تويت
أنواع المحولات الكهربائية
إن كنت تبحث عن المحولات وأنواعها، فالمحولات بدأت بالظهور منذ ثمانينيات القرن التاسع عشر، لكن قبل ذلك بحوالي 50 عامًا وتحديدًا في العام 1830م اكتُشفت خاصية الحث الكهرومغناطيسي الذي يعد مبدأ عمل المحولات الأساسي، ومع التطور التكنولوجي بدأت المحولات بالتطور التدريجي لتعدد أنواعها وبقدرات مختلفة، لنتعرف في مقالنا على أشهر أنواع المحولات الكهربائية وكيفية اختيار المحولة المناسبة لتطبيقك.
أنواع المحولات الكهربائية وفقًا لاستخدامها
تتوفر العديد من الأصناف للمحولات الكهربائية وفقًا للهدف من استخدامها، من تلك الأنواع:
المحولات الرافعة أو الخافضة للجهد
يختلف آلية عمل هذه المحولات لرفع الجهد أو خفضه اعتمادًا على عدد لفات ملفاتها الأولية والثانوية والقوة المحركة الكهربائية المستحثة ضمنها؛ فعندما يكون عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الملفات الأولي تكون المحولة رافعة للجهد حيث يرتفع جهد خرج المحولة بنسبة معينة تعتمد على عامل التحويل المصممة عليه المحولة، يكون دخل المحولة ذا جهد منخفض وتيار عالٍ ليتحول على الخرج إلى جهد عالٍ وتيار منخفض.
أمّا في المحولات الخافضة يكون الدخل ذا جهد عالٍ وتيار منخفض ويتحول إلى خرج بجهد منخفض وتيار عالٍ، ويحدث ذلك في المحولات التي يكون عدد لفات ملفها الأولي أكبر من عدد لفات ملفها الثانوي.
محولات الطاقة
تستخدم محولات الطاقة في شبكات نقل الطاقة ذات الفولتية العالية، وتتوفر بقدرات من 400، و200، و110، و66 و33 كيلو فولت، وتُركب في محطات التوليد ومحطات نقل الطاقة الفرعية، وتصمم لتحقيق أقصى قدر ممكن من الكفاءة بنسبة 100%.
محولات التوزيع
تتوفر أنواع المحولات الكهربائية هذه بقدرات منخفضة مقارنةً بمحولات الطاقة، مثل 11 kv و6.6 kv و3.3 kv و440 v و230 v، وتستخدم لتحويل جهد الطاقة الكهربائية إلى جهد منخفض ومن ثمّ توزيعه إلى المستهلكين، وعادةً ما تستخدم أسلاك نحاسية أو أسلاك الألمنيوم المطلية للف الملف الأولي، في حين تستخدم أسلاك ثخينة من الألمنيوم أو النحاس للف الملف الثانوي، كما تستخدم هذه المحولات زيوتًا للتبريد وعزل الملفات عن بعضها والحماية من الرطوبة.
تستخدم عادةً محولات التوزيع الأقل من 33 كيلو فولت في الصناعات في حين تستخدم محولات 440 و220 فولت في الأغراض المنزلية لصغر حجمها وسهولة تركيبها وضياعاتها القليلة.
أنواع المحولات الكهربائية حسب مكوناتها الأساسية
كما نعلم أنّ النحول ينقل الطاقة من خلال إجراء تدفق كهرومغناطيسي لذا فإنّ اختلاف المواد المكونة للنواة ستؤدي إلى اختلاف كثافة التدفق، الأمرالذي سينتج عنه اختلاف في أنواع المحولات، من تلك الأنواع:
محولات القلب الحديدي
تستخدم هذه المحولات شرائح ناعمة من الحديد لصناعة القلب، وبما أنّ الحديد ذو خواص مغناطيسية عالية فإنّ كثافة التدفق في القلب ستكون عالية جدًا، وبالتالي فإنّ كفاءة هذه المحولات ستكون عالية أيضًا. تتوفر شرائح الحديد بأشكال وأحجام متعددة، منها على شكل حرف i أو l أو u أو e، ويتم تجميع الشرائح مع بعضها البعض لتشكيل القلب، على سبيل المثال تُصنع النوى من النوع e من ألواح رفيعة على شكل حرف e، تستخدم هذه المحولات على نطاق واسع وتتميز بأنّها أثقل وزنًا.
المحولات الفريتية
يستخدم هذا المحول الكهربائي مادة الفريت في تركيب القلب وذلك بسبب نفاذيتها المغناطيسية العالية، وتتميز أنواع المحولات الكهربائية هذه بضياعات منخفضة جدًا في التطبيقات عالية التردد، لذا فإنّها مناسبة للتطبيقات عالية التردد، تتوفر هذه المحولات بأشكال وأحجام مختلفة وفقًا للتطبيق المطلوب، وتستخدم عادةً في التطبيقات الإلكترونية بدلاً من التطبيقات الكهربائية.
المحول الحلقي
تستخدم هذه المحولات مادة أساسية لتشكيل القلب على شكل حلقة وذلك لتحقيق أفضل أداء كهربائي، يمكن أن تكون المادة من الحديد أو الفريت، يسمح تركيبها بضياعات منخفضة وعوامل حث عالية جدًا، تكون اللفات فيها قصيرة نسبيًا، وتتميز بوزنها الخفيف.
كيفية اختيار أنواع المحولات الكهربائية المناسبة
لتحديد أنواع المحولات الكهربائية اللازمة لتطبيقك، يجب الأخذ بعين الاعتبار بعض العوامل الأساسية:
بعد معرفة ما سبق، يجب عليك تحديد نوع الحمل لديك، أحادي أم ثلاثي الطور، واستخدام الصيغة المناسبة مما يلي:
القدرة للتطليقات أحادية الطور = (التيار × الجهد)/ 1000
القدرة للتطليقات ثلاثية الطور = (التيار × الجهد × 1.732)/ 1000
من ناتح العملية، اختر محولة قدرتها مساوية للقيمة الناتجة، ومن المفضل اختيار محولة تزيد قدرتها عن القدرة الناتجة مراعاةً لاحتمال توسع الأحمال في المستقبل.
أنواع المحولات الكهربائية وفقًا لاستخدامها
تتوفر العديد من الأصناف للمحولات الكهربائية وفقًا للهدف من استخدامها، من تلك الأنواع:
المحولات الرافعة أو الخافضة للجهد
يختلف آلية عمل هذه المحولات لرفع الجهد أو خفضه اعتمادًا على عدد لفات ملفاتها الأولية والثانوية والقوة المحركة الكهربائية المستحثة ضمنها؛ فعندما يكون عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الملفات الأولي تكون المحولة رافعة للجهد حيث يرتفع جهد خرج المحولة بنسبة معينة تعتمد على عامل التحويل المصممة عليه المحولة، يكون دخل المحولة ذا جهد منخفض وتيار عالٍ ليتحول على الخرج إلى جهد عالٍ وتيار منخفض.
أمّا في المحولات الخافضة يكون الدخل ذا جهد عالٍ وتيار منخفض ويتحول إلى خرج بجهد منخفض وتيار عالٍ، ويحدث ذلك في المحولات التي يكون عدد لفات ملفها الأولي أكبر من عدد لفات ملفها الثانوي.
محولات الطاقة
تستخدم محولات الطاقة في شبكات نقل الطاقة ذات الفولتية العالية، وتتوفر بقدرات من 400، و200، و110، و66 و33 كيلو فولت، وتُركب في محطات التوليد ومحطات نقل الطاقة الفرعية، وتصمم لتحقيق أقصى قدر ممكن من الكفاءة بنسبة 100%.
محولات التوزيع
تتوفر أنواع المحولات الكهربائية هذه بقدرات منخفضة مقارنةً بمحولات الطاقة، مثل 11 kv و6.6 kv و3.3 kv و440 v و230 v، وتستخدم لتحويل جهد الطاقة الكهربائية إلى جهد منخفض ومن ثمّ توزيعه إلى المستهلكين، وعادةً ما تستخدم أسلاك نحاسية أو أسلاك الألمنيوم المطلية للف الملف الأولي، في حين تستخدم أسلاك ثخينة من الألمنيوم أو النحاس للف الملف الثانوي، كما تستخدم هذه المحولات زيوتًا للتبريد وعزل الملفات عن بعضها والحماية من الرطوبة.
تستخدم عادةً محولات التوزيع الأقل من 33 كيلو فولت في الصناعات في حين تستخدم محولات 440 و220 فولت في الأغراض المنزلية لصغر حجمها وسهولة تركيبها وضياعاتها القليلة.
أنواع المحولات الكهربائية حسب مكوناتها الأساسية
كما نعلم أنّ النحول ينقل الطاقة من خلال إجراء تدفق كهرومغناطيسي لذا فإنّ اختلاف المواد المكونة للنواة ستؤدي إلى اختلاف كثافة التدفق، الأمرالذي سينتج عنه اختلاف في أنواع المحولات، من تلك الأنواع:
محولات القلب الحديدي
تستخدم هذه المحولات شرائح ناعمة من الحديد لصناعة القلب، وبما أنّ الحديد ذو خواص مغناطيسية عالية فإنّ كثافة التدفق في القلب ستكون عالية جدًا، وبالتالي فإنّ كفاءة هذه المحولات ستكون عالية أيضًا. تتوفر شرائح الحديد بأشكال وأحجام متعددة، منها على شكل حرف i أو l أو u أو e، ويتم تجميع الشرائح مع بعضها البعض لتشكيل القلب، على سبيل المثال تُصنع النوى من النوع e من ألواح رفيعة على شكل حرف e، تستخدم هذه المحولات على نطاق واسع وتتميز بأنّها أثقل وزنًا.
المحولات الفريتية
يستخدم هذا المحول الكهربائي مادة الفريت في تركيب القلب وذلك بسبب نفاذيتها المغناطيسية العالية، وتتميز أنواع المحولات الكهربائية هذه بضياعات منخفضة جدًا في التطبيقات عالية التردد، لذا فإنّها مناسبة للتطبيقات عالية التردد، تتوفر هذه المحولات بأشكال وأحجام مختلفة وفقًا للتطبيق المطلوب، وتستخدم عادةً في التطبيقات الإلكترونية بدلاً من التطبيقات الكهربائية.
المحول الحلقي
تستخدم هذه المحولات مادة أساسية لتشكيل القلب على شكل حلقة وذلك لتحقيق أفضل أداء كهربائي، يمكن أن تكون المادة من الحديد أو الفريت، يسمح تركيبها بضياعات منخفضة وعوامل حث عالية جدًا، تكون اللفات فيها قصيرة نسبيًا، وتتميز بوزنها الخفيف.
كيفية اختيار أنواع المحولات الكهربائية المناسبة
لتحديد أنواع المحولات الكهربائية اللازمة لتطبيقك، يجب الأخذ بعين الاعتبار بعض العوامل الأساسية:
- جهد الحمل مقاسًا بالفولت.
- تيار الحمل مقاسًا بالأمبير.
- جهد الخط.
بعد معرفة ما سبق، يجب عليك تحديد نوع الحمل لديك، أحادي أم ثلاثي الطور، واستخدام الصيغة المناسبة مما يلي:
القدرة للتطليقات أحادية الطور = (التيار × الجهد)/ 1000
القدرة للتطليقات ثلاثية الطور = (التيار × الجهد × 1.732)/ 1000
من ناتح العملية، اختر محولة قدرتها مساوية للقيمة الناتجة، ومن المفضل اختيار محولة تزيد قدرتها عن القدرة الناتجة مراعاةً لاحتمال توسع الأحمال في المستقبل.