الحلقه الثالثه
نظرية عمل المحول
--------------
قبل ان نبدأ فى شرح نظرية عمل المحول
يجب ان نعرف
المعلومات التاليه
المجال المغناطيسي
هو المنطقة التي تنشأ حول الشحنات الكهربائية المتحركة وتؤثر على أي مادة مغناطيسية أو شحنة كهربائية متحركة داخل هذه المنطقة
خطوط المجال المغناطيسي
خطوط وهمية يدل اتجاهها عند أي نقطة على اتجاه المجال
الفيض المغناطيسي
هو العدد الكلي لخطوط المجال المغناطيسي التي تخترق مساحة معينة
شدة المجال المغناطيسي
عدد خطوط المجال التي تقطع وحدة المساحات العمودية على اتجاهها عند تلك النقطة
المجال المغناطيسي المنتظم
هو المجال الذي تكون كثافة فيضه متساوية المقدار موحدة الاتجاه عند جميع النقاط الواقعة فيه
شدة المجال المغناطيسي
هي القوة التي يؤثر بها المجال المغناطيسي على وحدة الشحنات الكهربائية الموجبة التي تتحرك بوحدة السرعات عند تلك انقطة في اتجاه عمودي على اتجاه المجال
التسلا
هي شدة المجال المغناطيسي الذي يؤثر بقوة مقدارها واحد نيوتن على شحنة موجبة مقدارها واحد كولوم تتحرك بسرعة واحد متر في الثانية في اتجاه يصنع زاوية قائمة مع اتجاه المجال
قانون أمبير
مجموع مقادير الدوران المغناطيسي على اجزاء المسار المغلق المختلفة يتناسب طرديا مع شدة التيار داخل ذلك المسار
الحث الكهرومغناطيسي
هو ظاهرة تولد قوة دافعة كهربائية تأثيرية وتيار تأثيري في موصل بتأثير المجال المغناطيسي
قانون فاراداي
تتناسب القوة الدافعة الكهربائية التأثيرية المتولدة في الموصل طرديا مع معدل التغير في الفيض المغناطيسي المؤثر على الموصل
الحث الذاتي لملف
هو النسبة بين القوة الدافعة التأثيرية المتولدة في الملف وبين معدل تغير التيار في ذلك الملف
الهنري
هو الحث الذاتي لملف اذا تغير التيار المار فيه بمعدل امبير واحد في الثانية الواحدة تولدت بين طرفيه قوة دافعة تأثيرية مقدارها واحد فولت
الحث المتبادل بين ملفين
هو التأثير المغناطيسي الحادث بين ملفين متجاورين أو متداخلين بحيث اذا تغير التيار في أحدهما يتأثر الاخر ويقاوم التغير الحادث في الأول
معامل الحث المتبادل بين ملفين
يقاس بمقدار القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في أحد الملفين عند تغير شدة التيار في الملف الاخر بمعدل واحد أمبير كل ثانية
كفاءة المحول
هي النسبة بين الطاقة الكهربائية في الملف الثانوي الى الطاقة الكهربائية في الملف الابتدائي أو هي النسبة بين قدرة الثانوي الى قدرة الابتدائي
كفاءة النقل
هو النسبة بين الطاقة الكهربائية الواصلة الى أماكن الاستهلاك والطاقة المرسلة من محطات التوليد
قاعدة لنز
اتجاه التيار التأثيري المتولد في ملف يكون بحيث يعاكس التغير في الفيض المغناطيسي المسبب له
التيار المتردد
هو التيار الذي تتغير شدته واتجاهه بصفة دورية مع الزمن
الممانعة الحثية لملف
هي الاعاقة أو المقاومة التي يلاقيها التيار المتردد عند مروره في ملف بسبب حثه الذاتي
تعليلات مهمه:
لا تتقاطع خطوط المجال المغناطيسي
لانه لا يمكن أن يكون للمجال أكثر من اتجاه عند نفس النقطة
عندما يقطع سلك مجالا مغناطيسيا تتولد بين طرفي السلك قوة دافعة تأثيرية
لأن المجال المغناطيسي يؤثر على الالكترونات الحرة في ذرات الموصل فتندفع من أحد طرفي السلك ( موجب ) الى الطرف الآخر ( سالب ) مما يؤدي الى فرق جهد بين طرفي السلك وقوة دافعة تأثيرية تسبب سريان تيار تأثيري في دائرة السلك
القوة الدافعة التأثيرية المتولدة بالحث الذاتي تكون في الملف الحلزوني أكبر منها في سلك مستقيم
لأن تغير شدة التيار في اللفة الأولى من الملف يسبب فيض متغير يقطع اللفة الثانية فتتولد فيها قوة دافعة تأثيرية وهكذا في جميع اللفات وبما أن اللفات متصلة على التوالي اذا القوة الدافعة التأثيرية المتولدة في الملف تكون أكبر من القوة الدافعة المتولدة في سلك مستقيم ولهذا ينمو التيار في السلك المستقيم أسرع من الملف وينهار التيار في السلك المستقيم أسرع من الملف
يلف ملف المقاومة القياسية لفا مزدوجا
لكي يكون اتجاه التيار في أحد فرعي الملف عكس اتجاهه في الفرع الاخر فيتساوى المجالان
المغناطيسيان ويتضادان ويعادل كل منهما الاخر فينعدم الحث الذاتي في الملف وتصبح المقاومة عديمة الحث الذاتي
لا يعمل المحول الكهربائي بالتيار المستمر
لأن التيار المستمر يولد مجالا ثابت الشدة والاتجاه بمعنى أنه لا يحدث تغير في الفيض المغناطيسي الذي يقطع الملف الثانوي فلا يتولد فيه قوة دافعة كهربائية تأثيرية
في المحول الكهربائي يصنع القلب الحديدي على شكل شرائح أو سيقان رفيعة معزولة عن بعضها
للتقليل من أثر التيارات الدوامية وبالتالي التقليل من فقد الطاقة
تصنع أسلاك الملفين الابتدائي والثانوي في المحول من النحاس
لأن المقاومة النوعية للنحاس صغيرة فتقل مقاومة الملفات فيقل الفقد في الطاقة
في المحول عندما تكون دائرة الملف الثانوي مفتوحة لا يمر تيار في الملف الابتدائي رغم اتصاله بمصدر التيار المتردد
بسبب تولد قوة دافعة تأثيرية عكسية بالحث الذاتي في الملف الابتدائي تكاد تكون مساوية ومضادة للقوة الدافعة للمصدر فينعدم التيار في الملف الابتدائي ولا يحدث استهلاك في الطاقة
في المحول الكهربائي اذا كانت دائرة الملف الثانوي مغلقة ودائرة الملف الابتدائي مغلقة فان
التيار الأصلي يمر في الملف الابتدائي ويحدث استهلاك للطاقة
لأنه عند لحظة نمو التيار الأصلي في الملف الابتدائي يتولد في الملف الثانوي تيار تأثيري عكسي وهذا التيار يولد فيضا مغناطيسيا يقاوم نمو الفيض المغناطيسي الأصلي في الملف الابتدائي فتضعف القوة الدافعة العكسية المتولدة بالحث الذاتي في الملف الابتدائي فيمر التيار الأصلي في الملف الابتدائي ( حث متبادل ) ويحدث استهلاك للطاقة ويلاحظ هنا وجود نوعين من الحث في المحول الأول حث ذاتي في الملف الابتدائي يظهر أثره عندما تكون دائرة الثانوي مفتوحة وحث متبادل بين الملفين الابتدائي والثانوي عندما تكون دائرة الملف الثانوي ودائرة الملف الابتدائي مغلقتين
يستخدم محول رافع لنقل الطاقة الكهربائية من محطة التوليد الى أماكن الاستهلاك ؟
لأن المحول الرافع يرفع القوة الدافعة المترددة بمقدار كبير فتقل شدة التيار المار في الأسلاك فتصبح صغيرة جدا ويكون مقدار الطاقة المفقودة في الاسلاك صغيرا جدا ( الطاقة المفقودة في صورة حرارية = مربع شدة التيار × المقاومة × الزمن
يوضع الملف الابتدائي داخل الملف الثانوي في المحول الكهربائي
لمنع تسرب بعض خطوط الفيض المغناطيسي خارج القلب الحديدي فتقطع خطوط الفيض جميعها الملف الثانوي
في المحول يصنع القلب من الحديد المطاوع
لأن الجزيئات المغناطيسية للحديد المطاوع سهلة الحركة وبذلك يمتنع تحول جزء من الطاقة الكهربائية الى طاقة طاقة ميكانيكية تستنفذ في تحريك الجزيئات المغناطيسية للقلب الحديدي
عمليا لا يوجد محول كهربائي كفاءته 100 %
بسبب فقد جزء من الطاقة في صورة
1- طاقة حرارية بسبب مقاومة الأسلاك
2- طاقة حرارية بسبب التيارات الدوامية
3- تسرب جزء من خطوط الفيض
4- طاقة ميكانيكية تستغل في تحريك الجزيئات المغناطيسية للقلب الحديدي
عند الترددات العالية تصبح الدائرة الكهربائية المكونة من مكثف ومصدر تيار متردد دائرة مغلقة
بما أن الممانعة السعوية تقل بزيادة التردد وبالتالي يسمح المكثف بمرورالتيارات ذات الترددات العالية فتعتبر الدائرة مغلقة
عند الترددات العالية تصبح الدائرة الكهربائية المكونة من ملف حث ومصدر متردد دائرة مفتوحة
بما أن الممانعة الحثية تزداد بزيادة التردد وبالتالي تكون كبيرة جدا في حالة الترددات العالية فلا يمر التيار وتصبح الدائرة مفتوحه
للمقاومة الاومية قيمة واحدة مهما تغير تردد المصدر بينما الممانعة الحثية أو السعوية يكون لها قيم متعددة عند تغير تردد المصدر ؟
لأن المقاومة الاومية لا تعتمد على تردد المصدر بينما الممانعة السعوية تتناسب عكسيا مع التردد والممانعة الحثية تتناسب طرديا معه
يفضل استخدام التيار المتردد عن التيار المستمر
لأن التيار المتردد يمكن رفع أو خفض قوته الدافعة بواسطة المحولات الكهربائية - 2- التيار المتردد يمر في دائرة بها مكثف - 3 - التيار المتردد يمكن تحويله الى تيار مستمر
