اختراعات

شرح كل ما يخص محولات التيار :مكوناتها .نظرية عملها .أنواعها كيفية تركيبها ومكان استخدامها

شرح كل ما يخص محولات التيار :مكوناتها .نظرية عملها .أنواعها كيفية تركيبها ومكان استخدامها

من اسمه نعرف انه يستخدم لتحويل التيار من قيم عالية الي قيم صغيرة لتناسب اجهزة القياس و الوقاية و تبعا لذلك يسمى محول تيار قيـــاس أو محـــول تيــار وقاية أو محول تيار قياس ووقاية و يعرف محول التيار بنسبة التحويل وهي النسبة بين التيار االبتدائي و التيار الثانوي و يكون عادة التيار الثانوي هو 1 أو 5 أمبير ويوصل محول التيار على  توالى بالدائرة .



مكونات محول التيار:
  يتكون محول التيار من دائرتين وهما دائرة كهربائية ويمثلها كلا من الملف الإبتدائى و الملف الثانوى والدائرة الأخرى هي الدائرة المغناطيسية والتي يمثلها القلب الحديدي.

1 -مكونات الدائرة الكهربائية 
A- ملف ابتدائي " Primary Winding "  :
ان الملف الإبتدائي يتكون مساحة مقطع الاسلاك صغيرة و يحتوى على عدد كبير من اللفات  و يتم توصيلة على التوالي  مع ملفات القياس لجهاز الوقاية و القياس ويمكن ان يوجد اكثر من ملف ثانوي لتغذية اماكن كثيرة في نفس محول التيار الواحد حيث يعمل على تغذية جهاز الوقاية او تغذية اكثر من جهاز وقاية وايضا تغذية اجهزة   القياس فلابد اذن ان يكون اكثر من ملف ثانوي


وتوجد نوعية من محولات التيار يكون لمحول التيار نسبتي تحويل و يكون له أربع أطراف طرفان للنسبة العالية و طرفان للنسبة المختلطة    " مثال 400/5/5-200 "  فإذا تم التوصيل بين  طرفي النسبة المنخفضة نحصل على نسبة تحويل (200/5)  فإذا تم التوصيل بين طرفي النـــسبة العالية نحـــصل على نسبة تحويل (400/5)  و يكون ذلك في محولات ذات الملف  الإبتدائي الملفوف و الذي يتكون من أكثر من ملف حسب عدد النسب المطلوبة فمحول التيار الذي له نسبتي تحويل يتكون من ملفين ابتدائيين يوصلان على التوالي للحصول على نسبة التحويل المنخفضة و يوصلان على التوازي للحصول على نسبة تحويل ضعف الأولى .

2 -مكونات الدائرة المغناطيسية 
يعتبرالقلب الحديدي هو المكون الرئيسي للدائرة المغناطسية وهو يكون على شكل مستطيل أو مربع و تستخدم للمحولات الصغيرة أو المتوسطة و يلف الملف الثانوي أولا حول القلب ثم الملف  الابتدائي و القلب الحديدي على شكل حلقي ويستخدم لمحولات التيار المختلفة و فيه يلف الملف  الثانوي حول القلب أما الملف الابتدائي فهو الكابل أو الموصل الحامل للتيار والملفان الابتدائي  والثانوي مرتبطان مغناطيسا من خالل قلب من شرائح الصلب والملفان الإبتدائي والثانوي يكونا  معزوالن كهربيا عن بعضهما وعن القلب الحديدي و يختلف محول التيار عن المحول العادي  في إن المادة التي يصنع منها القلب المغناطيسي فى محول التيار تكون ذات ممانعة مغناطيسية  عاليه جد وذلك لتقليل تيار المغنطة .

نظرية عمل محول التيار:
عند مرور التيار في الملف الابتدائي يتولد مجال مغناطيسي في القلب الحديدي ينتج عنة قوة دافعه كهربائية تحدد قيمة التيار في الملف الثانوي حيث يقوم بتحويل التيار المار من خلال الطرف االبتدائي إلي تيار يتناسب معه على الطرف الثانوي فمثال محول تيار 1/100  هذا يعنى عند مرور تيار بقدرة 100 أمبير في الملف الابتدائي يكون التيار على الملف الثانوي هو 1 امبير وأيضا عندما يمر تيار 80 أمبير  من خالل الطرف الإبتدائي لمحول 5/100 أمبير فان قيمة  التيار على الطرف الثانوي هي:
امبير 5x80/100=4

ملحوظة:
يجب عدم فتح الدائرة الثانوية لمحول التيار أثناء تشغيله إذ ان فتح الدائرة الثانوية لمحول التيار  يزيد الفيض المغناطيس بالقلب الحديدي للمحول ونتيجة لذلك تزيد درجة حرارته فيسبب انهيار عزل الملفات كما ان الجهد على أطراف الملف الثانوي المفتوح سيزداد أيضا بدرجة عالية جداً مما يعرض األشخاص للخطر والأشكال الاتية توضح ذلك .

 

انواع محولات التيار 
1 – انواع محولات التيار من حيث الموقع
 A -محول التيار الخارجي
وهو يستخدم في الجهود العالية ويركب خارجي في الهواء ويستخدم بكثرة في محطات التوزيع  أو النقل الهوائية التي تكون في الهواء .

B - محول تيار داخلي 
وهذا النوع يكون داخلي بداخل الخلية أو لوحات التوزيع ويأخذ إشكال مختلفة تناسب مكان  التركيب وطرق توصيل الداخلي حيث يوجد محول تيار دائري الشكل أو على شكل بارة أو على  شكل مستطيل أو على شكل اسطوانى كما بالشكل الاتي:  

2 -انواع محولات التيار من حيث تيار الملف الثانوي .
1-تحكم اليدوي يكون تيار الملف الثانوي هو 5 أمبير.
2 -تحكم عن بعد يكون تيار الملف الثانوي هو 1 أمبير   .
ويمكن ان يكون في حالة التحكم عن بعد ان يكون تيار الملف الثانوي هو 5 أمبير ولكن لا يفضل  وذلك لأنه يتطلب زيادة حجم محول التيار وفقا للعلاقة P=R.I2 .

3 -انواع محوالت التيارمن حيث نوع الملف الابتدائي. 
A - محول تيار ذات الملف الابتدائي الملفوف أي على شكل دائرى .
وفى هذا النوع يكون الملف الابتدائي عبارة عن موصل ذو مساحة مقطع كبيرة وعدد لفات قليلة  حتى يستطيع تحمل مرور تيارات القصر ويلف حول قلب حديدي والملف الثانوي موصل ذو مساحة مقطع صغير وعدد لفات كبيرة ويلف أيضا حول القلب الحديدي .

B – محول التيار ذات الملف الإبتدائي على شكل القضيب .
يعتبر من أشهر الانواع حيث هو عبارة عن مجموعة من الشرائح تجمع مع بعضها تكون قلب  حديدي على شكل اسطوانة مجوفة من الداخل يتم عزلها ثم يلف عليها الملف الثانوي ويصنع القلب من نصفين حتى يمكن تركيبة حول الكابلات أما الموصل فهو يمثل الملف الابتدائي من لفة واحدة فهو نفسه يكون الموصل حيث يمر من خلال الفتحة الدائرية للقلب الحديدي.

ملحوظة مهمة في حالة تركيب محول التيار الحلقي حول الكابل لابد من الإنتباه لطريقة توصيل الغلاف المعدني للكابل بجسم الخلية والسبب في ذلك هو ان الغلاف المعدني يتولد به تيار بالتأثير  المضاد في الاتجاه للتيار المار في حالة مرور غلاف الكابل مع الموصل من داخل محول التيار فنجد ان محول التيار يمر به تيارين وهما تيار المار بالموصل والتيار المار بالغلاف المعدني  وهما متضادان في الإتجاه وبذلك تكون محصلتهما أقل من قيمة تيار الموصل وبذلك التيار المتولد في الملف الثانوي ال يمثل التيار المار في الكابل ولذلك يتم توصيل غلاف الكابل  بالأرضي قبل محول التيار وعدم إدخاله في محول التيار ولكن يمر الموصل فقط بعد إزالة  الغلاف المعدني عنة وبذلك يمر في محول التيار تيار الموصل فقط   .

أما ان كانت نقطة توصيل الغلاف المعدني للكبل معزولة عن الخلية بواسطة جلند فيتم إمرار كل من موصل وغلاف الكابل داخل محول التيار ثم يتم توصيل موصل إضافى مع الغلاف المعدني ويتم إدخاله في محول التيار في الاتجاه المعاكس ثم يوصل بالارضي .
  موقع تركيب محولات التيار.
الغرض من موقع تركيب محول التيار هو الوظيفة له فمثال عند حماية الكابلات يركب في  لوحات الجهد المتوسط بعد القاطع الآلي مباشرة أي بين القاطع ونقطة خروج الكابل. ويكون داخلي في حالة قضبان التوزيع المعزولة بالهواء ويكون موقع تركيبة خارجي في حالة قضبان التوزيع معزولة بالغاز في حالة GIS أما في لوحات الجهد العالي قبل القاطع أي بين القاطع  وسكينة الخط لحماية قضيب التوزيع أما في حالة لوحات الجهد المنخفض تركب على الباس بار  لغرض القياس.
 

في حالة محولات القدرة يتم تركيب محول التيار علي جانبي المحول ولاننسي ان يتم تركيب  محول تيار علي نقطة التاريض لخط التعادل.



ومن خالل شبكة التوزيع33/11 ك ف القادمة نوضح مواقع تركيب كلا من محول التيار و الجهد.


موصفات محول التيار
1 -جهد التشغيل 
يبدأ محول التيار بالعمل عند جهود 2.5 -5 -10 - 15 -30 فولت امبير   
2 -تصنيف الدرجة (كالس) 
تصنف درجة محول التيار وفقا الي الأستخدام من حيث محول قياس او محول وقاية .
- محول تيار يستخدم لغرض القياس تكون تصنيف الدرجة 0.2 - 0.5 - 1- 3 
- محول التيار يستخدم لغرض الوقاية تكون تصنيف الجهد 5 – 10 - 15 - 20- 30

3 -نسبة تحويل محول التيار 
- وفقا للتيار الإبتدائي بداية من 10 امبير حتي 10000 امبير  
- وفقا لتيار الملف الثانوي عند 1 امبير او 5 امبير 

تأريض محوالت التيار 
ان الهدف من اي عملية تاريض هو للحماية من زيادة التيار حيث يتم من خلال التاريض تسريب  التيار نتيجة العطل او حدوث انهيار في العزل الي الأرض من خلال عمل مسار الي الأرض ولذلك نجد ان الهدف من تأريض محول تيار من جانب واحد هو تأمين محول التيار من مرور تيار عالي بيه نتيجة حدوث تيارات القصر  .


حيث يجب ان يتم توصيل أحد أطراف الملفات الثانوية لمحولات التيار التي تكون موصلة ستار  أي نجمة بالأرضي وذلك لحماية أجهزة القياس والوقاية المتصلة بها في حاله انهيار عزل المحول وتجنب عبور الجهد العالي من الملف الإبتدائي إلي الملف الثانوي وبالتالي تلف أجهزة الوقاية و القياس أي ان غرض التاريض لمحولات القياس هو وقائي فقط والسبب الآخر للحفاظ  على عدم اتزان التيار الذي يحدث عند حدوث أعطال التسرب الأرضي حتى يشعر به جهاز التسرب الأرضي يتم تأريض ملفات محولات التيار من جهة جهاز الوقاية لاستكمال مسار تيار التعاقب الصفري للأرض وضمان عمل جهاز الوقاية ضد التسرب الأرضي عند حدوث العطل  حيث في حالة تركيب محول تيار على خط لو كان الإتجاه p1لافي اتجاه باس بار يتم عمل شورت  بين الجانب s2 أما في حالة ان الجانب p2 في اتجاه الباس بار يتم عمل شورت بين الجانب s1.

نسبة التحويل 
وهي تمثل النسبة بين عدد لفات الملف الثانوي إلي عدد لفات الملف الإبتدائي أو من جهة اخري  فهي تساوى النسبة بين قيمة التيار الإبتدائي إلي قيمة التيار الثانوي .

قدرة محول التيار" Burden "  
وهو عبارة عن الحمل الموصل على الملف الثانوي ويعبر عنة بالفولت أمبير(VA)عند التيار الثانوي المقنن وتساوى 5- 10- 15- 30- 60 .فولت أمبير .ويحسب من العالقة التالية:


قيمة الجهد المار بمحول التيار 
في الحالة التفاضلية تحسب من خلال المعادلة الآتية:


معامل أقصى حدود ألدقه (ALF ( factor limit Accuracy 
يعرف بانة أقصى تيار يمر في محول التيار عندما تكون الأحمال الموصلة علية متساوية الحمولة  
 وتكتب كالأتي 30VA -5 P 20 
الحرف P يمثل انه محول وقاية 
والرقم 5 يمثل مستوى الدقة أما الرقم 20 يمثل معامل أقصى حدود الدقة وهذا يعنى انه يمكن  إمرار تيار قيمته 20 ضعفا للتيار المحول مع بقاء نسبة الخطاء في الحدود المسموح بها وان  تكون الأحمال الموصلة علية هي 30 فولت أمبير.

طرق كتابة لوحة محوالت التيار " Plate Name"  




مثال:- محول تيار يحتوى على 2 ملف ثانوي و يكتب كالأتي: 
 0.5P20 -15-30VA -500/5/5


معنى ذلك ان الملف الإبتدائي 500 امبير والملفان الثانويين كل واحد فيهم 5 أمبير وان أحد  الملفين الثانويين قدرة الخرج له VA15 درجة الدقة 0.5( نسبة الخطأ 0.5 )% تستخدم لأجهزة  القياس . بينما الملف الأخر قدرة المخرج له 30 VA ودرجة الدقة P20( نسبة الخطأ 5 )%.
P20 تعنى ان أقصى نسبة خطأ 5 %عندما يمر تيار بالملف الإبتدائي مساويا 20 مرة من قيمة   التيار الإبتدائي المقنن والرقم 20 هو معامل حد الدقة المقنن.