فيما يخص المحولات، عليك إتقان النقاط المعرفية!

2. كيف يقوم المحول بتحويل الجهد؟

تُصنع المحولات الكهربائية بناءً على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. وهي تتكون من قلب حديدي مغطى بصفائح من الفولاذ السيليكوني (أو صفائح من الفولاذ السيليكوني)، ومجموعتين من الملفات ملفوفة حول القلب الحديدي. القلب الحديدي والملفات معزولة عن بعضها البعض دون أي اتصال كهربائي.

يُطلق على الملف الذي يربط المحول بمصدر الطاقة اسم الملف الابتدائي (أو الجانب الابتدائي)، بينما يُطلق على الملف الذي يربط المحول بالمعدات الكهربائية اسم الملف الثانوي (أو الجانب الثانوي). عند توصيل الملف الابتدائي للمحول بمصدر طاقة تيار متردد، تتولد خطوط مغناطيسية متغيرة في قلب الحديد.

بما أن الملف الثانوي ملفوف على نفس القلب الحديدي، فإن خط المجال المغناطيسي يقطع الملف الثانوي، مما يؤدي إلى توليد قوة دافعة كهربائية مستحثة عليه، وبالتالي ظهور فرق جهد عند طرفيه. ولأن خطوط المجال المغناطيسي متناوبة، فإن جهد الملف الثانوي يكون متناوبًا أيضًا، ويكون تردده مطابقًا تمامًا لتردد التيار الكهربائي الرئيسي.

أثبتت النظرية أن نسبة الجهد بين الملف الابتدائي والملف الثانوي للمحول ترتبط بنسبة عدد لفات الملف الابتدائي إلى الملف الثانوي، ويمكن التعبير عنها بالصيغة التالية: جهد الملف الابتدائي / جهد الملف الثانوي = عدد لفات الملف الابتدائي / عدد لفات الملف الثانوي. بمعنى آخر، كلما زاد عدد اللفات، زاد الجهد. لذا، يتضح أن عدد لفات الملف الثانوي أقل من عدد لفات الملف الابتدائي، مما ينتج عنه محول خافض للجهد. أما المحول الرافع للجهد فهو عكس ذلك.

3. ما هي أنواع تصميمات المحولات الموجودة؟

(1) وفقًا لعدد الأطوار، توجد محولات أحادية الطور وثلاثية الطور.

(2) وفقًا للغرض، هناك محولات الطاقة، ومحولات الطاقة الخاصة، ومحولات تنظيم الجهد، ومحولات القياس (محولات الجهد، ومحولات التيار)، ومحولات الطاقة الصغيرة (للمعدات منخفضة الطاقة)، ​​ومحولات الأمان.

(3) وفقًا للبنية، يوجد نوعان: نوع القلب ونوع الغلاف. تحتوي الملفات على لفات مزدوجة ومتعددة اللفات، وهي محولات ذاتية.

(4) وفقًا لطريقة التبريد، هناك التبريد بالزيت والتبريد بالهواء.

4. ما هي مكونات المحول؟

تتكون مكونات المحول بشكل أساسي من قلب حديدي وملفات، بالإضافة إلى خزانات الزيت، ووسائد الزيت، وأكمام العزل، ورؤوس الصنبور.

5. ما فائدة زيت المحولات؟

(1) تأثير العزل؛

(2) تبديد الحرارة؛

(3) التخلص من تأثير القوس.

6. ما هو المحول الذاتي؟

يحتوي المحول الذاتي على مجموعة واحدة فقط من الملفات، ويتم توصيل الملف الثانوي بالملف الابتدائي. بالإضافة إلى نقل الحث الكهرومغناطيسي، ينقل الملف الثانوي الكهرباء أيضًا. يحتوي هذا المحول على عدد أكبر من صفائح الفولاذ السيليكوني وأسلاك النحاس مقارنةً بالمحولات العادية. يُستخدم هذا النوع غالبًا لضبط الجهد.

7. كيف يتم ضبط منظم الجهد؟

إن بنية منظم الجهد هي نفسها بنية المحول الذاتي، ولكن يتم صنع القلب الحديدي على شكل ملف حلقي ويتم لفه حول القلب الحديدي الحلقي.

يستخدم مأخذ الملف الثانوي ملامس فرشاة منزلق لجعل الملامس ينزلق بشكل حلقي على طول سطح الملف لتحقيق تنظيم سلس للجهد.

8. ما هي العلاقة الحالية بين الملف الابتدائي والملف الثانوي للمحول؟

عند تشغيل المحول تحت الحمل، يؤدي تغير تيار الملف الثانوي إلى تغير مماثل في تيار الملف الابتدائي. ووفقًا لمبدأ توازن الجهد المغناطيسي، يتناسب تيار الملفين الابتدائي والثانوي عكسيًا مع عدد لفات الملف. فالملف ذو اللفات الأكثر يكون تياره أقل، والملف ذو اللفات الأقل يكون تياره أكبر.

ويمكن التعبير عنها بالصيغة التالية: تيار الملف الابتدائي / تيار الملف الثانوي = عدد لفات الملف الثانوي / عدد لفات الملف الابتدائي.

9. ما هو معدل تغير الجهد للمحول؟

يُعدّ معدل تغير الجهد لمنظم الجهد أحد المؤشرات الرئيسية لأداء المحول. فعندما يُزوّد ​​المحول الحمل بالطاقة، ينخفض ​​الجهد عند طرف الحمل حتمًا. قارن قيمة الجهد المنخفض بقيمة الجهد المقنن، واحسب النسبة المئوية، أي معدل تغير الجهد.

يمكن التعبير عن ذلك بالصيغة التالية: معدل تغير الجهد = [(الجهد المقنن الثانوي - جهد طرف الحمل) / الجهد المقنن الثانوي] × 100%. عند توصيل محول طاقة عادي بحمل مقنن، يتراوح معدل تغير الجهد بين 4 و 6%.

10. كيف نضمن أن يكون للمحول جهد خرج مصنف؟

إن الجهد العالي جدًا أو المنخفض جدًا سيؤثر على التشغيل الطبيعي وعمر خدمة المحول، لذلك يجب ضبط الجهد.

تعتمد طريقة تنظيم الجهد على توصيل عدة نقاط تفرع في الملف الابتدائي برأس التفرع. يقوم رأس التفرع بتغيير عدد لفات الملف عن طريق تدوير نقاط التلامس. وبمجرد تدوير رأس التفرع، يمكن الحصول على قيمة الجهد المقنن المطلوبة. تجدر الإشارة إلى أنه يُفضل عادةً إجراء تنظيم الجهد بعد فصل الحمل المتصل بالمحول.

11. ما هي المحولات الصغيرة شائعة الاستخدام؟ وأين تُستخدم؟

تشير المحولات الصغيرة إلى محولات أحادية الطور بسعة أقل من 1 كيلو فولت أمبير، والتي تستخدم في الغالب كمحولات طاقة للتحكم في المعدات الكهربائية، ومحولات طاقة للمعدات الإلكترونية، ومحولات طاقة لإضاءة السلامة.

12. ما هي خسائر المحول أثناء التشغيل؟ وكيف يمكن تقليل هذه الخسائر؟

تشمل الخسائر في تشغيل المحول جزأين:

(1) ينتج عن القلب الحديدي. فعند تنشيط الملف، وبسبب خطوط المجال المغناطيسي المتناوب، تحدث خسائر التيار الدوامي وخسائر التخلف المغناطيسي في القلب الحديدي، والتي يشار إليها مجتمعة باسم خسائر الحديد.

(2) ينتج ذلك عن مقاومة الملف نفسه. فعند مرور التيار عبر الملف الابتدائي والملف الثانوي للمحول، يحدث فقد في الطاقة، ويُسمى هذا الفقد بفقد النحاس.

يمثل مجموع فقد الحديد وفقد النحاس فقد المحول، وترتبط هذه الخسائر بسعة المحول وجهده واستخدامه. لذا، عند اختيار المحول، ينبغي أن تتناسب سعته مع الاستخدام الفعلي قدر الإمكان لتحسين معدل استخدامه، مع الحرص على عدم تشغيله تحت حمل خفيف.

13. ما هي البيانات الفنية الموجودة على لوحة اسم المحول؟ وما هي البيانات الفنية الرئيسية الموجودة على لوحة الاسم؟

تشير لوحة بيانات المحول إلى أدائه ومواصفاته الفنية ومجالات استخدامه، وتُستخدم لتلبية احتياجات المستخدم. عادةً، تتمثل البيانات الفنية الرئيسية التي يجب الانتباه إليها فيما يلي:

(1) كيلو فولت أمبير للسعة المقننة. أي سعة خرج المحول في الحالة المقننة. على سبيل المثال، السعة المقننة للمحول أحادي الطور = U الخط × I الخط؛ سعة المحول ثلاثي الأطوار = U الخط × I الخط.

(2) الجهد المقنن بالفولت. يُشار إلى جهد طرفي الملف الابتدائي وجهد طرفي الملف الثانوي (عند عدم توصيله بالحمل) على التوالي. لاحظ أن جهد طرفي المحول ثلاثي الأطوار يُشير إلى قيمة جهد الخط U.

(3) شدة التيار المقنن. تشير إلى قيمة تيار الخط I الذي يُسمح له بالمرور عبر الملف الابتدائي والملف الثانوي لفترة طويلة في ظل ظروف السعة المقننة وارتفاع درجة الحرارة المسموح به.

(4) نسبة الجهد. تشير إلى نسبة الجهد المقنن للملف الابتدائي إلى الجهد المقنن للملف الثانوي.

(5) طريقة التوصيل. تحتوي المحولات أحادية الطور على مجموعة واحدة فقط من ملفات الجهد العالي والمنخفض، وهي مخصصة للاستخدام أحادي الطور فقط، بينما تحتوي المحولات ثلاثية الطور على نوع Y/△. بالإضافة إلى البيانات الفنية المذكورة أعلاه، هناك التردد المقنن للمحول، وعدد الأطوار، وارتفاع درجة الحرارة، ونسبة معاوقة المحول، وما إلى ذلك.

14. كيف يتم اختيار المحول؟ وكيف يتم تحديد السعة المناسبة للمحول؟

أولاً، من الضروري التحقق من جهد التيار الكهربائي في مكان استخدام الكهرباء، والحمل الكهربائي الفعلي للمستخدم، وظروف المكان، ثم اختيار المحول المناسب بناءً على البيانات الفنية الموضحة على لوحة بياناته. عموماً، يجب مراعاة سعة المحول وجهده وتياره والظروف البيئية المحيطة به بشكل شامل. ومن بين هذه العوامل، يجب اختيار السعة المناسبة. ينبغي اختيار سعة المحول بناءً على سعة ونوع ومدة استخدام الأجهزة الكهربائية للمستخدم لتحديد الحمل المطلوب.

أثناء التشغيل العادي، يجب أن يكون حمل الطاقة على المحول حوالي 75-90% من سعته المقننة. إذا تم قياس الحمل الفعلي للمحول أثناء التشغيل وكان أقل من 50%، فيجب استبدال المحول ذي السعة الصغيرة. أما إذا كانت السعة المقننة للمحول أكبر من السعة المقننة، فيجب استبدال المحول ذي السعة الكبيرة فورًا.

في الوقت نفسه، عند اختيار المحول، تُحدد قيمة جهد الملف الابتدائي وفقًا لمصدر الطاقة الرئيسي، بينما تُحدد قيمة جهد الملف الثانوي وفقًا للمعدات الكهربائية. يُفضل اختيار مصدر طاقة ثلاثي الأطوار بأربعة أسلاك بجهد منخفض، حيث يُمكنه توفير الطاقة الكهربائية والإضاءة معًا.

بالنسبة لاختيار التيار، تجدر الإشارة إلى أن الحمل يمكن أن يلبي متطلبات المحرك عند بدء تشغيل المحرك (لأن تيار بدء تشغيل المحرك أكبر من 4 إلى 7 مرات من تيار التشغيل).

15. لماذا لا يمكن تحميل المحول فوق طاقته؟

يشير مصطلح "التشغيل الزائد" إلى تشغيل المحول الذي يتجاوز القيمة الحالية المحددة على لوحة البيانات.

ينقسم التحميل الزائد إلى تحميل زائد عادي وتحميل زائد طارئ. يشير التحميل الزائد العادي إلى زيادة استهلاك الطاقة لدى المستخدم في ظل ظروف الإمداد الكهربائي العادية. وغالبًا ما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحول، وتسريع تلف عزله، وتقليل عمره الافتراضي. لذلك، يُمنع تشغيل المحول تحت التحميل الزائد.

في ظل ظروف خاصة، يجب ألا يتجاوز تشغيل المحول تحت الحمل الزائد في وقت قصير 30٪ من الحمل المقنن (في الشتاء)، ويجب ألا يتجاوز 15٪ في الصيف.

16. ما أنواع الاختبارات التي يجب أن يخضع لها المحول أثناء التشغيل؟

لضمان التشغيل الطبيعي للمحول، ينبغي إجراء الاختبارات التالية بشكل متكرر:

(1) اختبار درجة الحرارة. تُعدّ درجة الحرارة بالغة الأهمية لتحديد ما إذا كانت حالة تشغيل المحوّل طبيعية أم لا. تنصّ اللوائح على ألا تتجاوز درجة حرارة الزيت العلوي 85 درجة مئوية (أي أن ارتفاع درجة الحرارة لا يتجاوز 55 درجة مئوية). وعادةً ما تُجهّز المحوّلات بأجهزة قياس حرارة خاصة.

(2) قياس الحمل. لتحسين كفاءة استخدام المحول وتقليل فقد الطاقة الكهربائية، يجب تحديد قدرة إمداد الطاقة التي يتحملها المحول فعليًا أثناء تشغيله. يُجرى القياس عادةً خلال فترة ذروة استهلاك الكهرباء في كل فصل، ويُستخدم مقياس التيار الكهربائي ذو المشبك للقياس المباشر. يجب أن تتراوح قيمة التيار بين 70% و80% من التيار المقنن للمحول. عند تجاوز هذه القيمة، فهذا يعني زيادة الحمل، ويجب تعديله فورًا.

(3) قياس الجهد. تنص اللوائح على أن يكون نطاق تغير الجهد ضمن ±5% من الجهد المقنن. في حال تجاوز هذا النطاق، يجب استخدام محولات الجهد لضبط الجهد ضمن النطاق المحدد. عمومًا، يُستخدم مقياس الفولتميتر لقياس جهد طرفي الملف الثانوي وجهد طرفي المستخدم النهائي على التوالي.

(4) قياس مقاومة العزل. للحفاظ على المحول في حالة تشغيل طبيعية، يجب قياس مقاومة العزل لمنع تلف العزل ووقوع الحوادث. عند القياس، حاول إيقاف تشغيل المحول، واستخدم جهاز هزاز لقياس قيمة مقاومة العزل. يجب ألا تقل المقاومة المقاسة عن 70% من القيمة المقاسة سابقًا. عند استخدام جهاز الهزاز، يمكن استخدام مستوى جهد 500 فولت لملف الجهد المنخفض.