الفرق بين محول الطاقة ومحول التوزيع

ال различия الرئيسية

يتم استخدام محولات الطاقة في شبكات النقل ذات الجهد العالي للعمليات المرتفعة والمنخفضة (مع مستويات جهد مثل 400 كيلو فولت، 200 كيلو فولت، 110 كيلو فولت، 66 كيلو فولت، 33 كيلو فولت). وعادة ما يكون سعتها المقدرة أعلى من 200 ميغا فولت أمبير. على العكس من ذلك، تُستخدم محولات التوزيع في شبكات التوزيع ذات الجهد المنخفض كوسيلة لربط المستخدمين النهائيين (مع مستويات جهد مثل 11 كيلو فولت، 6.6 كيلو فولت، 3.3 كيلو فولت، 440 فولت، 230 فولت). وعادة ما تكون سعتها المقدرة أقل من 200 ميغا فولت أمبير.

حجم المحول / مستوى العزل

تُستخدم محولات الطاقة في نقل الطاقة في السيناريوهات ذات الحمل الثقيل مع جهود أعلى من 33 كيلو فولت، وتتميز بكفاءة تبلغ 100٪. مقارنة بمحولات التوزيع، فإنها أكبر حجماً وتُستخدم في محطات توليد الكهرباء ومراكز النقل الفرعية، مع مستوى عزل عالٍ.
تُستخدم محولات التوزيع لتوزيع الطاقة الكهربائية عند الجهود المنخفضة، حيث تصل الجهود إلى أقل من 33 كيلو فولت للاستخدام الصناعي و440 فولت - 220 فولت للاستخدام المنزلي. تعمل هذه المحولات بكفاءة نسبية تتراوح بين 50-70٪. وهي صغيرة الحجم، سهلة التركيب، ذات خسائر مغناطيسية منخفضة، ولا تعمل دائمًا تحت الحمل الكامل.

خسائر الحديد وخسائر النحاس

تُستخدم محولات الطاقة في شبكة النقل وليس لها اتصال مباشر بالمستهلكين، لذا فإن التقلبات في الحمل قليلة. تعمل هذه المحولات تحت الحمل الكامل لمدة 24 ساعة يوميًا، لذا تحدث الخسائر النحاسية والحديدية طوال اليوم، ووزنها النوعي (أي وزن الحديد/وزن النحاس) منخفض جدًا. يكون الحمل المتوسط قريبًا أو تحت الحمل الكامل، ويتم تصميمها لتحقيق الكفاءة القصوى تحت ظروف الحمل الكامل. بما أنها مستقلة عن الوقت، فإن حساب الكفاءة بناءً على الطاقة فقط كافٍ.

تُستخدم محولات التوزيع في شبكة التوزيع ولها اتصال مباشر بالمستهلكين، لذا فإن التقلبات في الحمل كبيرة. لا تعمل دائمًا تحت الحمل الكامل. تحدث خسائر الحديد لمدة 24 ساعة يوميًا، وتحدث خسائر النحاس بناءً على دورة الحمل. وزنها النوعي (أي وزن الحديد/وزن النحاس) مرتفع نسبيًا. يكون الحمل المتوسط حوالي 75٪ من الحمل الكامل، ويتم تصميمها لتحقيق الكفاءة القصوى عند 75٪ من الحمل الكامل. بما أنها تعتمد على الوقت، يتم تعريف الكفاءة على مدار اليوم لحساب الكفاءة.

تعمل محولات الطاقة كأجهزة رفع في نقل الطاقة. وهذا يساعد على تقليل خسائر I²r لتدفق طاقة معين. تم تصميم هذه المحولات لتعظيم استغلال اللب. تعمل هذه المحولات بالقرب من نقطة الركبة في منحنى B-H (قليلاً فوق قيمة نقطة الركبة)، مما يقلل بشكل كبير من كتلة اللب.بالطبع، بالنسبة لمحولات الطاقة، تتطابق خسائر الحديد وخسائر النحاس عند الحمل الأقصى، أي عند نقطة تحقيق الكفاءة القصوى مع خسائر متساوية.

ومع ذلك، لا يمكن تصميم محولات التوزيع بنفس الطريقة. وبالتالي، تصبح الكفاءة على مدار اليوم اعتبارًا رئيسيًا أثناء تصميمها. هذا يعتمد على دورة الحمل النموذجية التي يجب أن تلبيها. يجب أن يأخذ تصميم اللب في الاعتبار كلًا من الحمل الأقصى وكفاءة اليوم بأكمله، ويحقق التوازن بين هذين الجانبين.تقوم محولات الطاقة عمومًا بالعمل تحت الحمل الكامل، لذا يتم تصميمها لتقليل خسائر النحاس. وعلى العكس من ذلك، تكون محولات التوزيع دائمًا متصلة وتعمل غالبًا تحت ظروف أقل من الحمل الكامل. لذا يتم تصميمها لتقليل خسائر اللب.

تعمل محولات الطاقة كأجهزة رفع في نقل الطاقة، مما يتيح تقليل خسائر I²r لتدفق طاقة معين. تم تصميم هذه المحولات لتعظيم استغلال اللب وتعمل بالقرب من نقطة الركبة في منحنى B-H (قليلاً فوق قيمة نقطة الركبة)، مما يقلل بشكل كبير من كتلة اللب.
في حالة الحمل الأقصى، تظهر هذه المحولات توازنًا طبيعيًا بين خسائر الحديد وخسائر النحاس، وهو ما يتوافق مع نقطة الكفاءة القصوى حيث تكون نوعيتان من الخسائر متساويتين.

على العكس من ذلك، لا يمكن تصميم محولات التوزيع بنفس الطريقة. لذلك، تعتبر الكفاءة على مدار اليوم عاملاً حاسمًا في عملية تصميمها. وهذا يعتمد على دورة الحمل النموذجية التي تهدف إلى خدمتها. يجب أن يتناول تصميم اللب بشكل فعال متطلبات الحمل الأقصى وكفاءة اليوم بأكمله، ويحقق توازنًا دقيقًا بين هذين الجانبين.
تقوم محولات الطاقة عادةً بالعمل تحت الحمل الكامل، لذا يتم تصميمها لتقليل خسائر النحاس. من ناحية أخرى، تكون محولات التوزيع مستمرة في التشغيل وتعمل غالبًا تحت ظروف أقل من الحمل الكامل. نتيجة لذلك، يتم تصميمها لتقليل خسائر اللب.