تعريف:

تدعى المحولة بالجهاز الكهرومغناطيسي الذي يكون له ملفان أو عدد أكثر من الملفات المرتبطة فيما بينها مغناطيسيا والمنفصلة كهربائيا والمخصصة لتغيير قيم كل من التوتر والتيار المتناوب.

كما تستخدم من اجل تغيير عدد الاطوار والتردد، وتستخدم في نظام الطاقة الكهربائية في جميع مراحل انتاج ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية.

يعتمد مبدأ عمل المحولة على ظاهرة التحريض الكهرومغناطيسي التي اكتشفت من قبل العالم م. فارداي عام 1831م. الا ان اختراع التصميم الحديث للمحولة الذي يستخدم عمليا تم في عام 1876م.

لقد تم وضع أولى التصاميم للمحولة الثلاثية الطور الذي مازال يستخدم حتى وقتنا الحاضر والذي يتميز بنواته المغناطيسية المتموضعة في مستو واحد عام 1889م. وما تزال البنية التصميمية للمحولات منذ ذلك الحين تتابع تطورها بشكل متواصل حيث تناقصت كتلتها الى حد كبير وأصبحت أكثر اقتصادية.

ماهو الاستخدام الأساسي للمحولات؟

تنتج مولدات التيار المتناوب الطاقة الكهربائية في محطات التوليد بتوترات 6-30KV.

ان نقل الطاقة الكهربائية الى مسافات بعيدة لا تكون اقتصادية الا إذا تمت بتوترات عالية 1150KV;750;500;400;330;220;110 لذلك توضع في كل محطة توليد كهربائية محولات رافعة للتوتر الكهربائي تدعى بمحولات الاستطاعة. تتناسب استطاعة هذه المحولات مع استطاعة مجموعة التوليد المركبة في المحطات الكهربائية.

ان الداعي لنقل الطاقة الكهربائية بتوترات عالية هو الرغبة في تقليص المفاقيد الى اقصى حد في شبكات النقل وإنقاص مقاطع اسلاك خطوط نقل الطاقة الكهربائية.

لقد أدى نمو نظم توليد ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية بتوتر اسمي الى نشوء نوعين من المحولات التي صنفت ضمن صنفين كمحولات استطاعة ومحولات توزيع.

هذان النوعان متماثلان تماما فيما يتعلق بالمبادئ الأساسية، ويختلفان بصورة أساسية بأن محولات الاستطاعة ذات التوتر العالي والاستطاعة الاسمية الكبيرة تتطلب عناية خاصة بالعازلية والتبريد بالنسبة الى متطلبات محولات التوزيع التي تعمل بتوترات معتدلة. منا يختلفان بأن محولات الاستطاعة مصممة بحيث تكون مفاعلتها التسربية أعلى بمقدار معتبر مما يسمح به في محولات التوزيع، إذ ان تنظيم التوتر في محولات الاستطاعة نتيجة أثر الحد من التيار بوساطة الممانعة التسربية العالية.

وهذا تمر الطاقة الكهربائية خلال نقلها من محطات التوليد حتى مراكز الاستهلاك بمراحل متعددة عبر المحولات (4-3 مراحل).

تعد المحولات من اهم عناصر المنظومة الكهربائية، وتكون المحولات اما أحادية الطور او ثلاثية، ثنائية الملفات او متعددة، وحسب طريقة وسيط التبريد زيتية او جافة.

يتميز نظام عملها بثبات قيمة تردد التيار وانخفاض مستوى تأرجح التوترات الابتدائية والثانوية حول قيمها الاسمية.

مبدأ عمل المحولات

يتحقق نقل الطاقة الكهربائية في المحولة من الملف الابتدائي الى الملف الثانوي عن طريق السيالة المغناطيسية أي لا يوجد نقل للتيار بشكل مباشر عبر النواه المغناطيسية. تتولد القوة المحركة الكهربائية في ملفات الآلات الكهربائية الدوارة من السيالة المغناطيسية الدوارة (ثابتة في القيمة ولكن يتغير اتجاهها في الفراغ) بينما في المحولات الكهربائية هي عبارة عن جهاز كهرومغناطيسي ساكن تتولد في ملفاته قوة محركة كهربائية متغيرة مع الزمن.

ندرس مبدأ عمل المحولة بأخذ، محولة أحادية الطور ثنائية الملفات مكونة من ملفين عدد لفاتهما  متوضعين على قلب مغناطيسي مغلق.

تستخدم ملفات المحولة من اجل تشكيل السيالة المغناطيسية التي يتم من خلالها نقل الطاقة الكهربائية، علاوة عن تامين توليد القوة المحركة الكهربائية المطلوبة.

حسب شروط استثمار المحولة، يصنع الملف من نواقل نحاسية او المنيومية معزولة دائرية او مستطيلة المقطع. نسمي الملف الذي يوصل مع منبع التوتر المتناوب المتمثل بالشبكة الكهربائية ذات التوتر  بالملف الابتدائي (الاولي)، والملف الذي يربط مع الحمولة بالملف الثانوي. يدعى الملف ذو التوتر الأعلى ملف التوتر العالي والملف ذو التوتر الأدنى ملف التوتر المنخفض. تمثل البدايات والنهايات في ملف التوتر العالي بالحرفين  وفيملف التوتر المنخفض بالحرفين .

تستخدم النواة المغناطيسية للمحولة من اجل تقوية الترابط المغناطيسي ما بين ملفي المحولة ومن اجل أن تكون ضياعات الطاقة في المحولة مهملة أو أقل ما يمكن ينبغي أن تشكل النواة المغناطيسية للمحولة دارة مغلقة.

لقراءة المزيد يرجى التواصل عبر الايميل التالي: zeyad.hamood96@gmail.com