مبدأ عمل المحول والمعرفة الأساسية به

2. السعة المقدرة وجهد قصر الدائرة لثلاثة محولات ثلاثية الطور لها نفس نسبة التحويل ومجموعة التوصيل هي على التوالي:

بعد تشغيلها بالتوازي، يصبح الحمل 550 ألف فولت أمبير.

س: ① ما هو الحمل الذي يوزعه كل محول؟

② ما هو الحد الأقصى للحمل الإجمالي الذي يمكن أن تتحمله ثلاثة محولات كهربائية دون أي حمل زائد؟

③ ما هو معدل استخدام إجمالي سعة المعدات الخاصة بالمحول؟

إجابة

نسبة توزيع كل محول:

بعد تشغيلها بالتوازي، يصبح الحمل 5500 كيلو فولت أمبير.

س: ① ما هو الحمل الذي يوزعه كل محول؟

② ما هو الحد الأقصى للحمل الإجمالي الذي يمكن أن تتحمله ثلاثة محولات كهربائية دون أي حمل زائد؟

③ ما هو معدل استخدام إجمالي سعة المعدات الخاصة بالمحول؟

إجابة

3. ما هي الاختلافات بين المحولات الذاتية والمحولات العادية؟

الجواب: الفرق بين المحول الذاتي والمحول العادي هو:

(1) لا يرتبط جانبها الابتدائي وجانبها الثانوي بالمغناطيسية فحسب، بل يرتبطان أيضًا بالكهرباء، بينما ترتبط المحولات العادية بالمغناطيسية فقط.

(2) تتكون قدرة مصدر الطاقة من خلال المحول من جزأين: طاقة الحث الكهرومغناطيسي بين الملف الابتدائي والملف المشترك، وطاقة التوصيل التي يتم توصيلها مباشرة بواسطة الملف الابتدائي.

(3) بما أن ملف المحول الذاتي يتكون من ملف ابتدائي وملف مشترك، فإن عدد لفات الملف الابتدائي أقل من عدد لفات الملف الابتدائي للمحول العادي، وكذلك ارتفاعها، وبالتالي فإن تيار الملف المشترك ومفاعلة التسرب المتولدة أقل. مفاعلة قصر الدائرة X للمحول الذاتي تساوي (1-1/K) ضعف مفاعلة قصر الدائرة X للمحول العادي، وK هي نسبة التحويل.

(4) إذا كان المحول الذاتي مزودًا بملف ثالث، فإن هذا الملف الثالث يشغل جزءًا من سعة الملف المشترك. ويؤثر ذلك على نمط التشغيل وسعة التبادل للمحول الذاتي.

(5) نظرًا لأنه يجب تأريض النقطة المحايدة للمحول الذاتي، فإن إعداد وتكوين حماية المرحل أمر معقد.

(6) المحول الذاتي صغير الحجم، وخفيف الوزن، ومريح للنقل ومنخفض التكلفة.

4. ما هي المشاكل التي يجب الانتباه إليها في تشغيل المحول الذاتي؟

الإجابة: المشاكل التي يجب ملاحظتها أثناء تشغيل المحول الذاتي:

(1) بما أن الجانبين الابتدائي والثانوي للمحول الذاتي لهما اتصال كهربائي مباشر، يجب تأريض النقطة المحايدة للمحول الذاتي المستخدم في شبكة الطاقة بشكل موثوق ومباشر لمنع ارتفاع الجهد على جانب الجهد المنخفض الناتج عن عطل التأريض أحادي الطور على جانب الجهد العالي.

(2) نظرًا للتوصيل الكهربائي المباشر بين الجانبين الابتدائي والثانوي، فعندما يتعرض جانب الجهد العالي لزيادة في الجهد، فإنه سيؤدي إلى زيادة خطيرة في الجهد على جانب الجهد المنخفض. ولتجنب هذا الخطر، يجب تركيب مانعات الصواعق على كل من الجانبين الابتدائي والثانوي.

(3) بما أن مقاومة الدائرة القصيرة للمحول الذاتي صغيرة وتيار الدائرة القصيرة الخاص به أكبر من تيار الدائرة القصيرة للمحول العادي، فمن الضروري اتخاذ تدابير للحد من تيار الدائرة القصيرة عند الضرورة.

(4) أثناء التشغيل، يجب مراقبة تيار الملف المشترك لضمان أن يكون أقل من تيار الحمل. وإذا لزم الأمر، يمكن تعديل وضع تشغيل الملف الثالث لزيادة سعة التبادل للمحول الذاتي.

5. ارسم مخطط الأسلاك ومخطط المتجهات للمحول الذاتي O - Y0 مع الملف الثالث/Δ- 12-11

إجابة:

مخطط الأسلاك

مخطط متجه الجهد

6. ما هي أنواع تنظيم جهد المحولات؟ ولماذا توجد نقاط توصيل المحولات على جانب الجهد العالي؟

الإجابة: يوجد نمطان لتنظيم الجهد في المحول: تنظيم الجهد أثناء الحمل وتنظيم الجهد بدون حمل.

يعني تنظيم الجهد تحت الحمل أن المحول قادر على تعديل موضع نقاط التوصيل أثناء التشغيل، وبالتالي تغيير نسبة التحويل لتحقيق هدف تنظيم الجهد. يوجد نمطان لتنظيم الجهد تحت الحمل في المحولات: تنظيم الجهد عند طرف الخط وتنظيم الجهد عند نقطة التعادل. أي الفرق بين جهد نقطة التوصيل عند طرف الخط لملف الجهد العالي أو عند نقطة التعادل لملف الجهد العالي. يُقلل التوصيل عند نقطة التعادل من مستوى عزل نقطة التوصيل، مما يُوفر مزايا واضحة، ولكنه يتطلب تأريض نقطة التعادل للمحول مباشرةً أثناء التشغيل.

يشير تنظيم الجهد بدون حمل إلى تنظيم موضع محول التيار في حالة انقطاع التيار الكهربائي والصيانة، وذلك لتغيير نسبة المحول لتحقيق غرض تنظيم الجهد.

يتم عادةً أخذ مخرج المحول من جانب الجهد العالي، والذي يأخذ في الاعتبار بشكل أساسي ما يلي:

(1) يكون ملف الجهد العالي للمحول بشكل عام في الخارج، ويكون توصيل سلك التفرع مناسبًا؛

(2) يكون التيار في جانب الجهد العالي أقل، ويكون مقطع الموصل في الجزء الحامل للتيار من الخط الخارج ومغير الجهد أصغر. ويمكن حل تأثير ضعف التوصيل بسهولة.

من حيث المبدأ، يمكن وضع نقطة التوصيل على أي جانب، ويجب إجراء مقارنة اقتصادية وتقنية. على سبيل المثال، يتم سحب نقطة التوصيل لمحول خافض الجهد الكبير 500 كيلوفولت من جانب 220 كيلوفولت، بينما يكون جانب 500 كيلوفولت ثابتًا.

7. ما هو فرط الإثارة في المحول؟ وكيف يحدث فرط الإثارة في المحول؟

الإجابة: عندما يرتفع جهد المحول أو ينخفض ​​تردده، تزداد كثافة التدفق المغناطيسي العامل. وتُسمى حالة تشبع قلب المحول بفرط استثارة المحول.

بعد فصل نظام الطاقة بسبب حادث ما، قد تؤدي حالات مثل زيادة الجهد الناتج عن رفض الحمل، وزيادة الجهد الناتج عن الرنين المغناطيسي الحديدي، والضبط غير السليم لوصلة محول الجهد، وعدم وجود حمل على محول في نهاية خط طويل أو أي خلل آخر في التشغيل، والزيادة المبكرة لتيار الإثارة قبل أن يصل تردد المولد إلى القيمة المقدرة، والإثارة الذاتية للمولد، وغيرها من الظروف في بعض الأنظمة إلى توليد جهد أعلى مما يتسبب في فرط إثارة المحول.

8. ما هي العواقب المحتملة لزيادة إثارة المحول؟ وكيف يمكن تجنبها؟

الإجابة: عندما يتجاوز جهد المحول 10% من الجهد المقنن، يتشبع قلب المحول وتزداد خسائر الحديد. يزيد التسرب المغناطيسي من خسائر التيارات الدوامية في المكونات المعدنية، مثل غلاف الصندوق، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحول، وتلف العزل، والتأثير على عمره الافتراضي، بل وحتى احتراقه.

تجنب:

(1) تجنب التشغيل بجهد زائد. بشكل عام، كلما زاد الجهد، زادت خطورة فرط الإثارة، وقصر وقت التشغيل المسموح به.

(2) إضافة حماية من الإثارة الزائدة: إرسال إشارة إنذار أو قطع المحول وفقًا لمنحنى خصائص المحول ومضاعفات الإثارة الزائدة المسموح بها المختلفة.

9. ما هي وسائل الحماية الأمنية المتوفرة لهيكل المحول؟ وما هي وظيفتها الرئيسية؟

الإجابة: تشمل تجهيزات الحماية في هيكل جسم المحول ما يلي:

(1) الوصي

تبلغ سعته حوالي 8-10% من زيت المحولات. وتتمثل وظيفته في استيعاب تغير حجم زيت المحولات نتيجة لتغير درجة الحرارة، والحد من تلامس زيت المحولات مع الهواء، وتقليل نسبة الرطوبة والأكسدة في الزيت. ويُركّب جهاز امتصاص الرطوبة على خزان التمدد لمنع دخول الهواء إلى المحول.

(2) ماص للرطوبة ومنقي للزيت

يُملأ جهاز امتصاص الرطوبة، المعروف أيضاً باسم جهاز التنفس، بمادة ماصة، وهي عبارة عن هلام السيليكا من الألومينا المنشطة. غالباً ما يُضاف إليه جزء من هلام السيليكا المتغير اللون. عندما يتحول اللون الأزرق إلى الأحمر، فهذا يدل على أن المادة الماصة قد تأثرت بالرطوبة ويجب تجفيفها أو استبدالها.

يُطلق على جهاز تنقية الزيت أيضًا اسم المرشح. تُملأ أسطوانة الزيت النظيف بمادة ماصة، وهي هلام السيليكا والألومينا المنشطة. عندما يمر الزيت عبر جهاز التنقية ويتلامس مع المادة الماصة، يتم امتصاص الماء والحمض والأكسيد الموجود في الزيت، مما يجعله نظيفًا ويطيل عمره الافتراضي.

(3) أنبوب مقاوم للانفجار (مجرى هواء آمن)

يتم تركيب الأنبوب المقاوم للانفجار على غطاء خزان المحول كحماية لتخفيف الضغط العالي في خزان الزيت في حالة حدوث عطل داخلي في المحول.

يُستخدم صمام تخفيف الضغط في المحولات الكبيرة الحديثة ليحل محل ممر الهواء الآمن. فعندما يرتفع ضغط العطل الداخلي للمحول، يعمل صمام تخفيف الضغط ويتم توصيل نقاط التلامس لإطلاق الإنذار أو الفصل.

بالإضافة إلى ذلك، يحتوي المحول أيضًا على حماية من الغاز، ومقياس حرارة، ومقياس زيت، وأجهزة حماية أخرى للسلامة.

10. ما الفرق بين محول الجهد ومحول التيار في مبادئ عملهما؟

الإجابة: يُستخدم محول الجهد بشكل أساسي لقياس الجهد، بينما يُستخدم محول التيار لقياس التيار.

(1) يمكن أن يكون الجانب الثانوي لمحول التيار دائرة قصر، ولكن لا يمكن أن يكون دائرة مفتوحة؛ يمكن أن يكون الجانب الثانوي لمحول الجهد دائرة مفتوحة، ولكن لا يمكن أن يكون دائرة قصر.

(2) بالمقارنة مع الحمل على الجانب الثانوي، فإن المعاوقة الداخلية الأولية لمحول الجهد صغيرة جدًا لدرجة أنه يمكن تجاهلها، ويمكن اعتبار محول الجهد مصدر جهد؛ المقاومة الداخلية الأولية لمحول التيار كبيرة جدًا لدرجة أنه يعتبر مصدر تيار بمقاومة داخلية لا نهائية.

(3) عندما يعمل محول الجهد بشكل طبيعي، تكون كثافة التدفق المغناطيسي قريبة من قيمة التشبع، وينخفض ​​الجهد عند حدوث عطل في النظام. أما عندما يعمل محول التيار بشكل طبيعي، فتقل كثافة التدفق المغناطيسي، وتكون منخفضة جدًا. عند حدوث قصر في الدائرة، يزداد التيار في الجانب الابتدائي، مما يزيد كثافة التدفق المغناطيسي بشكل كبير، وقد يتجاوز أحيانًا قيمة التشبع، مما يؤدي إلى زيادة خطأ تيار الخرج الثانوي. لذلك، يُنصح باختيار محول تيار لا يتعرض للتشبع بسهولة.