معلومات

أساسيات المحولات

أساسيات المحولات

تستخدم المحولات على نطاق واسع في جميع فروع الإلكترونيات. أحد أكثر استخداماتهم شهرة هو تطبيقات الطاقة حيث يتم استخدامها لتحويل جهد التشغيل من قيمة إلى أخرى. كما أنها تعمل على عزل الدائرة عند الخرج من الاتصال المباشر بالدائرة الأولية. بهذه الطريقة ينقلون الطاقة من دائرة إلى أخرى بدون اتصال مباشر.

تستخدم محولات كبيرة جدًا على الشبكة الوطنية لتغيير جهد الخط بين القيم المختلفة المطلوبة. ومع ذلك ، بالنسبة لهواة الراديو أو المتحمسين للمنزل ، يتم مشاهدة المحولات بشكل شائع في إمدادات الطاقة. تُستخدم المحولات أيضًا على نطاق واسع في الدوائر الأخرى من الصوت إلى الترددات الراديوية حيث تُستخدم خصائصها على نطاق واسع لربط مراحل مختلفة داخل الجهاز.

ما هو المحول؟

يتكون المحول الأساسي من لفتين. تُعرف هذه باسم الابتدائي والثانوي. في جوهرها تدخل السلطة في الابتدائي ، وتترك في المرحلة الثانوية. تحتوي بعض المحولات على المزيد من اللفات ولكن أساس التشغيل لا يزال كما هو.

هناك تأثيران رئيسيان يستخدمان في المحولات ويتعلق كلاهما بالمجالات الحالية والمغناطيسية. في البداية وجد أن التيار المتدفق في سلك يشكل مجالًا مغناطيسيًا حوله. يتناسب حجم هذا المجال مع التيار المتدفق في السلك. وجد أيضًا أنه إذا تم لف السلك في ملف ، فسيتم زيادة المجال المغناطيسي. إذا تم وضع هذا المجال المغناطيسي المتولد كهربائيًا في حقل موجود ، فسيتم ممارسة قوة على السلك الذي يحمل التيار بنفس الطريقة التي يجذب بها مغناطيسان ثابتان بالقرب من بعضهما البعض أو يتنافران. هذه الظاهرة تستخدم في المحركات الكهربائية والعدادات وعدد من الوحدات الكهربائية الأخرى.

التأثير الثاني هو أنه وجد أنه إذا تغير مجال مغناطيسي حول موصل ، فسيحدث تيار كهربائي في الموصل. يمكن أن يحدث أحد الأمثلة على ذلك إذا تم تحريك المغناطيس بالقرب من سلك أو ملف. في ظل هذه الظروف ، سيحدث تيار كهربائي ، ولكن فقط عندما يتحرك المغناطيس.

يحدث الجمع بين التأثيرين عندما يتم وضع سلكين أو ملفين معًا. عندما يغير التيار حجمه في الأول ، فإن هذا سيؤدي إلى تغيير في التدفق المغناطيسي وهذا بدوره سينتج عن تيار مستحث في الثانية. هذا هو المفهوم الأساسي وراء المحول ، ويمكن ملاحظة أنه لن يعمل إلا عندما يمر تيار متغير أو متناوب عبر الإدخال أو الدائرة الأولية.

نسبة تحول المحولات

لكي يتدفق التيار ، يجب أن تكون EMF (القوة الدافعة الكهربائية) موجودة. هذا الاختلاف في الجهد أو الجهد عند الخرج يعتمد على نسبة المنعطفات في المحول. لقد وجد أنه في حالة وجود عدد أكبر من الدورات في المرحلة الابتدائية عن الثانوية ، فإن الجهد عند الإدخال سيكون أكبر من الناتج والعكس صحيح. في الواقع ، يمكن بسهولة حساب الجهد من معرفة نسبة المنعطفات:

إس = نانوثانية
الجيش الشعبي np

أين
Ep هو EMF الأساسي
Es هو EMF الثانوي
np هو عدد المنعطفات على الأساسي
ns هو عدد الدورات في المرحلة الثانوية

إذا كانت نسبة المنعطفات ns / np أكبر من واحد ، فسيقوم المحول بإعطاء جهد أعلى عند الخرج من المدخلات ويقال إنه محول تصاعدي. وبالمثل ، فإن واحدًا بنسبة دوران أقل من واحد هو محول تنحي.

نسب الجهد والتيار عبر المحول

هناك عدد من العوامل الأخرى التي يمكن حسابها بسهولة. الأول هو نسبة تيارات المدخلات والمخرجات والفولتية. نظرًا لأن طاقة الإدخال تساوي طاقة الإخراج ، فمن الممكن حساب الجهد أو التيار إذا كانت القيم الثلاث الأخرى باستخدام الصيغة البسيطة الموضحة أدناه. هذه الحقيقة لا تأخذ في الاعتبار أي خسائر في المحولات يمكن لحسن الحظ تجاهلها في معظم الحسابات.

Vp x Ip = Vs x Is

على سبيل المثال ، خذ حالة محول التيار الكهربائي الذي يعطي 25 فولت عند أمبير واحد. بجهد دخل يبلغ 250 فولت ، هذا يعني أن تيار الدخل لا يتجاوز عُشر أمبير.

بالنسبة لبعض المحولات ، سيكون عدد المنعطفات على المستوى الأساسي هو نفسه على المستوى الثانوي ، وسيكون التيار والجهد عند الإدخال هو نفسه عند الإخراج. ومع ذلك ، عندما لا تكون نسبة المنعطفات 1: 1 ، فإن نسبة الجهد والتيار ستكون مختلفة عند المدخلات والمخرجات. من العلاقة البسيطة الموضحة أعلاه ، سيتبين أن نسبة الجهد إلى التغيرات الحالية بين المدخلات والمخرجات. على سبيل المثال ، قد يكون لمحول بنسبة دوران 2: 1 دخل 20 فولت مع تيار 1 أمبير ، بينما سيكون الجهد عند الخرج 10 فولت عند 2 أمبير. نظرًا لأن نسبة الجهد والتيار تحدد المعاوقة ، يمكن ملاحظة أنه يمكن استخدام المحول لتغيير المعاوقة بين المدخلات والمخرجات. في الواقع ، تختلف المعاوقة باختلاف مربع نسبة المنعطفات كما يراها:

Zp = np2
Zs ns2

في الاستخدام

تستخدم المحولات على نطاق واسع في العديد من التطبيقات في الراديو والإلكترونيات. أحد تطبيقاتها الرئيسية هو داخل مصادر الطاقة الرئيسية. هنا يتم استخدام المحول لتغيير جهد التيار الكهربائي الوارد (حوالي 240 فولت في العديد من البلدان ، و 110 فولت في العديد من البلدان الأخرى) إلى الجهد المطلوب لتزويد المعدات. مع معظم معدات اليوم التي تستخدم تقنية أشباه الموصلات ، تكون الفولتية المطلوبة أقل بكثير من التيار الكهربائي الوارد. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم المحول بعزل الإمداد في المرحلة الثانوية عن الشبكة ، وبالتالي يجعل الإمداد الثانوي أكثر أمانًا. إذا تم أخذ الإمداد مباشرة من مصدر التيار الكهربائي ، فسيكون هناك خطر أكبر بكثير من حدوث صدمة كهربائية.

عادة ما يتم جرح محول طاقة مثل ذلك المستخدم في مصدر طاقة على قلب حديدي. يستخدم هذا لتركيز المجال المغناطيسي والتأكد من أن الاقتران بين المرحلتين الأولية والثانوية محكم للغاية. بهذه الطريقة يتم الحفاظ على الكفاءة على أعلى مستوى ممكن. ومع ذلك ، من المهم جدًا التأكد من أن هذا القلب لا يعمل كملف من منعطف واحد. لمنع حدوث ذلك ، يتم عزل أقسام القلب عن بعضها البعض. في الواقع ، يتكون القلب من عدة صفائح ، كل منها مشذرة ولكنها معزولة عن بعضها البعض كما هو موضح.

يتم عزل لفتي محول الطاقة جيدًا عن بعضهما البعض. هذا يمنع أي احتمال أن يصبح الملف الثانوي حيًا.

على الرغم من أن أحد الاستخدامات الرئيسية للمحولات التي سيواجهها الهاوي هو تحويل التيار الكهربائي أو الفولتية إلى مستوى جديد ، إلا أن لديهم أيضًا مجموعة متنوعة من التطبيقات الأخرى التي يمكن استخدامها من أجلها. عند استخدام الصمامات ، تم استخدامها على نطاق واسع في التطبيقات الصوتية لتمكين مكبرات الصوت ذات المعاوقة المنخفضة من أن تكون مدفوعة بدارات الصمامات التي لها مقاومة خرج عالية نسبيًا. كما أنها تستخدم لتطبيقات التردد اللاسلكي. حقيقة أنه يمكنهم عزل مكونات التيار المباشر للإشارة ، والعمل كمحولات مقاومة ، وكدارات مضبوطة ، كلها في واحد تعني أنها عنصر حيوي في العديد من الدوائر. في العديد من أجهزة الاستقبال المحمولة ، توفر محولات IF هذه انتقائية للمستقبل. في المثال الموضح ، يمكن ملاحظة أن المحول الأساسي يتم ضبطه باستخدام مكثف لجعله يصل إلى الرنين. عادةً ما يتم ضبط تردد الطنين باستخدام نواة يمكن تثبيتها بالبراغي والخروج لتغيير مقدار محاثة الملف. يتطابق المحول أيضًا مع الممانعة الأعلى لمرحلة المجمع في المرحلة السابقة مع المعاوقة الأقل للمرحلة التالية. إنه يعمل أيضًا على عزل الفولتية المختلفة للحالة الثابتة على جامع المرحلة السابقة من قاعدة المرحلة التالية. إذا لم يتم عزل الدائرتين عن بعضهما البعض ، فإن ظروف انحياز التيار المستمر لكلا الترانزستورات ستتعطل ولن تعمل أي من المرحلتين بشكل صحيح. باستخدام محول ، يمكن توصيل المراحل لإشارات التيار المتردد مع الحفاظ على ظروف انحياز التيار المستمر.

ملخص

المحول عنصر لا يقدر بثمن في مشهد الإلكترونيات اليوم. على الرغم من حقيقة أن الدوائر المتكاملة وأجهزة أشباه الموصلات الأخرى يبدو أنها تستخدم بكميات متزايدة باستمرار ، فلا يوجد بديل عن المحول. حقيقة أنها قادرة على عزل ونقل الطاقة من دائرة إلى أخرى أثناء تغيير الممانعة ، تأكد من وضعها بشكل فريد كأداة لمصممي الإلكترونيات.


شاهد الفيديو: Electric Transformers Foundations, قواعد المحولات في محطة كهرباء تحويلية (سبتمبر 2021).