محولات التحميل في الاتصالات Transformer Loading

تقترب المحولات من خصائصها المثالية أثناء العملية التي صممت من أجلها على الرغم من عدم وجود محول مثالي، كما لا يحتوي المحول المثالي على مقاومة لف أولية وثانوية والتدفق الكامل الناتج عن الروابط الأولية مع التدفق الثانوي وبالتالي لا يوجد تدفق تسرب.

ما هي محولات التحميل

محولات التحميل: هي محول عادي مصمم للعمل على أحمال قصيرة الوقت “kA” لحقن التيار في الدوائر الكهربائية والمحولات ودائرة المرحلات الواقية وجهاز حمل التيار والكابلات بمختلف مستوى جهد الإدخال وسيكون جهد الدخل حوالي “110/230 فولت” أي “50/60 هرتز “مزود الطاقة الخام وسيكون جهد الناتج “5 فولت” أو “10 فولت” مع تيار ناتج مرتفع مثل “500 أمبير” إلى “1000 أمبير”.

ما هي عملية تحميل المحولات

تشير عملية تحميل المحول إلى حالة العمل عندما يكون الملف الأساسي متصلاً بجهد مصدر الطاقة ويتم تأجير الملف الثانوي للحمل، وفي هذا الوقت يتدفق التيار أيضاً على الجانب الثانوي من المحول وبالمقارنة مع عدم وجود حمل، تزداد دائرة الوصول للمحول الأصلي بالمقابل وسوف يتغير الجهد في الجانب الثانوي بسبب تأثير الحمل.

ما هو تشغيل الحمل الدوري العادي

• يمكن أن يعمل المحول بالتيار المقنن على مدار العام في ظل ظروف الاستخدام المقدرة.

• يُسمح للمحول بالتشغيل بشكل دوري عند زيادة التيار المقنن عندما يكون متوسط ​​معدل التقادم النسبي أقل من أو يساوي 1.

• عندما يكون للمحول عيوب خطيرة إلى حد ما مثل نظام التبريد غير الطبيعي أو تسرب الزيت الشديد أو ارتفاع درجة الحرارة المحلية، أو نتائج التحليل غير الطبيعية للغاز المذاب في الزيت وما إلى ذلك أو العزل الضعيف فإنّه ليس مناسباً للتشغيل عند التيار المقنن الزائد.

• في ظل وضع تشغيل الحمل الدوري العادي يمكن تحديد عامل الحمولة “K2” والوقت المسموح به وفقاً لإحدى طرق دليل الحمل عند تجاوز التيار المقنن.

الفرق بين تشغيل المحولات بدون حمل وتشغيلها مع الحمل

ينعكس الاختلاف الرئيسي بين تشغيل المحولات بدون حمل وتشغيل الحمل بشكل أساسي في الملف الثانوي، حيث عندما يعمل المحول تحت الحمل يتم توصيل ملفه الثانوي بالحمل ويولد كمية كبيرة من الطاقة، أمّا أثناء عملية عدم التحميل يكون الملف الثانوي الخاص بها مفتوحاً ممّا يولد طاقة صغيرة.

المحول هو جهاز يستخدم مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لتغيير جهد التيار المتردد، ومكوناته الرئيسية هي الملف الأساسي والملف الثانوي والحديد أي قلب مغناطيسي، وغالباً ما يستخدم في المعدات الكهربائية والدوائر اللاسلكية لجهد التنحي والمقاومة المطابقة وعزل الأمان وما إلى ذلك.

وعندما يعمل المحول بدون حمل فإنّه يستهلك فقط خسارة عدم التحميل أي فقدان الحديد والشرود والذي يمثل “6%” من السعة الإجمالية، أمّا عندما يعمل المحول عند التحميل فإنّه يستهلك “خسارة عدم التحميل + خسارة الحمل”، أي فقدان النحاس وأي الاستهلاك الكلي للمحول.

مبدأ عمل محولات التحميل

نظراً للنفاذية اللانهائية للنواة فإنّها تحمل كمية لا حصر لها من التدفق المغناطيسي دون الدخول في التشبع، كما يتم إهمال خسائر إيدي الحالية والتباطؤ في القلب وعندما يعمل هذا المحول المثالي بدون حمل يكون التيار الثانوي صفراً.

أمّا عندما يتم تحفيز الأساسي بمصدر الإمداد بجهد “V1″، فإنّ الملف الأولي يسحب تيار “I1” لإنتاج التدفق الضروري في القلب، حيث يسمى هذا التيار تيار ممغنط “Im” ونظراً لأنّ الملف استقرائي بحت فإنّ مقاومة اللف تساوي صفراً.

وبسبب هذا المحاثة الخالصة يتأخر التيار الممغنط “Im” عن جهد الإمداد “V1” بمقدار “90 درجة”، وهذا التيار “Im” صغير جداً، وينتج تدفقاً مغناطيسياً متناوباً في الطور مع التيار “Im”، كما يرتبط هذا التدفق المغناطيسي بكل من اللفات الأولية والثانوية وينتج المجالات الكهرومغناطيسية “E1″ و”E2” في اللفات ذات الصلة، حيث تعارض هذه المجالات الكهرومغناطيسية المستحثة جهد الإمداد “V1” وهو سبب إنتاج المجالات الكهرومغناطيسية وفقاً لقانون لينز، لذلك يكون “E1” مساوٍ في الحجم مثل “V1” لكن الطور المضاد لـ “V1”.

وبالمثل فإنّ “E2” هي طور مضاد مع “V1” لكن حجمها يعتمد على عدد الدورات في المرحلة الثانوية، أي “N2″، ومن ثم فإنّ كلا من المجالات الكهرومغناطيسية “E1″ و”E2” خارج الطور مع “V1” وهما في طور مع بعضهما البعض، كما أنّ مدخلات الطاقة إلى المحول هو مضاعفة الجهد الأولي وزاوية التيار وجيب التمام بينهما.

وهنا تكون زاوية الطور بين الجهد الأولي والتيار الأولي أو التيار المغنطيسي “90 درجة”، وجيب التمام “90 درجة” يساوي “صفراً” لذا فإن مدخلات الطاقة تساوي صفراً، وهذا لأنّه في حالة عدم وجود حمل تكون الطاقة الثانوية أو الناتج صفراً وأيضاً بسبب الخسارة المثالية تكون الخسائر صفراً أيضاً، ومن ثم فإنّ الطاقة المدخلة لمحول مثالي تحت أي حمل هي صفر.

ما هو المحول المثالي عند التحميل

ضع في اعتبارك أنّ المحول المثالي يتم تحميله وأن طبيعة الحمل استقرائية لذا فإنّ الناتج أو يتأخر التيار الثانوي عن طريق الإخراج أو الجهد الطرفي الثانوي “V2” بزاوية “Φ”، كما هذا التيار الثانوي “I2” التدفق الثانوي الذي يعاكس التدفق الرئيسي في القلب، لذلك يُطلق على “mmf N2I2” إزالة مغنطة الأمبير.

لتقليل تأثير التدفق الثانوي على التدفق الرئيسي يقوم الأساسي بسحب تيار إضافي “I1 ‘” ويسمى هذا التيار مكون تحميل للتيار، كما يوازن “ampere-turn N1I1 ‘N2I2 ampere-turn” بحيث يظل صافي التدفق كما هو، ومن ثم فإنّ “I1” الحالي هو عكس الاتجاه مع “I2” ويتم تحديد حجمه بواسطة “I1 ‘= N2 / N1 × I2”.

كما يتكون التيار الأساسي من تيار ممغنط لإنتاج التدفق المغناطيسي ومكون الحمل للتيار I1 ‘، ومن ثم فإن I1 = Im + I1 ‘، وبمقارنة الطور أعلاه بالمحول المثالي بدون حمل فإنّ التيار الأساسي يصنع الفرق بينهما فقط.

مبدأ عمل المحول عند الحمل بدون مقاومة اللف ومفاعلة التسرب

• في اللحظة التي يتم فيها توصيل الحمل بالمحول يبدأ التيار الثانوي في التدفق من خلال الحمل، واعتماداً على الحمل المتصل بالمرحلة الثانوية يختلف حجم ومرحلة التيار الثانوي “I2”.

• في حالة الحمل المقاوم يكون “I2” في الطور مع “V2″، وإذا كان حثياً “I2” متأخراً “V2” وللحمل السعوي “I2” يؤدي “V2″، وبسبب “mmf N2I2” الثانوي يقوم التيار الثانوي “I2” بإعداد التدفق المغناطيسي “Φ2” في القلب.

• هذا التدفق الثانوي يعارض التدفق الرئيسي الذي ينتج عن المكون الممغنط. يسمى هذا “mmf” بإزالة مغنطة الأمبير، وبسبب معارضة التدفق تقل المجالات الكهرومغناطيسية المستحثة في “E1” الأساسي.

• يقوم الأساسي بسحب المزيد من التيار من العرض بسبب زيادة فرق المتجه “V1 – E1″، كما يرجع هذا الرسم الحالي الإضافي إلى الحمل ومن ثم يُطلق عليه كعنصر تحميل للتيار الأساسي I2 ‘.

• تيار مكون الحمل هذا هو طور مضاد مع I2 وينتج التدفق Φ2 ‘من أجل تحييد تأثير Φ2، ومن ثم يوازن “mmf N1I2 ‘mmf N2I2″، وبالتالي فإنّ صافي التدفق في المحول ثابت وهذا ما يسمى أيضاً بالمحول كآلة تدفق ثابت.