لؤلؤة
10-24-2012, 12:36 PM
اعمال البناء , المحول الكهربائى , ملف عن المحول الكهربائى
اعمال البناء , المحول الكهربائى , ملف عن المحول الكهربائى
http://up.mosw3a.com/files/25778.jpg
المحول الكهربى
المحوّل الكهربى (Transformer) جهاز في الهندسة الكهربائية، مؤلف من ملفين من الأسلاك المنفصلة الملفوفة حول قضبان حديدية فقط بمسافة بسيطة، يسمى الطرف المرتبط بالمولد الكهربي بالملف الإبتدائي بينما يطلق على الطرف المرتبط بالحمل الملف الثانوي ، و يستخدم المحول لتغيير قيمة الجهد الكهربي في نظام نقل الطاقة الكهربائية الذي يعمل على التيار المتردد حيث لا يمكن أن يعمل المحول في أنظمة التيار المستمر. فإذا كان جهد الطرف الثانوي أقل من جهد الإبتدائي كان المحول خافضا للجهد أما لو كان جهد الثانوي أعلى من جهد الإبتدائي كان المحول رافعا للجهد
المبدأ :
يقوم مبدأ عمل المحول الكهربي على قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي الذي ينص على أن قيمة القوة المحركة الكهربائية (الجهد الكهربائي) تتناسب طرديا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي و لهذا السبب فإن المحول لا يعمل في أنظمة التيار المستمر لإن التيار المستمر يخلق مجالا مغناطيسيا ثابتا مقدار تغيره يساوي الصفر فلا يمكن خلق جهد كهربي حينها بطريقة الحث و هذا أحد الأسباب الرئيسية لتفضيل التيار المتردد على المستمر .
يوصل طرفا الملف الابتدائي بمصدر التيار المتردد ويوصل الملف الثانوي بالحمل المستهلك للطاقة الكهربية
عند غلق دائرة الملف الثانوي فان التيار المار في الملف الابتدائي يحدث سيلا مغناطيسيا متناوبا في القلب الحديدي يولد في كل لفة من كلا الملفين ق ـ د ـ ك ـ واحدة للحث فاذا كان في الملف الابتدائي عدد ـ و1 ـ من اللفات وفي الملف الثانوي عدد ـ و2 ـ من اللفات فان القوة الدافعة الكهربية التأثيرية في كلا الملفين تكون متناسبة طرديا مع عدد اللفات فيهما
ملاحظة
عند فتح دائرة الملف الثانوي فان تيار الملف الابتدائي يكاد ينعدم حيث أن الحث الذاتي للملف الابتدائي يعمل على توليد تيار تأثيري عكسي يكاد يكون مساويا ومعاكسا للتيار الأصلي فينعدم التيار في الابتدائي ولا يحدث استهلاك للطاقة ـ العمل العقيم للمحول ـ idling ـ
نستنتج من هذا أنه أثناء العمل العقيم للمحول يكون الجهد على الملفين متناسب طرديا مع عدد لفات الملفين
عند غلق دائرة الملف الثانوي ( توصيل حمل ـ جهز التليفزيون مثلا ـ بالمحول ) فان تيار الملف الثانوي يولد مجالا مغناطيسيا في القلب الحديدي متجها في مقابلة فيض الملف الأبتدائي ويقوم اضعاف الفيض في القلب بتصغير القوة الدافعة الكهربية التأثيرية في الملف الابتدائي ولذلك ينمو التيار فيه الى القيمة ت 1 ويقوم فيها فيضه المغناطيسي بالتعويض عن الفيض المقابل للملف الثانوي فيبقى الفيض الناتج من ذلك في القلب كما كان
الغرض منه
رفع أو خفض القوة الدافعة الكهربيةالمترددة
نقل الطاقة الكهربائية من أماكن توليدها الى أماكن استهلاكها
* تصنف المحولات من حيث التردد:
-1محولات تردد شديد الأنخفاض Very low frequency Transformer
-2محولات تردد صوتى Audio frequency Transformer
-3محولات تردد عالى High frequency Transformer
-4محولات تردد متوسط IF frequency transformer
النوع الأول يستخدم فى نظم القوى الكهربية .
اما الأنواع الثلاثة الآخيرة فلها عدة استخدامات فى اجهزة الأتصالات و دوائر مصادر التغذية الكهربية ( DC / DC converter ) المستخدمة مع اجهزة الوقاية فى محطات التحويل.
ملحوظة:
أىمحول يمكن ان يعمل كمحول خافض أو محول رافع أعتمادا على أتجاه التغذية و لا يوجد بين المحول الرافع او المحول الخافض أى اختلاف فى التركيب او التصميم.
خللي بالك ــ المحول الرافع للجهد خافض للتيار والعكس صحيح
التركيب
· تركيب المحول Construction of Transformer
يتركب المحول من ثلاثة أجزاء رئيسية هى:
- الملف الأبتدائى Primary Winding
- الملف الثانوى Secondary Winding
- القلب الحديدى Core
العناصر الثلاثة المذكورة اعلاه هى اجزاء المحول الأساسية اما فىمحولات القدرة ( Power Transformer ) فيتم إضافة الأجزاء التالية
- خزان الزيت الرئيسى Main Tank
- خزان التمدد Conservator
- ريديتر ( مجموعة مواسيرللتبريد الزيت ) Radiator
- طلمبة ضخ الزيت Oil pump
- مجموعة مراوح التبريد Cooling Fan
- منظم الجهد Tap Changer
- عازل أختراق الجهد العالى HV Pushing
طرق الوقاية والحماية المستخدمة فى المحول الكهربى:
·
1- وقايات كهربية : وهي مجموعة من الوقايات اهمها الوقاية التفاضلية
2- الوقايات الميكانيكية : ومن ضمنها البوخلز ريليه
وهو جهار يكون متصل بجسم المحول بين التانك الرئيسي و تنك الزيت conservator عن طريق انبوبه معدنية متصلة بجسم المحول
· وظيفة هذا الريليه هي حماية المحول من القصر الداخلي بين ملفات المحول internal) short circuit between the coils (windings وليس لمستوي الزيت لان مستوي الزيت له قياس زجاجي اعلي المحول يبين مستوي الزيت
يعتمد البوخلز في عملة علي فكرة ان التيار الكهربي العالي يسخن الزيت الموجود داخل المحول مما ينشئ عنه تحلل للزيت وتحوله من الحالة السائلة الي الحالة الغازيه وكما تعرف ان الغازات اقل كثافة من السوائل لذلك يتصاعد الي اعلي مندفعا تجاه اعلي جسم المحول وهو تنك الزيت conservator وبذلك سيمر بالبوخلز و الذي يحتوي علي عوامتين موضوعتين بطريقة معينة احداهما متصلة بدائرة انذار والأخري بدائرة الفصل tripping
المتصلة بدائرة الإنذار تعمل في حالة ان يكون تيار القصر صغير مما نتج عنه كميه صغيرة من الغازات والتي بكونها لا تستطيع ان تحرك عوامة الفصل لانها تتطلب قوي اكبرمن الغازات حتي تتحرك لتلامس الlimit switch ليقفل دائرة الفصل
اذن في النهاية فان البوخلز هو جهاز يعمل علي وقاية المحول من تيارات القصرالداخلية معتمدا في عمله علي البخرة و الغازات الناتجة عن احتراق الزيت الموجود داخل المحول نتيجة التيارات العالية سواء قصر او حمل عالي علي المحول overloading
· الطاقة المفقودة في المحول وكيفية الحد منها
· جزء من الطاقة الكهربية يتحول الى طاقة حرارية بسبب مقاومة الأسلاك
· للحد من الفقد بسبب المقاومة تصنع الملفات من النحاس الذي له مقاومة نوعية منخفضة
· جزء يفقد بسبب التيارات الدوامية المتولدة في القلب الحديدي
· يصنع القلب الحديدي من شرائح رقيقة من الحديد المطاوع السليكوني معزولة عن بعضها للحد من التيارات الدوامية
· تسرب جزء من خطوط الفيض خارج القلب الحديدي فلا تقطع الملف الثانوي
· يوضع الملف الابتدائي داخل الملف الثانوي ويعزل عنه
· جزء يفقد في صورة طاقة ميكانيكية تستنفذ في تحريك الجزيئات المغناطيسية للقلب الحديدي
· للحد من الفقد يصنع القلب من الحديد المطاوع لسهولة حركة جزيئاته المغناطيسية
وكما هو معروف بأن الكفاءة تقاس بمقدار الخرج إلى مقدار الدخل من الطاقة
و كلنا يعرف العلاقة الشهيرة لحساب القدرة الكهربية وهى i*i*r=القدرة الكهربية المفقوده
وعلى هذا فاننا عند نقل الطاقة الكهربية نحاول بقدر الإمكان تقليل التيار الكهربى المنقول حتى تقل كمية الطاقة المفقوده على هيئة حرارة ويتم ذلك عن طريق رفع الجهد والذى يقابلة إنخفاض فى التيار مما يقلل الفاقد
فتخيل معى لو مثلا لم نقلل التيار عن طريق محولات رفع الجهد هذه:
*سنحتاج إلى كبلات مساحة المقطع لها كبيرة حتى تقل المقاومة الكهربية وبالتالى ستكون تكلفة أكبر
*زيادة كمية الحرارة المفقوده وبالتالى حاجتنا إلى محطات إضافية لمعالجة الفاقد هذا
*الحاجة إلى جعل الأسلاك على إرتفاع أكبر وذلك حتى لا يصاب الناس بأى أضرار.
أرجو ان يكون الموضوع قد نال أعجابكم
اعمال البناء , المحول الكهربائى , ملف عن المحول الكهربائى
http://up.mosw3a.com/files/25778.jpg
المحول الكهربى
المحوّل الكهربى (Transformer) جهاز في الهندسة الكهربائية، مؤلف من ملفين من الأسلاك المنفصلة الملفوفة حول قضبان حديدية فقط بمسافة بسيطة، يسمى الطرف المرتبط بالمولد الكهربي بالملف الإبتدائي بينما يطلق على الطرف المرتبط بالحمل الملف الثانوي ، و يستخدم المحول لتغيير قيمة الجهد الكهربي في نظام نقل الطاقة الكهربائية الذي يعمل على التيار المتردد حيث لا يمكن أن يعمل المحول في أنظمة التيار المستمر. فإذا كان جهد الطرف الثانوي أقل من جهد الإبتدائي كان المحول خافضا للجهد أما لو كان جهد الثانوي أعلى من جهد الإبتدائي كان المحول رافعا للجهد
المبدأ :
يقوم مبدأ عمل المحول الكهربي على قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي الذي ينص على أن قيمة القوة المحركة الكهربائية (الجهد الكهربائي) تتناسب طرديا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي و لهذا السبب فإن المحول لا يعمل في أنظمة التيار المستمر لإن التيار المستمر يخلق مجالا مغناطيسيا ثابتا مقدار تغيره يساوي الصفر فلا يمكن خلق جهد كهربي حينها بطريقة الحث و هذا أحد الأسباب الرئيسية لتفضيل التيار المتردد على المستمر .
يوصل طرفا الملف الابتدائي بمصدر التيار المتردد ويوصل الملف الثانوي بالحمل المستهلك للطاقة الكهربية
عند غلق دائرة الملف الثانوي فان التيار المار في الملف الابتدائي يحدث سيلا مغناطيسيا متناوبا في القلب الحديدي يولد في كل لفة من كلا الملفين ق ـ د ـ ك ـ واحدة للحث فاذا كان في الملف الابتدائي عدد ـ و1 ـ من اللفات وفي الملف الثانوي عدد ـ و2 ـ من اللفات فان القوة الدافعة الكهربية التأثيرية في كلا الملفين تكون متناسبة طرديا مع عدد اللفات فيهما
ملاحظة
عند فتح دائرة الملف الثانوي فان تيار الملف الابتدائي يكاد ينعدم حيث أن الحث الذاتي للملف الابتدائي يعمل على توليد تيار تأثيري عكسي يكاد يكون مساويا ومعاكسا للتيار الأصلي فينعدم التيار في الابتدائي ولا يحدث استهلاك للطاقة ـ العمل العقيم للمحول ـ idling ـ
نستنتج من هذا أنه أثناء العمل العقيم للمحول يكون الجهد على الملفين متناسب طرديا مع عدد لفات الملفين
عند غلق دائرة الملف الثانوي ( توصيل حمل ـ جهز التليفزيون مثلا ـ بالمحول ) فان تيار الملف الثانوي يولد مجالا مغناطيسيا في القلب الحديدي متجها في مقابلة فيض الملف الأبتدائي ويقوم اضعاف الفيض في القلب بتصغير القوة الدافعة الكهربية التأثيرية في الملف الابتدائي ولذلك ينمو التيار فيه الى القيمة ت 1 ويقوم فيها فيضه المغناطيسي بالتعويض عن الفيض المقابل للملف الثانوي فيبقى الفيض الناتج من ذلك في القلب كما كان
الغرض منه
رفع أو خفض القوة الدافعة الكهربيةالمترددة
نقل الطاقة الكهربائية من أماكن توليدها الى أماكن استهلاكها
* تصنف المحولات من حيث التردد:
-1محولات تردد شديد الأنخفاض Very low frequency Transformer
-2محولات تردد صوتى Audio frequency Transformer
-3محولات تردد عالى High frequency Transformer
-4محولات تردد متوسط IF frequency transformer
النوع الأول يستخدم فى نظم القوى الكهربية .
اما الأنواع الثلاثة الآخيرة فلها عدة استخدامات فى اجهزة الأتصالات و دوائر مصادر التغذية الكهربية ( DC / DC converter ) المستخدمة مع اجهزة الوقاية فى محطات التحويل.
ملحوظة:
أىمحول يمكن ان يعمل كمحول خافض أو محول رافع أعتمادا على أتجاه التغذية و لا يوجد بين المحول الرافع او المحول الخافض أى اختلاف فى التركيب او التصميم.
خللي بالك ــ المحول الرافع للجهد خافض للتيار والعكس صحيح
التركيب
· تركيب المحول Construction of Transformer
يتركب المحول من ثلاثة أجزاء رئيسية هى:
- الملف الأبتدائى Primary Winding
- الملف الثانوى Secondary Winding
- القلب الحديدى Core
العناصر الثلاثة المذكورة اعلاه هى اجزاء المحول الأساسية اما فىمحولات القدرة ( Power Transformer ) فيتم إضافة الأجزاء التالية
- خزان الزيت الرئيسى Main Tank
- خزان التمدد Conservator
- ريديتر ( مجموعة مواسيرللتبريد الزيت ) Radiator
- طلمبة ضخ الزيت Oil pump
- مجموعة مراوح التبريد Cooling Fan
- منظم الجهد Tap Changer
- عازل أختراق الجهد العالى HV Pushing
طرق الوقاية والحماية المستخدمة فى المحول الكهربى:
·
1- وقايات كهربية : وهي مجموعة من الوقايات اهمها الوقاية التفاضلية
2- الوقايات الميكانيكية : ومن ضمنها البوخلز ريليه
وهو جهار يكون متصل بجسم المحول بين التانك الرئيسي و تنك الزيت conservator عن طريق انبوبه معدنية متصلة بجسم المحول
· وظيفة هذا الريليه هي حماية المحول من القصر الداخلي بين ملفات المحول internal) short circuit between the coils (windings وليس لمستوي الزيت لان مستوي الزيت له قياس زجاجي اعلي المحول يبين مستوي الزيت
يعتمد البوخلز في عملة علي فكرة ان التيار الكهربي العالي يسخن الزيت الموجود داخل المحول مما ينشئ عنه تحلل للزيت وتحوله من الحالة السائلة الي الحالة الغازيه وكما تعرف ان الغازات اقل كثافة من السوائل لذلك يتصاعد الي اعلي مندفعا تجاه اعلي جسم المحول وهو تنك الزيت conservator وبذلك سيمر بالبوخلز و الذي يحتوي علي عوامتين موضوعتين بطريقة معينة احداهما متصلة بدائرة انذار والأخري بدائرة الفصل tripping
المتصلة بدائرة الإنذار تعمل في حالة ان يكون تيار القصر صغير مما نتج عنه كميه صغيرة من الغازات والتي بكونها لا تستطيع ان تحرك عوامة الفصل لانها تتطلب قوي اكبرمن الغازات حتي تتحرك لتلامس الlimit switch ليقفل دائرة الفصل
اذن في النهاية فان البوخلز هو جهاز يعمل علي وقاية المحول من تيارات القصرالداخلية معتمدا في عمله علي البخرة و الغازات الناتجة عن احتراق الزيت الموجود داخل المحول نتيجة التيارات العالية سواء قصر او حمل عالي علي المحول overloading
· الطاقة المفقودة في المحول وكيفية الحد منها
· جزء من الطاقة الكهربية يتحول الى طاقة حرارية بسبب مقاومة الأسلاك
· للحد من الفقد بسبب المقاومة تصنع الملفات من النحاس الذي له مقاومة نوعية منخفضة
· جزء يفقد بسبب التيارات الدوامية المتولدة في القلب الحديدي
· يصنع القلب الحديدي من شرائح رقيقة من الحديد المطاوع السليكوني معزولة عن بعضها للحد من التيارات الدوامية
· تسرب جزء من خطوط الفيض خارج القلب الحديدي فلا تقطع الملف الثانوي
· يوضع الملف الابتدائي داخل الملف الثانوي ويعزل عنه
· جزء يفقد في صورة طاقة ميكانيكية تستنفذ في تحريك الجزيئات المغناطيسية للقلب الحديدي
· للحد من الفقد يصنع القلب من الحديد المطاوع لسهولة حركة جزيئاته المغناطيسية
وكما هو معروف بأن الكفاءة تقاس بمقدار الخرج إلى مقدار الدخل من الطاقة
و كلنا يعرف العلاقة الشهيرة لحساب القدرة الكهربية وهى i*i*r=القدرة الكهربية المفقوده
وعلى هذا فاننا عند نقل الطاقة الكهربية نحاول بقدر الإمكان تقليل التيار الكهربى المنقول حتى تقل كمية الطاقة المفقوده على هيئة حرارة ويتم ذلك عن طريق رفع الجهد والذى يقابلة إنخفاض فى التيار مما يقلل الفاقد
فتخيل معى لو مثلا لم نقلل التيار عن طريق محولات رفع الجهد هذه:
*سنحتاج إلى كبلات مساحة المقطع لها كبيرة حتى تقل المقاومة الكهربية وبالتالى ستكون تكلفة أكبر
*زيادة كمية الحرارة المفقوده وبالتالى حاجتنا إلى محطات إضافية لمعالجة الفاقد هذا
*الحاجة إلى جعل الأسلاك على إرتفاع أكبر وذلك حتى لا يصاب الناس بأى أضرار.
أرجو ان يكون الموضوع قد نال أعجابكم