المحولات الكهربائية

المحولات الكهربائيةهي أجهزة كهرومغناطيسية مقترنة حثيًا تعمل على نقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى. تعتمد جميع المعدات التي يتم تشغيلها إلكترونيًا على محولات الطاقة لتحويل التيارات الكهربائية إلى جهد يناسب تطبيقًا محددًا، كما أن محولات التيار مطلوبة أيضًا لتخزين ونقل الطاقة عبر خطوط الكهرباء والشبكات.

نظرًا لوجود العديد من السياقات التي يكون فيها التحويل الإلكتروني ضروريًا، توجد مجموعة واسعة من المحولات الكهربائية لاستيعابها. المحولات التلقائية، ومحولات الرفع والخفض (والتي يمكن العثور عليها فيهناوهناالمحولات الحلقية، والمحولات المتعرجة، والمحولات النبضية هي أمثلة قليلة فقط. من خلال نقل الطاقة الكهربائية عبر مرحلتين من الملف، يمكن للمحولات زيادة التيارات الكهربائية وتقليلها وعزلها وترجمتها ونمذجةها لتشغيل المعدات الإلكترونية بأمان لجميع متطلبات الجهد. يقوم مصنعو المحولات الكهربائية بتكوين المحولات بشكل مختلف لتلبية جميع أنواع تطبيقات التحويل الكهربائي، وتتراوح أحجامها من محولات بحجم الإبهام في المصابيح الكهربائية أو الميكروفونات إلى المحولات الثابتة الضخمة في مرافق الطاقة. تحول محولات الجهد المنخفض التيارات الكهربائية إلى جهود تناسب الأجهزة مثل مصابيح الإضاءة الخافتة والأجهزة الإلكترونية الصغيرة الأخرى، بينما تُستخدم محولات الجهد العالي في نقل الكهرباء بين مرافق توليد الطاقة ونقاط استهلاكها. معظم المحولات هي محولات عزل لأنها تسهل نقل الكهرباء من خلال الحث، والعديد من المحولات هي محولات ثلاثية الطور، قادرة على تحويل الكهرباء في 3 مراحل.

بالإضافة إلى تحويل التيارات إلى جهد أعلى أو أقل، يمكن للمحولات الكهربائية أن تعمل على عزل أجزاء من الدوائر عن بعضها البعض. ومع ذلك، لا تحتوي المحولات التلقائية على عزل بين دائرة المصدر والحمل؛ فهي تنقل الكهرباء من خلال موصلات تلامس بعضها البعض. يمكنك العثور على قائمة بالشركات المصنعة التي تصنع هذه الأنواع من المحولات علىدليل iqs.

يمكن أن يكون المحول الكهربائي كبيرًا مثل المحولات المسورة للمرافق بأكملها، أو قد يكون صغيرًا بما يكفي ليتم إخفاؤه في الأجهزة المنزلية مثل تركيبات الإضاءة. المحولات الكهربائية ضرورية عندما يكون هناك فرق في الجهد بين مكون إلكتروني أو جهاز ومصدر طاقة كهربائية. السلامة هي مصدر قلق كبير في مثل هذه المواقف، حيث أن استخدام جهد مرتفع جدًا أو منخفض جدًا لتشغيل جهاز يمكن أن يسبب مشاكل خطيرة. يمكن أن يتسبب الجهد الزائد في فشل الجهاز أو تدميره؛ في الحالات الشديدة، يمكن أن يتسبب الجهد الزائد في نشوب حرائق ويمكن أن يعرض المستخدمين لصدمات كهربائية قوية. في حالة انخفاض الجهد، يمكن أن يتسبب نقص الجهد أيضًا في فشل الجهاز.

محولات الأجهزة، بما في ذلك محولات التيار، تقيس وتراقب بدقة جهد الطاقة أثناء انتقاله بشكل متناسب عبر الملفين الابتدائي والثانوي. محولات خفض الجهد تحوّل الجهد العالي إلى جهد منخفض من خلال عدد أقل من لفات الملف الثانوي، بينما تسمح العدد الأكبر من لفات الملف الثانوي في محولات رفع الجهد بتحويل الجهد المنخفض إلى جهد خرج أعلى. المحولات الحلقية هي محولات على شكل دونات، تتميز بكفاءة عالية في استخدام المساحة وممتازة في تقليل التداخل الكهرومغناطيسي؛ تحد المحاثات من كمية تدفق التيار المتردد إلى جهاز أو تطبيق مؤقت مع قمع ضوضاء التردد العالي، على غرار الحلقات الحلقية. تفصل محولات العزل دائرتين، مما يسمح بانتقال التيار المتردد من جهاز إلى آخر دون اتصال الدائرتين؛ ويتحقق ذلك من خلال عدم اتصال الملفين الابتدائي والثانوي بشكل مباشر. العاكسات قادرة على تحويل جهد التيار المستمر (DC) إلى جهد التيار المتردد (AC).محولات النبضات الكهربائيةتُنشئ طفرات كهربائية تُستخدم في تطبيقات الاتصالات والمنطق التفصيلي، مثل ومضات الكاميرات ومعدات الرادار وتسريع الجسيمات. بالإضافة إلى ذلك، تُعد محولات الزجزاج محولات ثلاثية الطور ذات أغراض خاصة، ومُصممة لتوفير التأريض للأنظمة الكهربائية غير المؤرضة، بالإضافة إلى ترشيح التيارات التوافقية والتحكم فيها. يمكنك العثور على قائمة بموردي محولات الزجزاج.هنا.

تتكون المحولات الكهربائية من مجموعتين من الملفات أو اللفات المرتبطة بمجال مغناطيسي. يتكون القلب من الحديد أو مركب الفريت أو من نواة مغلفة ملفوفة بملفات نحاسية عارية أو مطلية بالمينا. الملفات ابتدائية وثانوية وتعمل كموصلات. عندما يستقبل الملف الابتدائي جهدًا مترددًا، ينتج عن ذلك مجال مغناطيسي متغير من الجهد يحيط بالموصل؛ ينشط المجال المغناطيسي ملف الموصل الثانوي. يؤدي هذا إلى تغيير المحولات للجهد ونقل الطاقة الكهربائية، ويفضل أن يكون ذلك بأقل قدر من فقدان الطاقة. عدد اللفات في كل ملف مهم، لأنه يحدد الجهد الذي ينتقل من الابتدائي إلى الثانوي عبر المجال المغناطيسي. تحدد نسبة اللفات (وتسمى أيضًا اللفات) في الملف الابتدائي إلى عدد اللفات في الملف الثانوي مقدار الجهد؛ على سبيل المثال، سيكون لدى محول خفض الجهد عدد لفات أقل في ملفه الثانوي من الابتدائي، بينما سيكون لدى محول رفع الجهد عدد لفات في الملف الثانوي أكثر من الابتدائي. بمجرد إجراء تحويل الجهد، يتم نقل الطاقة إلى مركز الحمل وتستمر العملية الكهربائية من هناك. يزداد كل من حجم وتكلفة المحولات الكهربائية بما يتناسب مع عدد اللفات الأولية.

غرض المحولات

المحولات هي منظمات. فهي تتأكد من توفير جهد كافي، ولكن ليس أكثر من اللازم، للاستخدام المحدد. إذا تم استخدام جهد مرتفع للغاية على جهاز إلكتروني، فقد يؤدي ذلك إلى تدمير الجهاز، والتسبب في حريق، وحتى إرسال شرارات كهربائية في شكل قوس. إذا تلقى الجهاز جهدًا منخفضًا للغاية، فقد يتسبب ذلك في عطل الجهاز. لهذه الأسباب، من المهم تنظيم مستوى الجهد قبل نقله إلى الجهاز الذي سيستخدم الكهرباء.

تُستخدم محولات الطاقة في كل جهاز أو معدات تعمل بالطاقة الإلكترونية. وهي ضرورية لتحويل التيار إلى الجهد المناسب حتى يمكن استخدام الكهرباء بواسطة الجهاز. سواء كان جهاز كمبيوتر أو ماكينة قص شعر أو سيارة يتم التحكم فيها عن بعد، يوجد محول بداخله ينظم الطريقة وكمية الكهرباء التي يتم نقلها إلى المكان الذي سيتم استخدامها فيه.دليل iqsللعثور على معدات تحويل الطاقة التي تحتاجها.

تاريخ المحولات الكهربائية

في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، اكتشف مايكل فاراداي وجوزيف هنري خاصية الاستقراء من خلال عملهما مع المغناطيسات الكهربائية. والمثير للدهشة أن هذين الرجلين كانا في قارتين منفصلتين، ويعملان بشكل مستقل تمامًا عن بعضهما البعض، وقد توصلا إلى اكتشافاتهما في غضون عام واحد من بعضهما البعض.

وُلِد قانون فاراداي، الذي سيؤدي إلى اختراع أول محول بعد حوالي 45 عامًا، عندما أجرى مايكل فاراداي تجربة لإظهار كيف يمكن للمجال الكهرومغناطيسي توفير الطاقة. لف ملفين حول جانبين متقابلين من الحلقة. قام بتوصيل أحد الجانبين بجهاز الجلفانومتر، والجانب الآخر قام بتوصيله ببطارية. رأى أنه عندما قام بتوصيل ملف بالبطارية فإنها تقوم بتشغيل الملف المتصل بجهاز الجلفانومتر، تمامًا كما كان يشتبه.

ومع ذلك، عندما فصل فاراداي الملف عن البطارية، لاحظ أن التيار لا يزال يتدفق من الملف إلى الجلفانومتر، مما يعني أن البطارية لا تزال تغذي الملف على الرغم من أنها لم تعد متصلة فعليًا بالملف أو الحلقة التي كان الملف ملفوفًا حولها. وضع هذا الاختراق العلمي الأساس لإنشاء أول محول بواسطة أوتو بلاثي وميكسا ديري وكارولي زيبرنوفسكي من الإمبراطورية النمساوية المجرية المنحلة الآن. كان لديهم محول على شكل حلقي تم استخدامه في أنظمة الإضاءة المتوهجة التي تعمل بالتيار المتردد.

على الرغم من أن أول محول كهربائي صُنع في بودابست، المجر في منتصف سبعينيات القرن التاسع عشر، إلا أنه مر عقد آخر قبل طرح أول محولات كهربائية عملية للاستخدام المنتظم. وقد فعل ذلك ويليام ستانلي وجورج وستنجهاوس. في عام 1886، كان المحول الذي طوره ويليام ستانلي هو أول محول يُستخدم للاستخدام التجاري لتوفير الطاقة لمدينة جريت بارينجتون، ماساتشوستس. واليوم، تُعد المحولات الكهربائية جزءًا من جميع الدوائر الإلكترونية. فهي موجودة على الأعمدة التي تربط خطوط الكهرباء، وهي موجودة في المصابيح، وحتى في المصابيح الكهربائية.

كيف تعمل المحولات

تعمل المحولات وفقًا لمبدأ الحث الكهرومغناطيسي. ولكي يحدث ذلك، يجب أن يكون هناك مجال كهرومغناطيسي. يتم شحن ملف ملفوف حول قلب بتيار متناوب يتم تحويله إلى جهد أساسي لتحقيق ذلك. ثم تتخلل الطاقة الموجودة في الملف مجالًا كهرومغناطيسيًا، يُسمى أيضًا القوة الدافعة المغناطيسية، والذي سينتقل عبر القلب إلى ملف آخر، مما يمنحه جهدًا ثانويًا.

يتم تحديد جهد الدخل بواسطة مصدر الطاقة نفسه. ومع ذلك، فإن الجهد الذي سيخرجه المحول الفعلي يتم تحديده بواسطة الملف الثاني الذي تمر الكهرباء من خلاله. إذا كانت المجموعة الثانية من اللفات، أو الملفات، مساوية للمجموعة الأولى، فسيكون جهد الخرج هو نفسه جهد الدخل. ومع ذلك، إذا كان الملف الثانوي يحتوي على لفات أقل من الملف الابتدائي، فسيكون الجهد الثانوي أقل من الجهد الابتدائي. وهذا ما يسمى محول خفض الجهد. إذا كان الملف الثانوي يحتوي على لفات أكثر من الملف الابتدائي، فسيؤدي ذلك إلى زيادة الجهد؛ يسمى هذا النوع من المحولات محول رفع الجهد.

هناك طاقة مفقودة في المجال المغناطيسي للمحول. تنعكس هذه الطاقة المفقودة على شكل حرارة. لتقليل فقدان الطاقة، غالبًا ما توضع الملفات في عامل تبريد داخل المحول. يستخدم العديد من المصنّعين تكوينًا متحد المركز، حيث يتم لف كل من الملفين الابتدائي والثانوي معًا حول الملف. هذا التكوين هو الأكثر شيوعًا في المحولات ثلاثية الخطوات. من المحول، تُنقل الكهرباء عبر خطوط الكهرباء وشبكاتها. يقوم المحول بوظيفة تنظيم جهد الكهرباء المراد نقلها. تزيد المحولات الرافعية الجهد، بينما تخفضه المحولات الخافضة. تضمن هذه العملية حصول الجهاز الطرفي الذي يتم تشغيله على الجهد المناسب. الجهد المنخفض جدًا لن يغذي الجهاز، وقد يؤثر على وظائفه على المدى الطويل. قد يؤدي الجهد المرتفع جدًا إلى تدمير الجهاز الذي يتم تشغيله، وقد يتسبب في حريق وصدمة كهربائية إذا تجاوز الجهد الأقصى للجهاز.

في حين تعمل جميع المحولات وفقًا لقانون فاراداي إلى حد ما، فهناك العديد من أنواع المحولات لوظائف مختلفة.

محولات النواة الرقائقية- تعد من بين أكثر أنواع المحولات استخدامًا. تُستخدم هذه المحولات عادةً في الأجهزة لتحويل الجهد إلى جهد منخفض. يمنع القلب الرقائقي خسائر التيار الدوامي في القلب.

المحولات الحلقية- تشبه تلك التي اخترعها في المجر أوتو بلاثي، وميكسا ديري، وكارولي زيبرنوفسكي. وهي أكثر تكلفة في التصنيع لأن عملية اللف بطيئة وتتطلب معدات خاصة.

المحولات الأوتوماتيكية- تحتوي على ملف واحد فقط، ولكن يتم تنظيم الجهد عن طريق تردد اللفات في الأجزاء المنفصلة. المحولات الأوتوماتيكية هي أيضًا واحدة من أكثر أنواع المحولات فعالية من حيث التكلفة.

المحولات متعددة الأطوار- يمكن توصيل الأنظمة متعددة الأطوار إما بمحولات أحادية الطور متعددة أو بمحول متعدد الأطوار واحد فقط. تستخدم العديد من المحولات متعددة الأطوار التكوين المتعرج، خاصةً إذا كان النظام مؤرضًا.

المحولات ثلاثية الطور- يتم توصيل الملفات الثلاثة الأولية مع بعضها البعض، ويتم توصيل الملفات الثلاثة الثانوية مع بعضها البعض.

خلاصة القول

عندما يتعلق الأمر بالمحولات، فإن قانون فاراداي هو الذي يعمل، وهي مثالية لتخزين ونقل الطاقة الكهربائية. منذ أن تم تقديم المحولات للاستخدام التجاري في عام 1886، عندما تم استخدامها لتشغيل جريت بارينجتون، ماين، كانت قيد الاستخدام المستمر في بعض التجسيدات. المحولات هي الطريقة الأكثر أمانًا لنقل الكهرباء بين الدوائر. العديد منها قادر على توفير الطاقة الكهربائية لمدن بأكملها وأقسام كبيرة من المدن الكبرى.

يمكن تخصيص المحولات لتناسب احتياجات محددة. هناك مجموعة واسعة من أنواع المحولات، ولكن في حالة احتياجك إلى شيء يناسب احتياجاتك على وجه التحديد، هناك مصنعون يمكنهم مساعدتك. والمفتاح هو العثور على الشركة المصنعة المناسبة. فالشركة المصنعة الجيدة والشركة المصنعة المناسبة ليسا نفس الشيء بأي حال من الأحوال.

هناك العديد من الشركات المصنعة الجيدة، ولكن الشركة المصنعة المناسبة لا يمكن تحديدها إلا من قبلك. مكان جيد للبدء عند البحث عن صانع المحولات المناسب هو بالطبع التسعير، ولكن عليك أن تفهم أيضًا أنك قد تحصل على الجودة التي تدفع مقابلها. أيضًا، سوف تعمل الشركة المصنعة المناسبة بشكل تعاوني معك للعثور على حلول الطاقة الكهربائية التي تناسب شركتك بشكل أفضل بدلاً من مجرد محاولة دفع أغلى محولاتها.

من المهم أن تعرف ما تحتاجه في المحول، وحتى إذا لم تكن متأكدًا بنسبة 100% مما هو الأفضل لاحتياجاتك الخاصة في مجال الطاقة، فإن الشركات المصنعة القادرة يمكنها أن توفر لك أفضل الخيارات لموقفك الفريد. قد تكون الأنظمة الميكانيكية والكهربائية مجالات صعبة للتنقل، ولكن الخبر السار هو أنه ليس عليك القيام بذلك بمفردك. يمكنك العودة إلى أعلىهذه الصفحةللعثور على قائمة ملائمة للمحولات الكهربائية التي يمكنها تلبية احتياجاتك.

أنواع المحولات الكهربائية

• محولات ثلاثية الطورهي أدوات تستخدم لتغيير جهد أنظمة النقل الكهربائي ثلاثية الطور.

• محولات السياراتهي محولات كهربائية ذات لف واحد مشترك بين الدائرتين ولا يوجد أي عزل بين الدائرتين.
  

• محولات التيارتحتوي على ملف أساسي مرتبط بالدائرة لجعل التيار قابلاً للقياس؛ ويتم استخدامها لتغيير التيارات الكهربائية.
  

• محولات التوزيعتتراوح قدرتها بين 3 إلى 500 كيلو فولت أمبير مع 601 فولت أو أكثر.
  

• المحولات من النوع الجافلا تستخدم السوائل للتبريد أو العزل.
  

• محولات ذات مقاومة عاليةتتمتع بنسبة عالية من التسرب إلى التفاعل للحد من تيار الخرج إلى قيمة محددة في حالة حدوث خطأ.
  

• محولات الجهد العاليمصممة للتعامل مع الطاقة الكهربائية بمستويات الجهد العالي.

• محولات الأجهزةقياس ومراقبة جهد الطاقة بدقة أثناء انتقاله بشكل متناسب عبر الملفات الأولية والثانوية.

• العاكساتالتحويل بين الطاقة المترددة والمستمرة.

• محولات العزلهي المحولات التي تعمل على عزل الدائرة الأولية عن الدائرة الثانوية.
  

• محولات الجهد المنخفضتحويل إلى جهد أقل.

• محولات الطاقةهي الأجهزة التي تقوم بتحويل الجهد إلى مستويات أقل.

• محولات النبضهي أجهزة ذات نطاق عريض مخصصة بشكل أساسي لنقل أشكال الموجات. فهي تنقل نبضات كهربائية مستطيلة، مما يعني أن النبضات لها أوقات صعود وهبوط سريعة بسعة ثابتة إلى حد ما.

• محولات خفض الجهدلديها القدرة على تحويل الجهد العالي إلى جهد منخفض عن طريق نقل الطاقة الكهربائية عبر مرحلتين من الملف، حيث تحتوي المرحلة الثانية من الملف على عدد أقل من لفات الملف.

• محولات رفع الجهدهي محولات تحتوي على ملف جهد عالي متصل بحمل الخرج وملف جهد منخفض متصل بمصدر الطاقة.
  

• المحولات الحلقيةيحتوي على سلك نحاسي حول قلب أسطواني بحيث يتم احتواء التدفق المغناطيسي.
  

• محولاتهي قطعة ثابتة من الجهاز تنقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى دائرة أخرى عن طريق الحث الكهرومغناطيسي، غالبًا مع قيم متغيرة للجهد والتيار.

• المحولات المتعرجةهي محولات ثلاثية الطور ذات أغراض خاصة، مخصصة للاستخدام في توفير التأريض للأنظمة الكهربائية غير المؤرضة، بالإضافة إلى تصفية التيارات التوافقية والتحكم فيها.