تعتبر المحولات الكهربائية إحدى أهم عناصر الشبكة الكهربائية (1 فاز أو 3 فاز) انتشارا وتنوعا في أشكالها وأحجامها ووظائفها، حيث تنتشر المحولات الكهربائية على نطاق واسع جداً في منظومة الكهرباء نظرا لأهميتها ودورها في الدوائر الكهربائية.
اقرأ أيضاً: تشغيل ثلاجة على الطاقة الشمسية
مقدمة تاريخية عن المحول الكهربائي
كان العالم الكيميائي الإنجليزي مايكل فاراداي أول من اكتشف ظاهرة الحث المتبادل بين الملفين المنفصلين والمتواجدين على قلب مصنوع من مادة مغناطيسية، وبدأ خلال تجربته بقياس القوة الدافعة الكهربائية (بالإنجليزية: Electric Motive Force) عملياً في أحد الملفين نتيجة تغير التيار في الملف الآخر.
وقد ظهرت لأول مرة عام 1882 محولات صنعت من ملف أولي (ابتدائي) واحد وعدة ملفات ثانوية بهدف الحصول على عدة قيم جهود مختلفة القيمة،
بدأت ظهور محولات القلب المغناطيسي (بالإنجليزية: magnetic core) لأول مرة عام 1884 ميلادي، وهي عام انطلاق استخدام المحولات في تحويل الطاقة الكهربائية لرفع قيم الجهود ونقلها إلى مسافات بعيدة.
ومن ثم جاء العالم المجري “ويري” بأطلاق اسم المحول على هذه الأجهزة، ومن ثم ابتكر فكرة توصيل المحولات على التوازي، وقد تم اختراع المحولات الكهربائية 3 فاز على يد العالم الروسي “دوليف دوبروفولسكي”.
تعريف المحول الكهربائي
يعرف المحول (بالإنجليزية: Transformer) على أنه آلة كهربائية استاتيكية (غير حركية) يعمل على تحويل تيار متناوب ذو فولتيه معينة إلى تيار متناوب آخر بفولتيه أخرى وقد تكون الفولتية أعلى أو أقل مع ثبات القدرة والتردد، للقيام بنقل الطاقة الكهربائية من مكان توليدها إلى مكان الاستهلاك.
ويمكن تعريف المحول الكهربائي بصورة أخرى على أنه آلة كهربائية قادر على تحويل القدرة الكهربائية الداخلة إليه بجهد معين إلى قدرة كهربائية تخرج منه بجهد مختلف سواء الزيادة أو النقصان.
أجزاء المحول الكهربائية
يتكون المحول الكهربائي من عدة أجزاء أساسية وبسيطة وهي كالتالي:
- القلب الحديدي
يمثل الدارة المغناطيسية، ويتكون من مجموعة صفائح رقيقة من الحديد المغناطيسي يتراوح سمكها ما بين 0.35mm إلى 0.5mm وتكون معزولة عن بعضها. وتضغط الصفائح إلى بعضها بواسطة مسامير أو براغ لتشكل ممراً ملائماً لخطوط التدفق المغناطيسي.
- الملفات
تمثل الدارة الكهربائية في المحولات، وتتكون من التالي:
- الملفات الابتدائية: وتتكون من ملفات من سلك نحاسي معزول، وتوصل بالمصدر الكهربائي.
- الملفات الثانوية: وتتكون من ملفات من سلك نحاسي معزول، وعن طريقها تزود الحمل بالطاقة الكهربائية.
كيف يعمل المحول الكهربائي
يقوم فكرة عمل المحول الكهربائي على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي الذي ينص على أن قيمة القوة الدافعة تتناسب طردياً مع معدل تغير التدفق المغناطيسي، ولهذا لا يمكن استخدام المحول في أنظمة التيار المستمر لأنه ينتج مجال مغناطيسي ثابت المقدار تغيره يساوي صفر.
أنواع المحولات الكهربائية
تصنف المحولات الكهربائية من حيث استخدامها إلى نوعين رئيسين وهما:
المحولات الكهربائية الرافعة: (بالإنجليزية: Step-up Transformer) وتستخدم هذه المحولات لزيادة قيمة الجهد مع خفض التيار في الملف الثانوي لثبات القدرة، وتكون عدد لفات الملف الابتدائي أقل من عدد لفات الملف الثانوي.
المحولات الكهربائية الخافضة: (بالإنجليزية: Step-down Transformer) وتستخدم هذه المحولات في تخفيض قيمة الجهد مع ثبات القدرة وبالتالي تزداد قيمة التيار في الملف الثانوي، وتكون عدد لفات الملف الابتدائي أكثر من عدد لفات الملف الثانوي.
مميزات استخدام المحولات الكهربائية
تتخلص أهم مميزات المحولات الكهربائية كالآتي:
- إمكانية رفع وخفض قيمة الجهد والتيار.
- تقلل من فقد القدرة أثناء نقل الطاقة الكهربائية إلى مسافات بعيدة.
- تخفض من قيمة الهبوط في الجهد.
- تقلل من تكلفة خطوط النقل وأبراج القوى الكهربائية.
اقرأ أيضاً: فكرة توليد التيار المتردد
المصادر والمراجع
- فولتيات وبعض المواقع الإلكترونية.
