ما هو نسبة التحويل؟

ما هو نسبة التحويل؟

تشير نسبة التحويل في المحول إلى العلاقة النسبية بين عدد اللفات في اللفائف الأولية والثانوية للمحول، والتي تحدد قدرة المحول على تحويل الجهد. تعتبر نسبة التحويل من أهم خصائص المحول وتستخدم لوصف كيفية تغيير المحول للجهد المدخل إلى الجهد الخارج.

التعريف

تعتبر نسبة التحويل للمحول هي نسبة عدد اللفات في اللفائف الأولية N1 إلى عدد اللفات في اللفائف الثانوية N2:

يمكن أيضًا التعبير عن نسبة التحويل من حيث الجهد، أي نسبة الجهد الأولي V1 إلى الجهد الثانوي V2:

الأنواع

محول رافع للجهد: عندما يكون N1 < N2، تكون نسبة التحويل n < 1، ويكون الجهد الأولي أقل من الجهد الثانوي، أي V1 < V2.

محول خافض للجهد: عندما يكون N1 > N2، تكون نسبة التحويل n > 1، ويكون الجهد الأولي أعلى من الجهد الثانوي، أي V1 > V2.

محول عازل: عندما يكون N1 = N2، تكون نسبة التحويل n = 1، ويكون الجهد الأولي مساوياً للجهد الثانوي، أي V1 مساوٍ لـ V2.

مبدأ العمل

يعتمد مبدأ عمل المحولات على قانون الحث الكهرومغناطيسي. عندما يمر تيار متغير عبر اللفائف الأولية، فإنه يخلق مجالاً مغناطيسياً متغيراً حول اللفائف. يمر هذا المجال المغناطيسي عبر اللفائف الثانوية ويحث قوة كهربائية دافعة (EMF) في اللفائف الثانوية وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. حجم القوة الكهربائية الدافعة المستحثة يتناسب مع عدد اللفات في اللفائف، لذا:

علاقة التيار

بالإضافة إلى تغيير الجهد، تقوم المحولات بتغيير التيار أيضًا. وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي، يتبع التيار الأولي I1 والتيار الثانوي I2

علاقتهما القواعد التالية:

وهذا يعني أنه إذا كان المحول محول رافع للجهد، فإن التيار الثانوي سيقل؛ وإذا كان محول خافض للجهد، فإن التيار الثانوي سيزداد.

علاقة القوة

في الحالة المثالية، تكون قوة الدخل للمحول مساوية لقوة الخرج (مع إهمال الخسارة):

سيناريو الاستخدام

لدى نسبة التحويل للمحولات مجموعة واسعة من سيناريوهات الاستخدام، بما في ذلك ولكن ليس حصراً:

•  نقل الطاقة: في عملية نقل الطاقة، يتم استخدام محولات الرفع لزيادة الجهد لتقليل فقد الطاقة في خط النقل؛ يتم استخدام محولات الخفض لتحويل الكهرباء ذات الجهد العالي عند المستخدم النهائي إلى كهرباء ذات جهد منخفض مناسبة للاستخدام المنزلي والصناعي.

• توزيع الطاقة: في نظام توزيع الطاقة، يتم استخدام المحولات لتحويل جهد الشبكة ذات الجهد العالي إلى جهد مناسب للاستخدام على الشبكة المحلية.

• تطبيقات صناعية: في مجموعة متنوعة من المعدات الصناعية، يتم استخدام المحولات لتحويل جهد الشبكة إلى جهد مناسب لتشغيل معدة معينة.

• المختبرات والأبحاث: في المختبرات، يتم استخدام المحولات لتوليد جهود أو تيارات محددة لتلبية احتياجات التجارب.

التصميم والاختيار

عند تصميم واختيار المحول، يجب النظر في العوامل التالية:

• متطلبات الحمل: اختيار نسبة التحويل المناسبة وفقًا لمتطلبات الحمل المحددة لضمان أن الجهد الخارجي يلبي متطلبات الحمل.

• مستوى الجهد: اختيار المحول المناسب وفقًا لمستوى جهد نظام الطاقة.

• القدرة: اختيار قدرة المحول وفقًا لأقصى متطلبات قوة الحمل.

• الكفاءة: اختيار محول كفء لتقليل فقد الطاقة.

• الموثوقية: اختيار محولات عالية الجودة لضمان التشغيل المستقر طويل الأمد.