ما هي المعايير الرئيسية للمحول؟

توجد متطلبات فنية خاصة بأنواع المحولات المختلفة، ويمكن التعبير عنها بمعايير فنية محددة. على سبيل المثال، تشمل المعايير الفنية الرئيسية لمحولات الطاقة: القدرة المقننة، والجهد المقنن ونسبة الجهد، والتردد المقنن، ودرجة حرارة التشغيل، وارتفاع درجة الحرارة، ومعدل تنظيم الجهد، وأداء العزل، ومقاومة الرطوبة. أما بالنسبة للمحولات العامة منخفضة التردد، فتشمل المعايير الفنية الرئيسية: نسبة التحويل، وخصائص التردد، والتشوه غير الخطي، والحماية المغناطيسية والحماية الكهروستاتيكية، والكفاءة، وغيرها.

تشمل المعايير الرئيسية للمحول نسبة الجهد، وخصائص التردد، والطاقة المقدرة، والكفاءة.

(1)نسبة الجهد

العلاقة بين نسبة الجهد n للمحول وعدد لفات وجهد الملفين الابتدائي والثانوي هي كما يلي: n = V1/V2 = N1/N2، حيث N1 هو جهد الملف الابتدائي، وN2 هو جهد الملف الثانوي، وV1 هو الجهد عند طرفي الملف الابتدائي، وV2 هو الجهد عند طرفي الملف الثانوي. تكون نسبة الجهد n في المحول الرافع للجهد أقل من 1، وفي المحول الخافض للجهد أكبر من 1، بينما تكون نسبة الجهد n في محول العزل مساوية لـ 1.

(2)القدرة المقدرة (P): يُستخدم هذا المعامل عادةً في محولات الطاقة. ويشير إلى قدرة الخرج التي يمكن للمحول العمل بها لفترة طويلة دون تجاوز درجة الحرارة المحددة، وذلك عند تردد وجهد التشغيل المحددين. ترتبط القدرة المقدرة للمحول بمساحة مقطع القلب الحديدي، وقطر السلك المطلي بالمينا، وغيرها. يتميز المحول بمساحة مقطع كبيرة للقلب الحديدي، وقطر سلك مطلي بالمينا سميك، وقدرة خرج عالية.

(3)خاصية التردد: تشير خاصية التردد إلى أن للمحول نطاق تردد تشغيل محدد، ولا يمكن استبدال المحولات ذات نطاقات التردد المختلفة. عندما يعمل المحول خارج نطاق تردده، سترتفع درجة حرارته أو سيتوقف عن العمل بشكل طبيعي.

(4)تشير الكفاءة إلى نسبة القدرة الخارجة إلى القدرة الداخلة للمحول عند الحمل المقنن. تتناسب هذه القيمة طرديًا مع القدرة الخارجة للمحول، أي كلما زادت القدرة الخارجة، زادت الكفاءة؛ وكلما قلت القدرة الخارجة، انخفضت الكفاءة. تتراوح قيمة كفاءة المحول عمومًا بين 60% و100%.

عند القدرة المقننة، تُسمى نسبة القدرة الخارجة إلى القدرة الداخلة للمحول كفاءة المحول، أي

η= 100%

أينη كفاءة المحول؛ P1 هي طاقة الإدخال و P2 هي طاقة الإخراج.

عندما تتساوى قدرة الخرج P2 للمحول مع قدرة الدخل P1، تكون الكفاءةη لو كان المحول يعمل بكفاءة 100%، لما تسبب في أي فقد. ولكن في الواقع، لا يوجد محول كهذا. فعندما ينقل المحول الطاقة الكهربائية، فإنه يُنتج دائمًا فقدًا في الطاقة، ويتمثل هذا الفقد بشكل رئيسي في فقد النحاس وفقد الحديد.

يشير فقد النحاس إلى الفقد الناتج عن مقاومة ملف المحول. فعندما يمر التيار عبر مقاومة الملف، يتحول جزء من الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية ويُفقد. ولأن الملف يُلف عادةً بسلك نحاسي معزول، يُطلق على هذا الفقد اسم فقد النحاس.

يشمل فقد الحديد في المحول جانبين. الأول هو فقد التخلف المغناطيسي. فعند مرور التيار المتردد عبر المحول، يتغير اتجاه وحجم خط المجال المغناطيسي المار عبر صفيحة الفولاذ السيليكوني، مما يؤدي إلى احتكاك جزيئات الفولاذ السيليكوني ببعضها البعض وإطلاق طاقة حرارية، وبالتالي فقدان جزء من الطاقة الكهربائية، وهو ما يُعرف بفقد التخلف المغناطيسي. أما الجانب الثاني فهو فقد التيارات الدوامية، الذي يحدث أثناء تشغيل المحول. يمر خط المجال المغناطيسي عبر قلب الحديد، ويتولد تيار مستحث في المستوى العمودي على خط المجال المغناطيسي. ولأن هذا التيار يشكل حلقة مغلقة ويدور بشكل دوامي، يُسمى بالتيار الدوامي. يؤدي وجود التيارات الدوامية إلى تسخين قلب الحديد واستهلاك الطاقة، وهو ما يُعرف بفقد التيارات الدوامية.

ترتبط كفاءة المحول ارتباطًا وثيقًا بمستوى طاقته. عمومًا، كلما زادت الطاقة، قلّ الفقد والطاقة الخارجة، وارتفعت الكفاءة. وعلى العكس، كلما قلت الطاقة، انخفضت الكفاءة.