المحولات الكهربية - شرح المحولات الكهربية

المحولات الكهربية - شرح المحولات الكهربية

المحولات الكهربائية هي اجهزة ثابتة  تستطيع رفع أو خفض الجهد والتيار المتردد مع ثبات القدرة الكهربائية بواسطة الحث الكهرومغناطيسي و هذا يسمح بنقل القدرة بكفاءة ، وبالتالي فإن المحولات هي المعدة الأساسية التي لا يمكن الاستغناء عنها لنقل القدرة و توزيعها

تركيب المحولات

يتركب المحول من عدة أجزاء رئيسية أهمها

1- القلب الحديدي

القلب الحديدي هو عبارة عن شرائح من صفائح الحديد السليكوني المعزول مصنوع من الصلب لتيسير التدفق المغناطيسي و مكون من شرائح مضغوطة مع بعضها البعض لمنع تكون التيارات الدوامية الناتجة من مرور خطوط الفيض المغناطيسي عبر القلب الحديدي اذا وظيفة قلب المحول هي نقل الفيض المغناطيسي لقطع الملف الثانوي

2- الملفات 

تصنع ملفات المحول من النحاس لتيسير مرور الاتيار الكهربي من خلاله حيث ان النحاس مقاومة صغيرة لمرور التيار الكهربي تنقسم ملفات المحول الى ملفات ابتدائية و ملفات ثانوية

أنواع المحولات من حيث عدد الأوجه

تنقسم المحولات من حيث عدد الاوجه الى 

محولات احادية الوجه

و تتعمل معظمها مع دوائر الكنترول في المصانع وهي محولات خافضة للجهد حيث يكون جهد المصدر 220 فولت و يكون موصل بالملفات الابتدائية و و يتم خفض الجهد على الملفات الثانوية إلى 24 أو 48 حسب الجهد الذي تناسبك 

محولات ثلاثية الأوجه

تستخدم المحولات ثلاثية الأوجه في منظومة القوى الكهربائية  و يمكن تقسيمها إلى محولات النقل ومحولات التوزيع 
محولات النقل تنقسم محولات النقل إلى نوعين رئيسين وهما 
محولات رافعة الجهد وتستخدم عند محطات توليد الكهرباء لرفع جهد التوليد إلى جهد النقل لتحسين كفاءة نقل القدرة  بسبب
1- أنه عندما يزيد الجهد يقل التيار في منظومة القوى مما يؤدي الى تقليل القدرة المفقودة في عملية نقل القدرة الكهربائية الي الاحمال
2- عندما يقل التيار الكهربي المار في كابلات منظومة النقل تقل مساحة مقطع الكابلات مما يقلل من تكاليف استخدام الكابلات و التي تكون مصنوعة في الأغلب من الالمنيوم او النحاس
محولات التوزيع
أما في محولات التوزيع لا يوجد بها غير المحولات خافضة الجهد حيث تقوم بخفض جهد منظومة النقل بتوصيلها على الملفات الابتدائية لمحولات التوزيع و خفض جهدها إلى جهد التوزيع على الملفات الثانوية تمهيدا لتوزيعها على الأحمال بأنواعها اذا كانت صناعية أو منزلية

نظرية عمل المحول

1- يوصل الملف الابتدائي بمصدر الجهد المراد تغييره، بينما طرفي الملف الثانوي بالدائرة المراد إمدادها بالجهد الآخر
2- يمر تيار متردد في الملف الابتدائي و يسبب تدفق للفيض المغناطيسي في القلب الحديدي
3- يعمل القلب الحديدي على تجميع خطوط الفيض المغناطيسي فيقطع بالتالي الملف الثانوي فيتولد بين طرفيه قوة دافعة كهربية مستحثة
4- عند غلق دائرة الملف الثانوي يمر تيار كهربي متردد في الدائرة يكون تردد هذا التيار مساو لتردد التيار المار في الملف الابتدائي
5- يتولد عن تيار الملف الثانوي فيض مغناطيسي يعاكس الفيض المغناطيسي الناشئ عن الملف الابتدائي

كفاءة المحول

تحسب كفاءة المحول عن طريق النسبة المئوية بين القدرة المنقولة من الملف الثانوي الى القدرة المنقولة من الملف الابتدائي وذلك لأنه إذا كان المحول مثاليا فإن القدرة على الملف الثانوي يجب أن تساوي القدرة على الملف الابتدائي ولكن في الحقيقة هذا لا يحدث حيث يحدث فقد في القدرة المنقولة 
هناك انواع اخري من المحولات غير محولات القدرة وهي محولات القياس ومنها
1- محولات الجهد تعمل على خفض الجهد على الدائرة إلى قيم مناسبة لأجهزة القياس و الوقاية وتستخدم في جميع أنظمة القوى الكهربائية  حيث تعمل على تحويل الجهد على الدائرة إلى 110 أو 100 فولت 
2- محولات التيار تعمل على تحويل التيار على الدائرة الي قيم مناسبة لأجهزة القياس و الوقاية وتستخدم في جميع أنظمة القوى الكهربائية  حيث تعمل على تحويل التيار المار في الدائرة إلى 5 أو 1 أمبير

 انظمة تبريد محولات القدرة 

ONAN يكون التبريد زيت طبيعي وهواء طبيعي
ONAF يكون التبريد زيت طبيعي و هواء مضغوط
OFAF يكون التبريد زيت مضغوط هواء مضغوط
كل من هذه الطرق في التبريد تستخدم على حسب القدرة الخاصة بالمحول فكلما زادت القدرة الخاصة بالمحول كلما زادت درجة حرارة المحول عند التحميل لذا وجب استخدام الطريقة المناسبة في التبريد لحماية المحول من مخاطر الارتفاع العالي في درجات الحرارة

أنواع الوقاية على دوائر المحولات

الهدف الرئيسي من وقاية المحولات هو حماية المحول حيث عند حدوث خلل ما تستشعر اجهزة الوقاية هذا الخلل وترسل إشارات الفصل الي المفاتيح لعزل هذا الخلل دون فص باقية عناصر المنظومة التي تعمل بطريقة صحيحة 
وقاية كهربائية
1- الوقاية التفاضلية
2- الوقاية ضد زيادة الفيض المغناطيسي
3- الوقاية ضد ارتفاع التيار الكهربي
4- الوقاية ضد التسرب الأرضي
وقاية الميكانيكية
1- البوخلز ريلي
2- وقاية تصريف الضغط الزائد ( طبة الانفجار )
3- الوقاية ضد ارتفاع درجة حرارة الملفات
4- الوقاية ضد ارتفاع درجة حرارة الزيت
5- بوخلز مغير الجهد
6- وقاية انخفاض أو ارتفاع منسوب الزيت

توصيل محولين على التوازى

يتم توصيل محولين على التوازى بغرض توزيع الحمل على المحولين وذلك عند زيادة حمل المحولات لتخفيف التحميل على المحول وللقيام بذلك هناك شروط وهي
1- نفس الجهد
2- نفس التردد
3- نفس مجموعة التوصيل
4- نفس إزاحة الوجه
5- نفس معاوقة الجهد ( معاوقة جهد دائرة القصر ) للحصول على توزيع متساوي للأحمال
6- نفس القدرة الاسمية
هناك أيضا بعض الأدوات التي يزود بها محول القدرة و التي تكون ضرورية بالنسبة للمحول ومنها 
1- منفس المحول و المزود بسيلكا جيل يعمل يعمل على دخول وخروج الهواء من و الى المحول لحماية ضغط المحول فعند زيادة حمل  المحول يزداد منسوب زيت المحول فيخرج الهواء من المحول عن طريق منفس المحول
وعندما تقل الاحمال يقل منسوب زيت المحول فيدخل الهواء إلى المحول عن طريق منفذ المحول و الذي يحتوي على زيت لامتصاص الأتربة والشوائب من الهواء ويحتوي على السيليكا جيل و التي تمتص الرطوبة من المحول و التي قد تسبب حدوث قوس كهربي داخل المحول لذا كل فترة يتم اختبار زيت المحول ضمن الصيانة الدورية للمحول.
2- مغير الجهد tap changer يعمل على تغيير نسبة تحويل المحول لضبط قيمة الجهد على الملف الثانوي و يوجد منه نوعان رئيسيان وهما 
1- مغير جهد يعمل على حمل on load tap changer
2- مغير لا يعمل على حمل off load tap changer
ويوضع مغير الجهد على ملفات الجهد الاعلي حيث شدة التيار أقل و بالتالي التقليل من شدة القوس الكهربي الناتج من تغيير خطوة المغير و الحفاظ على نقاط توصيله من الاحتراق والدمار.

الاختبارات المطلوبة على المحولات

1- اختبار نسبة التحويل Turns ratio
2- اختبار الميجر 
3- قياس زاوية الفقد tan delta
4- مقاومة الملفات DC resistance

الاختبارات المطلوبة على زيت المحول

1- قياس جهد الانكسار للمحول
2- تحليل مكونات زيت المحول