جهاز يستخدم لرفع أو خفض الجهد المتناوب .. تعرف على أساس عمل المحول الكهربي
يعد الجهد الكهربي أو ما يُطلق عليه القوة الدافعة الكهربائية تعبير كمي عن فرق الجهد في الشحنة بين نقطتين في مجال كهربائي.وفيما يلي سنتعرف على جهاز يستخدم لرفع أو خفض الجهد المتناوب .
جهاز يستخدم لرفع أو خفض الجهد المتناوب
يستخدم المحول الكهربي لرفع أو خفض الجهد المتناوب لكن دعونا أولا نتعرف على مفهوم الجهد الكهربي
-تعريف الجهد الكهربي
- الجهد هو الضغط من مصدر طاقة الدائرة الكهربائية الذي يدفع الإلكترونات المشحونة (التيار) عبر حلقة موصلة ، مما يمكنها من القيام بعمل مثل إضاءة الضوء.
- الجهد = الضغط، ويتم قياسه بالفولت (V).
- يشير الجهد الكهربائي إلى الضغط على طاقة سحب الأشياء سالبة الشحنة نحو الفولتية الأعلى، بينما يتم سحب الأجسام المشحونة إيجابياً نحو الفولتية المنخفضة. لذلك، يتدفق التيار التقليدي في السلك أو المقاوم دائمًا من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض.
-أنواع الجهد الكهربائي
يوجد نوعان من الجهد
-جهد تيار متناوب (ac)
- جهد التيار المتناوب أو المتردد ويتم تمثيله على مقياس رقمي متعدد
- يتدفق في تموجات متساوية مثل الموجات
- يعكس الاتجاه على فترات منتظمة.
- يتم إنتاجه بشكل شائع من قبل المرافق عبر المولدات ، حيث يتم تحويل الطاقة الميكانيكية – حركة دوارة مدعومة بالمياه المتدفقة أو البخار أو الرياح أو الحرارة – إلى طاقة كهربائية.
- أكثر شيوعًا من جهد التيار المستمر.
- توفر المرافق جهد التيار المتناوب للمنازل والشركات حيث تستخدم غالبية الأجهزة هذا الجهد.
-الجهد الحالي المباشر أو المستمر
- يتم تمثيله على مقياس رقمي متعدد بواسطة اندفاعة خط V و mV
- ينتقل في خط مستقيم وفي اتجاه واحد فقط.
- ينتج عادة عن طريق مصادر الطاقة المخزنة مثل البطاريات.
- مصادر جهد التيار المستمر لها أطراف موجبة وسالبة.
- يشيع استخدامها في المعدات المحمولة التي تعمل بالبطاريات (السيارات والمصابيح اليدوية والكاميرات).
- تستخدم بعض الأجهزة المنزلية، مثل أجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر، طاقة جهد التيار المستمر.
أدوات القياس
- تشمل أدوات قياس الجهد مقياس الفولتميتر ومقياس الجهد وراسم الذبذبات.
وحدة قياس الجهد الكهربي
يعد الفولت (الرمز: V) الوحدة المشتقة للجهد الكهربائي وفرق الجهد الكهربي والقوة الدافعة الكهربائية. وتم تسمية الفولت تكريما للفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا (1745-1827)، الذي اخترع الكومة الفولتية .
أقرا أيضا الفيزياء في حياتنا .. تعرف على وجود الفيزياء فى حياتنا اليومية ..
جهاز قياس الجهد المتناوب( المحول الكهربائي )
- يُعرَّف المحول بأنه جهاز كهربائي سلبي ينقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى من خلال عملية الحث الكهرومغناطيسي. هو الأكثر شيوعًا لزيادة أو خفض مستويات الجهد بين الدوائر.
- المحول عباره عن جهاز تحكم في الجهد يستخدم على نطاق واسع في توزيع ونقل طاقة التيار المتردد.
بشكل عام ، يقوم المحول بالعمليات التالية:
- نقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى
- نقل الطاقة الكهربائية عن طريق الحث الكهرومغناطيسي
- نقل الطاقة الكهربائية دون أي تغيير في التردد
- دائرتان متصلتان بالحث المتبادل
- تشكيل خطوط تدفق مغناطيسي حول سلك يحمل التيار
أساس عمل المحول الكهربي
- يعمل المحول على مبدأ قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي والحث المتبادل.حيث يسمح الحث المتبادل بين ملفين أو أكثر بنقل الطاقة الكهربائية بين الدوائر.
- تمت مناقشة فكرة المحول لأول مرة من قبل مايكل فاراداي في عام 1831 وتم نقلها من قبل العديد من العلماء العلميين البارزين الآخرين.
- يتمثل الغرض العام من استخدام المحولات هو الحفاظ على التوازن بين الكهرباء التي تم توليدها عند الجهد العالي جدًا والاستهلاك الذي يتم عند الجهد المنخفض جدًا.
نظرية المحولات
- تقوم على فرضية أنه إذا كان لديك ملفًا واحدًا يتم توفيره بواسطة مصدر كهربائي بديل.
- إذا تم وضع ملف آخر بالقرب من هذا الملف، فإن جزءًا من هذا التدفق المتناوب سيرتبط بالملف الثاني. نظرًا لأن هذا التدفق يتغير باستمرار في اتساعه واتجاهه ، يجب أن يكون هناك ارتباط تدفق متغير في الملف الثاني أو الملف.
- وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي ، سيكون هناك عامل كهرومغناطيسي مستحث في الملف الثاني. إذا تم إغلاق دائرة هذا الملف الثانوي، فسوف يتدفق التيار خلالها.
أجزاء المحولات
الأجزاء الثلاثة الرئيسية للمحول:
- الملف الأساسي للمحول
- النواة المغناطيسية للمحول
- الملف الثانوي للمحول
الملف الأساسي للمحول
ينتج تدفقًا مغناطيسيًا عند توصيله بمصدر كهربائي.
النواة المغناطيسية للمحول
التدفق المغناطيسي الناتج عن الملف الأولي، والذي سيمر عبر مسار الممانعة المنخفض المرتبط بالملف الثانوي ويخلق دائرة مغناطيسية مغلقة.
الملف الثانوي للمحول
يمر التدفق، الناتج عن الملف الأولي، عبر اللب، ويرتبط بالملف الثانوي. وهذا الملف يحتك في نفس النواة ويعطي الناتج المطلوب للمحول
أنواع المحولات
- تستخدم المحولات في مجالات مختلفة مثل شبكة توليد الطاقة وقطاع التوزيع والنقل واستهلاك الطاقة الكهربائية.
توجد أنواع مختلفة من المحولات التي يتم تصنيفها بناءً على العوامل التالية ؛
- نطاق جهد العمل.
- الوسيط المستخدم في القلب.
- ترتيب اللف.
- موقع التثبيت.
أقرأ ايضا مصطلحات علم الفيزياء : أشهر القوانين
تصنيف المحولات
بناء على مستويات الجهد
نوع من المحولات شائعة الاستخدام، اعتمادًا على الجهد
محول الصعود: يتم استخدامه بين مولد الطاقة وشبكة الطاقة. ويكون فيه جهد الخرج الثانوي أعلى من جهد الدخل.
محول التنحي: تستخدم هذه المحولات لتحويل الإمداد الأولي للجهد العالي إلى خرج ثانوي منخفض الجهد.
بناءً على متوسط النواة المستخدمة
يوجد فيه أنواعًا مختلفة من النوى المستخدمة.
محول قلب الهواء: ارتباط التدفق بين الملف الأولي والثانوي يكون من خلال الهواء. بحيث يكون الملف أو اللفات ملفوفة على الشريط غير المغناطيسي.
محول قلب الحديد: يتم لف اللفات على ألواح حديد متعددة مكدسة معًا، مما يوفر مسار ربط مثاليًا لتوليد التدفق.
بناءً على ترتيب اللف
المحول الذاتي: سيكون له جرح واحد فقط فوق قلب مصفح.
الأساسي والثانوي: يشتركان في نفس الملف.
بناءً على موقع التثبيت
محولات الطاقة: تستخدم في محطات توليد الطاقة لأنها مناسبة لتطبيقات الجهد العالي
محول التوزيع: يستخدم في الغالب في ممرات التوزيع للأغراض المنزلية. وهي مصممة لتحمل الجهد المنخفض. ويتسم بسهولة التركيب ويتميز بفقد مغناطيسي منخفض.
محولات القياس: تستخدم بشكل أساسي لقياس الجهد والتيار والطاقة.
محولات الحماية: تستخدم لأغراض حماية المكونات في الدوائر من تقلبات الجهد
