ما هو رواتب المهندسين في فرنسا ؟

 

المحولات الكهربائية 

                          

هل تسألت يوما عن تعريف المحولات الكهربائية وطريقة عملها وتصنيفها و مم تتألف بنيتها و طريقة تبريدها؟ 

 المحولات الكهربائية : ما هي المحولات الكهربائية وطرق عملها وطرق تصنيفها 

ما هي المحولة :

هي جهاز كهرومغناطيسي ستاتيكي، يقوم بتحويل القدرة الكهربائية للتيار المتناوب إلى قدرة كهربائية أخرى مختلفة بالتوتر او التردد أو عدد الأطوار، استعمل المحول لأول مرة للأغراض الفنية عام 1876، يتألف المحول من دارتين كهربائيتين متداخلتين عن طريق دارة مغناطيسية ،بحيث تنتقل الطاقة الكهربائية من الملف الأولي إلى الملف الثانوي بالتحريض المغناطيسي، الدارة الأولى هي ملف التوتر المرتفع (الملف الأولي) والدارة الثانية هي ملف التوتر المنخفض (الملف الثانوي) اما الدارة المغناطيسية عبارة عن النواة الحديدية، ولا يكون الملفان الأولي و الثانوي مرتبطان فيزيائيا بسبب وجود العازل، يرمز له بالشكل :

و من المتفق عليه عالميا الكتابة على اللوحة الاسمية للمحول قيمة الجهد العالي و المنخفض و الاستطاعة الظاهرية و التيارات الخطية و التردد و عدد الأطوار و طريقة التوصيل (نجمي، مثلثي) قصر الدارة، نظام التشغيل و طريقة التبريد وقيم أخرى حسب الشركة المصنعة. 

و تتمز المحولة بكفاءة عالية إذ أن مردودها يمكن أن يصل إلى 95%. 

طريقة عملها :

عند تطبيق جهد كهربائي في الملف الأولي يؤدي إلى تولد حقل مغناطيسي يعبر الحقل المغناطيسي إلى الملف الثانوي يؤدي إلى تولد جهد كهربائي في الملف الثانوي، ويكون الحقل الناشئ عن الملف الثانوي عكسه في الملف الأولي، و يتعلق الجهد الأولي و الثانوي طردا مع عدد اللفات حسب القانون:

تصنيف المحولات :

1. حسب الارتباط بين ملفات الأولي و الثانوي. 
2. حسب مجال استخدامها. 
3. حسب عدد الأطوار. 
4. حسب طريقة تبريدها.

1-حسب الارتباط الكائن بين ملفات الأولي و الثانوي :

1. محولات عادية : يرتبط الملف الأولي بالثانوي ارتباطا مغناطيسي. 
2. محولات ذاتية : يرتبط الملفان ارتباطا كهربائيا و مغناطيسياً. 
3. محولات ثلاثية الملفات : حيث تتكون الدارة الأولية من ملف واحد والدارة الثانوية من ملفين مستقلين. 

2-حسب مجال استخدامها :

1. محولات الاستطاعة : تصمم هذه المحولات باستطاعات اسمية كبيرة و توترات مرتفعة لذلك تتطلب عناية خاصة بالعازلية و التبريد. 
2. محولات التوزيع : تقوم بمد المستهلك بالاستطاعة الكهربائية بالتوتر المناسب لذلك يجب أن تظل موصولة مع الشبكة باستمرار. 
3. محولات القياس : تستعمل في القياسات الكهربائية و لوحات التوزيع و التغذية، تكون نسبة التحويل كبير جدا، وعدد لفات الملف الأولي والثانوي متفاوتة جدا، تصنف إلى نوعين أساسيين :                                                          1. محولات الجهد : تتميز باستطاعة صغيرة و وزن و حجم كبيرين.                                                                       2.محولات التيار : يمكن قياس تيارات عالية جدا بواسطة مقاييس الامبير العادية باستعمال محولة التيار التي تقوم بتخفيض التيار، تعمل هذه المحولة بتيارات كبيرة و بجهود صغيرة. 
4. محولات التردد المتوسط : تستخدم للربط بين مكبرات التردد المتوسط في أجهزة الراديو و التلفزيون، وهي محولات صغيرة الحجم عدد لفاتها قليلة نسبيا تستخدم فيها قلوب من مسحوق الحديد او الفيرايت. 
5. محولات الاختيار : هي محولات ذات توتر عالي جدا صممت بغيت اختبار التجهيزات الكهربائية و خاصة العازل. 
6. محولات لتغيير عدد أطوار التيار المتناوب. 
7. محولات لتغيير تردد التيار : اي تحويله إلى نبضات أو أشكال أخرى مخصصة للاستعمال في الاتصالات السلكية و اللاسلكية و التحكم الآلي. 
8. محولات التنظيم و التعيير : تستخدم للحصول على قيم مختلفة للتوتر في المخابر و مراكز الأبحاث.
9. محولات القوى :تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية العالية 200MVA و تستخدم في نقل و توزيع القدرة الكهربائية في شتى مجالات التصنيع.
10. محولات خاصة : مثل محولات اللحام و محولات الأفران ومحولات التردد العالي، تستخدم في تأمين تيار ثابت في خطوط الإنارة التسلسلية، وتنظيم الجهد في الشبكات الكهربائية. 

3-حسب عدد أطوارها :

1. محولات أحادية الطور. 
2. محولات ثلاثية الطور : هي التي تحتوي على ثلاث ملفات في طرف الدخل و ثلاث ملفات في طرف الخرج. 
3. محولات متعددة الأطوار. 

4-حسب طريقة تبريدها : 

1. محولات جافة : نقوم بتبريدها بواسطة الهواء الطبيعي و تكون عادة محولات ذات استطاعة صغيرة و متوسطة. 
2. محولات زيتية : حيث يقدم الزيت عازلية أجود من الهواء و معظم محولات الاستطاعة من النوع المغموس بالزيت. 

المحولة المثالية : 

تكون المحولة مثالية عندما :

1. تنعدام الضياعات (اي انعدام المقاومة الداخلية الملفات وانعدام الضياعات الحديدية في النواة).
2. تكون السماحية المغناطيسية لا نهائية اي المقاومة المغناطيسية معدومة. 
3. يكون التشابك كلي في الملفات. 
4. ينعدام التسريب المغناطيسي. 

بنية المحولة :

1. النواة. 
2. الملفات. 
3. العوازل. 
4. الخزان. 

النواة :

هي دارة مغناطيسية مغلقة تسمح بمرور الفيض المغناطيسي ، يلتف عليها الملفان الأولي و الثانوي ، تصنع النواة عادة من مواد فيرومغناطيسية وهي خلائط من الحديد مع السيليسيوم و الفحم، و هي عبارة عن صفائح رقيقة، تغطى بمادة الورنيش العازلة، و في محولات الاستطاعة العالية تترك مسافة بين الصفائح المجمعة لقنوات التبريد التي يمر من خلالها زيت المحولات. 

يوجد نوعان من أشكال النواة :

1. النوى ذات القضبان : و هو النوع الشائع في المحولات، يمتاز هذا النوع بسهولة التصنيع و سهولة الوصول إلى الملفات و إصلاحها. 
2. النوى المدرعة : في هذا النوع تكون الملفات محاطة بالنواة، تستخدم في المحولات ذات الاستطاعة الصغيرة، وتمتاز بالمتانة الميكانيكية بسبب الحماية التي يؤمنها حديد النواة. 

الملفات :

تعتبر الملفات العنصر الأساسي في بناء المحولات، يجب أن تتمتع بمتانة ميكانيكة عالية لحمايتها من تشوهات الناتجة عن التيارات الزائدة، ومتانة كهربائية عالية بحيث تكون المواد العازلة كافية لمنع انهيار كهربائي أو قوس كهربائي، و بمتانة حرارية عالية بحيث لا يؤدي ارتفاع الحرارة إلى انهيار المادة العازلة. 

العوازل :

تعتمد حياة المكثف على قابلية عازليتها لتتحمل آثار الحرارة و الرطوبة و الإجهادات الميكانيكية والكهربائية، و حين لف الملفات تفصل الطبقات المتتالية بشرائط من الورق ذات ثخانة كافية لتتحمل فرق التوتر، تفصل ملفات التوتر العالي و المنخفض عن بعضها بحواجز أسطوانية من مادة عازلة عالية و يجب ترك فراغات حلقية تسمح بدوران وسيط التبريد (الهواء أو الزيت). 

عناصر العزل الاساسية داخل المحول الكهربائي :

1. عوازل ورقية و عوازل صلبة أخرى. 
2. الزيت :  لزيت المحولة عدة فوائد :                                   a. التبريد لأن أثناء عمل المحولة تزداد حرارة الملفات.         b. العزل حيث يقوم بعزل الملفات عن بعضها البعض، وعزل       الملفات عن القلب، يعتبر ذو عازلية عالية نسبيا.              c. الحماية من الأكسدة أو صدأ، يمنع حدوث الشوائب لأنها        تعد عائقا للتوصيل الكهربائي.                                       d. الكشف عن الأعطال 
3. مسافة عزل الملفات و موصلاتها عن السطح الداخلي لخزان المحول. 

الخزان:

يقوم الخزان بحماية المحولة و حفظ زيتها و يساعد على نشر حرارتها المتولدة من الضياعات المختلفة، يصنع الخزان من الصلب المعالج حراريا، يزود الخزان الرئيسي بخزان التمديد (التمديد) موصول معه بانبوبة من أجل تمدد الزيت، و تكون سعته غالبا %(10-12) من الخزان الرئيسي، و تزود المحولة أيضا بصمام آمان يركب على سطح الخزان يفتح في أثناء غليان الزيتون تعرض المحولة لحمولة زائدة، و تزود المحولة أيضا بزاجلة غازية تركب بين الخزان الرئيسي و الاحتياطي تحمي المحولة من تعرضها لدارات قصر فجائية، إذ ترسل إشارات معينة فإذا لم يستجاب لها تفصل المحولة عن الشبكة فصل تاما، و الزاجلة تكون موجودة فقط في المحولات التي استطاعته أكبر من 750KVA. 

تبريد المحولات :

تفقد المحولة في أثناء عملها المستمر تحت الحمولة استطاعة كهربائية لتعويض الضياعات الحديدية في النواة و الضياعات النحاس في الملفات و التي تتحول إلى حرارة بفعل الجول تؤدي سخونة أجزاء المحولة، لتبريد هذه المحولة نميز عدة طرق :

1. المحولات الصغيرة استطاعتها (KVA(5-10 يكون تبريدها بالهواء الطبيعي، لأن السطح الخارجي للمحولة يكون كافيا لتبريدها. 
2. المحولات التي لا تزيد استطاعتها عن 25KVA يكون تبريدها بالنفخ القسري لتيارات هوائية خلال الملفات و قلب المحولة من مراوح خارجية و تستخدم هذه الطريقة في الأماكن المكتظة بالسكان، لتجنب وجود الزيت الذي يعتبر خطير لنشوء الحرائق. 
3. المحولات الأكبر من 25KVA ف يغمر القلب و الملفات في وعاء ممتلء بالزيت، حيث يقدم الزيت عالية أجود من الهواء و يعد ناقلا أفضل للحرارة. 
4. المحولات ذات الاستطاعة الكبيرة جدا يعتبر الزيت وحده غير كافي نظرا ازدياد وزن و حجم المواد التي تحدد الضياعات،لذلك  يجب توفير وسائل لتحسين المعدل الذي يمكن به تبريد الحرارة، و يتم ذلك بالتغريد القسري اي نفخ الهواء على الوعاء أو على مشعان مصممة خصيصا لذلك. 

المراجع :

1. المحولات الكهربائية - الدكتور هاكوب بوغوص - كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية - منشورات جامعة دمشق. 
2. الآلات الكهربائية 2 - الدكتور هاشم ورقوزق - كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية - منشورات جامعة دمشق.