صيغ المحولات: التعريف ، المبادئ ، الأنواع ، أمثلة المشاكل

في الصيغة الرياضية ، يُحسب المحول لإيجاد الجهد على جهاز كهربائي.

المحولات أو ما يشار إليه غالبًا باسم "المحولات" هي واحدة من عشرات الأدوات المهمة عند استخدام المعدات الإلكترونية.

على سبيل المثال ، عندما تلعب ألعاب Nintendo ، ستحتاج إلى 80 فولت ، لكن الجهد الكهربائي في المنزل يحتوي على 110 فولت ، لذا ستحتاج إلى محول لتحويل 110 فولت من الكهرباء المنزلية إلى 80 فقط فولت.

المزيد حول صيغة المحولات ، راجع المراجعة التالية.

فهم المحولات

المحول هو جهاز يستخدم لنقل الطاقة الكهربائية بين دائرتين أو أكثر من خلال الحث الكهرومغناطيسي.

على سبيل المثال ، لخفض جهد التيار المتردد من 220 فولت إلى 12 فولت تيار متردد أو زيادة الجهد من 110 فولت إلى 220 فولت تيار متردد.

يعمل المحول وفقًا لمبدأ الحث الكهرومغناطيسي ويمكنه العمل فقط في جهد التيار المتردد (التيار المتردد / التيار البديل).

في توزيع الطاقة الكهربائية يكون للمحول دور مهم جدا لأنه يستطيع ذلك زيادة الكهرباء القادمة من محطات الطاقة بواسطة PLN تصل إلى مئات الكيلو فولت إلى وزعت.

بالإضافة إلى ذلك ، يقوم المحول أيضًا بخفض جهد التيار الكهربائي إلى الجهد المطلوب في كل منزل أو مكتب والذي يستخدم بشكل عام جهد 220 فولت تيار متردد.

أجزاء المحولات

بشكل عام ، يتكون المحول من 3 أجزاء كالتالي:

• الملف الأساسي (N_ص) حيث يتم إدخال الجهد الأولي.
• ملف ثانوي (N_س) حيث يتدفق جهد الخرج.
• يتكون القلب الحديدي (اللب المغناطيسي) من طبقة صفيحة دينامو مرتبة في طبقات.

مبدأ العمل للمحول

يأخذ المحول جهدًا من الكهرباء ثم يحوله إلى كهرباء بجهد مختلف.

يعمل هذا المحول بشكل أساسي عن طريق تغيير الجهد باستخدام خاصيتين كهربائيتين.

أولاً ، ستنشئ الكهرباء التي تتدفق عبر ملف مجالًا مغناطيسيًا.

سيؤدي كلا التغيرين في المجال المغناطيسي (التدفق المغناطيسي) إلى ظهور emf مستحث.

سوف يتسبب التيار المتردد الذي يدخل الملف الأساسي بعد ذلك في تدفق مغناطيسي متناوب له قلب مغناطيسي.

بعد ذلك ، سوف يمر التدفق المغناطيسي المتناوب عبر الملف الثانوي ويسبب emf مستحثًا.

يعتمد حجم emf المستحث أيضًا على معدل تغير التدفق وعدد الدورات في الملف الثانوي.

معادلات / صيغ المحولات

في المحول ، يمكن عمل معادلة أو صيغة رياضية للمحول على النحو التالي:

وصف صيغة المحولات:

• الخامس_ص = الجهد في الملف الأساسي.
• الخامس_س = الجهد في الملف الثانوي.
• ن_ص = عدد اللفات في الملف الأساسي.
• ن_س = عدد الدورات في الملف الثانوي.

أنواع المحولات

انطلاقًا من تغييرات الجهد التي يتم إجراؤها ، يتم تقسيم المحولات إلى نوعين مختلفين ، بما في ذلك:

1. خطوة متابعة المحولات

لديه وظيفة لزيادة أو تكبير الجهد المتناوب في المنبع.

يتميز محول الصعود بالخصائص التالية:

• الجهد في الملف الثانوي أكبر من الجهد في الملف الأساسي (V> Vp).
• عدد اللفات في الملف الثانوي أكثر من الملف الأساسي (Ns> Np).
• التيار في الملف الأساسي أكبر من التيار الكهربائي في الملف الثانوي (Ip> Is).

2. خطوة - أسفل المحولات

يعمل على تقليل أو خفض الجهد المتناوب من المصدر.

يتميز المحول التدريجي بالخصائص التالية:

• نائب الرئيس> مقابل.
• NP> Ns.
• ايب

بالإضافة إلى النوعين أعلاه ، تحتوي المحولات أيضًا على عدة أنواع أخرى مثل:

أ. إذا كان محول

يعمل محول IF أو المعروف أيضًا باسم محول التردد المتوسط ​​على تضخيم التردد المتوسط ​​البالغ 10.7 ميجاهرتز والذي يستخدم بشكل شائع في كل من مستقبلات الراديو AM أو FM.

يمكنك العثور على هذا النوع من المحولات على الراديو التقليدي.

ب. محول النبض

تم تصميم محولات النبض خصيصًا لتوفير خرج موجة النبض.

باستخدام مادة أساسية تتشبع بسرعة ، بعد أن يصل التيار الأساسي إلى نقطة معينة ، سيتوقف التدفق المغناطيسي عن التغير.

لأنه ، يتم تشكيل emf المستحث في اللف الثانوي فقط ، إذا كان هناك تغيير في التدفق المغناطيسي ، إذن سيوفر المحول الإخراج فقط عندما يكون القلب غير مشبع ، أي عندما يكون التيار في الملف الأساسي عكس.

ج. محول محول / مزود طاقة

يعمل على تغيير الجهد من التيار المتردد إلى التيار المستمر والذي يستخدم على نطاق واسع مع اختيار الفولتية والتيارات المتغيرة.

يشتمل المحول المستخدم في المحول على نوع التنحي الذي يعمل على خفض الجهد من مسافة الكهرباء PLN إلى الجهاز الإلكتروني حسب الحاجة.

د. محول ذاتي المحول

يحتوي هذا النوع من المحولات على ملف واحد فقط حيث يكون بعض الملفات الأولية مملوكة أيضًا للثانوي.

يمكن صنع اللفات في هذا النوع من المحولات بسلك أرق من الأنواع الأخرى.

تتمثل ميزة استخدام هذا المحول في أنه يتمتع بحجم أصغر وخطر خسارة أقل من المحولات ذات الملفين.

ومع ذلك ، لا يمكن استخدام هذا النوع من المحولات لزيادة جهد التيار الكهربائي عدة مرات.

ه. محول العزلة

يحتوي على نفس عدد المنعطفات الثانوية مثل الابتدائية ، وبالتالي فإن الجهد الثانوي هو نفس الجهد الأساسي.

ولكن في بعض التصميمات الأخرى ، يتم إجراء اللف الثانوي بشكل أكبر قليلاً للتعويض عن مقدار الخسارة.

يستخدم هذا النوع من المحولات للعزل بين دائرتين.

في تطبيق الصوت ، تم استبدال هذا النوع من المحولات بالاقتران.

F. ثلاث مراحل محول

يتكون هذا النوع من المحولات من ثلاثة محولات متصلة ببعضها البعض على وجه التحديد.

بالنسبة للملفات ، يتم توصيل الملف الأساسي بشكل عام بطريقة نجمة (Y) ويتم توصيل الملف الثانوي بطريقة دلتا.

ز. محول ذاتي متغير

المحول التلقائي المتغير هو محول ذاتي عادي يمكن تغيير خيوطه الوسطى. بالإضافة إلى توفير نسبة اللف الأولية والثانوية التي تختلف أيضًا.

كفاءة المحولات

الكفاءة هي القيمة التي تحدد النسبة بين طاقة الإدخال (Pin) وطاقة الإخراج (Pout).

تتم صياغة قيمة كفاءة المحول على النحو التالي:

معلومة:

• = كفاءة المحولات (٪)
• Ps = القوة في الملف الثانوي (W)
• Pp = الطاقة في الملف الأساسي (W)
• هو = التيار في الملف الثانوي (أ)
• Ip = التيار في الملف الأساسي (A)

إذا كانت كفاءة المحول تساوي 100٪ ، فهذا يعني أن الطاقة الكهربائية في الملف الأساسي هي نفس الطاقة الكهربائية في الملف الثانوي.

Ps = ص
Vp Ip = Vs Is
Vp / Vs = Is / Ip

بالنسبة لصيغة المحولات:

Vp / Vs = Np / Ns

إذن صيغة المحولات:

هو / Ip = Np / Ns

يسمى هذا المحول بالمحول المثالي.

إذا كانت كفاءة المحول أقل من 100٪ ، فهذا يدل على فقدان الطاقة الكهربائية أو يشار إليه بفقدان الطاقة. يشار إلى هذه المحولات على أنها محولات غير مثالية.

تتم صياغة مقدار الطاقة المفقودة على النحو التالي:

الرقم الهيدروجيني = دبوس - العبوس = Pp - Ps

معلومة:

• Ph = الطاقة الكهربائية المفقودة أو فقدان الطاقة (W)

خسائر في المحولات

هناك الكثير من العيوب الموجودة في المحول / المحول ، بما في ذلك ما يلي:

1. خسارة القابض

الخسائر التي تحدث لأن الاقتران الأولي-الثانوي ليس مثاليًا ، لذلك لا يقطع كل التدفق المغناطيسي الناجم عن الابتدائية الملف الثانوي.

يمكن تقليل هذه الخسارة الواحدة عن طريق لف اللفات في طبقات بين الابتدائية والثانوية.

2. خسائر التخلفية

تحدث هذه الخسارة عندما يعكس التيار الأساسي للتيار المتردد الاتجاه. هذا لأن قلب المحول لا يمكنه تغيير اتجاه التدفق المغناطيسي على الفور.

يمكن تقليل هذا النوع من الخسارة باستخدام مادة أساسية ذات تردد منخفض.

3. خسائر النحاس

يرجع فقدان I 2 R في الملف النحاسي إلى مقاومة النحاس والتيار الكهربائي المتدفق خلاله.

4. فقدان القدرة البرية

ترجع هذه الخسارة إلى السعة الشاردة الموجودة في لفات المحولات.

يمكن أن تؤثر هذه الخسائر على كفاءة المحولات في الترددات العالية.

يمكن تقليل الخسائر عن طريق لف اللفات الأولية والثانوية بشكل شبه عشوائي.

5. خسائر إيدي الحالية

ترجع هذه الخسارة إلى مدخلات emf ، والتي تخلق تيارًا في النواة المغناطيسية يعارض التغيير في التدفق المغناطيسي ويولد emf.

بسبب التدفق المغناطيسي المتغير ، هناك تنافر للتدفق المغناطيسي في المادة الأساسية.

يمكن تقليل الخسائر إذا تم استخدام طبقات متعددة.

6. مساوئ تأثير الجلد

تحمل الموصلات الأخرى دائمًا تيارًا متناوبًا ، لكن هذا التيار يميل إلى التدفق في سطح الموصل.

سيؤدي ذلك إلى زيادة فقدان السعة وزيادة المقاومة النسبية للملف.

يمكن تقليل الخسائر باستخدام سلك Litz ، وهو سلك يتكون من عدة أسلاك صغيرة معزولة عن بعضها البعض.

لاستخدام ترددات الراديو ، حاول استخدام سلك محفور أو صفيحة نحاسية رفيعة بدلاً من الأسلاك العادية.

أمثلة على مشاكل المحولات

لفهم المراجعة أعلاه بشكل أفضل ، نقدم هنا بعض الأمثلة على مشاكل المحولات ، بما في ذلك: