لنقل الكهرباء العالية لمسافات طويلة ، باستخدام محولات الطاقة. هي
مهمة خطيرة جدا، ولهذا الامر يتم استخدام محولات الجهد الكهرائي لتسهيل وتبسيط هذه
العملية بشكل اكبر، فبدون المحولات، لن يكون لدينا تطوير جيد لأنظمة الطاقة
الكبيرة الموجودة اليوم ممكنا.
تعد المحولات جزءا أساسيا من حياتنا الحالية، وهي تجعل أنظمة الطاقة
الكبيرة ممكنة. لنقل مئات ميغاواط من الطاقة بكفاءة عبر مسافات طويلة، يلزم وجود
خطوط جهد عالي للغاية تتراوح من 161 إلى 1000 كيلو فولت.
يمكن للمحولات نقل وتوليد ما يصل الى 25 كيلو فولت من الكهرباء. يمكنه
زيادة الجهد إلى قيمة كبيرة أو خفضه إلى قيمة صغيرة.
من خلال وضع محول تصاعدي بين المولد وخط النقل، يمكن للمولد توليد ما
يصل إلى 25 كيلو فولت، ثم يقوم المحول برفعها إلى قيمة عالية جدًا.
يؤدي توصيل محول تصاعدي بين المولد وخط النقل إلى إنشاء جهد تصميم
عملي للمولد مع إنشاء جهد خط نقل فعال. من خلال محول التدريج المتصل بين خط النقل
والأحمال الكهربائية المختلفة المتصلة به، يمكن استخدام الطاقة المرسلة بجهد آمن.
1- ماهو محول
الجهد الكهربائي؟
المحول هو جهاز كهربائي ثابت، أي أنه لا يحتوي على أجزاء متحركة
دوارة، ويقوم بتحويل الطاقة الكهربائية من تردد وجهد معين إلى نفس التردد وقيم جهد
مختلفة، أو أقل أو أعلى، بوسائل كهرومغناطيسية.
ولاحظ أن التغير في الجهد يكون مصحوبًا بتغيير في قيمة التيار، لذلك
عندما يزداد الجهد، ينخفض التيار في نفس الوقت. هذا المحول مخصص للتيار المتردد
فقط، وليس التيار المستمر.
2-
ما هو مبدأ عمل
حول الجهد الكهربائي؟
المبدأ الأساسي الذي يعمل عليه المحول هو قانون فاراداي للحث
الكهرومغناطيسي أو الحث المتبادل بين ملفين.
يتناسب معدل تغير التدفق المغناطيسي بمرور الوقت مع القوة الدافعة
الكهربائية (EMF) المطورة
في موصل أو ملف.
يتكون المحول من ملفين منفصلين مثبتين في قلب صلب مطلي بالسيليكون.
يُطلق على الملف المتصل بمصدر التيار المتردد اسم الملف الأساسي والملف المتصل
بالحمل يسمى الملف الثانوي.
عندما يتم توصيل طاقة التيار المتردد بالملف الأساسي بجهد V1،
يتم إنشاء مجال مغناطيسي متغير في الملف الأولي وينتقل عبر قلب المحول ويتم توصيله
بالملف الثانوي. نتيجة لذلك، يتم إنشاء قوة دافعة كهربائية تسمى (القوة الدافعة الكهربائية المستحثة بشكل متبادل). وفقا
لقانون لينز، فإن اتجاه القوة الدافعة الكهربائية هو عكس الجهد المطبق V1.
فيزيائيًا، لا يوجد اتصال كهربائي بين الملفين، لكنهما متصلان
مغناطيسيا. لذلك، ويتم نقل كل هذه الطاقة الكهربائية من الدائرة الأولية وبشكل
سريع الى الدائرة الثانوية من خلال عملية الحث المتبادل.
3- كيفية تركيب محول جهد كهربائي
يتكون المحول بشكل أساسي من:
1- ملفان كهربائيان:
أحدهما يسمى "الملف الأولي" والآخر يسمى "الملف الثانوي". يعتبر الملف الأولي للمحول بشكل
عام هو المحطة التي يتصل بها المصدر، والملف "الثانوي" هو الطرف الذي
يتصل به الحمل.
لا يكون الملفان على اتصال كهربائي مع بعضهما البعض، ولكن يتم لفهما
معًا على دائرة مغناطيسية حديدية مشتركة تسمى "قلب".
2- النواة المغناطيسية:
يوفر القلب المغناطيسي مسارًا منخفض المقاومة للتدفق المغناطيسي
الناتج عن الملف الأولي، ويصل إلى الملف الثانوي من خلال القلب المغناطيسي لتشكيل
دائرة مغناطيسية مغلقة.
هذه النواة المغناطيسية ليست صلبة (قطعة واحدة)، لكنها تتكون من شرائط
معدنية رفيعة معزولة عن بعضها، لماذا يتكون القلب المغناطيسي من شرائح معدنية؟ هذا
للمساعدة في تقليل الخسائر الأساسية بسبب التيارات الدوامة.
يتم عزل ملفي الملف كهربائيا عن بعضهما البعض، ولكن يتم توصيلهما
مغناطيسيا بواسطة قلب مغناطيسي مشترك، مما يسمح بنقل الطاقة من الملف الأساسي إلى
الملف الثانوي عبر القلب.
4-
أنواع محول
الجهد الكهربائي.
تُستخدم أنواع مختلفة من المحولات في أنظمة الطاقة لأغراض مختلفة، مثل
توليد الطاقة وتوزيعها ونقلها. يتم تصنيف المحولات وفقًا لمستوى الجهد، ونواة
الحديد المستخدمة، وترتيب اللف، والغرض، وموقع التثبيت، إلخ. بعض الأنواع المهمة
من محولات الطاقة هي كما يلي:
·
محول الجهد الكهربائي رافع
للجهد
·
محول الجهد الكهربائي خافض
للجهد
·
محول الجهد الكهربائي أحادي
الطور
·
محول الجهد الكهربائي
ثلاثية الطور
وهناك ايضا المزيد من انواع محول الجهد
الكهربائي التالية:
·
محولات
القدرة
·
محولات
التوزيع
·
المحولات
الجافة
·
المحولات
الزيتية
·
المحولات
الذاتية
·
محولات
القياس