لماذا يحتاج مولد المجال الكهربائي إلى ملف منفصل على نفس اللب المغناطيسي لملفاته الأولية؟

لماذا يحتاج مولد EMF إلى ملف منفصل على نفس القلب الذي يحتوي على ملفه الأساسي؟

يحتاج مولد EMF (عادة ما يشير إلى محول) إلى ملف منفصل على نفس القلب الذي يحتوي على ملفه الأساسي لعدة أسباب رئيسية:

• الارتباط المغناطيسي:يعتمد مبدأ عمل المحولات على الارتباط المغناطيسي بين ملفين عبر قلب حديدي مشترك. عندما يتدفق التيار عبر الملف الأساسي، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا، مما يثير قوة كهربائية ذاتية (EMF) في الملف الثانوي. إذا لم يتم وضع الملف الثانوي على نفس القلب، فلن يكون هناك ارتباط مغناطيسي فعال، مما يمنع نقل الطاقة بكفاءة.

•  الحث المتبادل:عندما يمر التيار عبر الملف الأساسي، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا في القلب الحديدي. هذا المجال يثير جهدًا في الملف الثانوي. من خلال مشاركة نفس القلب، يتم تحسين الحث المتبادل، مما يعزز كفاءة تحويل الطاقة.

• تركيز المجال:دور القلب الحديدي هو تجميع وتوجيه المجال المغناطيسي، مما يزيد من قوة المجال وكفاءته. من خلال وضع الملف الثانوي على نفس القلب، فإن معظم خطوط التدفق المغناطيسي تمر عبر الملف الثانوي، مما يعزز القوة الكهربائية الذاتية المستثارة.

•  تقليل التدفق المتسرب:إذا لم يكن الملف الثانوي على نفس القلب، سيكون هناك المزيد من التدفق المتسرب، مما يعني أن جزءًا من المجال المغناطيسي لن يمر عبر الملف الثانوي. هذا يؤدي إلى فقدان الطاقة وانخفاض الكفاءة. وضع الملف الثانوي على نفس القلب يقلل من التدفق المتسرب، مما يحسن الكفاءة الكلية للنظام.

هل يمكنه توفير الطاقة إذا لم يكن هناك تحميل متصل بالطرف الثانوي؟

إذا لم يكن هناك تحميل متصل بأطراف المحول الثانوية، فإن المحول نظريًا لا "يوفر طاقة"، لأن لا تيار يمر عبر الملف الثانوي. ومع ذلك، فإن المحول نفسه لا يزال يظهر بعض السلوكيات:

•  قوة كهربائية ذاتية مستثارة:حتى لو لم يكن هناك تحميل على الملف الثانوي، فإن المجال المغناطيسي المتغير من الملف الأساسي لا يزال يثير قوة كهربائية ذاتية في الملف الثانوي. هذا لأن مبدأ الاستقراء الكهرومغناطيسي يحدد أنه كلما كان هناك مجال مغناطيسي متغير يمر عبر ملف، سيتم استثارته قوة كهربائية ذاتية.

•  عمل بدون تحميل:في حالة العمل بدون تحميل، لا يزال المحول يستهلك بعض الطاقة، والتي تستخدم بشكل أساسي لإنشاء المجال المغناطيسي. هذا الاستهلاك يعرف باسم التيار المغناطيسي (أو التيار بدون تحميل)، والذي يدخل عبر الملف الأساسي ولكن لا يتم نقله إلى الملف الثانوي.

•  الطاقة الردّية:تحت ظروف العمل بدون تحميل، يستهلك المحول طاقة ردّية، والتي تستخدم لبناء المجال المغناطيسي في القلب. رغم أن لا يوجد طاقة فعلية تُسلَّم إلى التحميل، فإن المحول نفسه يستهلك طاقة.

•  ارتفاع درجة الحرارة:حتى بدون تحميل، يواجه المحول ارتفاعًا في درجة الحرارة بسبب خسائر الهستيريزس والخسائر الدوامية في القلب، بالإضافة إلى الخسائر المقاومة في الملفات.

باختصار، على الرغم من أن المحول لا يسلم طاقة إلى التحميل عندما تكون أطرافه الثانوية مفتوحة، فإنه لا يزال ينتج قوة كهربائية ذاتية ويستهلك طاقة إدخالية لصيانة المجال المغناطيسي. يُعرف هذا الحالة بعمل بدون تحميل.