ربما يعتقد شخص ما أن المحول هو شيء بين المحول والفاصل. تهدف هذه المقالة إلى تدمير مثل هذه الأفكار.

المحول هو جهاز كهرومغناطيسي ثابت مصمم لتحويل التيار الكهربائي المتناوب بجهد واحد وتردد معين إلى تيار كهربائي بجهد آخر وبنفس التردد.

يعتمد تشغيل أي محول على الظاهرة التي اكتشفها فاراداي.

الغرض من المحولات

تُستخدم أنواع مختلفة من المحولات في جميع دوائر إمداد الطاقة تقريبًا للأجهزة الكهربائية وعند نقل الكهرباء لمسافات طويلة.

تنتج محطات توليد الطاقة تيارًا منخفض الجهد نسبيًا - 220 , 380 , 660 ب. محولات زيادة الجهد إلى قيم الترتيب ألف كيلو فولت، يجعل من الممكن تقليل الخسائر بشكل كبير عند نقل الكهرباء لمسافات طويلة، وفي نفس الوقت تقليل مساحة المقطع العرضي لأسلاك خطوط الكهرباء.

مباشرة قبل وصوله إلى المستهلك (على سبيل المثال، منفذ منزلي عادي)، يمر التيار عبر محول تنحي. هذه هي الطريقة التي نحصل بها على ما اعتدنا عليه 220 فولت.

النوع الأكثر شيوعا من المحولات هو محولات الكهرباء . وهي مصممة لتحويل الجهد في الدوائر الكهربائية. بالإضافة إلى محولات الطاقة، تستخدم الأجهزة الإلكترونية المختلفة:

• محولات النبض
• محولات الكهرباء؛
• المحولات الحالية.

مبدأ تشغيل المحولات

المحولات هي أحادية الطور ومتعددة الطور، مع ملف واحد أو اثنين أو أكثر. دعونا نفكر في الدائرة ومبدأ تشغيل المحول باستخدام مثال محول بسيط أحادي الطور.

مما يتكون المحول؟ في أبسط الحالات، من معدن واحد جوهر و اثنان اللفات . اللفات غير متصلة كهربائيًا ببعضها البعض وهي عبارة عن أسلاك معزولة.

لف واحد (يسمى أساسي ) متصل بمصدر طاقة تيار متردد. اللف الثاني يسمى ثانوي ، يتصل بالمستهلك الحالي النهائي.

عندما يتم توصيل محول بمصدر تيار متردد، يكون هناك تدفق في لفات الملف الأولي. التيار المتناوبمقاس I1 . وهذا يخلق التدفق المغناطيسي F ، الذي يخترق كلا اللفات ويحفز EMF فيها.

يحدث أن اللف الثانوي ليس تحت الحمل. يسمى وضع تشغيل المحول هذا بالوضع حركة خاملة. وبناء على ذلك، إذا كان الملف الثانوي متصلا بأي مستهلك، فإن التيار يتدفق من خلاله I2 ، الناشئة تحت تأثير EMF.

يعتمد حجم المجال الكهرومغناطيسي الناشئ في اللفات بشكل مباشر على عدد لفات كل ملف. تسمى نسبة المجالات الكهرومغناطيسية المستحثة في اللفات الأولية والثانوية بنسبة التحويل وتساوي نسبة عدد لفات اللفات المقابلة.

من خلال تحديد عدد المنعطفات على اللفات، يمكنك زيادة أو تقليل الجهد عند المستهلك الحالي من اللف الثانوي.

محول مثالي

المحول المثالي هو المحول الذي لا يوجد فيه فقدان للطاقة. في مثل هذا المحول، يتم تحويل الطاقة الحالية في الملف الأولي بشكل كامل أولاً إلى طاقة حقل مغناطيسيوبعد ذلك - في طاقة الملف الثانوي.

وبطبيعة الحال، مثل هذا المحول غير موجود في الطبيعة. ومع ذلك، في حالة إهمال فقدان الحرارة، فمن الملائم استخدام صيغة المحول المثالي في الحسابات، والتي بموجبها تكون القوى الحالية في اللفات الأولية والثانوية متساوية.

بالمناسبة! لقرائنا هناك الآن خصم 10٪ على

فقدان الطاقة في المحولات

كفاءة المحولات عالية جدا. ومع ذلك، يحدث فقدان الطاقة في الملف والقلب، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة أثناء تشغيل المحول. للمحولات لا قوة عاليةهذا لا يشكل مشكلة، ويتم فقدان كل الحرارة إلى البيئة - يتم استخدام تبريد الهواء الطبيعي. تسمى هذه المحولات جافة.

في المحولات الأكثر قوة، لا يكفي تبريد الهواء، ويتم استخدام تبريد الزيت. وفي هذه الحالة يتم وضع المحول في خزان به زيت معدني، ومن خلاله تنتقل الحرارة إلى جدران الخزان وتتبدد في البيئة. في المحولات عالية الطاقة، يتم استخدام أنابيب العادم بالإضافة إلى ذلك - إذا كان الزيت يغلي، فإن الغازات الناتجة تحتاج إلى منفذ.

بالطبع، المحولات ليست بسيطة كما قد تبدو للوهلة الأولى - فقد درسنا بإيجاز مبدأ تشغيل المحول. اختبار الهندسة الكهربائية مع مشاكل في حساب المحول يمكن أن يصبح فجأة مشكلة حقيقية. دائما على استعداد للمساعدة في حل أي مشاكل في دراستك! تواصل مع Zaochnik وتعلم بسهولة!

تشمل العمليات الصناعية الشائعة المستخدمة لحساب المنتجات والمواد الخام السلع والسيارات والعربات والعربات وما إلى ذلك. وتُستخدم تلك التكنولوجية لوزن المنتجات أثناء الإنتاج في العمليات المستمرة والدورية من الناحية التكنولوجية. تستخدم الاختبارات المعملية لتحديد محتوى الرطوبة في المواد والمنتجات شبه المصنعة وإجراء التحليل الفيزيائي والكيميائي للمواد الخام وأغراض أخرى. هناك التقنية والمثالية والتحليلية والتحليلية الدقيقة.

ويمكن تقسيمها إلى عدد من الأنواع حسب الظواهر الفيزيائية التي يقوم عليها مبدأ عملها. الأجهزة الأكثر شيوعًا هي الأنظمة الكهرومغناطيسية والكهرومغناطيسية والكهروديناميكية والديناميكية الحديدية والأنظمة الحثية.

يظهر الرسم التخطيطي لجهاز النظام الكهرومغناطيسي في الشكل. 1.

يتكون الجزء الثابت من مغناطيس 6 ودائرة مغناطيسية 4 مع قطع القطب 11 و15، حيث يتم تركيب أسطوانة فولاذية متمركزة بشكل صارم 13 في الفجوة بين الأسطوانة وقطع القطب، حيث يتم تركيز اتجاه موحد موجه شعاعيًا ، يتم وضع إطار 12 مصنوع من سلك نحاسي رفيع معزول.

يتم تثبيت الإطار على محورين مع النوى 10 و 14، ويرتكز على محامل الدفع 1 و 8. تعمل الزنبركات المضادة 9 و 17 كأسلاك تيار تربط ملف الإطار بـ رسم بياني كهربائيومحطات الإدخال للجهاز. يوجد على المحور 4 مؤشر 3 بأوزان الميزان 16 وزنبرك معاكس 17 متصل بالرافعة المصححة 2.

01.04.2019

1. مبدأ الرادار النشط.
2. رادار النبض. مبدأ التشغيل.
3. العلاقات الزمنية الأساسية لتشغيل الرادار النبضي.
4.أنواع توجيه الرادار.
5. تشكيل عملية مسح على رادار PPI.
6. مبدأ تشغيل تأخر الحث.
7. أنواع التأخر المطلق. سجل دوبلر الصوتي المائي.
8. مسجل بيانات الرحلة. وصف العمل.
9. الغرض ومبدأ تشغيل AIS.
10. إرسال واستقبال معلومات AIS.
11. تنظيم الاتصالات اللاسلكية في نظام AIS.
12. تكوين معدات AIS على متن السفن.
13. المخطط الهيكلي لنظام AIS الخاص بالسفينة.
14. مبدأ تشغيل SNS GPS.
15. جوهر وضع GPS التفاضلي.
16. مصادر الأخطاء في GNSS.
17. رسم تخطيطي لجهاز استقبال GPS.
18. مفهوم ECDIS.
19. تصنيف ENC.
20. غرض وخصائص الجيروسكوب.
21. مبدأ تشغيل البوصلة الجيروسكوبية.
22. مبدأ تشغيل البوصلة المغناطيسية.

توصيل الكابلات — العملية التكنولوجيةالحصول على توصيل كهربائي بين قسمين من الكابل مع استعادة جميع الأغلفة الواقية والعازلة للكابل وضفائر الشاشة عند الوصلة.

قبل توصيل الكابلات، يتم قياس مقاومة العزل. بالنسبة للكابلات غير المحمية، لسهولة القياس، يتم توصيل أحد أطراف مقياس الضخامة بدوره بكل قلب، والثاني - بالنوى المتبقية المتصلة ببعضها البعض. يتم قياس مقاومة العزل لكل قلب محمي عند توصيل الأسلاك بالقلب وشاشته. ، التي تم الحصول عليها نتيجة للقياسات، يجب ألا تقل عن القيمة القياسية المحددة لعلامة تجارية معينة للكابل.

بعد قياس مقاومة العزل، انتقلوا إلى تحديد ترقيم النوى، أو اتجاهات التمديد، والتي يشار إليها بواسطة الأسهم على العلامات المرفقة مؤقتا (الشكل 1).

بعد الانتهاء من الأعمال التحضيرية، يمكنك البدء في قطع الكابلات. تم تعديل هندسة قطع أطراف الكابلات لضمان سهولة استعادة عزل النوى والغلاف، وللكابلات متعددة النواة، وكذلك للحصول على أبعاد مقبولة لاتصال الكابل.

الدليل المنهجي للعمل العملي: "تشغيل أنظمة التبريد SPP"

حسب الانضباط: " تشغيل منشآت الطاقة والمراقبة الآمنة في غرفة المحرك»

تشغيل نظام التبريد

الغرض من نظام التبريد:

• إزالة الحرارة من المحرك الرئيسي.
• إزالة الحرارة من المعدات المساعدة.
• إمدادات الحرارة لنظام التشغيل والمعدات الأخرى (GD قبل بدء التشغيل، وصيانة VDG في الاحتياطي "الساخن"، وما إلى ذلك)؛
• تناول وترشيح مياه البحر.
• تفجير صناديق كينغستون في الصيف من انسداد قنديل البحر والطحالب والأوساخ، في فصل الشتاء - من الجليد؛
• ضمان تشغيل صناديق الثلج، وما إلى ذلك.

من الناحية الهيكلية، ينقسم نظام التبريد إلى أنظمة تبريد بالمياه العذبة وأنظمة تبريد بالمياه الداخلة. يتم تنفيذ أنظمة تبريد ADF بشكل مستقل.

أرز. 1. نظام التبريد بالديزل

1 - مبرد الوقود. 2 - مبرد زيت الشاحن التوربيني. 3 - خزان التوسع للمحرك الرئيسي. 4 - مبرد مياه المحرك الرئيسي. 5 - مبرد زيت المحرك الرئيسي. 6 - صندوق كينغستون؛ 7 - مرشحات مياه البحر. 8 - صندوق كينغستون؛ 9 - مرشحات استقبال VDG؛ 10 - مضخات مياه البحر VDG؛ 11 - مضخة المياه العذبة. 12 - مضخات المياه الرئيسية والاحتياطية. 13 - مبرد الزيت VDG؛ 14 - مبرد الماء VDG؛ 15 - فدج؛ 16 - خزان التوسع VDG؛ 17 - محمل دعم خط العمود. 18 - محمل الدفع الرئيسي. 19 - المحرك الرئيسي. 20 - مبرد هواء الشحن؛ 21 - ماء لضواغط التبريد. 22- ملء وتجديد نظام المياه العذبة. 23 - توصيل نظام تسخين محرك الاحتراق الداخلي. 1op - المياه العذبة. 1 أوقية - ماء البحر.

23.03.2019

أثناء التشغيل، يفشل لفه تدريجياً، مع تأثير العوامل السلبية المختلفة. يمكنك استعادة وظائف المحرك عن طريق إعادة لفه. يجب تنفيذ الإجراء عند ظهور علامات الضرر.

أسباب وعلامات تآكل اللف

يتم إرجاع لف المحرك عند حدوث مثل هذه "الأعراض" مثل الضوضاء الخارجية والطرق المصحوبة بانتهاك سلامة العزل وفقدان مرونته. يحدث هذا لعدة أسباب. أهمها هي:

• التعرض للظواهر الطبيعية، بما في ذلك الرطوبة العالية، وتقلبات درجات الحرارة؛
• دخول زيت الآلة والغبار والملوثات الأخرى؛
• التشغيل غير السليم لوحدة الطاقة.
• تأثير أحمال الاهتزاز على المحرك.

تعد مشكلات درجة الحرارة سببًا شائعًا للتآكل والتمدد وفقدان السلامة. عند ارتفاع درجة الحرارة، يحدث الجهد الزائد المفرط، مما يجعل اللف حساس للتأثيرات الخارجية. أدنى الصدمات والاهتزازات تؤدي إلى الأعطال.

سبب شائع آخر لفشل اللفات المحرك الكهربائي هو فشل المحامل، والتي، بسبب الأحمال الزائدة أو التآكل المؤقت، يمكن أن تتكسر إلى قطع صغيرة، مما يؤدي إلى احتراق اللفات.

في عملية استخدام أنظمة الطاقة، غالبًا ما تكون هناك حالات عندما يكون من الضروري تحويل بعض الكميات الكهربائية إلى نظائرها، ويجب تغيير المؤشرات وفقًا لذلك في النسبة المطلوبة، والتي يتم استخدامها عادةً محول الحالي. باستخدام محول التيار، يمكنك محاكاة بعض العمليات في تركيبات كهربائية، وكذلك جعل عملية القياس أكثر أمانًا.

عملية محول الحالييعتمد على قانون الحث الكهرومغناطيسي. ويعمل هذا القانون في المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تختلف في شكل توافقيات الكميات الجيبية المتغيرة.

محول الحالييحول القيمة الأولية لمتجه التيار الذي يتدفق في دائرة الطاقة إلى قيمة نهائية أصغر، مع الحفاظ على النسبة المطلوبة لقيمة المعامل والحفاظ على القيمة الدقيقة للزاوية.

كيف يتم بناء محول التيار؟

ويوضح الشكل التالي بشكل تخطيطي العمليات التي تحدث في محول الحاليعند تحويل الكهرباء.

يتدفق التيار I1 عبر ملف الطاقة الأساسي بعدد اللفات ω1، ويتغلب على مقاومته الإجمالية Z1. يظهر التدفق المغناطيسي F1 حول الملف، ويتم تثبيته باستخدام دائرة مغناطيسية متعامدة مع المتجه I1. يتيح لك هذا الترتيب تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة مغناطيسية بأقل قدر من الخسائر.

عندما تتقاطع المنعطفات المتعامدة للملف ω2، فإن التدفق F1 يخلق قوة دافعة كهربائية E2 فيها، وتحت تأثيرها يظهر تيار I2 في الملف الثانوي، والذي يتغلب على المقاومة الكلية للملف Z2 والحمل Zn المتصل عند الخرج . أثناء العملية، ينخفض ​​جهد U2 عند أطراف الدائرة الثانوية.

يمكن حساب معامل التحويل K1 بقسمة المتجه I1 على المتجه I2. هذه هي واحدة من المعلمات الرئيسية المحولات الحالية، يتم تحديده قبل البدء في تصميم الجهاز، ويتم قياسه في محولات التشغيل. ومع ذلك، كما هو الحال مع أي أداة، تختلف القراءات الحقيقية عن القراءات النظرية. ولمراعاة مثل هذه الأخطاء، هناك خاصية مترولوجية خاصة، أو فئة دقة، لمحول التيار.

على عكس الحسابات، متى عملية المحولات الحاليةفي الحياة، القيم الحالية في اللفات ليست ثوابت، لذلك يتم حساب نسبة التحويل على أساس القيم الاسمية. على سبيل المثال، إذا كانت نسبة التحويل هي 1000/5، فهذا يعني أن تيارًا قدره 1 كيلو أمبير يتدفق في الملف الأولي، ويعمل حمل قدره 5 أمبير في اللفات الثانوية. بناءً على هذه القيم، يمكنك فهم المدة سوف يستمر المحول الحالي.

التدفق المغناطيسي F2، الناشئ عن التيار الثانوي I2، يقلل من قيمة التدفق F1 في الدائرة المغناطيسية. الناشئة في هذه العملية تدفق المحولاتيتم حساب ft كمجموع هندسي للمتجهين Ф1 وФ2.

أين وكيف يتم استخدام المحولات الحالية؟

متنوع أنواع المحولات الحاليةيستخدم في الأجهزة الإلكترونية ويتراوح حجمها من الأجهزة الصغيرة إلى الأجهزة التي يبلغ حجمها عدة أمتار. وعادة ما يتم تصنيفها وفقا لخصائص الاستخدام.

تصنيف المحولات الحالية:

حسب الغرض:

• للقياسات (بمساعدتهم، يتم توفير التيار الكهربائي لأجهزة القياس)؛
• للحماية (وهي متصلة بدوائر الحماية)؛
• للتطبيقات المعملية (مثل هذه المحولات الحالية لديها فئة دقة عالية)؛
• للتحولات المتكررة (متوسطة).

تستخدم محولات التيار التالية في تشغيل المرافق:

• للتركيب الخارجي (في الهواء الطلق)؛
• للتركيب الداخلي (ل المنشآت المغلقة);
• شنت داخل جسم الجهاز.
• الفواتير العامة (يتم وضعها على الجلبة)؛
• محمول (لأخذ القياسات في أماكن مختلفة).

حسب جهد التشغيل للمعدات تنقسم محولات التيار إلى:

• الجهد العالي (مع الجهد أكثر من 1000 فولت) ؛
• بجهد مقنن لا يزيد عن 1 كيلو فولت.

وهناك آخرون أقسام المحولات الحاليةإلى أنواع منها طريقة مواد العزل وعدد مراحل التحول وغيرها من الخصائص.

ما هي المحولات الحالية المستخدمة ل؟

في أغلب الأحيان، يتم استخدام محولات التيار في دوائر قياس الكهرباء؛ وعادة ما تستخدم محولات التيار المحمولة لقياس وحماية الخطوط أو محولات الطاقة الذاتية.

تظهر الصورة التالية موقع المحولات الحاليةلكل مرحلة من مراحل الخط وتركيب دوائر ثانوية في صندوق الأطراف عند مجموعة المفاتيح الكهربائية الخارجية بجهد 110 كيلو فولت لمحول ذاتي للطاقة.

تخدم المحولات الحالية للمفاتيح الكهربائية الخارجية 330 كيلو فولت نفس الأغراض، ولكنها أكبر بكثير في الحجم بسبب تعقيد التصميم، لأنها مخصصة للمعدات ذات الجهد العالي.

غالبًا ما تستخدم معدات الطاقة مدمجة تصاميم المحولات الحاليةيتم وضعها مباشرة على جسم كائن الطاقة.

يتضمن تصميمها ملفات ثانوية ذات أسلاك موجودة حول مدخل الجهد العالي في غلاف مغلق. الكابلات من محطات المحولات الحاليةمتصلة بصناديق طرفية ثابتة هناك.

في المحولات الحاليةيتميز زيت المحولات بالجهد العالي وعادة ما يستخدم كعازل. توضح الصورة التالية نسخة مختلفة من هذا التصميم للمحولات الحالية من سلسلة TFZM للتشغيل بجهد 35 كيلو فولت.

عند جهد لا يتجاوز 10 كيلو فولت، يتم استخدام مواد عازلة صلبة للعزل بين اللفات في إنتاج جسم الجهاز.

على سبيل المثال، محول الحاليالعلامة التجارية TPL-10، المستخدمة في KRUN، والمفاتيح الكهربائية المغلقة وأنواع أخرى من المفاتيح الكهربائية.

يوضح الرسم البياني المبسط التالي مثالاً لتوصيل دائرة التيار الثانوية لأحد مراكز الحماية REL 511 لقاطع دائرة خط 110 كيلو فولت.

كيف نفهم أن المحول الحالي تالف والعثور على الأعطال؟

متى محول الحاليتحت الحمل، قد تضعف المقاومة الكهربائية لعزل اللفات أو موصليتها. يحدث هذا بسبب التعرض لارتفاع درجة الحرارة الحرارية أو التلف الميكانيكي العرضي أو التجميع غير الصحيح.

أثناء تشغيل المحول الحالي، من المرجح أن تحدث مشاكل العزل، مما يؤدي إلى حدوث دوائر قصيرة من اللفات بين المنعطفات وانخفاض الطاقة المرسلة. يمكن أن يتسبب هذا أيضًا في حدوث تسرب من خلال الدوائر التي تم إنشاؤها عشوائيًا، والتي بدورها يمكن أن تؤدي إلى حدوث ماس كهربائي.

من أجل اكتشاف النقاط التي تم فيها تجميع الهيكل بشكل غير صحيح، محول الحالييجب فحصها بانتظام باستخدام التصوير الحراري. بعد ذلك سيكون من الممكن اكتشاف العيوب وتصحيحها في الوقت المناسب في شكل جهات اتصال مكسورة، على سبيل المثال، وتقليل ارتفاع درجة حرارة الجهاز.

في حالة عدم وجود دوائر قصر تداخلية، يتم فحص الأجهزة من قبل متخصصين من مختبرات حماية التتابع باستخدام:

• قراءة خصائص الجهد الحالي.
• تحميل المحول الحالي من مصدر خارجي.
• قياسات الخصائص الرئيسية للجهاز في مخطط التشغيل.

كما يقومون بتحليل قيمة معامل التحويل.

خلال كل العمل، يتم قياس النسبة بين ناقلات التيارات الأولية والثانوية من حيث الحجم. لا يتم قياس انحرافاتها الزاوية في هذه الحالة، نظرًا لأن أجهزة قياس الطور عالية الدقة للاختبار المحولات الحاليةلا وجود لها في مختبرات المترولوجيا.

يتم إجراء اختبارات الجهد العالي لخصائص العزل الكهربائي بواسطة متخصصين من مختبر خدمة العزل.

إضافة الموقع إلى الإشارات المرجعية

كيف يعمل المحول؟

المحول هو جهاز كهرومغناطيسي ثابت (أي بدون أجزاء متحركة)، أحادي الطور أو ثلاثي الطور، تستخدم فيه ظاهرة الحث المتبادل لتحويل الطاقة الكهربائية. يقوم المحول بتحويل التيار المتردد ذو الجهد الواحد إلى تيار متردد له نفس التردد ولكن بجهد مختلف.

يحتوي المحول على عدة ملفات كهربائية معزولة عن بعضها البعض: مرحلة واحدة - على الأقل مرحلتان، وثلاث مراحل - ستة على الأقل.

تسمى اللفات المتصلة بمصدر الكهرباء بالملفات الأولية؛ وتسمى اللفات المتبقية، التي تزود الطاقة للدوائر الخارجية، بالثانوية. يوضح الشكل أدناه بشكل تخطيطي اللفات الأولية والثانوية لمحول أحادي الطور؛ وهي مجهزة بنواة مغلقة مشتركة مجمعة من صفائح الفولاذ الكهربائية.

يعمل القلب المغناطيسي على تقوية الاقتران المغناطيسي بين اللفات، أي لضمان تشابك معظم التدفق المغناطيسي للملف الأولي مع لفات الملف الثانوي. على اليمين يوجد قلب وستة لفات لمحول ثلاثي الطور. ترتبط هذه اللفات بتكوين نجمة أو دلتا.

لتحسين ظروف التبريد والعزل، يتم وضع المحول في خزان مملوء بالزيت المعدني (منتج لتقطير البترول). هذا هو ما يسمى محول النفط.

عند تردد تيار متردد أعلى من 20 كيلو هرتز تقريبًا، يكون استخدام النواة الفولاذية في المحولات غير عملي بسبب الفقد الكبير في الفولاذ بسبب التباطؤ والتيارات الدوامة.

بالنسبة للترددات العالية، يتم استخدام المحولات بدون النوى المغناطيسية - محولات الهواء.

إذا كان الجهد عند أطراف الملف الأولي، الجهد الأولي U1، أقل من الجهد الثانوي U2، فإن المحول يسمى محول تصاعدي. إذا كان الجهد الأساسي أكبر من الجهد الثانوي، فهو جهد خفض (U1>U2). وفقًا للقيمة النسبية للجهد المقنن، من المعتاد التمييز بين ملف الجهد العالي (HV) ولف الجهد المنخفض (LV).

دعونا نلقي نظرة سريعة على تشغيل محول ثنائي الطور أحادي الطور ذو قلب فولاذي. يمكن اعتبار عملية عملها وعلاقاتها الكهربائية مميزة بشكل أساسي لجميع أنواع المحولات.

الجهد U1 المطبق على أطراف الملف الأولي يخلق تيارًا متناوبًا i1 في هذا الملف. يثير التيار تدفقًا مغناطيسيًا متناوبًا F في قلب المحول، نظرًا للتغير الدوري لهذا التدفق، يتم تحفيز EMF في كلا الملفين المحول.

e1= - w1 (?ф: ?t) وe2= - w2 (?ф:?t)، حيث

w1 و w2 - عدد لفات كلا اللفات.

وبالتالي، فإن نسبة EDEs المستحثة في اللفات تساوي نسبة عدد لفات هذه اللفات:

e1: e2 = w1: w2

هذه هي نسبة التحويل للمحول.

كفاءة المحول عالية جدًا نسبيًا، في المتوسط ​​حوالي 98%، مما يجعل من الممكن، عند الحمل المقدر، اعتبار الطاقة الأولية التي يستقبلها المحول والطاقة الثانوية الموردة لهما متساوية تقريبًا، أي p1؟ p2 أو u1i1؟ u2i2، وعلى أساسها

i1:i2؟ ش2: ش1؟ ث 2: ث 1

هذه النسبة من القيم اللحظية للتيارات والفولتية صالحة لكل من السعات والقيم الفعالة:

ل1:ل2؟ ث 2: ث 1؟ u2: u1،

أي أن نسبة التيارات في ملفات المحول (عند حمل قريب من الحمل المقدر) يمكن اعتبارها معكوس نسبة الفولتية وعدد لفات الملفات المقابلة. كلما كان الحمل أصغر، زاد تأثير تيار عدم التحميل، وانتهكت نسبة التيار التقريبية المحددة.

عندما يعمل المحول، فإن دور المجال الكهرومغناطيسي في ملفاته الأولية والثانوية يختلف تمامًا.ينشأ المجال الكهرومغناطيسي المستحث بواسطته في الملف الأولي كمقاومة الدائرة للتغير في التيار i1 فيها. مرحلة هذا EMF تكاد تكون معاكسة للجهد.

كما هو الحال في الدائرة التي تحتوي على محاثة، التيار في الملف الأولي للمحول

i1=(u1 + e1) : r1,

حيث g 1 هي المقاومة النشطة للملف الأولي.

من هنا نحصل على معادلة القيمة اللحظية للجهد الأساسي:

u1 = -e1 + i1r1 = ث t(?ф: ?t) + i1r1,

والتي يمكن قراءتها على أنها حالة التوازن الكهربائي: يتم دائمًا موازنة الجهد u1 المطبق على أطراف الملف الأولي بواسطة القوة الدافعة الكهربية وانخفاض الجهد في المقاومة النشطة للملف (المصطلح الثاني صغير جدًا نسبيًا).

تحدث حالات أخرى في الدائرة الثانوية. هنا يتم إنشاء i2 الحالي بواسطة emf e1، الذي يلعب دور emf للمصدر الحالي، ومع الحمل النشط r/n في الدائرة الثانوية هذا التيار

i2= l2: (r2 +r/n)،

حيث r2 هي المقاومة النشطة للملف الثانوي.

لتقريب أولي، يمكن وصف تأثير التيار الثانوي i2 على الدائرة الأولية للمحول على النحو التالي.

يميل التيار i2، الذي يمر عبر الملف الثانوي، إلى خلق تدفق مغناطيسي في قلب المحول، والذي تحدده قوة المغنطة (MF) i2w2. ووفقا لمبدأ لينز، يجب أن يكون هذا التدفق في الاتجاه المعاكس لاتجاه التدفق الرئيسي. وبخلاف ذلك، يمكننا القول أن التيار الثانوي يميل إلى إضعاف التدفق المغناطيسي المحفز له. ومع ذلك، فإن مثل هذا الانخفاض في التدفق المغناطيسي الرئيسي F t من شأنه أن يعطل التوازن الكهربائي:

ش 1 = (-е 1) + i1r1،

لأن e1 يتناسب مع التدفق المغناطيسي.

يتم إنشاء هيمنة الجهد الأساسي U1 ، وبالتالي ، بالتزامن مع ظهور التيار الثانوي ، يزداد التيار الأساسي ، علاوة على ذلك ، بقدر ما يتم تعويضه عن تأثير إزالة المغناطيسية للتيار الثانوي ، وبالتالي الحفاظ على التوازن الكهربائي. وبالتالي، فإن أي تغيير في التيار الثانوي يجب أن يسبب تغييرًا مناظرًا في التيار الأولي، في حين أن تيار الملف الثانوي، نظرًا للقيمة الصغيرة نسبيًا للمكون i1r1، ليس له أي تأثير تقريبًا على سعة وطبيعة التغييرات بمرور الوقت في التدفق المغناطيسي الرئيسي للمحول. ولذلك، فإن سعة هذا التدفق F t يمكن اعتبارها ثابتة تقريبًا. يعد هذا الثبات Ft نموذجيًا لوضع المحول، حيث يتم الحفاظ على ثبات الجهد U1 المطبق على أطراف الملف الأولي.

المحول هو جهاز لا غنى عنه في الهندسة الكهربائية.

وبدونها، لا يمكن لنظام الطاقة في شكله الحالي أن يوجد.

هذه العناصر موجودة أيضًا في العديد من الأجهزة الكهربائية.

أولئك الذين يرغبون في التعرف عليهم بشكل أفضل مدعوون إلى هذا المقال الذي موضوعه المحول: مبدأ التشغيل وأنواع الأجهزة والغرض منها.

هذا هو الاسم الذي يطلق على الجهاز الذي يغير قيمة المتغير الجهد الكهربائي. هناك أصناف يمكنها تغيير ترددها.

تم تجهيز العديد من الأجهزة بمثل هذه الأجهزة، كما يتم استخدامها بشكل مستقل.

على سبيل المثال، المنشآت التي تعمل على زيادة الجهد لنقل التيار على طول الطرق السريعة الكهربائية.

فهي ترفع الجهد الناتج عن محطة توليد الكهرباء إلى 35 – 750 كيلو فولت مما يعطي فائدة مضاعفة:

• يتم تقليل الخسائر في الأسلاك.
• مطلوب أسلاك أصغر.

في الشبكات الكهربائية الحضرية، يتم تقليل الجهد مرة أخرى إلى 6.1 كيلو فولت، باستخدام مرة أخرى.في شبكات التوزيع التي توزع الكهرباء على المستهلكين، يتم تقليل الجهد إلى 0.4 كيلو فولت (وهذا هو المعتاد 380/).

مبدأ التشغيل

يعتمد تشغيل جهاز المحول على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، والتي تتكون مما يلي: عندما تتغير معلمات المجال المغناطيسي التي تعبر موصلًا، تنشأ EMF (القوة الدافعة الكهربائية) في الأخير. يوجد الموصل في المحول على شكل ملف أو ملف ويكون إجمالي القوى الدافعة الكهربية يساوي مجموع القوى الدافعة الكهربية لكل دورة.

للتشغيل العادي، من الضروري استبعاد الاتصال الكهربائي بين المنعطفات، لذلك يتم استخدام سلك في غلاف عازل. ويسمى هذا الملف الثانوي.

يتم إنشاء المجال المغناطيسي المطلوب لتوليد المجالات الكهرومغناطيسية في الملف الثانوي بواسطة ملف آخر. وهو متصل بمصدر حالي ويسمى الأساسي. يعتمد تشغيل الملف الأساسي على حقيقة أنه عندما يتدفق التيار عبر موصل، يتشكل حوله مجال كهرومغناطيسي، وإذا تم لفه في ملف، فإنه يتضخم.

كيف يعمل المحول؟

عند التدفق عبر الملف، لا تتغير معلمات المجال الكهرومغناطيسي ولا يمكنه التسبب في EMF في الملف الثانوي. ولذلك، تعمل المحولات فقط مع الجهد المتردد.

تتأثر طبيعة تحويل الجهد بنسبة عدد اللفات في اللفات - الأولية والثانوية. تم تعيينه "Kt" - معامل التحويل. القانون ساري المفعول:

كيلوطن = W1 / W2 = U1 / U2،

• W1 وW2 - عدد اللفات في اللفات الأولية والثانوية؛
• U1 وU2 - الجهد عند أطرافهم.

لذلك، إذا كان هناك عدد أكبر من اللفات في الملف الأولي، فإن الجهد عند أطراف الملف الثانوي يكون أقل. ويسمى مثل هذا الجهاز جهاز التنحي؛ وقيمته أكبر من واحد. إذا كان هناك عدد أكبر من اللفات في الملف الثانوي، فإن المحول يزيد الجهد ويسمى محول رفع. Kt لها أقل من واحد.

محول كهرباء كبير

إذا أهملنا الخسائر (المحول المثالي) فمن قانون حفظ الطاقة يتبع:

P1 = P2،

حيث P1 و P2 هما القدرة الحالية في اللفات.

بسبب ال ف = يو * أنا، نحن نحصل:

• U1 * I1 = U2 * I2؛
• I1 = I2 * (U2 / U1) = I2 / كيلوطن.

هذا يعني:

• في الملف الأساسي لجهاز التنحي (Kt > 1) يتدفق تيار أقل قوة من الدائرة الثانوية؛
• مع محولات تصعيدية (Kt< 1) все наоборот: сила тока в первичной катушке выше, чем в цепи вторичной.

يتم أخذ هذا الظرف في الاعتبار عند اختيار المقطع العرضي للأسلاك للملفات الأجهزة.

تصميم

يتم وضع ملفات المحولات على قلب مغناطيسي - وهو جزء مصنوع من الحديد المغناطيسي أو المحولات أو أي فولاذ مغناطيسي ناعم آخر. إنه بمثابة موصل للمجال الكهرومغناطيسي من الملف الأولي إلى الملف الثانوي.

تحت تأثير المجال المغناطيسي المتناوب، يتم إنشاء تيارات أيضًا في الدائرة المغناطيسية - تسمى التيارات الدوامية. تؤدي هذه التيارات إلى فقدان الطاقة وتسخين الدائرة المغناطيسية. والأخيرة، ومن أجل تقليل هذه الظاهرة إلى الحد الأدنى، تتكون من العديد من الصفائح المعزولة عن بعضها البعض.

يتم وضع الملفات على الدائرة المغناطيسية بطريقتين:

• قريب؛
• الرياح واحدة فوق الأخرى.

لفات المحولات الدقيقة مصنوعة من رقائق معدنية بسمك 20 - 30 ميكرون. ونتيجة للأكسدة، يصبح سطحه عازلًا ويلعب دور العزل.

تصميم المحولات

من الناحية العملية، من المستحيل تحقيق النسبة P1 = P2 بسبب ثلاثة أنواع من الخسائر:

1. تبديد المجال المغناطيسي.
2. تسخين الأسلاك والدوائر المغناطيسية.
3. التباطؤ.

خسائر التباطؤ هي تكاليف الطاقة لعكس مغنطة الدائرة المغناطيسية.يتغير اتجاه خطوط المجال الكهرومغناطيسي باستمرار. في كل مرة يتعين عليك التغلب على مقاومة ثنائيات القطب في بنية الدائرة المغناطيسية، والتي تم اصطفافها بطريقة معينة في المرحلة السابقة.

يتم السعي إلى تقليل خسائر التباطؤ باستخدام تصاميم مختلفةالنوى المغناطيسية.

لذلك، في الواقع، تختلف قيم P1 و P2 وتسمى النسبة P2 / P1 بكفاءة الجهاز. لقياسه، يتم استخدام أوضاع التشغيل التالية للمحول:

• حركة خاملة
• ماس كهربائى
• مع الحمل.

في بعض أنواع المحولات التي تعمل بجهد عالي التردد، لا توجد دائرة مغناطيسية.

وضع الخمول

يتم توصيل الملف الأولي بمصدر تيار، وتكون الدائرة الثانوية مفتوحة. مع هذا الاتصال، يتدفق تيار عدم التحميل في الملف، والذي يمثل بشكل أساسي تيار المغنطة التفاعلي.

يتيح لك هذا الوضع تحديد:

• كفاءة الجهاز
• نسبة التحول
• الخسائر في الدائرة المغناطيسية (بلغة المحترفين - الخسائر في الفولاذ).

دائرة المحولات في وضع الخمول

وضع ماس كهربائى

يتم إغلاق أطراف الملف الثانوي بدون حمل (دائرة قصيرة)، بحيث يقتصر التيار في الدائرة فقط على مقاومته. يتم تطبيق الجهد على جهات الاتصال الأولية بحيث لا يتجاوز التيار في دائرة اللف الثانوية التيار المقدر.

يتيح لك هذا الاتصال تحديد خسائر تسخين اللفات (خسائر النحاس). يعد ذلك ضروريًا عند تنفيذ الدوائر التي تستخدم المقاومة النشطة بدلاً من المحول الحقيقي.

وضع التحميل

في هذه الحالة، يتم توصيل المستهلك بأطراف الملف الثانوي.

تبريد

أثناء التشغيل، يتم تسخين المحول.

يتم استخدام ثلاث طرق للتبريد:

1. طبيعي: للنماذج منخفضة الطاقة؛
2. الهواء القسري (نفخ المروحة): نماذج الطاقة المتوسطة؛
3. يتم تبريد المحولات القوية باستخدام السائل (الزيت بشكل أساسي).

جهاز مبرد بالزيت

أنواع المحولات

يتم تصنيف الأجهزة حسب الغرض ونوع الدائرة المغناطيسية والطاقة.

محولات الكهرباء

المجموعة الأكثر عددًا. ويشمل ذلك جميع المحولات العاملة في شبكة الكهرباء.

محول ذاتي

هذا النوع لديه اتصال كهربائي بين اللفات الأولية والثانوية. عند لف السلك، يتم إجراء العديد من الاستنتاجات - عند التبديل بينهما، يتم استخدام عدد مختلف من المنعطفات، مما يغير نسبة التحويل.

• زيادة الكفاءة. ويفسر ذلك حقيقة أن جزءًا فقط من الطاقة يتم تحويله. هذا مهم بشكل خاص عندما يكون الفرق بين جهد الإدخال والإخراج صغيرًا.
• تكلفة منخفضة.ويرجع ذلك إلى انخفاض استهلاك الفولاذ والنحاس (المحول الذاتي له أبعاد مدمجة).

تعتبر هذه الأجهزة مفيدة للاستخدام في الشبكات ذات الجهد الكهربي 110 كيلو فولت أو أكثر مع التأريض الفعال عند كيلوط لا يزيد عن 3-4.

محول الحالي

يستخدم لتقليل التيار في الملف الأولي المتصل بمصدر الطاقة. يستخدم الجهاز في أنظمة الحماية والقياس والتشوير والتحكم. الميزة مقارنة بدوائر قياس التحويل هي وجود عزل كلفاني (لا يوجد اتصال كهربائي بين اللفات).

يتم توصيل الملف الأساسي بدائرة التيار المتردد - التي يتم اختبارها أو التحكم فيها - مع توصيل الحمل على التوالي. يتم توصيل جهاز مؤشر التشغيل، على سبيل المثال، المرحل، أو جهاز القياس بأطراف الملف الثانوي.

محول الحالي

تقتصر المقاومة المسموح بها في دائرة الملف الثانوي على قيم هزيلة - تقريبًا ماس كهربائى. بالنسبة لمعظم الملفات الحالية، فإن التيار المقدر في هذا الملف هو 1 أو 5 أ. عند فتح الدائرة، يتم إنشاء جهد عالي فيها، والذي يمكن أن يخترق العزل ويلحق الضرر بالأجهزة المتصلة.

محول النبض

يعمل بنبضات قصيرة تقاس مدتها بعشرات الميكروثانية. شكل النبض غير مشوه عمليا. تستخدم بشكل رئيسي في أنظمة الفيديو.

محول اللحام

هذا الجهاز:

• يقلل من التوتر.
• مصمم للتيار المقنن في دائرة اللف الثانوية حتى آلاف الأمبيرات.

يمكنك تنظيم تيار اللحام عن طريق تغيير عدد لفات اللفات المشاركة في العملية (لديها عدة أطراف). في هذه الحالة، تتغير قيمة المفاعلة الحثية أو جهد الدائرة المفتوحة الثانوية. عن طريق محطات إضافية، يتم تقسيم اللفات إلى أقسام، وبالتالي يتم ضبط تيار اللحام في الخطوات.

تعتمد أبعاد المحول إلى حد كبير على تردد التيار المتردد. كلما زاد ارتفاعه، أصبح الجهاز أكثر إحكاما.

محول لحام TDM 70-460

يعتمد تصميم آلات اللحام العاكس الحديثة على هذا المبدأ.فيها تتم معالجة التيار المتردد قبل تزويده بالمحول:

• تصحيحها عن طريق جسر الصمام الثنائي.
• في العاكس - وحدة إلكترونية يتم التحكم فيها بواسطة المعالجات الدقيقة مع تبديل الترانزستورات الرئيسية بسرعة - تصبح متغيرة مرة أخرى، ولكن بتردد يتراوح بين 60 و 80 كيلو هرتز.

ولهذا السبب فإن آلات اللحام هذه خفيفة وصغيرة الحجم.

يتم استخدام مصادر الطاقة من نوع التبديل أيضًا، على سبيل المثال، في أجهزة الكمبيوتر.

محول العزلة

يحتوي هذا الجهاز بالضرورة على عزل كلفاني (لا يوجد اتصال كهربائي بين اللفات الأولية والثانوية)، و Kt يساوي واحدًا. أي أن محول العزل يترك الجهد دون تغيير. من الضروري تحسين أمان الاتصال.

لن يؤدي لمس العناصر الحية للمعدات المتصلة بالشبكة من خلال مثل هذا المحول إلى حدوث صدمة كهربائية شديدة.

في الحياة اليومية، تعتبر هذه الطريقة لتوصيل الأجهزة الكهربائية مناسبة في الغرف الرطبة - في الحمامات، وما إلى ذلك.

بالإضافة إلى محولات الطاقة، هناك محولات عزل الإشارة. يتم تركيبها في دائرة كهربائية للعزل الجلفاني.

النوى المغناطيسية

هناك ثلاثة أنواع:

1. عصا.مصنوعة على شكل قضيب ذو مقطع متدرج. الخصائص تترك الكثير مما هو مرغوب فيه، لكنها سهلة التنفيذ.
2. مدرعة.إنها تدير المجال المغناطيسي بشكل أفضل من تلك الموجودة في القضبان، بالإضافة إلى أنها تحمي اللفات من التأثيرات الميكانيكية. العيب: التكلفة العالية (يتطلب الكثير من الفولاذ).
3. حلقية.النوع الأكثر فعالية: أنها تخلق مجالًا مغناطيسيًا مركزًا وموحدًا، مما يساعد على تقليل الخسائر. تتمتع المحولات ذات النواة المغناطيسية الحلقية بأعلى كفاءة، لكنها باهظة الثمن بسبب تعقيد التصنيع.

قوة

عادة ما يتم الإشارة إلى الطاقة بوحدة فولت أمبير (VA). ووفقاً لهذا المعيار يتم تصنيف الأجهزة على النحو التالي:

• الطاقة المنخفضة: أقل من 100 فولت أمبير؛
• متوسط ​​الطاقة: عدة مئات من VA؛

هناك منشآت عالية الطاقة، تقاس بآلاف VA.

تختلف المحولات في الغرض والخصائص، ولكن مبدأ عملها واحد: فالمجال المغناطيسي المتناوب الناتج عن أحد الملفات يثير المجال الكهرومغناطيسي في الملف الثاني، ويعتمد حجمه على عدد اللفات.

تنشأ الحاجة إلى تحويل الجهد في كثير من الأحيان، ولهذا السبب يتم استخدام المحولات على نطاق واسع. يمكن تصنيع هذا الجهاز بشكل مستقل.