السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
المحولات الكهربائية
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
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]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.
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] الذي يوضح الوضع الهندسي لقلب الملف، كما يوضح كيفية وصل المسارات المغناطيسية خلال أجزاء هذا القلب، وهي الرجل والشرائح الحديدية.
وتُصنع اللفائف من نحاس معزول، وتوضع على هيئة لفات حول أرجل القلب، وتلف في وضع أسطواني محوري، وتوضع ملفات الفولتية المنخفضة قريباً جداً من الحديد، وبينما توضع ملفات الفولتية المرتفعة بعيداً عنه. وإذا كانت هناك ملفات للفولتية المتوسطة توضع بينهما .
والمحولات ثلاثية الطور، إما أن تكون من ثلاثة وحدات أحادية الطور منفصلة عن بعضها، أو تتكون من وحدة واحدة.
وتوضع لفائف القلب في حوض من الصلب مملوء بالزيت الذي يحقق عدة وظائف، إذ يستخدم في أغراض العزل والتبريد، حيث يضيف عزلاً كهربائياً إضافياً بين اللفائف.
كما أنه يساعد على انتقال الحرارة من القلب بعيداً إلى المبادلات الحرارية الخارجية، ودورة الزيت تتم إما طبيعياً أو بالتحريك .
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.