معرفة المحولات

المحول هو جهاز يستخدم مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لتحويل جهد التيار المتردد. تشمل مكوناته الرئيسية الملف الابتدائي والملف الثانوي والقلب الحديدي.

في مجال الإلكترونيات، يمكنك غالبًا رؤية ظل المحول، وهو الأكثر شيوعًا في استخدام مصدر الطاقة لتحويل الجهد والعزل.

باختصار، نسبة الجهد بين الملفين الابتدائي والثانوي تساوي نسبة عدد لفات كل منهما. لذا، إذا أردتَ الحصول على جهد مختلف، يمكنك تغيير نسبة عدد لفات الملفين.

بحسب ترددات تشغيل المحولات، يمكن تقسيمها عمومًا إلى محولات منخفضة التردد ومحولات عالية التردد. على سبيل المثال، في حياتنا اليومية، يبلغ تردد التيار المتردد 50 هرتز. تُسمى المحولات التي تعمل بهذا التردد محولات منخفضة التردد؛ أما تردد تشغيل المحولات عالية التردد فيتراوح بين عشرات ومئات الكيلوهرتز.

حجم محول التردد العالي أصغر بكثير من حجم محول التردد المنخفض الذي له نفس قدرة الخرج

يُعدّ المحوّل الكهربائي مكونًا كبيرًا نسبيًا في دائرة الطاقة. ولتقليل حجمه مع ضمان الحفاظ على قدرة الخرج، يلزم استخدام محوّل عالي التردد. لذا، تُستخدم المحوّلات عالية التردد في مصادر الطاقة التبديلية.

يتشابه مبدأ عمل المحول عالي التردد والمحول منخفض التردد، حيث يعتمد كلاهما على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. إلا أن "قلوبهما" مصنوعة من مواد مختلفة.

يتكون القلب الحديدي للمحولات منخفضة التردد عادةً من طبقات متعددة من صفائح الفولاذ السيليكوني، بينما يتكون القلب الحديدي للمحولات عالية التردد من مواد مغناطيسية عالية التردد (مثل الفريت). (لذلك، يُطلق على القلب الحديدي للمحولات عالية التردد اسم القلب المغناطيسي).

في دائرة إمداد الطاقة ذات الجهد الثابت للتيار المستمر، يقوم محول التردد المنخفض بنقل إشارة موجة جيبية.

في دائرة إمداد الطاقة التبديلية، يقوم محول التردد العالي بنقل إشارة موجة مربعة نبضية عالية التردد.

عند القدرة المقننة، تُسمى النسبة بين قدرة الخرج وقدرة الدخل للمحول كفاءة المحول. عندما تتساوى قدرة الخرج مع قدرة الدخل، تكون الكفاءة 100%. في الواقع، لا يوجد محول مثالي تمامًا، نظرًا لوجود فقد في النحاس والحديد، مما يؤدي إلى وجود بعض الفقد في الطاقة.

ما هو فقدان النحاس؟

بسبب وجود مقاومة معينة في ملف المحول، يتحول جزء من الطاقة إلى حرارة عند مرور التيار الكهربائي فيه. ولأن ملف المحول مصنوع من سلك نحاسي، يُطلق على هذا الفقد اسم فقد النحاس.

ما هو فقدان الحديد؟

تشمل خسائر الحديد في المحولات جانبين رئيسيين: خسائر التخلف المغناطيسي وخسائر التيارات الدوامية. تشير خسائر التخلف المغناطيسي إلى أنه عند مرور التيار المتردد عبر الملف، تتولد خطوط قوة مغناطيسية تمر عبر القلب الحديدي، مما يؤدي إلى احتكاك جزيئات القلب الحديدي ببعضها البعض وتوليد حرارة، وبالتالي استهلاك جزء من الطاقة الكهربائية. ولأن خطوط القوة المغناطيسية تمر عبر القلب الحديدي، فإنه يولد تيارًا مستحثًا. ولأن هذا التيار دوامي، يُطلق عليه أيضًا اسم التيار الدوامي، وتستهلك خسائر التيارات الدوامية جزءًا من الطاقة الكهربائية.