استخدام توصيلة المتعرج في المحولات الكهربائية

المقصود بتوصيلة المتعرج وسبب استخدامها في المحولات:

يعتبر اتصال (Zig-Zag)، والذي يسمى أيضاً بتوصيلة “المتعرج”، بمثابة الجمع بين اتصال النجمة والدلتا وله ميزة النجمة والدلتا معاً، كما يوضح الشكل التالي كيفية التوصيل بنظام المتعرج في محولات القدرة الكهربائية، أي (محولات ثلاثية الطور).

التكوين الخاص بتوصيلة المتعرج (Zig-Zag):

يحتوي المحول المتعرج على ستة ملفات أي على (ثلاثة نوى)، كما يتم توصيل الملف الأول في كل قلب من الداخل إلى الخارج بالملف الثاني في اللب التالي، ثم يتم ربط الملفات الثانية معاً لتشكيل المحايد ويتم توصيل الأطوار بالملفات الأولية، لذلك؛ يتم ازدواج كل مرحلة مع بعضها البعض وتلغي الفولتية، وعلى هذا النحو؛ فإنه سيكون هناك تيار ضئيل من خلال القطب المحايد ويمكن توصيله بالأرض.

كما أن أحد الملفات هو الملف الخارجي والآخر هو الملف الداخلي، كذلك؛ فإن كل ملف له نفس عدد اللفات (نسبة اللفات = 1:1)، لكنها ملفوفة في اتجاهين متعاكسين، بحيث يتم توصيل الملفات على النحو التالي:

• يتم توصيل الملف الخارجي للطرف (a1-a) بالملف الداخلي للطرف (c2-N).

• يتم توصيل الملف الخارجي للطرف (b1-b) بالملف الداخلي للطرف (a2-N).

• يتم توصيل الملف الخارجي للطرف (c1-c) بالملف الداخلي للطرف (b2-N).

• ترتبط الملفات الداخلية معاً لتشكيل المحايد والمربوط بالأرض.

• ترتبط الملفات الخارجية بالأطراف “(a1)، (b1)، (c1)” من نظام توصيل دلتا الحالي.

• إذا تم تطبيق ثلاثة تيارات، وكانت متساوية في الحجم والطور وعلى المحطات الثلاثة؛ فإن الأمبيرات لملف (a2-N) تلغي الأمبيرات للملف (b1-b)، كذلك؛ فإن الأمبيرات للملف (b2-N) تلغي الأمبير لفات الملف (c1-c) وأمبير لف (c2-N) تلغي الأمبير لفات (a1-a). لذلك يسمح المحول للتيارات الثلاثة في الطور بالتدفق بسهولة إلى المحايد.

لذلك إذا تم تطبيق ثلاثة تيارات، وكانت متساوية في الحجم ولكن 120 درجة خارج الطور مع بعضها البعض وعلى المحطات الثلاثة؛ فلا يمكن إلغاء دوران الأمبير في اللفات ويقيد المحول تدفق التيار إلى المستوى الضئيل لتيار المغنطة، لذلك يوفر الملف المتعرج مساراً سهلاً للتيارات في الطور، ولكنه لا يسمح بتدفق التيارات التي تكون 120 درجة خارج الطور مع بعضها البعض.

• في ظل تشغيل النظام العادي؛ فإن التدفق المغناطيسي للملف الخارجي والداخلي سيلغي بعضهما البعض وسيتدفق تيار ضئيل فقط في المحايد من المحول المتعرج.

• أثناء حدوث خطأ في الطور إلى الأرض، لم تعد ملفات المحولات المتعرجة ذات “التدفق المغناطيسي” متساوية في الخط المعيب، كما أن هذا يسمح بالتسلسل الصفري.

إذا حدث خطأ في مرحلة واحدة أو أكثر على الأرض؛ فإن الجهد الكهربائي المطبق على كل مرحلة من المحولات لم يعد متوازناً، كما أن التدفقات في اللفات لم تعد تعارض، وذلك باستخدام مكونات متناظرة، وهذا هو Ia0 = Ib0 = Ic0)، كما يوجد تسلسل صفري (خطأ أرضي) بين المحولات المحايدة إلى مرحلة التصدع. ومن ثم؛ فإن الغرض من المحول المتعرج هو توفير مسار عودة لأعطال الأرض على أنظمة دلتا المتصلة.

ومع وجود تيار ضئيل في الوضع المحايد في ظل الظروف العادية، يختار المهندسون عادةً تقليل حجم المحول، كما يتم تطبيق تصنيف زمني قصير، لذلك تأكد من أن المقاومة الكهربائية ليست منخفضة للغاية بالنسبة للحد من الخطأ المطلوب. يمكن إضافة المعاوقة بعد جمع الثانوية (مسار 3Io).

كذلك؛ فإن الطرف المحايد الذي يتكون من اتصال متعرج مستقر للغاية، لذلك؛ فإن هذا النوع من المحولات أو في بعض الحالات المحولات الآلية؛ فإنه يفسح المجال بشكل جيد لإنشاء نظام محايد لنظام ثلاثي الطور غير مؤرض.

وفي كثير من الأوقات، سيحمل هذا النوع من المحولات أو المحولات التلقائية تصنيفاً مختلفاً إلى حد ما، ومع ذلك سيكون صغيراً بشكل نسبي، حيث أن هذا ينطبق بشكل خاص فيما يتعلق بتطبيقات التأريض، كما يرجع سبب هذا الحجم الصغير فيما يتعلق بتصنيف اللوحة (KVA) إلى حقيقة أن العديد من أنواع “محولات التأريض الآلية” تم تصنيفها لمدة ثانيتين فقط.

حيث يعتمد هذا على وقت تشغيل جهاز حماية التيار الزائد مثل قاطع التيار، كما تستخدم المحولات المتعرجة لتمكين تخفيضات الحجم في أنظمة محرك الدفع بسبب شكل الموجة المستقر الذي تقدمه، كذلك؛ فإن وسائل أخرى أصبحت الآن أكثر شيوعاً مثل نجمة المرحلة السادسة.

التطبيقات الخاصة بتوصيلة المتعرج (Zig-Zag):

محول التأريض:

يمكن استخدامه كمحول تأريض في نظام دلتا متصل (بدون طرف محايد) أو بداية غير موصلة (ثلاثة نجوم طرفية)، حيث لا يتوفر في الوضع المحايد للتأريض الكهربائي، كما أن “المحول المتعرج” المستخدم في تأريض محول دلتا المتصل.

وفي المحولات المتصلة بالدلتا لن يكون هناك مسار لمكونات التسلسل الصفري ولا يمكن إجراء حماية لهذه المكونات مما يزيد الضغط والتسخين في اللفات، حيث يوفر محول (zig zag) طرفاً محايداً لإثبات مسار لمكونات “التسلسل الصفري” أثناء خطأ من الخط إلى الأرض ويسمح بتشغيل الحماية بسبب هذا الخطأ.

وفي ظل وجود محايد مؤرض؛ فإن “الفولتية الصحية” ستزيد من مستوى الجهد إلى الخط، مما يؤكد العزل المتصل بالمعدات، كذلك لا يساعد محول (Thug Zig zag) في الحماية الكهربائية فحسب؛ بل يقلل أيضاً من إجهاد الفولتية في ظل ظروف الأعطال المتماثلة.

كما يوفر محول (Zig zag) مسار مقاومة منخفض لمكونات التسلسل الصفري في ظل ظروف الأعطال بحيث يمكن استخدامه بشكل مثالي كمحول تأريض مع مرجع تأريض منفصل، خاصةً إذا كان يجب أن يكون تيار التأريض محدوداً في ظل ظروف الخطأ؛ فيمكن وضع المقاوم المناسب في محطة محايدة متعرجة.

محولات القدرة الإلكترونية:

في محولات القدرة الإلكترونية؛ فإنه يتم استخدام المحول المتعرج للتخلص من مكون مغنطة التيار المستمر بسبب زوايا إطلاق غير مناسبة، كما قد تؤدي زوايا إطلاق النار غير الصحيحة لمكونات الطاقة الإلكترونية (SCR) إلى إدخال مكون مغنطة للتيار المستمر ويتم إلغاء هذا في كل طرف من المحولات المتعرجة بسبب الاتجاه المعاكس لمكون مغنطة التيار المستمر للتيارات المتدفقة في اللفات على نفس الطرف.

التخفيض التوافقي:

يمكن إلغاء الفولتية التوافقية المقدمة في النظام إلى حد ما في اللفات المتعرجة بسبب الاتصال المعاكس للملفات المتعرجة.

ميزات استخدام المحولات ذات التوصيل المتعرج:

• أقل تكلفة مقارنة بمحولات أخرى.

• يوفر مقاومة منخفضة لتيارات التسلسل الصفري.

• يوفر آلية القمع والتلاشي للمركبات التوافقية من الدرجة الثالثة.

• يوفر عزلاً مثالياً بين الأرض والمكون المادي الخاص بالنظام الكهربائي.

• لا يؤدي الى نزوح في ترتيب الطور، لذلك لا يوجد إزاحة في زاوية الطور المتواجد بين الدوائر الابتدائية والثانوية مع هذا الاتصال، لذلك؛ فإنه يمكن استخدام اتصال (∆-zigzag) بنفس طريقة استخدام محولات (Y-Y) و (∆- ∆)، وذلك دون إدخال أي “تحولات طورية” في الدوائر الكهربائية.