الرئيسية > السؤال
السؤال
كيفية عمل محول كهربائي خافض للفولتية ؟
التعليم والتدريب | التعليم الثانوي | التعليم الجامعي 22‏/4‏/2011 تم النشر بواسطة بدون اسم.
الإجابات
1 من 1
المحول الكهربي جهاز يستخدم لخفض الضغط الكهربي، لكمية من القدرة الكهربية أو رفعه. فبينما تقوم المولدات بتوليد القدرة الكهربائية عند ضغط لا يزيد عادة عن 18 كيلو فولت، تنقل القدرة على ضغط تبلغ قيمته 500 كيلو فولت، كما هو الحال لكهرباء السد العالي بمصر، ومن ثم أصبح استخدام المحولات لازماً عند مواطن استعمال القدرة الكهربية، لخفض ضغط النقل العالي بما يناسب أجهزة الاستهلاك.
ويتطلب الوصول إلى سعة عالية في نقل القدرة الكهربائية، وكذلك تقليل قيمة الفقد أثناء عملية النقل، أن تكون الفولتيات التي تنتقل بها القدرة ذات قيم عالية، وليس من الملائم، عملياً، توليد فولتيات ذات مقادير قد تصل إلى المئات من الكيلو فولتات بوساطة المولدات المتزامنة مباشرة. وذلك لأن تخانة العزل تمنع توليد فولتية تزيد عن 25 ك فولت، ومن هنا لكي تتحقق السعات المطلوبة في عملية نقل القدرة الكهربائية في الأنظمة الحالية والمستقبلية التي تستخدم فيها فولتيات تتراوح قيمتها بين 500 و1000 كيلوفولت، يأتي الدور الهام الذي تقوم به المحولات الكهربائية.
وتشترك المحولات في أنها تحتوي على ثلاثة أجزاء رئيسية داخلة في مكوناتها كالآتي
http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2801.imgcache
1. الملف الابتدائي، حيث يستقبل الطاقة الكهربائية من المصدر.
2. قلب المحول، مادة مغناطيسية يتولد فيها فيض مغناطيسي متردد Φ.
3. الملف الثانوي، حيث يتولد فيه قوة دافعة كهربية ويتصل بالحمل الكهربي.
كما أن هناك محولات تعرف باسم "المحولات الذاتية"، وتحتوي على ملف واحد، يؤدي عمل الملف الابتدائي والثانوي، في الوقت نفسه.
وتنقسم محولات الكهرباء، طبقاً لأحجامها، إلى محولات التوزيع التي تبلغ مقنناتها ما يزيد على ألف ميجا فولت أمبير، وتصنف المحولات تبعا ًلعدد الأطوار؛ فمنها أحادي الطور، وثلاثي الأطوار، وسداسي الأطوار ومضاعفاتها، وتستخدم المحولات الأحادية للمقننات الصغيرة نسبياً، بينما تستخدم المحولات ثلاثية الأطوار في عملية نقل وتوزيع الطاقة الكهربية. ومن حيث نوع الخدمة، فإنها تشمل محولات القوى، ومحولات التوزيع، ومحولات الأجهزة، وهي تفيد في التحكم في دوائر الجهد والتيار العالية، ومحولات المقومات، ومحولات التأريض، والمحولات الخاصة، مثل المستخدمة في محولات الأفران، والمحولات الصغيرة، مثل محولات الإضاءة.
وتنقسم الوحدات الضخمة من هذه المحولات، إلى الأقسام الآتية:
1. المحولات الخاصة بالمولد.
2. محولات النقل.
3. محولات التحكم.
والمقننات الفولتية الفعلية للنوع الأول تبلغ 20/ 345 كيلوفولت وتستخدم أجهزة رفع، وتحوّل قدرة المولد إلى مستوى جهد النقل المطلوب مباشرة. أما في النوع الثاني، فتبلغ مقننات الفولتية الفعلية 345/500كيلوفولت، ويستخدم في تحويل القدرة من مستوى فولتية، إلى مستوى فولتية آخر داخل نظام النقل ذاته. ويطلق على هذا النوع في الغالب اسم "المحولات الموصلة ذاتياً". والنوع الثالث يستخدم في عملية فيض القدرة وأداة تحكم في الفولتية. وتتميز المحولات بأنها تسمح بفيض القدرة في كلا الاتجاهين، بخلاف المولدات ومعظم عناصر الحمل، التي تعد وحيدة الاتجاه، من وجهة نظر فيض القدرة.
تصميم المحول
يعد المحول جهازاً بسيطاً، ويتميز بسهولة التصميم، ونظرية عمل وسلوك غير معقدة. إن دخل المحول قلب مغناطيس. ووظيفته وصل الفيض Φ .ويصمم هذا القلب على هيئة شرائح مصنوعة من سبيكة الحديد والسيليكون المدلفنة بسُمك 0.014 من البوصة وغالباً ما يستخدم للترددات الأقل من 100 هرتز على البارد. وهذا التصميم يؤدي إلى خفض قيمة التيارات الدوامية.
وهناك عدة أنواع من السوائل ذات خواص كهربية وكيميائية ممتازة، منها سائل الأسكاريل Askarel وسائل آخر يعرف باسم مائع السيليكون Silicon fluid.
خصائص المحول المثالي
1. قيمة أي مقاومة من مقاومات اللفائف تساوى صفر.
2. فيض المحول Φ يُحتجز بأجمعه في القلب المغناطيسي.
3. الممانعة المغناطيسية لمادة القلب تساوى صفراً.
4. مقدار الفقد التخلفي، وكذلك مقدار الفقد نتيجة التيارات الدوامية يساويان صفراً.
وخصائص المحول المثالي لا تتحقق في المحول الحقيقي، ولكنه يعطى صورة تقريبية جيدة للأداة الحقيقية، وهو يُعد ذا فائدة كبيرة في الدراسات المتعلقة بأنظمة المحولات.
المحولات ثلاثية الأطوار
تُحوَل القدرة ثلاثية الطور بطرق متعددة باستخدام المحولات أحادية الأطوار، وذلك باستخدام وحدات أحادية الأطوار ذات ثلاث لفائف توصل منفردة على التوالي. أو بوساطة وحدة واحدة باستخدام القلب ثلاثي الطور، الذي يمتاز باحتوائه على حديد أقل عن حالة ثلاث وحدات أحادية الأطوار وبالتالي توفر في التكاليف.
ويعطي المحول ثلاثي الأطوار دائماً زحزحة الطور للتيارات نفسها والفولتيات ونتيجة عملية مهمة لظاهرة زحزحة الطور يكون التشغيل على التوازي للمحولات ثلاثية الأطوار ممكناً فقط، إذا تساوت نسب التحويل في المقدار وزحزحة الطور.
المحولات الموصلة على شكل ستار Star Y
محول ثلاثي الأطوار ثنائي اللفائف لتحويل القدرة بين موصلين عموميين ذوي أطوار ثلاثة، وهو يتكون من ثلاث وحدات متماثلة أحادية الأطوار. وعندما يكون المحول ثلاثي الأطوار محملاً بالتماثل، تكون جميع الوحدات أحادية الأطوار لها التيار نفسه والفولتية نفسها، ويكون الشيء الوحيد المختلف هو وقت الطور. لذلك يُستخدم لكل طور تحليل، وكل وحدة تحمل ثلث القدرة الكلية من الأطوار الثلاثة وكل لفيفة لهاhttp://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2802.imgcache من فولتية الخط المناظر لها.

المحولات الموصلة على شكل دلتا Delta http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2803.imgcache
المحول الموصل على شكل ستار Y بسيط جداً، له بعض العيوب التطبيقية الخطيرة، حيث تؤدي الخواص المغناطيسية اللاخطية لمعدن القلب إلى توليد التوافقيان التي تخرج من خلال نقط التعادل، وتسبب متاعب في شبكات الاتصالات. وكذلك التوصيل بهذا الشكل غير مرغوب فيه حتى في حالات الحمل غير المتوازن بطريقة خفيفة. وبالتالي إذا أُضيف إلى محول القدرة لفيفة ثالثة موصلة بشكل http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2803.imgcache مغلق للحمل الثانوي نفسه، فإنه سيظهر تيار دوار في اللفيفة، يسمح بمرور تيارات ابتدائية في جميع الأطوار الثلاثة، تؤدى إلى توازن القوة الدافعة المغناطيسية في جميع القلوب، ولعدم حدوث تيارات تأريض ابتدائية. كما أنه ليس من الضروري أن توجد لفيفة ثالثة خاصة. ولكن يمكن أن تعمل أي من اللفائف الابتدائية أو الثانوية أو دلتا http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2803.imgcache مغلقة.
المحولات ثلاثية الأطوار ومتعددة اللفائف
تكون المحولات ثلاثية الأطوار من النوع متعدد اللفائف المستخدم في تحويل القدرة بين مستويات فولتيات مختلفة. ويمكن أن تكون اللفائف من النوع المختلط، الذي يحتوى على كُلٍ من التوصيلات بالشكل ستار ودلتا Y، http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2803.imgcache ويستخدم التوصيل Y ـ http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2803.imgcache في أغراض خفض الجهد من الجهد العالي والمتوسط إلى الجهود المنخفضة، بينما توصيل http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2803.imgcache ـ Y لرفع الجهود الصغيرة إلى الكبيرة. ويمتاز التوصيل على صورة http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2803.imgcache ـ http://www.sayedsaad.com/montada/imgcache/2803.imgcache بأنه يمكن أن يكون أحد المحولات في الصيانة أو الإصلاح ويعمل الاثنان الآخران محولاً ثلاثي الأطوار ولكن ينقص المعدل الى 58%من الطاقة الكلية، ويسمى هذا التوصيل "دلتا مفتوحة" أو "التوصيل V". ونادراً ما يستخدم التوصيل على هيئة Y-Y للصعوبات الخاصة بظاهرة تيار ـ المستثير .
http://www.qalqilia.edu.ps/fig12.jpg
المحول بوصفه جهاز تحكم
محولات TCVL
يُعد تحويل الطاقة بين مستويات الفولتية المختلفة العمل الأساسي لمحول القدرة. وكل محول مزود عملياً بمأخذ للتحكم في نسب الفولتية الثانوية. يمكن تغيير المآخذ، في معظم المحولات، في حالة اللاحمل. وفي حالات عديدة يمكن الحصول على التحكم في النسبة بتغيير المآخذ مع وجود حمل TCVL، ونتيجة لتغير فيض القدرة فإن شكل الفولتية في الشبكة يميل إلى التغير البطيء خلال اليوم، فينخفض خلال ساعات الذروة، ويرتفع خلال ساعات الليل، ومحولات TCVL يمكنها المحافظة على مستوى فولتية ثابت، على بعض الموصلات العمومية المهمة في شبكات النقل والتوزيع، رغم المتغيرات في مستوى الفولتية لنظام النقل. وتغير المآخذ يكون عادة بوساطة محرك يعمل بأوامر من مجسات للفولتية يمكنه التحكم في مستوى الفولتية الثانوي بعروة تحكم مغلقة.
محولات التنظيم
العمل الأساسي لتلك المحولات هو تغيير الفولتية في المقدار والطور بكمية صغيرة نسبياً في النظام. ورغم صغر مقدار الفولتية المضافة إلا أنها تعطي تأثيراً كبيراً على فيض القدرة. لذلك تكون محولات التنظيم وسيلة فعالة للتحكم في فيض القدرة للنظام.
:00s4:
عصام عطية
29-01-08, 07:50 PM
الغرض منه
رفع أو خفض القوة الدافعة الكهربية المترددة
نقل الطاقة الكهربائية من أماكن توليدها الى أماكن استهلاكها
فكرة عمله
الحث الكهرومغناطيسي ــ من احدى المزايا الهامة للتيار المتردد مقارنة بالتيار المستمر هي أن المتردد يمكن تغيير فلطيته ـ جهده ـ بسهولة بواسطة الحث الكهرومغناطيسي في حين أن التيار المستمر يحتاج الى طرق معقدة حتى يمكن تغيير فلطيته
التركيب
ملف أبتدائي ــ ملف من سلك نحاسي معزول يتصل طرفاه بدائرة التيار المتناوب
ملف ثانوي ــ ملف معزول يتصل طرفاه بالدائرة المراد امدادها بالقوة الدافعة الناتجة ـ المستهلك ـ
القلب الحديدي
قلب مغلق مصنوع من مادة فيرومغناطيسية ـ حديد مطاوع سليكوني ـ شرائح رقيقة معزولة عن بعضها البعض وذلك للحد من التيارات الدوامية
شرح عمله
يوصل طرفا الملف الابتدائي بمصدر التيار المتردد ويوصل الملف الثانوي بالجهاز المستهلك للطاقة الكهربية
عند غلق دائرة الملف الثانوي فان التيار المار في الملف الابتدائي يحدث سيلا مغناطيسيا متناوبا في القلب الحديدي يولد في كل لفة من كلا الملفين ق ـ د ـ ك ـ واحدة للحث فاذا كان في الملف الابتدائي عدد ـ و1 ـ من اللفات وفي الملف الثانوي عدد ـ و2 ـ من اللفات فان القوة الدافعة الكهربية التأثيرية في كلا الملفين تكون متناسبة طرديا مع عدد اللفات فيهما
عند فتح دائرة الملف الثانوي فان تيار الملف الابتدائي يكاد ينعدم حيث أن الحث الذاتي للملف الابتدائي يعمل على توليد تيار تأثيري عكسي يكاد يكون مساويا ومعاكسا للتيار الأصلي فينعدم التيار في الابتدائي ولا يحدث استهلاك للطاقة ـ العمل العقيم للمحول ـ idling ـ
توضيح للمرة الثانية ـ خللي بالك ـ
عندما تكون دائرة الملف الثانوي مفتوحة يعني أثناء العمل العقيم للمحول تكون الفلطية جـ2 على مآخذه مساوية للقوة الدافعة الكهربية التأثيرية العكسية فيمر في الملف الابتدائي تيار ضعيف يسمى تيار العمل العقيم وبما أن هبوط الجهد على مقاومة الملف صغير جدا اذا يكون جهد الملف الابتدائي اكبر بمقدار ضئيل جدا من القوة الدافعة الكهربية التأثيرية العكسية المتولدة بالحث الذاتي وبالتالي عمليا يمكن اعتبارهما متساويتين
نستنتج من هذا أنه أثناء العمل العقيم للمحول يكون الجهد على الملفين متناسب طرديا مع عدد لفات الملفين
عند غلق دائرة الملف الثانوي ( توصيل حمل ـ جهز التليفزيون مثلا ـ بالمحول ) فان تيار الملف الثانوي يولد مجالا مغناطيسيا في القلب الحديدي متجها في مقابلة فيض الملف الأبتدائي ويقوم اضعاف الفيض في القلب بتصغير القوة الدافعة الكهربية التأثيرية في الملف الابتدائي ولذلك ينمو التيار فيه الى القيمة ت 1 ويقوم فيها فيضه المغناطيسي بالتعويض عن الفيض المقابل للملف الثانوي فيبقى الفيض الناتج من ذلك في القلب كما كان
توضيح ببرنامج الفلاش

أنواع المحولات
محول رافع ـ محول يرفع القوة الدافعة المترددة ويكون فيه عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الملف الابتدائي
محول خافض ـ محول يقوم بتحويل قوة دافعة مترددة كبيرة الى قوة دافعة مترددة صغيرة ويكون فيه عدد لفات الملف الابتدائي أكبر من عدد لفات الملف الثانوي
خللي بالك ــ المول الرافع للجهد خافض للتيار والعكس صحيح
ومن خلال برنامج الجافا عن المحول يمكن لك ملاحظة ذلك حيث يمكن من خلال استخدام الماوس وعن طريق شريط التمرير تغيير عدد لفات الملف الابتدائي وعدد لفات الملف الثانوي وملاحظة ماذا يحدث لإشارة الخرج
الطاقة المفقودة في المحول وكيفية الحد منها
طرق الحد من فقد الطاقة
أسباب فقد الطاقة
للحد من الفقد بسبب المقاومة تصنع الملفات من النحاس الذي له مقاومة نوعية منخفضة
جزء من الطاقة الكهربية يتحول الى طاقة حرارية بسبب مقاومة الأسلاك
يصنع القلب الحديدي من شرائح رقيقة من الحديد المطاوع السليكوني معزولة عن بعضها للحد من التيارات الدوامية
جزء يفقد بسبب التيارات الدوامية المتولدة في القلب الحديدي
يوضع الملف الابتدائي داخل الملف الثانوي ويعزل عنه
تسرب جزء من خطوط الفيض خارج القلب الحديدي فلا تقطع الملف الثانوي
للحد من الفقد يصنع القلب من الحديد المطاوع لسهولة حركة جزيئاته المغناطيسية
جزء يفقد في صورة طاقة ميكانيكية تستنفذ في تحريك الجزيئات المغناطيسية للقلب الحديدي
كفاءة المحول
هي النسبة بين الطاقة الكهربائية في الملف الثانوي الى الطاقة الكهربائية في الملف الابتدائي أو هي النسبة بين قدرة الملف الثانوي وقدرة الملف الابتدائي
استخدام المحول في نقل القدرة الكهربية
لا يمكن تحقيق الاستعمال الفعال للطاقة الكهربائية الا بواسطة نقلها لمسافات بعيدة بأقل خسارة ممكنة ويجب لهذا نقل الطاقة تحت جهد عالي جدا حيث توجد محولات رافعة عند أماكن توليد الطاقة وتنقل الطاقة عبر الأسلاك والأبراج الهوائية الى أماكن الاستهلاك حيث توجد محولات لخفض القوة الدافعة
كفاءة النقل ـ هي النسبة بين الطاقة الكهربائية التي تصل الى أماكن الاستهلاك والطاقة الكهربية الناتجة في محطات التوليد
25‏/4‏/2011 تم النشر بواسطة بدون اسم.
قد يهمك أيضًا
كيفية صناعة المغناطيس الكهربائي
تشغيل جهاز ٢٢٠ فولت على كهرب ١١٠ ؟
كيفية عمل الواتميتر
كيف اشغل مكواة جهد 110 فولت
تسجيل الدخول
عرض إجابات Google في:: Mobile | كلاسيكي
©2014 Google - سياسة الخصوصية - مساعدة