يُعد المحول بأنّه جهاز يستخدم على نطاق واسع في مجال الكهرباء والإلكترونيات، حيث إنّه جهاز كهرومغناطيسي يتبع المبدأ الأساسي للكهرومغناطيسية التي اكتشفها مايكل فاراداي، كما تتبع جميع أنواع المحولات نفس المبادئ ولكن لها طريقة بناء مختلفة، وبقليل من الجهد يمكن أيضاً بناء المحول ولكن أثناء بناء المحول يجب على المرء دائماً اتباع تقنيات حماية المحولات.
ما هي أنواع المحولات في الاتصالات
أولاً: أنواع المحولات على أساس مستوى الجهد
يمكن أن يحتوي المحول على أنواع متعددة من التكوينات، ولا يحتوي المحول على أي توصيل كهربائي من جانب إلى آخر، ومع ذلك يمكن للملفين المستقلين كهربائياً توصيل الكهرباء عن طريق التدفق الكهرومغناطيسي، ويمكن أن يتكون المحول من ملفات أو لفات متعددة على الجانب الأساسي وكذلك على الجانب الثانوي.
وفي العديد من الحالات تكون الجوانب الأولية المتعددة، حيث يتم توصيل ملفين في سلسلة وغالباً ما يطلق عليها اسم مركز التنصت، ويمكن أيضاً إظهار حالة التنصت المركزية هذه على الجانب الثانوي وكما يمكن تكوين المحولات بطريقة يمكنها تحويل مستوى الجهد للجانب الأساسي إلى الجانب الثانوي، حيث اعتمادًا على مستوى الجهد يحتوي المحول على ثلاث فئات وهي تدرج وتصعيد وعزل المحولات وبالنسبة لمحول العزل يكون مستوى الجهد هو نفسه لكلا الجانبين.
1- محول التدرج
- يستخدم محول التدرج في كل من مجال الإلكترونيات والكهرباء.
- يقوم المحول التدريجي بتحويل مستوى الجهد الأساسي إلى جهد أقل عبر الناتج الثانوي.
- يتم تحقيق ذلك من خلال نسبة اللفات الأولية والثانوية.
- بالنسبة لمحولات التدرج يكون عدد اللفات أعلى عبر الجانب الرئيسي من الجانب الثانوي لذلك تبقى نسبة اللف الإجمالية للابتدائي والثانوي دائماً أكثر من 1.
- في مجال الإلكترونيات تقوم العديد من التطبيقات باعتماد جهد “5 فولت” أو “6 فولت” أو “9 فولت” أو “12 فولت” أو “24 فولت” أو “48 فولت” في بعض الحالات.
- لتحويل جهد مخرج الطاقة أحادي الطور “230 فولت” تيار متردد إلى مستوى الجهد المنخفض المطلوب، يحتاج توفر محولات تدرج.
- في الأجهزة وكذلك في العديد من أنواع المعدات الكهربائية يُعد محول “Step-Down” هو المطلب الأساسي لقسم الطاقة.
- كما أنّها تستخدم في محولات الطاقة ودوائر شاحن الهاتف الخلوي.
- في الكهرباء تُستخدم محولات التدرج في نظام التوزيع الكهربائي الذي يعمل بجهد عالٍ جداً لضمان خسارة منخفضة، وحلول فعالة من حيث التكلفة لمتطلبات توصيل الطاقة لمسافات طويلة.
- لتحويل الجهد العالي إلى خط إمداد منخفض الجهد يتم استخدام محول “Step down”.
2- محول تصعيد
محول “Step Up”: هو عكس محول التنحي تماماً، ويعمل المحول المتدرج على زيادة الجهد الأساسي المنخفض إلى جهد ثانوي مرتفع، كما يتم تحقيقه من خلال نسبة نسبة اللف الأولية والثانوية وبالنسبة لمحول “Step Up”، تظل نسبة الملف الأولي والملف الثانوي أقل من 1، وهذا يعني أنّ الرقم الذي يتحول في الملف الثانوي أعلى من الملف الأولي.
- في الإلكترونيات غالباً ما تستخدم محولات الصعود في المثبتات والمحولات وما إلى ذلك، حيث يتم تحويل الجهد المنخفض إلى جهد أعلى بكثير.
- يستخدم المحول التصاعدي في توزيع الطاقة الكهربائية.
- الجهد العالي مطلوب للتطبيقات ذات الصلة بتوزيع الطاقة.
- يتم استخدام محول تصعيد في الشبكة لتكثيف مستوى الجهد قبل التوزيع.
3- محول العزل
- لا يقوم محول العزل بتحويل أي مستويات جهد.
- يظل الجهد الأولي والجهد الثانوي لمحول العزل نفسه، وهذا لأنّ نسبة اللف الأولية والثانوية تساوي بشكل مستمر 1، وهذا يعني أن عدد الدورات في الملف الأولي والثانوي هو نفسه في محول العزل.
- يستخدم محول العزل لعزل الابتدائي والثانوي.
- لا يتضمن المحول على أي توصيلات كهربائية بين الابتدائي والثانوي، ويستخدم أيضاً كحاجز عزل، حيث يحدث التوصيل فقط مع التدفق المغناطيسي.
- يتم استخدامه لأغراض السلامة وإلغاء نقل الضوضاء من المرحلة الابتدائية إلى الثانوية أو العكس.
ثانياً: أنواع المحولات على أساس المواد الأساسية
ينقل المحول الطاقة من خلال تدفق كهرومغناطيسي عبر مادة أساسية، وتنتج المواد الأساسية المتنوعة كثافة تدفق متعددة، وبالنسبة للمواد الأساسية يتم استعمال أشكال مختلفة من المحولات في مجال الطاقة والإلكترونيات.
1- محول قلب الحديد
- يستخدم محول قلب الحديد العديد من ألواح الحديد الناعمة كمادة أساسية.
- نظراً للمعلمات المغناطيسية الممتازة للحديد، فإنّ وصلة التدفق لمحول لب الحديد عالية جداً وبالتالي فإنّ كفاءة محول لب الحديد مرتفعة أيضاً.
- يمكن أن تكون الألواح الأساسية المصنوعة من الحديد الناعم متوفرة بأشكال وأحجام متعددة من لفائف الجرح الأولي والثانوي أو ملفوفة على ملف سابق.
- بعد ذلك يتم تركيب آلة تشكيل الملف في ألواح من الحديد الناعم.
- واعتماداً على الحجم والأشكال الأساسية يتوفر نوع مختلف من الألواح الأساسية في السوق وبعض الأشكال الشائعة هي E وI وU وL.
- ألواح الحديد رفيعة ويتم ضم الألواح المتعددة معاً لتكوين اللب الفعلي، وعلى سبيل المثال يتم تصنيع النوى من النوع E بألواح رفيعة بمظهر الحرف E.
2- المحولات الأساسية الفريتية
- يستخدم المحول الأساسي الفريت قلباً من الفريت بسبب نفاذية مغناطيسية عالية.
- يوفر هذا النوع من المحولات خسائر منخفضة جداً في التطبيقات عالية التردد.
- تُغتمد محولات قلب الفريت في التطبيقات عالية التردد مثل مصدر طاقة وضع التبديل “SMPS” والتطبيقات ذات الصلة بالترددات اللاسلكية.
- تقدم محولات قلب الفريت أيضاً نوعاً مختلفاً من الأشكال والأحجام حسب متطلبات التطبيق.
- يستخدم بشكل أساسي في الإلكترونيات بدلاً من التطبيقات الكهربائية.
- الشكل الأكثر شيوعاً في المحولات الأساسية الفريتية هو “E core”.
3- محول النواة الحلقي
يستخدم محول النواة الحلقي مادة أساسية على شكل حلقي، مثل قلب الحديد أو قلب الفريت و”Toroids” عبارة عن مادة أساسية على شكل حلقة أو دونات، وتستخدم على نطاق واسع لتحقيق أداء كهربائي فائق ونظراً لشكل الحلقة يكون محاثة التسرب منخفضة جداً وتوفر عوامل حث عالية جداً وعوامل “Q”، واللفات قصيرة نسبياً والوزن أقل بكثير من محولات التصنيف التقليدية.
أنواع المحولات على أساس ترتيب اللف
- محولات اللف التلقائي.
- محول لف السيارات.
كما تم إصلاح الملف الابتدائي والثانوي ولكن في حالة وجود محول ذاتي الملء يمكن توصيل الملف الأساسي والثانوي في سلسلة وتكون العقدة التي يتم ضغطها في المركز قابلة للحركة، واعتماداً على موضع الضغط المركزي يمكن تغيير الجهد الثانوي.
لا يُعد “auto” هو الشكل المختصر لـ “Automatic” بل هو إخطار الذات أو الملف الواحد، ويشكل هذا الملف نسبة تتكون من جزأين أساسي وثانوي، كما يحدد موضع عقدة التحكم المركزية النسبة الأولية والثانوية وبالتالي تغيير جهد الناتج.
أنواع المحولات على أساس الاستخدام
هناك عدة أنواع من المحولات متاحة أيضاً والتي تعمل في مجال معين، وكل من قطاعي الإلكترونيات والكهرباء، ويتم استخدام العديد من المحولات المخصصة كمحول تنحي أو تصاعدي بناءً على تطبيق التطبيق لذلك يمكن تصنيف المحولات على النحو التالي بناءً على الاستخدام:
1- مجال الطاقة
- محول الطاقة.
- محول القياس.
- محول التوزيع.
2- مجال الإلكترونيات
- محول النبض.
- محول إخراج الصوت.
