المحول الكھربي Transformers

المحول الكھربي  Transformers :

هوعباره عن ملفین من الأسلاك المنفصلة الملفوفة حول قضبان حدیدیة فقط بمسافة بسیطة. 

یسمى الطرف المتصل بالمولد الكھربي الملف الابتدائي primary winding بینما یسمى الطرف المتصل بالحمل الكھربي الملف الثانوي secondary winding

یعمل المحول في أنظمة التیار المتردد AC  ولیس المستمر  DC

ویستخدم المحول في تغییر قیمه الجھد الكھربي في أنظمة نقل الطاقة الكھربیة. 

وتقوم نظرية عمله علي :

1- مرور التيار المتردد AC  في الملفات الابتدائية primary winding  ينشئ مجالا مغناطيسيا متغيراً.

2- يقطع الفيض المغناطيسي المتغير لفات الملف الثانوى secondary winding فيتولد فيها – بالحث – جهدا كهربيا يعارض التغير في شدة واتجاه المجال المغناطيسي.

3- الجهد المستحث المتولد في الملفات الثانوية secondary winding يسبب تدفق التيار من هذه الملفات عندما توصل بحمل ما .

لماذا لا یعمل المحول الكھربي فى أنظمة التیار المستمر؟

فكره عمله تعتمد علي الحث الكهرومغناطيسي , ومن احدى المزايا الهامة للتيار المتردد مقارنة بالتيار المستمر هي أن المتردد AC يمكن تغيير جهده بسهولة بواسطة الحث الكهرومغناطيسي في حين أن التيار المستمر DC يحتاج الى طرق معقدة حتى يمكن تغيير جهده .

تصنیف المحول الكھربي : Transformers

١ - محول خافض للجھد : فیه یكون جھد الملف الثانوي secondary winding اقل من جھد الملف الابتدائي primary winding

٢ - محول رافع للجھد: فیه یكون جھد الملف الثانوي secondary winding اكبر من جھد الملف الابتدائي  primary winding

أنواع المحول الكھربي Transformers:

محولات قدرة:

ھي المحولات المستخدمة في شبكات النقل الكھربیة ومحطات التولید الكھربیة.

محولات توزیع: distribution transformers

ھي المحولات المستخدمة في شبكات التوزیع الكھربیة.

محولات قیاس:

١- محولات للجھد Voltage transformers

٢- محولات للتیار Current transformers

استخداماته :

١- نقل القدرة الكھربیة لمسافات بعیدة من أماكن تولیدھا إلى أماكن توزیعھا واستخدامھا.

٢- تستخدم مع أجھزة القیاس والوقایة عندما تكون التیارات والجھود الكھربیة عالیة وذلك بخفض

قیم التیارات أو الجھود إلى قیم صغیرة یمكن قیاسھا والتعامل معھا .

٣- تستخدم في العزل الكھربائي بغرض منع الشوشرة الكھرومغناطیسیة في الدوائر الإلكترونیة.

٤- تستخدم في اغلب الأجھزة الكھربیة والالكترونیة للحصول على جھود تشغیل ھذه الأجھزة والتي تعتبر صغیرة جدا بالمقارنة بجھد المصدر.

تبرید المحولات:

مرور التیار الكھربي في القلب الحدیدي والأسلاك النحاسیة للمحولات تسبب ارتفاع في درجة حرارة الملفات ،وبالتالي كلما زاد الحمل الكھربي كلما زادت الخسائر في الأسلاك النحاسیة.

لذلك يجب الأخذ في الاعتبار طبیعة عمل المحول الكھربي المستخدم وأعلى درجه حرارة یمكنه

العمل خلالھا.

طرق تبرید المحولات: 

1- بالھواء الطبیعي:

تستخدم ھذه الطریقة مع المحولات صغیرة القدرة التى لا تزید قدرتھا عن ١ أو ٢ كیلو وات حیث تشع الحرارة الى الجو المحیط .

2- بالھواء المسلط: 

تستخدم ھذه الطریقة مع المحولات متوسطة القدرة التي لا تزید قدرتھا عن ٣ أو ٤ كیلو وات والتي توضع في أماكن ضیقة،ویتم تسلیط التیار الھوائي بواسطة مراوح یتم توجیھھا على جسم المحول.

عیوب طریقة التبرید بالھواء:

١- تقل متانة العزل بسبب تعرض الملفات للأتربة والأوساخ.

٢- زیادة حجم الملفات بسبب توغل جزیئات الھواء فیھا .

٣- یتم تحمیل المحول لفترة زمنیة قصیرة.

3- بالزیت الطبیعي:

یتم وضع قلب وملفات المحول في وعاء مملوء بالزیت المعدني النقي.

4- بالزیت المبرد:

یتم تبرید المحول بالزیت الذي تم تبریده مسبقا،ویتم تبرید الزیت بأكثر من طریقة كالماء أو الھواء.

وظائف زیت تبرید المحولات:

١- تبرید لقلب وملفات المحول.

٢- ملئ الفراغ الداخلي للمحول بدلا من جزیئات الھواء التي تحتوى على بعض الرطوبة.

مواصفات زیت تبرید المحولات:

١- یكون خالي من الرطوبة.

٢- تكون درجة التجمد منخفضة.

٣- تكون نسبة المواد الحمضیة بھ صغیرة.

٤- تكون درجة الحرارة التي یتم التفریغ الكھربي بھا عالیة.

٥- لا یحتوى على أی شوائب.

ممیزات طریقة التبرید بالزیت:

١- یزید من متانة العزل.

٢- یمكن تحمیل المحولات لفترة طویلة.

٣- صغر حجم الملفات (بضم الثغرات الھوائیة بواسطة الزیت المستخدم).

عیوب طریقة التبرید بالزیت:

١- من الممكن حدوث انسداد في أنابیب التبرید مما یعرض المحول لارتفاع في درجة الحرارة.

٢- من الممكن حدوث انفجار نتیجة حدوث تفاعل بین جزیئات الھواء المتسرب) مع (الغازات

الناتجة من الزیت

ملحقات المحول:

تزود المحولات المغمورة في الزیت ببعض الأجھزة المساعدة بغرض حفظ كمیة سائل العزل ومنع تلوثه وحمایته ومن ھذه الملحقات ما ھو ضروري ویلزم وجوده ومنھا ما ھو اختیاري

1- ترمومتر بسیط:

یبین درجة حرارة الزیت بطریقة مباشرة عند سطحھ.

2- مقیاس الضغط والتفریغ:

یبین الفرق بین الضغط بین ضغط الهواء وضغط الغاز داخل المحول

3- صمام خفض الضغط:

یقوم بخفض ضغط الغاز داخل المحول عن طریق تسریبه للخارج،وذلك لمنع ارتفاع ضغط الغاز عن الحد المسموح به وبالتالي تقل احتمالات حدوث انفجار لخزان المحول.

4- المرحل الحراري:

یعطى بیان عن درجة حرارة ملفات المحول بطریقھ مباشره. ویمكن من خلاله تشغیل مراوح التھویة،أو أعطاء أنذار،أو تشغیل أجھزه فتح الدائرة .وھذا العنصر ضروري للمحولات ذات قدرة من ١٠ ألاف كیلو فولت و اكبر.

5- جھاز تحدید البؤرة الساخنة:

یعطى بیان عن درجه حرارة ملفات المحول بطریقة كھربیة باستخدام قنطرة،ویمكن استعماله لتحدید درجات الحرارة عند أماكن مختلفة من المحول.

6- صمام سحب الزیت واخذ العینات:

یتم وضعه أسفل المحول لغرض سحب الزیت واخذ عینة.

7- ترمومتر بملامسات:

ھو ترمومتر مزود بملامسات تقفل دائرة وظیفتھا اذا زادت درجه الحرارة عن قیمه محدده سابقا.

ویمكن تزوید نفس الترمومتر بملامسات أخرى تتصل بأجھزة الحمایة والقطع الخارجیة للمحول تفتح دائرة المحول وفصله عن الخدمة في حاله زیادة درجه الحرارة الى الحد الذي یكون خطرا على المحول. ویوجد ھذا النوع من الترمومترات على شكل ترمومتر بقرص علیه تدریج ویعرف باسم dial thermometer حیث یستعمل في بعض الحالات التي یكون من الصعب فیھا قراءه الترمومتر البسیط وذلك بسبب بعض الظروف المحیطة او بسبب ارتفاع المحول.

8- مؤشر مستوى الزیت:

یعطى بیان لمستوى الزیت داخل المحولات المجھزة بوعاء حافظ ویجب ملاحظه ھذا المؤشر

باستمرار حیث قد یؤدى ھبوط مستوى سطح الزیت الى حدوث شرار flashover اذا لم يتم تصحيح المستوى ویمكن اختیاریا وضع جرس أنذار یعمل مع ھذا المؤشر بحیث یصدر صوتا اذا انخفض مستوى سطح الزیت عن حد معین تم تحدیده مسبقا.

9- مرشح جل السیلیكا:

یستخدم ھذا المرشح مع المحولات المزودة بوعاء حافظ.

10- مرحل بوخلز:

یبین الأخطاء والعیوب مثل فقد الزیت أو أي تدفق غیر طبیعي بین خزان المحول والوعاء الحافظ. ویبین أنبعاثات الغازات داخل المحول نتیجة أي حاله تشغیل غیر عادیه.ویوجد ھذا العنصر في مسار الزیت وبین خزان المحول والوعاء الحافظ.ويكون مزود بملامسات contactors بحيث يمكنه ان يعطي صوت تحذيرا وان يشغل دائره اجهزه الحمايه .