Теория трансформаторын ажиллаж буй ба ажиллаж байхгүй үедийн үйлдэл

ما تحدثنا عن نظرية المحول المثالي لفهم أفضل للنظرية الأساسية للمحول. الآن سنمر على الجوانب العملية للمحول الكهربائي خطوة بخطوة وسنسعى لرسم مخطط المتجهات للمحول في كل خطوة. كما قلنا، في المحول المثالي، لا توجد خسائر في النواة أي أنها خالية من الخسائر. ولكن في المحول العملي، هناك خسائر الهيسترسيس والدوامات في نواة المحول.

نظرية المحول بدون حمل

بدون مقاومة ملفوفة وخالية من التفاعل المسرب

لنفترض أن لدينا محولاً كهربائياً مع خسائر فقط في النواة، مما يعني أنه يحتوي فقط على خسائر في النواة وليس له خسائر نحاس أو تفاعل مسربي. عندما يتم تطبيق مصدر متغير في الطرف الأول، سيوفر المصدر التيار المغناطيسي لنواة المحول.

لكن هذا التيار ليس التيار المغناطيسي الفعلي؛ بل هو أكبر قليلاً من التيار المغناطيسي الفعلي. التيار الكلي المزود من المصدر له مكونان، أحدهما هو التيار المغناطيسي الذي يستخدم فقط لتغذية النواة، والمكون الآخر هو التيار المستهلك لتعويض خسائر النواة في المحول.

بسبب هذا المكون من خسائر النواة، فإن التيار المصدر في حالة المحول بدون حمل المزود من المصدر ليس بالضبط بمقدار 90 درجة خلف الجهد المصدر، ولكنه يتأخر بزاوية θ أقل من 90°. إذا كان التيار الكلي المزود من المصدر هو Io، فسيحتوي على مكون واحد في طور الجهد المصدر V1 وهذا المكون من التيار Iw هو مكون خسائر النواة.

يتم أخذ هذا المكون في طور الجهد المصدر لأنه يتعلق بخسائر النشطة أو العملية في المحولات. المكون الآخر من تيار المصدر يُرمز إليه بـ Iμ.

هذا المكون ينتج المجال المغناطيسي المتغير في النواة، وبالتالي فهو بلا واط؛ أي أنه الجزء التفاعلي من تيار المصدر للمحول. لذا سيكون Iμ في الربع مع V1 وفي طور المجال المغناطيسي المتغير Φ. لذلك، يمكن تمثيل التيار الكلي في الطرف الأول للمحول في حالة بدون حمل كالتالي:

الآن لقد رأيت كيف يكون الأمر بسيطاً لشرح نظرية المحول بدون حمل.

نظرية المحول تحت الحمل

بدون مقاومة ملفوفة ومع التفاعل المسرب

الآن سنفحص سلوك المحول المذكور تحت الحمل، مما يعني أن الحمل متصل بأطراف الثانوية. فلنفترض محولاً يحتوي على خسائر في النواة ولكن ليس لديه خسائر نحاس أو تفاعل مسربي. عند توصيل الحمل بالأطراف الثانوية، سيبدأ التيار الحمل بالتدفق عبر الحمل وكذلك عبر الطرف الثانوي.

يعتمد هذا التيار الحمل فقط على خصائص الحمل وكذلك على الجهد الثانوي للمحول. يُسمى هذا التيار بالتيار الثانوي أو تيار الحمل، ويُرمز إليه هنا بـ I2. بما أن I2 يتدفق عبر الطرف الثانوي، سيتم إنتاج MMF ذاتي في الطرف الثانوي. هنا هو N2I2، حيث N2 هو عدد لفات الطرف الثانوي للمحول.

هذا MMF أو القوة المغناطيسية الذاتية في الطرف الثانوي ينتج المجال المغناطيسي φ2. هذا φ2 سيعترض المجال المغناطيسي الرئيسي ويضعفه مؤقتاً ويحاول تقليل الجهد الذاتي الأول E1. إذا انخفض E1 دون الجهد المصدر V1، سيكون هناك تيار إضافي يتدفق من المصدر إلى الطرف الأول.

هذا التيار الإضافي I2′ ينتج مجالاً مغناطيسياً إضافياً φ′ في النواة والذي سيحايد المجال المغناطيسي الثانوي المعاكس φ2. وبالتالي، يبقى المجال المغناطيسي الرئيسي للنواة، Φ ثابتاً بغض النظر عن الحمل. لذا يمكن تقسيم التيار الكلي الذي يسحبه المحول من المصدر إلى مكونين.

المكون الأول يستخدم لتغذية النواة وتعويض خسائر النواة، أي Io. إنه المكون بدون حمل من التيار الأول. المكون الثاني يستخدم لتعويض المجال المغناطيسي المعاكس للطرف الثانوي. يعرف باسم المكون الحملي من التيار الأول. لذا يمكن تمثيل التيار الكلي بدون حمل I1 للمحول الكهربائي الذي ليس لديه مقاومة ملفوفة وتفاعل مسربي كالتالي

حيث θ2 هي الزاوية بين الجهد الثانوي وتيار الثانوي للمحول.
الآن سننتقل خطوة أخرى نحو جوانب أكثر عملية للمحول.

نظرية المحول تحت الحمل مع ملفوفة مقاومة ولكن بدون تفاعل مسربي

الآن، دعنا نأخذ في الاعتبار مقاومة ملفوفة المحول ولكن بدون تفاعل مسربي. حتى الآن، ناقشنا المحول الذي يحتوي على ملفوفات مثالية، أي ملفوفات بدون مقاومة وتفاعل مسربي، ولكن الآن سنعتبر محولاً يحتوي على مقاومة داخلية في الملفوفة ولكن بدون تفاعل مسربي. بما أن الملفوفات مقاومة، ستكون هناك هبوط جهد في الملفوفات.

لقد أثبتنا سابقاً أن التيار الكلي الأول من المصدر تحت الحمل هو I1. الهبوط الجهد في الملفوفة الأولى مع مقاومة R1 هو R1I