نظرية عمل المحول تحت الحمل وعدم الحمل
لقد تحدثنا عن نظرية المحول المثالي لفهم أفضل للنظرية الأساسية للمحول. الآن سنمر عبر الجوانب العملية للمحول الكهربائي خطوة بخطوة وسنتعهد برسم مخطط متجهي للمحول في كل خطوة. كما قلنا، في المحول المثالي لا توجد خسائر في اللب، أي أن اللب خالٍ من الخسائر. ولكن في المحول العملي، هناك خسائر هستيريزيس وتيار دوامي في لب المحول.
نظرية المحول بدون حمل
بدون مقاومة ملفات ولا عزم رد فعل تسرب
لنفترض محولاً كهربائياً به خسائر فقط في اللب، مما يعني أنه به خسائر في اللب ولكن ليس به خسائر في النحاس ولا به عزم رد فعل تسرب. عندما يتم تطبيق مصدر متغير على الطرف الأول، سيوفر المصدر التيار للمغناطة اللب.
لكن هذا التيار ليس التيار المغناطيسي الفعلي؛ فهو أكبر قليلاً من التيار المغناطيسي الفعلي. التيار الإجمالي المزود من المصدر له مكونان، أحدهما هو التيار المغناطيسي الذي يستخدم فقط لمغناطة اللب، والمكون الآخر من تيار المصدر يستهلك لتوفير الخسائر في اللب.
بسبب هذا المكون من الخسائر، فإن التيار المصدر للمحول في حالة بدون حمل ليس بالضبط بمقدار 90 درجة خلف الجهد المصدر، ولكنه يتأخر بزاوية θ أقل من 90o. إذا كان التيار الإجمالي المزود من المصدر هو Io، فسيحتوي على مكون في طور الجهد V1 وهذا المكون من التيار Iw هو مكون الخسائر في اللب.
يتم أخذ هذا المكون في طور الجهد المصدر لأنه يتعلق بالخسائر النشطة أو العاملة. المكون الآخر من تيار المصدر يُشار إليه بـ Iμ.
هذا المكون ينتج المجال المغناطيسي المتغير في اللب، وبالتالي فهو غير متعاط (يعني أنه جزء رياضي من تيار المصدر). لذلك سيكون Iμ في الربع مع V1 وفي طور المجال المغناطيسي المتغير Φ. وبالتالي يمكن تمثيل التيار الأولي الإجمالي للمحول في حالة بدون حمل كالتالي:
الآن رأيت كيف يكون الأمر بسيطاً لتوضيح نظرية المحول بدون حمل.
نظرية المحول تحت الحمل
بدون مقاومة ملفات وعزم رد فعل تسرب
الآن سنتفحص سلوك المحول السابق تحت الحمل، مما يعني أن الحمل متصل بالطرف الثاني. لنفترض محولاً به خسائر في اللب ولكن ليس به خسائر في النحاس ولا عزم رد فعل تسرب. عندما يتم توصيل الحمل بالطرف الثاني، سيبدأ تدفق تيار الحمل من خلال الحمل وكذلك من خلال الطرف الثاني.
يعتمد هذا التيار على خصائص الحمل وعلى الجهد الثانوي للمحول. يُطلق على هذا التيار تيار ثانوي أو تيار الحمل، ويُرمز له بـ I2. بما أن I2 يتدفق عبر الطرف الثاني، سيتم إنتاج MMF ذاتي في الطرف الثاني. هنا هو N2I2، حيث N2 هو عدد دورات الطرف الثاني للمحول.
هذا MMF أو القوة المغناطيسية الذاتية في الطرف الثاني ينتج المجال المغناطيسي φ2. سيعارض هذا φ2 المجال المغناطيسي الرئيسي ويضعفه مؤقتًا ويحاول تقليل الجهد الذاتي E1. إذا انخفض E1 عن الجهد المصدر V1، سيكون هناك تيار إضافي يتدفق من المصدر إلى الطرف الأول.
هذا التيار الإضافي I2′ ينتج مجالًا مغناطيسيًا إضافيًا φ′ في اللب والذي سيحايد المجال المغناطيسي الثانوي المعاكس φ2. بالتالي يبقى المجال المغناطيسي الرئيسي لللب Φ ثابتًا بغض النظر عن الحمل. لذا يمكن تقسيم التيار الإجمالي الذي يسحبه المحول من المصدر إلى مكونين.
المكون الأول يستخدم لمغناطة اللب وتوفير الخسائر في اللب، أي Io. وهو المكون بدون حمل من التيار الأولي. المكون الثاني يستخدم لتوفير المجال المغناطيسي المعاكس للطرف الثاني. يعرف بأنه المكون تحت الحمل من التيار الأولي. بالتالي يمكن تمثيل التيار الأولي بدون حمل I1 للمحول الكهربائي بدون مقاومة ملفات وعزم رد فعل تسرب كما يلي
حيث θ2 هي الزاوية بين الجهد والتيار الثانوي للمحول.
الآن سننتقل خطوة أخرى نحو جانب أكثر عملية للمحول.
نظرية المحول تحت الحمل، مع ملفات مقاومة ولكن بدون عزم رد فعل تسرب
الآن، دعنا نعتبر مقاومة ملفات المحول ولكن بدون عزم رد فعل تسرب. حتى الآن ناقشنا المحول الذي به ملفات مثالية، أي ملفات بدون مقاومة وعزم رد فعل تسرب، ولكن الآن سنقوم باعتبار محول به مقاومة داخلية في الملفات ولكن بدون عزم رد فعل تسرب. بما أن الملفات مقاومة، سيكون هناك انخفاض في الجهد في الملفات.
لقد أثبتنا سابقًا أن التيار الأولي الإجمالي من المصدر تحت الحمل هو I1. الانخفاض في الجهد في الطرف الأول مع المقاومة R1 هو R1I
