تتولى المحولات مسؤولية نقل الطاقة الكهربائية وتحويلها بكفاءة، وتنظيم الجهد الكهربائي، وتقليل فقد الطاقة إلى أدنى حد. ولذلك، يلعب تصميم المحولات دورًا حاسمًا في ضمان موثوقية النظام وسلامة التشغيل.
يقدم هذا المقال شرحاً شاملاً لأساسيات المحولات — بما في ذلك البنية الأساسية، والتصنيفات، والوظائف، ومعايير الاختيار، وإجراءات التصميم، والتطبيقات النموذجية.
جدول المحتويات
1. ما هي أنواع محولات الطاقة الموجودة، وما هي مكوناتها الرئيسية؟
هناك عدة أنواع من محولات الطاقة، مثل المحولات الجافة، والمحولات المغمورة بالزيت، ومحولات التوزيع المثبتة على قاعدة.
وتشمل مكوناتها الرئيسية عادةً ما يلي: القلب، والملفات، ونظام العزل، والخزان (للأنواع المغمورة بالزيت)، ونظام التبريد، ومبدل المراحل، والبطانات، وغيرها من الملحقات الوقائية.
2. ما هو تيار المغنطة (تيار الإثارة)؟
تيار المغنطة هو تيار الإثارة اللازم لتوليد التدفق المغناطيسي داخل القلب.
عند تزويد المحول بالطاقة، قد يحدث تيار اندفاعي عالي.
إذا كانت قطبية التدفق المتبقي مماثلة لقطبية الجهد المطبق، فقد يتجاوز التدفق الكلي حد تشبع اللب، مما يتسبب في حدوث اندفاع يصل إلى 6–8 أضعاف التيار المقنن.
يحتوي هذا التيار العابر على مكونات تيار مستمر وتوافقيات، ويتلاشى بمرور الوقت، وعادةً ما يستغرق ذلك من 5 إلى 10 ثوانٍ للمحولات الكبيرة، وحوالي 0.2 ثانية للوحدات الأصغر حجمًا.
3. لماذا يجب إخضاع المحول الجديد أو المحول الذي خضع لعملية إصلاح شاملة لـ“اختبارات الصدم” عند تزويده بالطاقة قبل التشغيل الرسمي؟ وكم مرة يجب تزويده بالطاقة؟
قبل تشغيل محول جديد (أو محول تم إرجاعه بعد إجراء صيانة شاملة في المصنع)، يلزم إجراء عدة اختبارات لتأثير التيار الكهربائي للتحقق من قوة العزل والموثوقية الميكانيكية.
للتحقق من قدرة العزل على تحمل الجهد الكامل أو الجهد الزائد الناتج عن التبديل.
عند إيقاف تشغيل محول غير محمل، قد يحدث انقطاع في تيار مغنّيس صغير جدًّا قبل أن يصل تياره إلى الصفر. وقد يؤدي التقطيع الناتج للتيار في القاطع إلى حدوث جهد زائد للتبديل.
في المحولات غير المؤرضة أو المحولات المؤرضة عبر ملف كبت القوس الكهربائي، يمكن أن يصل الجهد الزائد الناتج عن التبديل إلى 4.0–4.5 أضعاف جهد الطور.
بالنسبة للمحولات التي تكون نقطة الصفر فيها موصول مباشرة بالأرض, ، وعادةً ما يكون الجهد الزائد الناتج عن التبديل هو أقل من 3 مرات جهد الطور.
→ ولهذا السبب، يجب أن تكون نقطة الصفر في المحولات التي تتطلب إجراء اختبارات الصدمات موصولة مباشرة بالأرض.
للتحقق من القوة الميكانيكية في ظل تيار اندفاعي عالٍ.
عندما يتم تزويد محول غير محمل بالتيار الكهربائي، يتولد تيار اندفاع يصل إلى 6–8 مرات قد يحدث التيار المقنن. وتنتج هذه الطفرة قوة كهروديناميكية كبيرة. ولذلك، يؤكد اختبار الصدم أيضًا أن القوة الميكانيكية للمحول ومرحلاته الوقائية لن تتعرض لأي خلل في التشغيل.
عدد اختبارات الصدم الموصى بها:
محول جديد: 5 آثار متعلقة بتزويد الطاقة. محول تم إصلاحه بالكامل: 3 آثار متعلقة بتزويد الطاقة
4. ما هي شروط التشغيل المتوازي للمحولات؟
لا يمكن للمحولات أن تعمل بالتوازي إلا عند استيفاء الشروط التالية:
نسبة الدورات المتطابقة (نسبة الجهد)
مقاومة الدائرة القصيرة المتساوية (جهد الدائرة القصيرة)
نفس مجموعة المتجهات / مجموعة توصيلات اللفات
5. ما هي وسائل الحماية المثبتة على هيكل المحول، وما هي وظائفها الرئيسية؟
تشمل مرافق الحماية النموذجية الموجودة على هيكل المحول ما يلي:
المُرمم (توسيع خزان النفط)
تبلغ سعتها حوالي 8–10% من إجمالي حجم زيت المحولات.
الوظيفة: امتصاص التغيرات في حجم الزيت الناتجة عن تقلبات درجة الحرارة، والحد من التلامس المباشر بين الزيت والهواء، ومنع تسرب الرطوبة، وإبطاء عملية أكسدة الزيت.
A فتحة تهوية من السيليكا جيل يتم تركيبه على وحدة الحماية لمنع دخول الهواء الرطب إلى المحول.مرشح الهواء (ماص الرطوبة) ومنقي الزيت
يحتوي جهاز التنفيس على مواد مجففة مثل هلام السيليكا والألومينا المنشطة.
يُستخدم هلام السيليكا المتغير اللون (أزرق → أحمر) كمؤشر على التشبع.
كما يحتوي جهاز تنقية الزيت (المرشح) على مواد مجففة لامتصاص الرطوبة والأحماض ونواتج الأكسدة عند مرور الزيت من خلاله — مما يحافظ على نظافة الزيت ويطيل من عمره التشغيلي.جهاز تنفيس الانفجار / جهاز تنفيس الضغط
عادةً ما يتم تركيب أنبوب مقاوم للانفجار (فتحة تنفيس أمان) على غطاء الخزان لتفريغ الضغط الداخلي الزائد في حالة حدوث أعطال داخلية.
تستخدم المحولات الحديثة الكبيرة صمامات تخفيف الضغط بدلاً من ذلك.
عندما يرتفع الضغط الداخلي، يعمل الصمام ويطلق إشارات الإنذار أو إشارات الإيقاف.
بالإضافة إلى ذلك، فإن المحولات مزودة بأجهزة أمان أخرى، مثل:
مرحل بوخولز (مرحل الغاز)
مقاييس الحرارة (مؤشرات درجة الحرارة)
مقاييس مستوى الزيت
