دورة فى المحولات الكهربية ( موضوع للمناقشة الشهرية )


(mohammedzaki11) #1

المحول الكهربى

المحوّل الكهربى (Transformer) جهاز في الهندسة الكهربائية، مؤلف من ملفين من الأسلاك المنفصلة الملفوفة حول قضبان حديدية فقط بمسافة بسيطة، يسمى الطرف المرتبط بالمولد الكهربي بالملف الإبتدائي بينما يطلق على الطرف المرتبط بالحمل الملف الثانوي ، و يستخدم المحول لتغيير قيمة الجهد الكهربي في نظام نقل الطاقة الكهربائية الذي يعمل على التيار المتردد حيث لا يمكن أن يعمل المحول في أنظمة التيار المستمر. فإذا كان جهد الطرف الثانوي أقل من جهد الإبتدائي كان المحول خافضا للجهد أما لو كان جهد الثانوي أعلى من جهد الإبتدائي كان المحول رافعا للجهد

المبدأ :

يقوم مبدأ عمل المحول الكهربي على قانون فرداي للحث الكهرومغناطيسي الذي ينص على أن قيمة القوة المحركة الكهربائية (الجهد الكهربائي) تتناسب طرديا مع معدل تغير التدفق المغناطيسي و لهذا السبب فإن المحول لا يعمل في أنظمة التيار المستمر لإن التيار المستمر يخلق مجالا مغناطيسيا ثابتا مقدار تغيره يساوي الصفر فلا يمكن خلق جهد كهربي حينها بطريقة الحث و هذا أحد الأسباب الرئيسية لتفضيل التيار المتردد على المستمر .

يوصل طرفا الملف الابتدائي بمصدر التيار المتردد ويوصل الملف الثانوي بالحمل المستهلك للطاقة الكهربية عند غلق دائرة الملف الثانوي فان التيار المار في الملف الابتدائي يحدث سيلا مغناطيسيا متناوبا في القلب الحديدي يولد في كل لفة من كلا الملفين ق ـ د ـ ك ـ واحدة للحث فاذا كان في الملف الابتدائي عدد ـ و1 ـ من اللفات وفي الملف الثانوي عدد ـ و2 ـ من اللفات فان القوة الدافعة الكهربية التأثيرية في كلا الملفين تكون متناسبة طرديا مع عدد اللفات فيهما

ملاحظة

عند فتح دائرة الملف الثانوي فان تيار الملف الابتدائي يكاد ينعدم حيث أن الحث الذاتي للملف الابتدائي يعمل على توليد تيار تأثيري عكسي يكاد يكون مساويا ومعاكسا للتيار الأصلي فينعدم التيار في الابتدائي ولا يحدث استهلاك للطاقة ـ العمل العقيم للمحول ـ idling ـ نستنتج من هذا أنه أثناء العمل العقيم للمحول يكون الجهد على الملفين متناسب طرديا مع عدد لفات الملفين

عند غلق دائرة الملف الثانوي ( توصيل حمل ـ جهز التليفزيون مثلا ـ بالمحول ) فان تيار الملف الثانوي يولد مجالا مغناطيسيا في القلب الحديدي متجها في مقابلة فيض الملف الأبتدائي ويقوم اضعاف الفيض في القلب بتصغير القوة الدافعة الكهربية التأثيرية في الملف الابتدائي ولذلك ينمو التيار فيه الى القيمة ت 1 ويقوم فيها فيضه المغناطيسي بالتعويض عن الفيض المقابل للملف الثانوي فيبقى الفيض الناتج من ذلك في القلب كما كان

الغرض منه

  • رفع أو خفض القوة الدافعة الكهربيةالمترددة
  • نقل الطاقة الكهربائية من أماكن توليدها الى أماكن استهلاكها

تصنف المحولات من حيث التردد:

  1. محولات تردد شديد الأنخفاض Very low frequency Transformer
  2. محولات تردد صوتى Audio frequency Transformer
  3. محولات تردد عالى High frequency Transformer
  4. محولات تردد متوسط IF frequency transformer

النوع الأول يستخدم فى نظم القوى الكهربية . اما الأنواع الثلاثة الآخيرة فلها عدة استخدامات فى اجهزة الأتصالات و دوائر مصادر التغذية الكهربية ( DC / DC converter ) المستخدمة مع اجهزة الوقاية فى محطات التحويل.

تصنيف المحولات من حيث نسبةالتحويل:

  1. محولات رفع Step-up
  2. محولات خفض Step-down

ملحوظة:

المحول يمكن ان يعمل كمحول خافض أو محول رافع أعتمادا على أتجاه التغذية و لا يوجد بين المحول الرافع او المحول الخافض أى اختلاف فى التركيب او التصميم.
خللي بالك ــ المحول الرافع للجهد خافض للتيار والعكس صحيح

تصنيف المحولات من حيث الوظيفة الكهربية:

  1. محولات قدرة ( Power Transformer ) وهي المحولات المستخدمة فى شبكات النقل الكهربية ومحطات التوليد الكهربية.

  2. محولات توزيع ( Distribution Transformer ) و هى المحولات المستخدمة فى شبكات التوزيع الكهربائية

  3. محولات قياس وتنقسم إلى نوعين

    1. محولات جهد Voltage Transformer .
    2. محولات التيار Current Transformer.

التركيب

تركيب المحول Construction of Transformer

يتركب المحول من ثلاثة أجزاء رئيسية هى:

  • الملف الأبتدائى Primary Winding
  • الملف الثانوى Secondary Winding
  • القلب الحديدى Core

العناصر الثلاثة المذكورة اعلاه هى اجزاء المحول الأساسية اما فىمحولات القدرة ( Power Transformer ) فيتم إضافة الأجزاء التالية

  • خزان الزيت الرئيسى Main Tank
  • خزان التمدد Conservator
  • ريديتر ( مجموعة مواسيرللتبريد الزيت ) Radiator
  • طلمبة ضخ الزيت Oil pump
  • مجموعة مراوح التبريد Cooling Fan
  • منظم الجهد Tap Changer
  • عازل أختراق الجهد العالى HV Pushing

طرق الوقاية والحماية المستخدمة فى المحول الكهربى:

  1. وقايات كهربية : وهي مجموعة من الوقايات اهمها الوقاية التفاضلية
  2. الوقايات الميكانيكية : ومن ضمنها البوخلز ريليه

وهو جهار يكون متصل بجسم المحول بين التانك الرئيسي و تنك الزيت conservator عن طريق انبوبه معدنية متصلة بجسم المحول وظيفة هذا الريليه هي حماية المحول من القصر الداخلي بين ملفات المحول internal) short circuit between the coils (windings وليس لمستوي الزيت لان مستوي الزيت له قياس زجاجي اعلي المحول يبين مستوي الزيت
·
يعتمد البوخلز في عملة علي فكرة ان التيار الكهربي العالي يسخن الزيت الموجود داخل المحول مما ينشئ عنه تحلل للزيت وتحوله من الحالة السائلة الي الحالة الغازيه وكما تعرف ان الغازات اقل كثافة من السوائل لذلك يتصاعد الي اعلي مندفعا تجاه اعلي جسم المحول وهو تنك الزيت conservator وبذلك سيمر بالبوخلز و الذي يحتوي علي عوامتين موضوعتين بطريقة معينة احداهما متصلة بدائرة انذار والأخري بدائرة الفصل tripping المتصلة بدائرة الإنذار تعمل في حالة ان يكون تيار القصر صغير مما نتج عنه كميه صغيرة من الغازات والتي بكونها لا تستطيع ان تحرك عوامة الفصل لانها تتطلب قوي اكبرمن الغازات حتي تتحرك لتلامس الlimit switch ليقفل دائرة الفصل
اذن في النهاية فان البوخلز هو جهاز يعمل علي وقاية المحول من تيارات القصرالداخلية معتمدا في عمله علي البخرة و الغازات الناتجة عن احتراق الزيت الموجود داخل المحول نتيجة التيارات العالية سواء قصر او حمل عالي علي المحول overloading

والسؤال الان :هل اى متمم يناسب اى محول؟

والجواب لا لأن كل محول له متمم يتناسب مع ال rating الخاص به لان المحولات ليست متساوية الحجم فكل power ولها حجمها وكذلك حسب الشركة المصنعة للمحول فهناك ABB,siemens ,Alstom,schnider وغيرها كثير ولكن نفس فكرة العمل ثابتة للكل

الطاقة المفقودة في المحول وكيفية الحد منها

  • جزء من الطاقة الكهربية يتحول الى طاقة حرارية بسبب مقاومة الأسلاك

  • للحد من الفقد بسبب المقاومة تصنع الملفات من النحاس الذي له مقاومة نوعية منخفضة

  • جزء يفقد بسبب التيارات الدوامية المتولدة في القلب الحديدي

  • يصنع القلب الحديدي من شرائح رقيقة من الحديد المطاوع السليكوني معزولة عن بعضها للحد من التيارات الدوامية

  • تسرب جزء من خطوط الفيض خارج القلب الحديدي فلا تقطع الملف الثانوي

  • يوضع الملف الابتدائي داخل الملف الثانوي ويعزل عنه

  • جزء يفقد في صورة طاقة ميكانيكية تستنفذ في تحريك الجزيئات المغناطيسية للقلب الحديدي

  • للحد من الفقد يصنع القلب من الحديد المطاوع لسهولة حركة جزيئاته المغناطيسية

كفاءة المحول

هي النسبة بين الطاقة الكهربائية في الملف الثانوي الى الطاقة الكهربائية في الملف الابتدائي أو هي النسبة بين قدرة الملف الثانوي وقدرة الملف الابتدائي

استخدام المحول في نقل القدرة الكهربية

لا يمكن تحقيق الاستعمال الفعال للطاقة الكهربائية الا بواسطة نقلها لمسافات بعيدة بأقل خسارة ممكنة ويجب لهذا نقل الطاقة تحت جهد عالي جدا حيث توجد محولات رافعة عند أماكن توليد الطاقة وتنقل الطاقة عبر الأسلاك والأبراج الهوائية الى أماكن الاستهلاك حيث توجد محولات لخفض القوة الدافعة

كفاءة النقل

هي النسبة بين الطاقة الكهربائية التي تصل الى أماكن الاستهلاك والطاقة الكهربية الناتجة في محطات التوليد


شرح المحول الكهربائي ومبدأ عمله وأنواعه واصنافة وكيفية تركيبه
(محمد التونجي) #2

الأخ محمد زكي :
اشكر لك طرحك للموضوع واقدر لك الجهد المبذول في تنسيق فقرات الموضوع وصياغة الموضوع

والفت نظر الإخوة الأعضاء بأنه سيتم تثبيت هذه الدورة وسأطرحها موضوعآ للمناقشة الشهرية حيث يستطيع الإخوة المهندسين المشاركة في اغناء هذه الدورة وتسليط الضوء على موضوع المحولات بكافة أنواعها فهو موضوع كبير ومتفرع . وأرجو من كل إخوتنا الكرام طرح مشاركاتهم مرفقة بالقوانين والدساتير والصور التوضيحية ان أمكن حتى نعطي الموضوع حقه

أخ محمد كتبت في مشاركتك :
واسمح لي بعد إذنك ان أوضح الفكرة أكثر ولنعرف عمل المحول من حيث كونه رافع او خافض للجهد ليس اعتمادا على جهد ي التغذية (الدخل والخرج) فهذا الأسلوب في التعريف لن يمكننا في معرفة نوع المحول الا بعد تطبيق جهد التغذية أما ان أردنا معرفة نوع المحول من خلال تصميمه ومعطياته الفنية فنستطيع القول :

إذا كان عدد لفات الملف الثانوي اكبر من عدد لفات الملف الابتدائي فان المحول سيقوم برفع الجهد وعندها يسمى محولا رافعا للجهد والعكس صحيح . أي إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي اكبر من عدد لفات الملف الثانوي فان المحول سيقوم بخفض الجهد ويسمى عندها المحول خافضا للجهد
ولنأخذ مثالا عمليا على ذلك ولكن قبل المثال دعونا نعرف نسبة عدد اللفات :

تعرف مصطلح نسبة عدد اللفات بأنه نسبة عدد لفات الملف الثانوي (Ns) الى عدد لفات الملف الابتدائي (Np) ويكتب كما في الشكل التالي :

1فلو فرصنا ان عدد لفات الملف الثانوي هي (100 لفة ) وان عدد لفات الملف الابتدائي هي ( 10 لفات )فان نسبة اللفات واعتمادا على التعريف السابق ستكون :

نعبر عن ذلك بقولنا : ان نسبة اللفات هي ( عشرة الى واحد ) وبالتالي فن جهد الملف الثانوي سيكون اكبر عشرة أضعاف الملف الابتدائي أي ان نسبة الجهد تساوي نسبة عدد الفات:

حيث (Es) هي جهد الملف الثانوي
(Ep) هي جهد الملف الأولي
ويمكننا الآن استخدام هذه العلاقة الرياضية في حساب جهد الملف الثانوي في حال تم معرفة نسبة عدد اللفات والجهد المطبق على الملف الابتدائي
نعود الآن الى طرح مثال عملي :
فلو فرضنا ولدينا محول كهربائي نسبة اللفات فيه هي نفس النسبة السابقة وطبقنا على ملفه الابتدائي جهد قدره (100 V ) فان الجهد المتولد عند الملف الثانوي يحسب على الشكل التالي

أي أننا بإمكاننا وباختيار عدد اللفات المناسبة نستطيع رفع الجهد الى أي قيمة نرغب بها
أرجو ان تكون الفكرة قد وضحت
واترك الآن للإخوة الكرام طرح مثالا آخر ولكن هذه المرة عن محول خافض للجهد


(mohammedzaki11) #3

شكراً لأدارة الموقع على ذلك التقدير وعلى الأضافة وشكراً لحسن وسرعة المتابعة لأول مشاركاتى واتمنى أن يوفقنى الله لما هو افضل


تيار الملف الابتدائى * تيار الملف الثانوى = عدد لفات الملف الأبتدائى * عدد لفات الملف الثانوى

NS * NP = IS * IP

القدرة = قدرة الملف الابتدائى = قدرة الملف الثانوى

P = Pp = Ps

القدرة = جهد الأبتدائى * تيار الأبتدائى

IP * VP = P

القدرة = جهد الثانوى * تيار الثانوى

IS * VS = P

تيار الملف الابتدائى * تيار الملف الثانوى = عدد لفات الملف الأبتدائى * عدد لفات الملف الثانوى

NS * NP = IS * IP

NS نسبة التحويل = عدد ملفات الملف الثانوى =

NP عدد ملفات الملف الأبتدائى

جهد الملف الثانوى= عدد لفات الملف الثانوى

جهد الملف الأبتدائى عدد لفات الملف الأبتدائى

NS = VS
NP VP

عدد لفات الملف الثانوى 20 لفة
عددلفات الملف الابتدائى 80 لفة
نسبة التحويل = 20/80 = .25
جهد الملف الابتدائى = 400 فولت
20/80 = جهد الثانوى / 400
جهد الثانوى = 20/80 * 400 = 100 فولت


(system) #4

مشكور على هذه المعلومات القيمة


(system) #7

بارك الله فيك
معلومات مفيدة


(system) #8

اشكر الخوه الكرام على هذا الموضوع الجميل
واسمحو لى باضافه نقاط متواضعه

يمكن تقسيم المحولات حسب المكان الذى توضع به فمثلا:-
1-محولات التوزيع وغالبا ما نجدها فى الاماكن السكنيه وفى هذا النوع يدخل جهد الخط على المحول بتوصيله دلتا وذلك لتقليل الهارمونيك وتخرج ستار لحاجتنا الى نقطه تعادل(neutral)بحيث يصبح الجهد بينها وبين line 220فولت حيث تعمل الجهزه المنزليه على هذا الجهد
اخوكم مصطفى


(mohammedzaki11) #9

سعدنا بمشاركتك أخ مصطفى وفى انتظار المزيد


(انس عبد الرحمن) #10

السلام عليكم
اخواني مشكورين حد يفيدني عن حلول اشالية الدون فولت في شبكات الجهد المنخفض420


(mohammedzaki11) #11

بالنسبة لشبكات الجهد المنخفض هناك
علاقة عكسية بين الفولت والتيار فإذا ذادت الاحمال وارتفع الامبير دون
المقنن فإن ذلك يؤدى لحدوث انخفاض فى الفولت
وكذلك عدم وجود وحدة تحسين معامل القدرة لها دور هام فى ذلك حيث انها تعمل على تقليل الانخفاض فى الفولت نتيجة الحمل المفاجئ
وياريت اكون فهمت انت تقصد ايه واكون تمكنت من افادتك والله الموفق


(system) #12

اخواني ممكن دائرة لخفض الجهد من 220 متناوب الى 12 فولت مستمر باستخدام المتسعة والزنر دايود وبالقيم

جزاكم الله خيرا


#14

مشاركة رائعة جدا وتم اضافتها بالمجلة الهندسية


(system) #15

بارك الله فيكم و جزاكم عنا كل خير


(ربحي برق) #16

اللهم لك الحمد
جزاكم الله خيرا


(mohammedzaki11) #17

شكراً على ذلك وان شاء الله جارى أعداد ملف عن المحول الذاتى فبرجاء النظر إليه بعين الاعتبار.
ياترى ممكن اعرف النجوم الخاصة بالعضوية يتم احتسابها على أى أساس يعنى كيف ارتقى من عضو جديد إلى ماهو افضل
برجاء الاجابة


(محمد التونجي) #18

اخ محمد يبدو ان طموحك كبير وهذا شئ تحمد عليه
بانتظار ملفك عن المحول الذاتي لاغناء الموضوع


(system) #19

مشششششششششششششكور


(ابو العربي) #20

أخي الفاضل شكرا لك على طرح هذا الموضوع ، فإن محولات القدرة الكهربائية تعد ركيزة اساسية فى نقل وتوزيع القدرة الكهربائية ، وتحتاج منا تقديم كل معلومة قد تفيد ف هذا الموضوع ، ولو سمحت لي بأن أوضح بعد النقاط التى قد تهم البعض ف هذا الموضوع ، مواصفات محولات القدرة ( نعطي مثال ومنه نخرج ان شاء الله بالفائدة ) :

محول قدرة 3 فاز / 500 ك.ف.أ / جهد ابتدائي 11000 ف / جهد ثانوي 380 - 220 ف / تبريد زيت

هذه المواصفات هي مواصفات محول قدرة عند شرائه والمواصفات كالتالي :

  1. نحدد عدد الأوجه للمحول ( يوجد محولاات 3 فاز / ومحولاات 1 فاز او 2 فاز ) - المحول الموجود بالمثال 3 فاز
  2. نحدد قدرة المحول ( القدرة الظاهرية S = I x V /1000 KVA ) - وفي هذا المثال قدرة المحول = 500 ك.ف.أ

هل يمكن تحديد التيار الأبتدائي والتيار الثانوي ؟ نعم باستخدام معادلة القدرة الظاهري كالتالي:

تيار الأبتدائي من تطبيق العلاقة على الملف الإبتدائي S = I p x Vp 500 =Ipx 11000/1000
نجد أن Ip= 45.45 A

تيار الثانوي من تطبيق العلاقة على الملف الثانوي S = I s x Vs 500 =Isx 380/1000
نجد أن Is= 1315.7 A

وللتأكد من ذلك فإن تيار اللإبتدائي / تيار الثانوي = جهد الثانوي / جهد الإبتدائي ( والعكس صحيح )
45.45/1315.7 = 380/11000

  1. نحدد الجهد الإبتدائي للمحول ( 11000 ف كما ف المثال ) وكذلك الجهد الثانوي ( 380ف - 220 ف كما ف المثال )

ويتلاحظ لنا أن هذا المحول محول خفض ( وكل محولاات التوزيع هي محولات خفض للجهد )

ويتلاحظ لنا ايضا ان جهد الثانوي هو 380 ف ( جهد اللاين Phase To Phase ) و 220 ف ( جه اللاين مع الطرف المتعادل Phase To Neutral )

  1. بعد ذلك نحدد نوع تبريد المحول ( بعض المحولاات تبريد زيت وهو الشائع استخدامه وبعضه تبريد هواء … ألخ )

هذه مداخلة بسيطة اردت توضيح بعض النقاط لوضع مواصفات محول ، وفي المرة القادمة ان شا الله نتطرق للمزيد من تحديد الحمل المناسب للمحول ، وطريقة ربطه بشبكة كهرباء الضغط العالي وكيفية تأمين نفسك عند التعامل مع محولات الجهد العالي

،،،، ونسأل الله التوفيق للجميع …


(system) #21

السلام عليكم
كيف يتم تحديد عدد اللفات و مقدار مقاومة السلك المستخدم للملف الابتدائي في حالة ان الفولتية المسلطة عليه 220 فولت و اذا تم التصميم الدقيق للملف اابتدائي ماذا يحدث اذا قمنا برفع الفولتية المسلطة عليه اكثر من 220 فولت

نفترض اننا لم نقوم بلف الملف الثانوي و ترك مكانه فارغا
ارجو الجواب الوافي
شكرا لكم


(system) #22

مشكور على هذه المعلومات القيمة


(محمد التونجي) #23

اشكر الجميع على مشاركاتهم الطيبة

اما الاخوة الذين طرحو ا مشاركات عن محولات التوتر المتوسط والعالي واخص بالذكر الاخ احمد جلاد
كنت اتمنى منهم تاجيل طرح مواضيع محولات الجهد المتوسط والعالي لانه سيتم تناوله في موضوع مستقل
على كل كانت مشاركات طيبة اغنت الموضوع وسنتابع المناقشة