المحولات الكهربائية وانواعها ومكوناتها
المحول الكهربائي هو جهاز يتكون من ملفين من الأسلاك المنفصلة والتي يتم لفها حول قضبان حديدية بمسافة ليست كبيرة، ولكل ملف اسم، حيث إن الملف الإبتدائي هو الطرف المتعلق بالمحول الكهربي، بينما الملف الثانوي هو الطرف المتعلق بالحمل، كما أنه له مجموعة من الاستخدامات منها نقل الكهرباء إلى أماكن تبعد عن المولد الرئيسي لها، خفض التيار للحماية عند وجود تيارات كهربية عالية، وأيضًا يتم استعمالها بغرض العزل الكهربي.
المحولات الكهربائية
المبدأ الذي يعمل عليه المحول الكهربائي بسيط جدا، حيث يقوم الجهاز بنقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى باستخدام مبادئ الحث الكهرومغناطيسي. وعند نقل الكهرباء، يتم التغيير في التيار والجهد، ويمكن للمحولات أن تزيد من التيار أو توفر الطاقة الكهربائية عندما يكون استهلاك التيار عاليا. ولهذه المحولات استخدامات متعددة، بما في ذلك المحولات الصغيرة التي يمكن استخدامها لشحن الأجهزة مثل كاميرات الفيديو، وعلى الرغم من وجود أنواع مختلفة من المحولات، إلا أن الغرض الرئيسي لها يتمثل في تحويل الطاقة الكهربائية إلى أنواع مختلفة.
افضل أنواع المحولات الكهربائية
هناك العديد من أنواع المحولات الكهربائية المتنوعة من حيث استخدامها وتركيبها، ولكن يجب على الباحث عن نوع محدد تحديد مجال استخدامه ليحقق التوفير في الكهرباء. في بعض الأحيان يتم استخدامه كجزء من جهود ترشيد استهلاك الكهرباء. فيما يلي أفضل أنواع المحولات الكهربائية
محول الطاقة
يتم استخدام محولات الطاقة عندما يتم ربطها بخط الإمداد الكهربائي للدائرة أو بأحد مكونات النظام، وفي حالة الدوائر الصلبة يسمى المحول المعدل. كما يتم تصنيفها بناء الحد الأقصى للجهد الثانوي والقدرة على توصيل التيار الكهربائي.
محول ذاتي
هذا النوع هو نوع خاص من المحولات الكهربائية، ويتكون من ملف واحد، ويتم ضغطه من اتجاه واحد فقط، ليقوم بوظيفة التنحية أو التصعيد، ولذا يختلف عن المحولات العادية التي تتكون من ملفين، والتي تكون المحولات الأولية والثانوية منفصلة تماما ويتم ربطهما بنواة مشتركة فقط. أما لفات المحول الذاتي فهي مرتبطة مغناطيسيا وكهربائيا ببعضها، وفي البداية يكون أرخص من المحولات التقليدية ويتمتع بكفاءة أعلى، ولكنه يعتبر غير آمن عند استخدامه في دوائر توزيع عادية، ويرجع السبب في ذلك إلى ارتباط الدوائر الأولية التي توفر جهدا عاليا بالدائرة الثانوية التي توفر جهدا منخفضا.
محول العزل
يعتبر هذا المحول فريدا من نوعه، حيث يمتلك نسبة دوران 1:1. لذلك، فإنه لا يزيد أو يقلل من الجهد، وبالتالي يعتبر جهازا آمنا. يستخدم لعزل الموصل الأرضي الخاص بخط الطاقة عن الهيكل أو أي جزء آخر من الدائرة. عند استخدامه بواسطة الاتصال من خلال الملف الثانوي للمحول، فإنه لا يقلل من الصدمة أو الخطر. من الناحية الفنية، يتم عزل أي نوع من المحولات لأي غرض، حيث يتم توصيل المحول الأولي والثانوي فقط من خلال الحث. وعلى الرغم من ذلك، يتم تسمية المحولات التي تستخدم لعزل الدوائر بشكل عام وليس لتحويل الطاقة بشكل خاص بمحولات العزل.
المحول الحالي
يتمتع المحول الحالي بملف رئيسي يتكون من لفة أو أكثر من الأسلاك الثقيلة، ويتم توصيله بشكل دائم في سلسلة داخل الدائرة التي يتم من خلالها قياس التيار. يتكون الملف الثانوي من مجموعة من لفات الأسلاك الدقيقة، ويجب توصيلها دائما عن طريق أطراف مقياس التيار. في هذا الوقت، يجب أن تكون دائرة المحول الثانوية مغلقة تماما، لأن الجزء الأساسي غير متصل بمصدر ثابت. كما يوجد بعض الفولتات الأولية المتعددة المحتملة، حيث يمكن توصيل الجهاز بمجموعة متنوعة من أنواع الموصلات. وبنفس طريقة عمل المحول، يعمل مقياس التيار الكهربائي المشبك عبر فتح المشبك ولفه حول المحول الحالي. يعمل الموصل نفسه كملف أساسي، حيث يتم تثبيت جهاز القياس والمقياس الثانوي بطريقة مناسبة في مقبض الجهاز. بذلك يمكن للقرص أن يقيس مجموعة من النطاقات الحالية بدقة.
مكونات المحولات الكهربائية
تستخدم المحولات الكهربائية لنقل الطاقة من دائرة إلى أخرى عن طريق التأثير الكهرومغناطيسي. إنها ضرورية في بعض المجالات نظرا لفوائدها في ترشيد استهلاك الكهرباء وتوفير الطاقة. تستخدم لتعديل مستويات الجهد، وبالتالي تتألف المحولات من مجموعة متنوعة من الأجزاء المختلفة التي تعمل بتقنيات متنوعة لتحسين أداء المحول بشكل عام. تحتوي المحولات تقريبا على لفات ولب وزيت، وتحتوي المحولات ذات التيار العالي (أكثر من 50 كيلو فولت أمبير) على مكونات إضافية. فيما يلي بعض المكونات المستخدمة في المحولات الكهربائية
- النواة: يتم استخدام هذا الجزء، الذي يعتبر قلب المحرك، لدعم اللفات، ويتم إنتاجه من الحديد اللين، ليقلل فقدان تيار الدوامة والتباطؤ، كما يمكنه مقاومة التدفق المغناطيسي بفضل مساره المنخفض، ويتناسب قطر نواة المحول عكسيا مع فقدان الحديد وطرديا مع فقدان النحاس.
- اللفات: تتكون اللفات من مجموعة من اللفائف النحاسية التي تجمع معا، وتربط كل حزمة لتشكل ملفا كاملا، ويتم تصنيف اللفات بناء على نطاق الجهد أو مصدر الإدخال والإخراج، وتصنف اللفات التي تعتمد على المصدر إلى لفات أولية وثانوية، وتصنف اللفات التي تعتمد على نطاق الجهد إلى عالية ومنخفضة.
- المواد العازلة: تستخدم المواد العازلة مثل الألواح والأوراق لعزل اللفات الأولية والثانوية عن بعضها البعض، كما يتم استخدامها لعزل نواة المحول، وتتميز بليونتها وموصليتها العالية وتصنع اللفات من النحاس بسهولة ليتم لفها بإحكام حول النواة.
- زيت المحولات: يعمل زيت المحولات على عزل وتبريد الملف والنواة، ويجب ملء ملفات المحول بالزيت بشكل كامل، وتكون هذه الزيوت من أنواع معدنية وهيدروكربونية.
- الحافظة: تتألف الأسطوانة التي تثبت فوق المحول من المعدن المغلق، وتملأ بالزيت حتى الوسط لتمكينه من التمدد والانكماش بسبب تغير درجات الحرارة، وعلى الرغم من ذلك، يجب ملء الخزان الأساسي للمحول بالزيت من خلال خط الأنابيب بالكامل، ويتصل الخزان الأساسي بواقي له.
- جهاز التنفس: وعاء اسطواني يحتوي على هلام السيليكا لامتصاص الرطوبة، ويمنع دخول الرطوبة إلى الخزان، وذلك لتجنب حدوث عيوب داخلية في زيت العزل، فعند مرور الهواء عبر بلورات السيليكا، يتم امتصاص الرطوبة من الهواء.