المحول الذاتي

ترتبط اللفات الأولية والثانوية للمحول الذاتي معاً، وعلى حد سواء كهربائياً ومغناطيسياً مما يقلل التكلفة على المحولات التقليدية.

نظرة عامة عن المحول الذاتي:

على عكس محول الجهد المتعارف عليه، والذي يحتوي على ملفين معزولين كهربائياً يسمى الابتدائي والثانوي، يحتوي المحول التلقائي على ملف جهد واحد فقط وهو شائع في كلا الجانبين، يتم “النقر” على هذا الملف الفردي عند نقاط مختلفة على كامل طوله لتوفير نسبة مئوية من إمداد الجهد الأساسي عبر حمله الثانوي، ثم يكون للمحول الذاتي النواة المغناطيسية المعتادة ولكن له ملف واحد فقط، وهو أمر شائع في كل من الدوائر الأولية والثانوية.

لذلك في المحول الذاتي، يتم ربط اللفات الأولية والثانوية معاً كهربائياً ومغناطيسياً، تتمثل الميزة الرئيسية لهذا النوع من تصميم المحولات في أنه يمكن جعله أرخص كثيراً لنفس تصنيف الـ VA، ولكن أكبر عيب في المحول التلقائي هو أنه لا يحتوي على عزل الملف الأولي/ الثانوي لمحول الملف المزدوج التقليدي.

يتم توصيل جزء الملف المراد توصيله باعتباره الجزء الأساسي من الملف بمصدر طاقة التيار المتردد مع كون الجزء الثانوي جزءاً من هذا الملف الأولي، يمكن أيضاً استخدام المحول التلقائي لتقوية جهد الإمداد لأعلى أو لأسفل عن طريق عكس التوصيلات، إذا كان الملف الأساسي هو الملف الكلي ومتصلاً بمصدر إمداد، وكانت الدائرة الثانوية متصلة عبر جزء فقط من الملف، فإن الجهد الثانوي يكون متدرجاً كما هو موضح.

تصميم المحول الذاتي:

عندما يتدفق IP الحالي الأساسي خلال الملف الفردي في اتجاه السهم كما هو موضح، فإن التيار الثانوي IS، يتدفق في الاتجاه المعاكس لذلك، في جزء الملف الذي يولد الجهد الثانوي، ويكون VS التيار المتدفق من الملف هو الفرق بين IP و IS.

يمكن أيضاً إنشاء المحول التلقائي بأكثر من نقطة نقر واحدة، كما يمكن استخدام المحولات الآلية لتوفير نقاط جهد مختلفة على طول لفها أو زيادة جهد إمدادها فيما يتعلق بجهد إمدادها VP كما هو موضح.

الطريقة القياسية لتمييز لفائف المحولات التلقائية هي تسميتها بأحرف كبيرة، على سبيل المثال: A ، B ، Z إلخ لتحديد نهاية العرض، وبشكل عام، يتم تمييز الاتصال المحايد المشترك على أنه N أو n، بالنسبة لعمليات النقر الثانوية، يتم استخدام أرقام لاحقاً لجميع نقاط التنصت على طول الملف الأساسي للمحولات التلقائية، تبدأ هذه الأرقام بشكل عام من الرقم “1” وتستمر بترتيب تصاعدي لجميع نقاط النقر كما هو موضح.

علامات محطة المحول الذاتي:

يتم استخدام المحول الذاتي بشكل أساسي لتعديل جهد الخط إما لتغيير قيمته أو لإبقائه ثابتاً، إذا كان تعديل الجهد بكمية صغيرة، إما لأعلى أو لأسفل، فإن نسبة المحول تكون صغيرة لأن (VP وVS) متساويان تقريباً، أما (IP وIS) للتيارات متساويان تقريباً.

لذلك، يمكن صنع جزء اللف الذي يحمل الفرق بين التيارين من حجم موصل أصغر بكثير؛ نظراً لأن التيارات تكون أقل بكثير من التوفير في تكلفة محول مزدوج الملف مكافئ، ومع ذلك، فإن التنظيم ومحاثة التسرب والحجم المادي (نظراً لعدم وجود ملف ثانٍ)، لمحول ذاتي لتصنيف (VA أو KVA) أقل من محول الجرح المزدوج.

من الواضح أن المحولات الآلية أرخص بكثير من المحولات المزدوجة، ذات الملفات التقليدية من نفس تصنيف VA، ولكن عند اتخاذ قرار بشأن استخدام محول ذاتي، من المعتاد مقارنة تكلفته بتكلفة النوع الذي يحتوي على الملف المزدوج المكافئ.

يتم ذلك من خلال مقارنة كمية النحاس المحفوظة في الملف، إذا تم تعريف النسبة “n” على أنها نسبة الجهد المنخفض إلى الجهد الأعلى، فيمكن إظهار أن التوفير في النحاس هو( n * 100٪)، على سبيل المثال، سيكون التوفير في النحاس للمحولين الآليين:

مثال: المحول الذاتي رقم (1): يلزم وجود محول ذاتي لزيادة الجهد من 220 فولت إلى 250 فولت، العدد الإجمالي للملف الذي يتم تشغيله على الملف الرئيسي للمحول هو 2000، يتم تحديد موضع نقطة النقر الأولية، التيارات الأولية والثانوية عندما يتم تصنيف الإخراج عند (10KVA) وتوفير كمية وسعر النحاس.

وبالتالي فإن التيار الأساسي هو 45.4 أمبير، والتيار الثانوي الذي يتم سحبه بواسطة الحمل هو 40 أمبير، ويتدفق 5.4 أمبير عبر الملف المشترك، و اقتصاد النحاس 88٪.

عيوب المحول الذاتي:

• العيب الرئيسي للمحول الذاتي: هو أنه لا يحتوي على عزل الملف الأولي إلى الثانوي للمحول المزدوج التقليدي، ثم لا يمكن استخدام المحول التلقائي بأمان للتنحي عن الفولتية العالية إلى الفولتية الأقل بكثير، والمناسبة للأحمال الأصغر.
  
• إذا أصبح الملف الجانبي الثانوي مفتوحاً، فإن توقف تيار الحمل المتدفق عبر الملف الأولي يوقف عمل المحول مما يؤدي إلى تطبيق الجهد الأولي الكامل على المحطات الثانوية.
  
• إذا كانت الدائرة الثانوية تعاني من حالة قصر الدائرة، فإن التيار الأولي الناتج سيكون أكبر بكثير من محول الملف المزدوج المكافئ بسبب زيادة ارتباط التدفق الذي يلحق الضرر بالمحول الذاتي.
  
• نظراً لأن الاتصال المحايد شائع، لكل من الملفين الأساسي والثانوي، فإن تأريض الملف الثانوي تلقائياً هو الأرض الأساسي، حيث لا يوجد عزل بين الملفين، تستخدم محولات الملف المزدوج أحياناً لعزل المعدات عن الأرض.
  

يحتوي المحول التلقائي على العديد من الاستخدامات والتطبيقات بما في ذلك بدء تشغيل المحركات الحثية، المستخدمة لتنظيم جهد خطوط النقل، ويمكن استخدامه لتحويل الفولتية عندما تكون النسبة الأولية إلى الثانوية قريبة من الوحدة.

يمكن أيضاً صنع المحول الذاتي من محولات تقليدية ثنائية الملف عن طريق توصيل اللفات الأولية والثانوية معاً في سلسلة، واعتماداً على كيفية إجراء الاتصال، قد يضيف الجهد الثانوي إلى الجهد الأساسي أو ينقص منه.

المحول تلقائي التغيير:

بالإضافة إلى وجود ثانوي ثابت أو ثانوي ينتج جهداً، عند مستوى معين، هناك تطبيق مفيد آخر لنوع ترتيب المحول التلقائي، والذي يمكن استخدامه لإنتاج جهد متغير من مصدر تيار متردد ثابت، يستخدم هذا النوع من المحولات التلقائية المتغيرة بشكل عام في المختبرات، ومختبرات العلوم في المدارس والكليات، ويعرف بشكل أكثر شيوعاً باسم (Variac).

بناء المحول التلقائي المتغير، أو المتغير هو نفسه بالنسبة للنوع الثابت، يتم استخدام ملف أولي واحد ملفوف حول قلب مغناطيسي مصفح كما هو الحال في المحول التلقائي، ولكن بدلاً من تثبيته عند نقطة نقر محددة مسبقًاً، يتم استغلال الجهد الثانوي من خلال فرشاة كربون.

يتم تدوير فرشاة الكربون هذه أو السماح لها بالانزلاق على طول الجزء المكشوف من الملف الأساسي، مما يجعل الاتصال معها أثناء تحركها لتزويد مستوى الجهد المطلوب ضرورياً.

ثم يحتوي المحول التلقائي المتغير على صنبور متغير على شكل فرشاة كربون تنزلق لأعلى ولأسفل في الملف الأولي الذي يتحكم في طول الملف الثانوي، وبالتالي يكون جهد الخرج الثانوي متغيراً تماماً من قيمة جهد الإمداد الأولي إلى صفر فولت.

عادة ما يتم تصميم المحول التلقائي المتغير بعدد كبير من اللفات الأولية لإنتاج جهد ثانوي يمكن تعديله من بضعة قيم للفولت، إلى كسور فولت لكل دورة، يتم تحقيق ذلك؛ لأن فرشاة الكربون أو المنزلق دائماً على اتصال بدورة واحدة أو أكثر من الملف الأساسي، نظراً لأن الملف الأساسي يتباعد بشكل متساوٍ على طوله، ثم يصبح جهد الخرج متناسباً مع الدوران الزاوي.

مخطط المحول الذاتي المتغير:

يمكننا أن نرى أن المتغير يمكن أن يضبط الجهد على الحمل بسلاسة من الصفر إلى جهد الإمداد المقنن، إذا تم استغلال جهد الإمداد عند نقطة ما على طول الملف الأولي، فمن المحتمل أن يكون جهد الخرج الثانوي أعلى من جهد الإمداد الفعلي، يمكن أيضاً استخدام المحولات التلقائية المتغيرة لتعتيم الأضواء وعند استخدامها في هذا النوع من التطبيقات، يطلق عليها أحياناً (dimmerstats).

تعد (Variacs)، مفيدة جداً أيضاً في ورش العمل والمختبرات الكهربائية والإلكترونية، حيث يمكن استخدامها لتوفير مصدر متغير للتيار المتردد، ولكن يجب توخي الحذر مع حماية الصمامات المناسبة لضمان عدم وجود جهد إمداد أعلى في المحطات الثانوية في ظل ظروف الخاطئة وغير الآمنة.

يتمتع المحول التلقائي بالعديد من المزايا مقارنة بمحولات الملفات المزدوجة التقليدية، إنها عموماً أكثر كفاءة لنفس تصنيف VA، وهي أصغر حجماً، وبما أنها تتطلب قدراً أقل من النحاس في بنائها، فإن تكلفتها أقل مقارنة بمحولات الملفات المزدوجة من نفس تصنيف VA، أيضاً، خسائرها الأساسية والنحاسية، (I2*R)، أقل بسبب المقاومة الأقل ومفاعلة التسرب مما يعطي تنظيماً فائقاً للجهد من محولات اللف المكافئة.