كيف يتم ترتيب المحول والعمل ، ما هي الخصائص التي تؤخذ في الاعتبار أثناء العملية

في مجال الطاقة والإلكترونيات وغيرها من فروع الهندسة الكهربائية التطبيقية ، يتم إعطاء دور كبير لتحولات الطاقة الكهرومغناطيسية من نوع إلى آخر. تتعامل هذه المشكلة مع العديد من أجهزة المحولات التي يتم إنشاؤها لمختلف مهام الإنتاج.

بعض منهم ، لديهم التصميم الأكثر تعقيدًا ، يقومون بتحويل تدفقات الطاقة القوية عالية الجهد ، على سبيل المثال. 500 أو 750 كيلو فولت في 330 و 110 كيلو فولت أو في الاتجاه المعاكس.

يعمل البعض الآخر كجزء من الأجهزة الصغيرة الحجم من الأجهزة المنزلية والأجهزة الإلكترونية وأنظمة التشغيل الآلي. كما أنها تستخدم على نطاق واسع. في إمدادات الطاقة المختلفة من الأجهزة المحمولة.

لا تعمل المحولات إلا في دوائر التيار المتردد ذات الترددات المختلفة ، وليس الغرض منها استخدامها في دوائر التيار المستمر التي تستخدم أنواعًا أخرى من المحولات.

تنقسم المحولات إلى مجموعتين رئيسيتين: أحادية الطور ، تعمل بواسطة شبكة تيار متناوبة أحادية الطور ، وثلاثية الطور ، مدعومة بشبكة تيار متناوبة ثلاثية الطور.

المحولات متنوعة جدا في التصميم. العناصر الرئيسية للمحول هي: قلب فولاذي مغلق (لب مغناطيسي) ، لفات وأجزاء تستخدم لربط الدائرة المغناطيسية والملفات باللفائف وتثبيت المحول في جهاز المقوم. تم تصميم الأنبوب الأساسي لإنشاء مسار مغلق للتدفق المغناطيسي.

تسمى أجزاء الدائرة المغناطيسية التي توجد عليها اللفات قضبان ، والأجزاء التي لا توجد بها لفات والتي تعمل على إغلاق التدفق المغناطيسي في الدائرة المغناطيسية تسمى النكات. المواد المستخدمة في الدائرة المغناطيسية للمحول هي ألواح الصلب الكهربائية (الصلب المحولات). هذا الفولاذ يمكن أن يكون من مختلف الدرجات ، سمك ، المتداول الساخنة والباردة.

المبادئ العامة لتشغيل المحولات

نحن نعلم أن الطاقة الكهرومغناطيسية لا تنفصم. لكن من المعتاد تمثيله في مكونين:

1. الكهربائية ؛

2. المغناطيسي.

من الأسهل فهم الظواهر التي تحدث ووصف العمليات وإجراء العمليات الحسابية وتصميم الأجهزة والدوائر المختلفة. يتم تخصيص أقسام كاملة من الهندسة الكهربائية لإجراء تحليلات منفصلة لتشغيل الدوائر الكهربائية والمغناطيسية.

التيار الكهربائي ، مثل التدفق المغناطيسي ، لا يتدفق إلا على طول دائرة مغلقة مع مقاومة (كهربائية أو مغناطيسية). يتم إنشاؤه من قبل القوى المطبقة الخارجية - مصادر الجهد للطاقات المقابلة.

ومع ذلك ، عند النظر في مبادئ تشغيل أجهزة المحولات ، سيكون من الضروري دراسة كل من هذه العوامل في وقت واحد ومراعاة تأثيرها المعقد على تحويل الطاقة.

يتكون المحول الأبسط من ملفين مصنوعين من لفائف لف سلك معزول ، يتدفق من خلالها التيار الكهربائي وخط واحد للتدفق المغناطيسي. ويطلق عليه عادة جوهر أو المغناطيسي النواة.

يتم تطبيق الجهد من مصدر الطاقة الكهربائية U1 على إدخال لف واحد ، ومن أطراف الثانية ، بعد التحويل إلى U2 ، يتم توفيره للحمل المتصل R.

في إطار جهد U1 ، يتدفق I1 الحالي في دائرة مغلقة في اللف الأول ، وتعتمد قيمته على المعاوقة Z ، التي تتكون من مكونين:

1. المقاومة النشطة للأسلاك لف.

2. عنصر رد الفعل مع الطابع الاستقرائي.

حجم الحث له تأثير كبير على تشغيل المحولات.

الطاقة الكهربائية التي تتدفق عبر اللف الأولي في شكل I1 الحالي هي جزء من الطاقة الكهرومغناطيسية ، حيث يتم توجيه المجال المغناطيسي لها بشكل عمودي على حركة الشحنات أو موقع انعطاف الأسلاك. يقع قلب المحول في مستواه - الدائرة المغناطيسية ، والتي من خلالها التدفق المغناطيسي F.

كل هذا ينعكس بوضوح في الصورة ويلاحظ بدقة أثناء التصنيع. يتم إغلاق الدائرة المغناطيسية نفسها أيضًا ، على الرغم من أنه لأغراض معينة ، على سبيل المثال ، للحد من التدفق المغناطيسي ، يمكن صنع ثغرات فيها ، مما يزيد من مقاومتها المغناطيسية.

بسبب تدفق التيار الأساسي خلال اللف ، فإن المكون المغناطيسي للحقل الكهرومغناطيسي يخترق الدائرة المغناطيسية ويدور من خلالها ، ويعبر لفات اللف الثانوي ، وهو مغلق أمام مقاومة الخرج R.

تحت تأثير التدفق المغناطيسي ، يتم إحداث تيار كهربائي I2 في اللف الثانوي. تتأثر قيمته بقيمة قوة المكون المغناطيسي المطبق ومقاومة الدائرة ، بما في ذلك الحمل المتصل R.

عندما يعمل المحول داخل الدائرة المغناطيسية ، يتم إنشاء تدفق مغناطيسي شائع F ومكوناته F1 و F2.

كيف يتم ترتيب المحول التلقائي ويعمل

من بين أجهزة المحولات ، تحظى الإنشاءات المبسطة بشعبية خاصة ، حيث لا تستخدم لفائف مختلفة منفصلة كل على حدة ، ولكن واحدة مشتركة ، مقسمة إلى أقسام. يطلق عليهم المحولات الآلية.

بقي مبدأ تشغيل هذه الدائرة كما هو عمليًا: يتم تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية المدخلة إلى مخرجات. تتدفق التيارات الأولية I1 خلال لفات W1 المتعرجة ، وتدفق I2 الثانوي خلال W2. توفر الدائرة المغناطيسية طريقًا للتدفق المغناطيسي F.

المحول الذاتي لديه اتصال كلفاني بين دوائر المدخلات والمخرجات. نظرًا لأنه لم يتم تحويل كل الطاقة المطبقة للمصدر ، ولكن جزءًا منه ، يتم إنشاء كفاءة أعلى من المحولات التقليدية.

هذه التصاميم يمكن أن توفر على المواد: الصلب للدائرة المغناطيسية والنحاس لللفات. لديهم أقل وزنا وتكلفة. لذلك ، يتم استخدامها بشكل فعال في نظام الطاقة من 110 كيلو فولت وما فوق.

لا توجد اختلافات خاصة في أوضاع تشغيل المحول والمحول التلقائي.

أوضاع تشغيل المحولات

أثناء التشغيل ، يمكن أن يكون أي محول في إحدى الحالات التالية:

• عاطل عن العمل

• وضع التصنيف ؛

• تسكع.

• ماس كهربائى

• فرط.

وضع الاغلاق

لإنشائه ، يكفي إزالة التيار الكهربائي لمصدر الطاقة الكهربائية من اللف الأولي وبالتالي استبعاد مرور التيار الكهربائي من خلاله ، وهو ما يفعلونه دائمًا دون عطل في الأجهزة المماثلة.

ومع ذلك ، في الممارسة العملية ، عند العمل مع هياكل المحولات المعقدة ، لا يوفر هذا الإجراء تدابير السلامة بشكل كامل: يمكن أن يظل الجهد على اللفائف ويسبب ضررًا للمعدات ، مما يعرض الأفراد للخطر بسبب التعرض العرضي لعمليات التصريف الحالية.

كيف يمكن أن يحدث هذا؟

بالنسبة للمحولات صغيرة الحجم التي تعمل كمصدر للطاقة ، كما هو موضح في الصورة العليا ، فلن يسبب الجهد الخارجي أي ضرر. إنه ببساطة ليس لديه مكان يأخذه من هناك. وعلى معدات الطاقة يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار. سنقوم بتحليل سببين شائعين:

1. ربط مصدر خارجي للكهرباء.

2. تأثير الجهد المستحث.

الخيار الأول

على المحولات المعقدة ، ليست واحدة ، ولكن يتم استخدام العديد من اللفات ، والتي تستخدم في دوائر مختلفة. يجب فصل كل منهم الجهد.

بالإضافة إلى ذلك ، في المحطات الفرعية التي يتم تشغيلها في الوضع التلقائي دون وجود عامل تشغيل ثابت ، يتم توصيل محولات إضافية بحافلات محولات الطاقة ، مما يوفر احتياجاتهم الخاصة للمحطة الفرعية بقوة كهربائية تبلغ 0.4 كيلو فولت.إنها مصممة لتوفير الحماية الكهربائية ، أجهزة التشغيل الآلي ، الإضاءة ، التدفئة وغيرها من الأغراض.

ما يطلق عليه ذلك - TSN أو المحولات المساعدة. إذا تمت إزالة الجهد من مدخلات محول الطاقة ودوائرها الثانوية مفتوحة ، ويتم تنفيذ العمل على TSN ، فهناك احتمال حدوث تحول عكسي عندما يتوغل الجهد 220 فولت من الجانب المنخفض إلى المستوى العالي عبر حافلات الطاقة المتصلة. لذلك ، يجب إيقاف تشغيلها.

عمل الجهد المستحث

إذا مر خط الجهد العالي الذي يعمل تحت الجهد بالقرب من حافلات المحول المغلق ، فيمكن للتيارات التي تتدفق عبره أن تحفز الجهد على الحافلات. من الضروري تطبيق تدابير لإزالته.

وضع التشغيل المقدرة

هذه هي الحالة الطبيعية للمحول أثناء تشغيله من أجله. التيارات في اللفات والفولتية المطبقة عليها تتوافق مع القيم المحسوبة.

يستهلك المحول في وضع الحمل الاسمي ويحول السعات المناظرة لقيم التصميم للمورد بأكمله المقدم له.

وضع الخمول

يتم إنشاؤه عندما يتم توفير الجهد للمحول من مصدر الطاقة ، ويتم قطع الحمل عند أطراف ملف الإخراج ، أي أن الدائرة مفتوحة. هذا يلغي تدفق التيار خلال اللف الثانوي.

يستهلك المحول في وضع الخمول أقل طاقة ممكنة ، والتي تحددها ميزات التصميم الخاصة به.

وضع ماس كهربائى

هذا هو الوضع عندما يتضح أن الحمل الموصل بالمحول قد تم اختزاله ، حيث يتم تحويله بإحكام بواسطة سلاسل ذات مقاومات كهربائية منخفضة للغاية ويعمل مصدر الطاقة بالكامل من مصدر الجهد عليه.

في هذا الوضع ، يكون تدفق التيارات الضخمة ذات الدائرة القصيرة غير محدود من الناحية العملية. لديهم طاقة حرارية هائلة ويمكنهم حرق الأسلاك أو المعدات. علاوة على ذلك ، فإنها تتصرف إلى أن تحترق دائرة الطاقة عبر اللف الثانوي أو الأساسي ، وتكسر في أضعف بقعة.

هذا هو الوضع الأكثر خطورة الذي يمكن أن يحدث أثناء تشغيل المحول ، وفي أي وقت ، أكثر اللحظات غير المتوقعة في الوقت المناسب. يمكن توقع ظهوره ، وينبغي أن تكون التنمية محدودة. تحقيقًا لهذه الغاية ، يستخدمون وسائل الحماية التي تراقب الفائض من التيارات المسموح بها على الحمل وتوقف تشغيلها في أسرع وقت ممكن.

وضع الجهد الزائد

تتم تغطية اللفات المحولات بطبقة من العزل ، والتي يتم إنشاؤها للعمل تحت الجهد معين. أثناء التشغيل ، قد يتم تجاوزه لأسباب مختلفة تنشأ داخل النظام الكهربائي ونتيجة للتعرض لظواهر الغلاف الجوي.

في المصنع ، يتم تحديد قيمة الجهد الزائد المسموح به ، والتي يمكن أن تعمل على العزل لمدة تصل إلى عدة ساعات والجهد الزائد على المدى القصير التي تم إنشاؤها بواسطة العابرين أثناء تبديل المعدات.

لمنع تأثيرها ، فإنها تخلق حماية ضد الجهد الزائد ، والتي في حالة الطوارئ ، تغلق الطاقة عن الدائرة في الوضع التلقائي أو تحد من نبضات التفريغ.

استمرار المقال:الأنواع الرئيسية لتصاميم المحولات