29. المحولات الذاتية (النفسية) Auto transformer بالتفصيل | التركيب - المميزات - العيوب

29. المحولات الذاتية (النفسية) Auto transformer بالتفصيل | التركيب - المميزات - العيوب

1- التركيب :

قلب حديد من رقائق من الصلب السليكوني المعزولة عن بعضها وغالبًا ما يكون من نوع القلب الداخلي .

الملف الابتدائي والملف الثانوي : هذا المحول يستخدم ملف واحد فقط للابتدائي ويستخرج منه طرف ثالث بين لفات الملف الابتدائي حيث يستعمل مع أحد الطرفين كطرفي الملف الثانوي كما فى شكل (1-أ) وعلى ذلك فإن جزءًا من الملف الابتدائي يعمل مشتركًا بين ملف الجهد العالي ( الابتدائي ) والجهد المنخفض ( الثانوي ) ويلاحظ أن كل من تيار الابتدائي والثانوي يكونان متضادين فى الجزء المشترك بينهما كما فى شكل (1-أ) مما يترتب على ذلك انخفاض مساحة مقطع الجزء المشترك مما يساعد على وفر النحاس وتقليل وزن المحول . 

29. المحولات الذاتية (النفسية) Auto transformer بالتفصيل | التركيب - المميزات - العيوب

شكل (1)

ونسبة التحويل:

  E1/ E2 = I2/I1 = N1/N2

وتتوقف أبعاد المحول العادي على القدرة الظاهرية المسحوبة ( S) ، حيث :

  S = V1 I1 = V2 I2

وهي تساوي القدرة المصمم عليها المحول . أما القدرة فى المحول الذاتي فتتكون من   : 

1- القدرة فى الجزء المشترك من الملف ( P 2) ونحصل عليها من العلاقة :

P2 = (E1 – E2) (I2- I1

2-  القدرة فى باقي الملف ( P1) حيث :

P1 = (E1 – E2) I1 


وبما أننا نعتبر القدرة فى الملف الثانوي تساوي تقريبًا القدرة فى الملف الابتدائي فإنه كلما كانت نسبة التحويل صغيرة كلما كانت جودة المحول مرتفعة وتقل هذه الميزة بزيادة نسبة التحويل لذلك تستخدم هذه المحولات في الحالات التى تحتاج إلى تغير بسيط فى نسبة التحويل والتى يجب ألا تزيد عن 1.5 الي 3 مرات .

و يوضح الشكل (1-ب ) المخطط المتجهي للجهود و التيارات للمخول بينما يوضح الشكل (1-ج) الدائرة المكافئة للمحول منسوبة الي الملف الابتدائي.  


2- استخدام المحولات النفسية :

فيما يلي  بعض الاستخدامات النمطية للمحولات النفسية:

  • المعامل الدراسية للحصول على جهود متغيرة 
  • فى بدء حركة المحركات الاستنتاجية 
  • للتحكم فى سرعة المحركات الاستنتاجية قفص سنجاب
  • فى دوائر تحسين معامل القدرة 
  • فى شبكات نقل القدرة للتحويل بين الشبكة الرئيسية والفرعية .

المحول النفسي المستخدم فى التجارب المعملية  variac يجهز بحيث يعطي جهدًا يتراوح من صفر الي 120 % أعلى من الملف الابتدائي وفيه تلف الملفات على قلب حديدي دائري ويغير الفولت بواسطة يد خاصة ويمتاز هذا المحول بإمكانية خفض جهده حتى الصفر مما يمكن من إجراء التجارب تحت جهود منخفضة .


3- مميزات المحولات النفسية ( الذاتية) 

  1. جودته مرتفعة فى حدود التشغيل المسموح 
  2. الوفر فى حجم المحول وحجم النحاس المستخدم 
  3. المفاقيد النحاسية به قليلة جدًا إذا ما قورن بالمحولات الأخرى

4- عيوب المحولات النفسية (الذاتية) 

  1. خطر فى حالة استخدام دوائر الجهد العالي لأن دائرة الملف الثانوي جزء من الملف الابتدائي ذو الجهد العالي .

  2. فى حالة استخدامه بنسبة تحويل مرتفعة تقل جودته جدًا ويكون غير اقتصادي فى التشغيل .


5- مقدار الوفر فى نحاس المحول الذاتي ( محول أوتو) :

حيث أن الوزن والحجم للنحاس يتناسب مع طول ومساحة مقطع الموصل (لفات المحول ) وكما أن الطول يتناسب مع عدد لفات المحول N و  مساحة المقطع تتوقف على شدة التيار ، ففي المحول الذاتي يكون وزن النحاس :

وزن النحاس فى جزء الملف الابتدائي  يتناسب مع (N1 - N2) x  I1))  ( حيث N1 عدد لفات الملف الابتدائي ، N2 عدد لفات الثانوي ، I1 تيار الابتدائي )

وزن النحاس فى الجزء المشترك  يتناسب مع(I2 – I1 ) x N2 حيث I2 تيار الملف الثانوي.

فيكون الوزن الكلي لنحاس المحول الذاتي Wa يتناسب مع :

(N1 – N2) I1 + N2 (I2 – I1) = N1 I1 + N2 I2 – 2I1 N2


وبالمقارنة بمحول عادي متماثل فى القدرة وشدة التيار وعدد اللفات فيكون :

وزن النحاس فى الملف الابتدائي متناسبا مع N1 I1

وزن النحاس فى الملف الثانوي متناسبًا مع N2 I2

و يكون وزن النحاس الكلي فى المحول العادي Wo متناسبًا مع N1 I1+N2 I2

و بالتالي تكون النسبة بين وزن النحاس للمحول الذاتي إلى وزن النحاس للمحول العادي هي:

Wa / Wo = (N1 I1 + N2 I2 – 2I1 N2) / (N1 I1+N2 I2) = 1- 2 I1 N2/ (N1 I1+N2 I2)

ولكن نسبة التحويل K تساوي  :  

K = N2 / N1 = I1 /I2

Wa/Wo = 1- K

Wa = Wo (1-K)

   

حيث  Wo وزن النحاس فى المحول العادي ، Wa وزن النحاس فى المحول الذاتي و نسبة الوفر فى النحاس لمحول أوتو ( الذاتي ) فى المائة = Wo/Wa x K x 100