انواع المحولات الكهربية : مبدا عمل والغرض من المحول الكهربي "Electric Transformer "

انواع المحولات الكهربية : مبدا عمل والغرض من المحول الكهربي "Electric Transformer "

المحول الكهربي "Transformer"

جهاز كهربائي ساكن يتكون من ملفين من المسالك المنفصلة الملفوفة حول قضبان حديدية فقط بمسافة بسيطة، يسمى الطرف المرتبط بالمولد الكهربي بالملف الابتدائي بينما يطلق على الطرف المرتبط بالحمل الملف الثانوي، ويستخدم المحول لتغيير قيمة الجهد الكهربي في نظام نقل الطاقة الكهربائية الذي يعمل على التيار المتردد حيث ال يمكن أن يعمل المحول في أنظمة التيار المستمر. فإذا كان جهد الطرف الثانوي أقل من جهد الطرف الإبتدائي كان المحول خافضا للجهد أما لو كان جهد الطرف الثانوي أعلى من جهد الطرف الإبتدائي كان المحول رافعا للجهد.

مبدأ عمل المحول الكهربي

يقوم مبدأ عمل المحول الكهربي على قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي الذي ينص على أن قيمة القوة المحركة الكهربائية )الجهد الكهربائي( تتناسب طرديا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي ولهذا السبب فإن المحول ال يعمل في أنظمة التيار المستمر ألن التيار المستمر يخلق مجالا مغناطيسيا ثابتا مقدار تغيره يساوي الصفر فال يمكن خلق جهد كهربي حينها بطريقة الحث وهذا أحد األسباب الرئيسية لتفضيل التيار المتردد على التيار المستمر.

يوصل طرفا الملف الابتدائي بمصدر التيار المتردد يوصل الملف الثانوي بالحمل المستهلك للطاقة الكهربية

الغرض من المحولات الكهربية
  •  رفع أو خفض القوة الدافعة الكهربية المترددة
  •  نقل الطاقة الكهربائية من أماكن توليدها الى أماكن استهلاكها
 

أنواع المحولات الكهربية

أ. من حيث التردد:
  • محولات تردد شديد الانخفاض  "Very low frequency Transformers" .
  • محولات تردد صوتي "Audio frequency Transformers" .
  • محولات تردد عالي "High frequency Transformers" .
  • محولات تردد متوسط "IF frequency transformers" .

النوع الاول يستخدم في نظم القوى الكهربية. أما الأنواع الثالثة األخيرة فلها عدة استخدامات في أجهزة واالتصاالت ودوائر مصادر التغذية الكهربية (DC/Dc converter ) المستخدمة مع أجهزة الوقاية في محطات التحويل.


ب. من حيث نسبة التحويل:
  • محولات رفع "Step-up" .
  • محولات خفض "Step-down" .
  • محول نفسي (ذاتي) "transformer Auto"

أي محول يمكن أن يعمل كمحول خافض أو محول رافع اعتمادا على اتجاه التغذية ولا يوجد بين المحول الرافع أو المحول الخافض أي اختلاف في التركيب أو التصميم. المحول الرافع للجهد خافض للتيار والعكس صحيح.


ج. من حيث الوظيفة الكهربية:

  1. محولات قدرة "Power Transformers " وهي المحولات المستخدمة في شبكات النقل الكهربية ومحطات التوليد الكهربية.
  2. محولات توزيع "Distribution Transformers  "وهي المحولات المستخدمة في شبكات التوزيع الكهربائية
  3. محولات قياس وتنقسم إلى نوعين:
    • محولات جهد."Voltage Transformers"
    • محولات تيار."Current Transformers"

د. من حيث الشكل

  1. النوع القلبي "Core type" 
  2. النوع الهيكلي أو القشري "Shell type"

شكل رقم 1 :المحول القلبي
شكل رقم 1 :المحول القلبي core type


شكل رقم 2 :المحول القشري
شكل رقم 2 :المحول القشري shell type
  

ه. من حيث الوجه
  1. محول أحادي الوجه
  2. محول ثلاثي الأوجه

المحولات الكهربية أحادية الوجه "Single Phase Transformers " 

تركيب المحول

يتركب المحول الكهربي من ثلاثة عناصر رئيسية:
  1. ملف ابتدائي "Primary Coil " : وهو عبارة عن ملف من سلك نحاس معزول ويوصل طرفاه بمصدر التيار المتردد المراد رفع أو خفض جهده حسب نوع المحول (رافع أو خافض للجهد). 
  2. ملف ثانوي " Secondary Coil ": وهو عبارة عن ملف من سلك نحاس معزول ويختلف في عدد لفاته عن الملف الابتدائي ويوصل بالحمل ويرتبط الملفان مغناطيسيا فقط عن طريق القلب الحديدي. 
  3. القلب الحديدي "Iron Core ": يصنع القلب الحديدي من شرائح من صلب المحولات السيليكوني يتراوح سمكها ما بين 3.0 مم - 5.0 مم وهي معزولة عن بعضها كهربيا وذلك لتقليل تأثير التيارات الإعصارية (الدوامية) "current eddy "ويتم تجميع هذه الشرائح لتكوين القلب المغناطيسي حسب الشكل التصميمي للقلب لكيفية ترتيب هذه الرقائق على شكل شباك "Window "وللحد من تأثير الثغرات الهوائية يراعى تجميع الشرائح بحيث تتداخل فيما بينها في الطبقات المتتالية بحيث تختلف تبعا لذلك أطوال الشرائح المتتالية في القلب.

وتتركب المحولات عامة من نوعين حسب وضع الملفين الابتدائي والثانوي حول شرائح القلب المغناطيسي:

1 .المحول ذو القلب المغناطيسي الداخلي "Core type transformer "
2 .المحول ذو القلب المغناطيسي واللف الطبقي "Shell type transformer " 

المحولات ثلاثية الوجه "Three phase transformers "

النوع القلبي "Core type "

يستخدم هذا النوع في محولات القدرة متوسطة الحجم والتي تتراوح بين 100 KVA - 500 KVA ويوضح الشكل التالي شكل المحول القلبي ويتكون من ملف ابتدائي وملف ثانوي على نفس الساق.

شكل رقم 3 :شكل المحول الثلاثي الوجه من النوع القلبي.
شكل رقم 3 :شكل المحول الثلاثي الوجه من النوع القلبي.

النوع الهيكلي أو القشري "Shell type "

يستخدم هذا النوع في محولات القدرة كبيرة الحجم ويوضح الشكل التالي شكل المحول القشري ثالثي الوجه ويحتوي على ملف ابتدائي وملف ثانوي لكل وجه ملفوفان معا على نفس الساق وهو يشبه ثالثة محولات أحادية الوجه من نفس النوع.

شكل رقم 4 :شكل النوع الهيكلي(القشري).
شكل رقم 4 :المحول الثلاثي الوجه من النوع الهيكلي(القشري).


مقالات ذات صلة