمحول معين:

لحساب الخصائص الخارجية للمحول بدقة ، يمكن اللجوء إلى دائرة مكافئة ، والتي من خلال تغيير مقاومة الحمل ، يمكن إصلاح الجهد والتيار للملف الثانوي.

ومع ذلك ، فإن الصيغة التالية مفيدة في الممارسة العملية ، حيث يتم استبدال جهد الدائرة المفتوحة و "تغير الجهد الثانوي" ، الذي يتم قياسه كنسبة مئوية ، وحسابه على أنه الفرق الحسابي بين جهد الدائرة المفتوحة والجهد عند حمل معين كنسبة مئوية من جهد الدائرة المفتوحة:

يتم الحصول على التعبير الخاص بإيجاد "تغيير الجهد الثانوي" بافتراضات معينة من الدائرة المكافئة للمحول:

تم إدخال قيم المكونات التفاعلية والنشطة لجهد الدائرة القصيرة هنا. تم العثور على مكونات الجهد هذه (النشطة والمتفاعلة) بواسطة معلمات الدائرة المكافئة أو تم العثور عليها تجريبياً في تجربة ماس كهربائى.

تكشف تجربة ماس كهربائى الكثير عن المحولات.تم العثور على جهد الدائرة القصيرة كنسبة من جهد الدائرة القصيرة التجريبية إلى الجهد الأولي المقنن. يتم تحديد معلمة "جهد الدائرة القصيرة" بالنسبة المئوية.

في سياق التجربة ، يتم قصر دائرة اللف الثانوي على المحول ، في حين يتم تطبيق الجهد على المستوى الابتدائي أقل بكثير من التصنيف ، بحيث يكون تيار الدائرة القصيرة مساويًا للقيمة المقدرة. هنا ، يتم موازنة جهد الإمداد عن طريق انخفاض الجهد عبر اللفات ، وتعتبر قيمة الجهد المنخفض المطبق بمثابة انخفاض الجهد المكافئ عبر اللفات عند تيار تحميل يساوي القيمة المقدرة.

بالنسبة لمحولات الإمداد بالطاقة المنخفضة ومحولات الطاقة ، تتراوح قيمة جهد الدائرة القصيرة بين 5٪ إلى 15٪ ، وكلما زادت قوة المحول ، كانت هذه القيمة أصغر. يتم إعطاء القيمة الدقيقة لجهد الدائرة القصيرة في التوثيق الفني لمحول معين.

يوضح الشكل الخصائص الخارجية المبنية وفقًا للصيغ أعلاه.يمكننا أن نرى أن الرسوم البيانية خطية ، وذلك لأن الجهد الثانوي لا يعتمد بشدة على عامل التحميل بسبب المقاومة المنخفضة نسبيًا للملف ، والتشغيل المغناطيسي يعتمد التدفق قليلاً على الحمل.

يوضح الشكل أن زاوية الطور ، اعتمادًا على طبيعة الحمل ، تؤثر على ما إذا كانت الخاصية تنخفض أو تزيد. مع الحمل الاستقرائي النشط أو النشط ، تنخفض الخاصية ، مع الحمل السعوي النشط يمكن أن تزداد ، ثم يصبح المصطلح الثاني في صيغة "تغيير الجهد" سالبًا.

بالنسبة للمحولات منخفضة الطاقة ، عادةً ما ينخفض ​​المكون النشط أكثر من المكون الاستقرائي ، وبالتالي فإن الخاصية الخارجية ذات الحمل النشط تكون أقل خطية من الحمل الاستقرائي النشط. بالنسبة للمحولات الأكثر قوة ، يكون العكس ، وبالتالي فإن خاصية الحمل النشط ستكون أكثر صرامة.

كفاءة المحولات

كفاءة المحول هي نسبة الطاقة الكهربائية المفيدة التي يتم توصيلها للحمل إلى الطاقة الكهربائية النشطة التي يستهلكها المحول:

الطاقة التي يستهلكها المحول هي مجموع الطاقة التي يستهلكها الحمل وخسائر الطاقة مباشرة في المحول. علاوة على ذلك ، ترتبط القوة النشطة بالقوة الكلية على النحو التالي:

نظرًا لأن جهد خرج المحول يعتمد عادةً بشكل ضعيف على الحمل ، يمكن أن يرتبط عامل الحمل بالقدرة الظاهرية المقدرة على النحو التالي:

والطاقة التي يستهلكها الحمل في الدائرة الثانوية:

يمكن التعبير عن الخسائر الكهربائية في حمل الحجم التعسفي ، مع مراعاة الخسائر عند الحمل الاسمي ، بواسطة عامل الحمولة:

يتم تحديد خسائر الحمل الاسمية بدقة شديدة من خلال الطاقة التي يستهلكها المحول في تجربة الدائرة القصيرة ، والخسائر ذات الطبيعة المغناطيسية تساوي طاقة عدم التحميل التي يستهلكها المحول. يتم تقديم مكونات الخسارة هذه في وثائق المحولات. لذلك ، إذا أخذنا في الاعتبار الحقائق المذكورة أعلاه ، فستأخذ صيغة الكفاءة الشكل التالي:

يوضح الشكل اعتماد كفاءة المحول على الحمل.عندما يكون الحمل صفراً ، تكون الكفاءة صفراً.

مع زيادة عامل التحميل ، تزداد الطاقة المقدمة للحمل أيضًا ، ولا تتغير الخسائر المغناطيسية ، وتزداد الكفاءة ، التي يسهل رؤيتها ، بشكل خطي. ثم تأتي القيمة المثلى لعامل التحميل ، حيث تصل الكفاءة إلى الحد الأقصى ، عند هذه النقطة يتم الحصول على أقصى قدر من الكفاءة.

بعد اجتياز عامل الحمل الأمثل ، تبدأ الكفاءة في الانخفاض تدريجيًا. هذا بسبب زيادة الخسائر الكهربائية ، فهي تتناسب مع مربع التيار ، وبالتالي مع مربع عامل الحمولة. تتراوح الكفاءة القصوى لمحولات الطاقة العالية (تقاس الطاقة بوحدات كيلو فولت أمبير أو أكثر) في حدود 98٪ إلى 99٪ ، بالنسبة لمحولات الطاقة المنخفضة (أقل من 10 فولت أمبير) يمكن أن تكون الكفاءة حوالي 60٪.

كقاعدة عامة ، في مرحلة التصميم ، يحاولون صنع محولات بحيث تصل الكفاءة إلى أقصى قيمتها عند عامل تحميل مثالي يتراوح من 0.5 إلى 0.7 ، ثم مع عامل تحميل حقيقي من 0.5 إلى 1 ، ستكون الكفاءة قريبة من الحد الأقصى لها. مع التخفيض معامل القدرة (جيب التمام فاي) من الحمل المتصل بالملف الثانوي ، تنخفض طاقة الخرج أيضًا ، بينما تظل الخسائر الكهربائية والمغناطيسية دون تغيير ، وبالتالي تنخفض الكفاءة في هذه الحالة.

الوضع الأمثل لتشغيل المحولات ، أي الوضع الاسمي، عادة ما يتم ضبطها وفقًا لشروط التشغيل الخالي من المتاعب ووفقًا لمستوى التسخين المسموح به خلال فترة تشغيل معينة.هذه حالة مهمة للغاية بحيث لا يسخن المحول ، أثناء توصيل الطاقة المقدرة أثناء التشغيل في الوضع المقنن.