فهم تغيرات المستقيم والمحول الكهربائي

الاختلافات بين محولات التقوية ومحولات الطاقة

تتبع محولات التقوية ومحولات الطاقة إلى عائلة المحولات، لكنهما يختلفان بشكل أساسي في التطبيق والخصائص الوظيفية. المحولات التي تظهر عادة على أعمدة الكهرباء هي غالباً محولات طاقة، بينما تلك التي تزود خلايا الكهروتحليل أو معدات التغطية بالكهرباء في المصانع تكون عادة محولات تقوية. فهم الاختلافات يتطلب النظر في ثلاثة جوانب: المبدأ العملي، الخصائص الهيكلية، والبيئة التشغيلية.

من منظور الوظيفة، تقوم محولات الطاقة بشكل أساسي بتحويل مستويات الجهد. على سبيل المثال، تقوم برفع إخراج المولد من 35 كيلو فولت إلى 220 كيلو فولت للنقل على مسافات طويلة، ثم تخفيضه إلى 10 كيلو فولت لتوزيعه في المجتمع. تعمل هذه المحولات كمتحركين في نظام الطاقة، مع التركيز فقط على تحويل الجهد. في المقابل، تم تصميم محولات التقوية لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، وتكون عادة مصحوبة بأجهزة تقوية لتحويل التيار المتردد إلى جهود تيار مستمر محددة. على سبيل المثال، في أنظمة الجر للمترو، تقوم محولات التقوية بتحويل الطاقة المتناوبة من الشبكة إلى 1500 فولت تيار مستمر لتحريك القطارات.

تكشف التصميمات الهيكلية عن اختلافات كبيرة. تركز محولات الطاقة على تحويل الجهد الخطي، مع نسب دوائر دقيقة بين الدوائر ذات الجهد العالي والدوائر ذات الجهد المنخفض. ومع ذلك، يجب على محولات التقوية مراعاة الألحان المتولدة أثناء التقوية. غالبًا ما تستخدم الدوائر الثانوية لها تكوينات خاصة - مثل الفروع المتعددة أو الاتصالات الثلاثية - لقمع أوامر الألحان المحددة. على سبيل المثال، يستخدم النموذج ZHSFPT من أحد الشركات تصنيفاً ثلاثي الدوائر مع تصميم ازاحة المرحلة لتقليل تلوث الألحان الخامسة والسابعة على الشبكة بشكل فعال.

تعكس اختيار المواد الأساسية أيضًا الاحتياجات الوظيفية. تستخدم محولات الطاقة بشكل شائع الحديد السيليكوني ذو التوجه الحبيبي القياسي لتحقيق خسائر قليلة وكفاءة عالية. محولات التقوية، والتي تتعرض للتغيرات غير الجيبية، تستخدم غالبًا الحديد السيليكوني المدلفن البارد ذو النفاذية العالية؛ بعض النماذج ذات الطاقة العالية تستخدم حتى الأنوية المعدنية غير البلورية. تظهر بيانات الاختبار أن محولات التقوية عادة ما يكون لديها خسائر فارغة أعلى بنسبة 15٪-20٪ من محولات الطاقة بنفس الطاقة بسبب الضغوط التشغيلية الفريدة لها.

تختلف ظروف التشغيل بشكل كبير. تعمل محولات الطاقة تحت أحمال نسبية ثابتة، مع تردد شبكة ثابت يبلغ 50 هرتز وأحرار محيطة تتراوح بين -25 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية. محولات التقوية تواجه ظروفًا معقدة: قد تواجه مصانع الألمنيوم عشرات التقلبات اليومية للأحمال، مع زيادة فورية في التيار تتجاوز القيم المحددة بنسبة 30٪. تظهر القياسات الميدانية من صهر أن درجات الحرارة في النقاط الساخنة للدوائر في محولات التقوية يمكن أن ترتفع من 70 درجة مئوية إلى 105 درجة مئوية خلال بدء تشغيل الكهروتحليل، مما يتطلب استقرارًا حراريًا أعلى من مواد العزل.

تختلف التصاميم الوقائية وفقًا لذلك. تركز محولات الطاقة على حماية الصواعق والرطوبة، عادة مع تصنيف IP23. محولات التقوية، التي يتم تركيبها غالبًا في بيئات صناعية تحتوي على غازات مؤكسدة، تستخدم أغطية من الفولاذ المقاوم للصدأ ومستويات حماية أعلى مثل IP54. بعض المصانع الكيميائية تجهز محولات التقوية بأنظمة تهوية مضغوطة لمنع دخول الغازات الحمضية.

تختلف دورات الصيانة أيضًا. تخضع محولات الطاقة القياسية لفحص القلب كل ست سنوات وفقًا للوائح الوطنية. ومع ذلك، تكشف سجلات الصيانة من مجموعة صناعية أن محولات التقوية في خطوط الصب المستمرة تتطلب استبدال الختم كل عامين واختبارات تشوه الدوائر كل ثلاث سنوات، بسبب التقادم المتسارع بسبب الإجهاد الميكانيكي الأقوى تحت ظروف التقوية.

تختلف هيكلة التكاليف بشكل كبير. بالنسبة للوحدة ذات 1000 كيلو فولت أمبير، يبلغ تكلفة محول الطاقة القياسي حوالي 250,000 يوان، بينما يكلف محول التقوية المماثل أكثر من 40٪. هذا ينبع من استخدام المواد المضافة بسبب الهياكل الدائرية المعقدة ومكونات كبح الألحان الإضافية. تظهر بيانات الإنتاج من مصنع واحد أن محولات التقوية تستخدم 18٪ أكثر من النحاس و12٪ أكثر من الحديد السيليكون من محولات الطاقة المكافئة.

السيناريوهات التطبيقية واضحة ومميزة. محولات الطاقة شائعة في المحطات الفرعية والأحياء السكنية والمجمعات التجارية، حيث تقوم بتوزيع الطاقة الأساسي. تخدم محولات التقوية الصناعات المتخصصة: محطات الجر لشبكات النقل بالسكك الحديدية، غرف الكهروتحليل في مصانع الكلور-الصودا، وأنظمة الانعكاس في محطات الطاقة الشمسية. على سبيل المثال، تم نشر 24 محولة تقوية في مزرعة شمسية واحدة لتحويل التيار المستمر من الألواح الشمسية إلى تيار متناوب متوافق مع الشبكة.

تختلف أيضًا المعلمات التقنية. محولات الطاقة عادة ما يكون لديها معاوقة قصر دائرة تتراوح بين 4٪-8٪، محسنة لاستقرار النظام. تحتاج محولات التقوية إلى حساب المعاوقة بدقة؛ تحدد وثائق التصميم لنموذج واحد 8.5٪ لتحديد تيار الخطأ وضمان تشغيل آمن للمحول. فيما يتعلق بالارتفاع الحراري، تحد محولات الطاقة درجة حرارة الزيت العلوي عند 95 درجة مئوية، بينما تسمح محولات التقوية بقمم مؤقتة تصل إلى 105 درجة مئوية، كما هو محدد في المواصفات الفنية.

تختلف معايير الكفاءة في استهلاك الطاقة. يجب أن تلتزم محولات الطاقة بدرجات الكفاءة GB 20052، مع حدود صارمة على الخسائر الفارغة والتحميل للكفاءة من المستوى الأول. لا تغطي محولات التقوية بعد بمعايير كفاءة وطنية إلزامية، رغم أن الشركات الرائدة تتبع IEEE C57.18.10. تظهر بيانات الاختبار المقارنة أن محولات التقوية المتقدمة تحقق كفاءة عامة أعلى بنسبة 12٪ من النماذج التقليدية، مما يوفر عشرات الآلاف من اليوان سنوياً في تكاليف الكهرباء.

يعتمد الاختيار بشدة على التطبيق. بالنسبة لغرفة التوزيع السكنية، يكفي محول طاقة SCB13 جاف. بالنسبة لخط التغطية الكهربائية، يكون محول التقوية مع مفاعل التوازن - مثل سلسلة ZHS - ضروريًا. قصة تحذيرية تأتي من مصنع سيارات استخدم بالخطأ محول طاقة قياسي لتغطية الكهرباء، مما تسبب في تشبع القلب بسبب التحويل المباشر ونتج عنه احتراق الدوائر خلال ثلاثة أشهر.

تتجه الاتجاهات المستقبلية نحو التفرع. تتجه محولات الطاقة نحو الذكاء، مع دمج العديد من النماذج الجديدة لمراقبة الإنترنت. تستمر محولات التقوية في تحقيق الاختراقات في تخفيف الألحان؛ يستخدم أحدث نموذج لعلامة تجارية تنظيم الجهد الديناميكي لتقليل التشوه التوافقي الجانب الدخل من 28٪ إلى أقل من 5٪. تتناسب هذه التطورات التكنولوجية بشكل وثيق مع متطلبات التطبيقات الخاصة بها.