إذا تساءلت يومًا عن كيفية استخدام المنازل والمباني للكهرباء من محطات الطاقة ، فيجب أن تتعلم المزيد عن المحولات في توزيعات شبكة الطاقة التي تحول التيارات عالية الجهد إلى التي تستخدمها في المنزل الأجهزة. تستخدم هذه المحولات تصميمات بسيطة عبر معظم أنواع المحولات ، ولكن يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا في مقدار تغييرها لجهد الإدخال بناءً على كيفية بنائها.
صيغة لف المحولات
تتبع المحولات التي تستخدمها أنظمة توزيع شبكة الطاقة تصميمات بسيطة تستخدم لفائف ملفوفة حول قلب مغناطيسي في مناطق مختلفة.
تأخذ ملفات الأسلاك هذه التيار الوارد وتغير الجهد وفقًا لـنسبة دوران المحولات، الذي
\ frac {N_P} {N_S} = \ frac {V_P} {V_S}
لعدد اللفات للملف الأساسي والملف الثانوينصونس، على التوالي ، والجهد للملف الأساسي والملف الثانويالخامسصوالخامسس، على التوالى.
هذاصيغة لف المحولاتيخبرك بالجزء الذي يغير به المحول الجهد الوارد وأن جهد رياح الملف يتناسب طرديًا مع عدد لفات الملفات نفسها.
ضع في اعتبارك أنه على الرغم من الإشارة إلى هذه الصيغة باسم "النسبة" ، إلا أنها في الواقع كسر وليست نسبة. على سبيل المثال ، إذا كان لديك ملف واحد في الملف الأساسي وأربع لفات في الملف الثانوي لـ المحول ، وهذا يتوافق مع جزء من 1/4 ، مما يعني أن المحول يقطع الجهد بمقدار a قيمة 1/4. لكن النسبة 1: 4 تعني أنه ، لشيء ما ، هناك أربعة لشيء آخر ، وهذا لا يعني دائمًا نفس الشيء ككسر.
يمكن للمحولات أن تزيد أو تنقص الجهد ، وتُعرف باسمخطوة للأعلىأوانزلالمحولات حسب الإجراء الذي يقومون به. هذا يعني أن نسبة دوران المحول ستكون دائمًا موجبة ، ولكن يمكن أن تختلف بين أكبر من واحد لمحولات الصعود أو أقل من واحد لمحولات التدريج.
لا تكون صيغة لف المحولات صحيحة إلا عندما تكون زوايا اللفات الأولية والثانوية في الطور مع بعضها البعض. هذا يعني أنه ، بالنسبة لمصدر طاقة تيار متردد معين (AC) يتحول ذهابًا وإيابًا بين الأمام و التيار العكسي ، التيار في كل من اللفات الأولية والثانوية متزامن مع بعضها البعض خلال هذه الديناميكية عملية.
قد تكون هناك بعض المحولات ذات نسبة دوران المحول 1 التي لا تغير الجهد ، ولكن ، بدلاً من ذلك ، تُستخدم لفصل الدوائر المختلفة عن بعضها البعض أو لتغيير مقاومة a بشكل طفيف دائرة كهربائية.
حاسبة تصميم المحولات
يمكنك فهم خصائص المحولات لتحديد ما ستأخذه الآلة الحاسبة لتصميم المحولات في الاعتبار كطريقة لتحديد كيفية إنشاء المحولات بأنفسهم.
على الرغم من أن الملفين الأولي والثانوي على المحولات منفصلان عن بعضهما البعض ، فإن اللف الأساسي يحرض تيارًا في اللفات الثانوية من خلال طريقة الحث. عندما يتم إرسال مصدر طاقة تيار متردد عبر الملفات الأولية ، يتدفق التيار عبر المنعطفات ويخلق مجالًا مغناطيسيًا من خلال طريقة تسمى الحث المتبادل.
صيغة لف المحولات والمغناطيسية
حقل مغناطيسييصف في أي اتجاه وكيف ستؤثر المغناطيسية القوية على جسيم مشحون متحرك. الحد الأقصى لقيمة هذا الحقلدΦ / دينارا، معدل التغييرالفيض المغناطيسي Φخلال فترة زمنية قصيرة.
التدفق هو قياس مقدار تدفق المجال المغناطيسي عبر مساحة سطح معينة مثل منطقة مستطيلة. في المحولات ، يتم إرسال خطوط المجال المغناطيسي إلى الخارج من الملف المغناطيسي الذي حوله يتم لف الأسلاك.
يربط التدفق المغناطيسي كلا الملفين معًا ، وتعتمد قوة المجال المغناطيسي على كمية التيار وعدد اللفات. هذا يمكن أن يعطيناحاسبة تصميم المحولاتالتي تأخذ بعين الاعتبار هذه الخصائص.
قانون فاراداي للمحاثة الذي يصف كيفية استحثاث المجالات المغناطيسية في المواد يملي أن الجهد بواسطة أي من اللفات المستحثة
للملفات الأولية أو الثانوية. يشار إلى هذا عادة باسم القوة الدافعة الكهربائية المستحثة (emf).
إذا كنت ستقيس التغيير في التدفق المغناطيسي خلال فترة زمنية قصيرة ، فيمكنك الحصول على قيمةدΦ / ديناراواستخدامها لحسابemf. الصيغة العامة للتدفق المغناطيسي هي
\ Phi = BA | cos {\ theta}
للمجال المغناطيسيب، مساحة سطح الطائرة في الميدانأوالزاوية بين خطوط المجال المغناطيسي والاتجاه العمودي على المنطقةθ.
يمكنك حساب هندسة اللفات حول النواة المغناطيسية للمحول لقياس التدفق
لمصدر طاقة التيار المتردد حيثωهو التردد الزاوي (2π وللترددF) وΦالأعلى هو أقصى تدفق. في هذه الحالة ، الترددFيشير إلى عدد الموجات التي تعبر موقعًا معينًا كل ثانية. يشير المهندسون أيضًا إلى منتج الأوقات الحالية لعدد لفات اللفات على أنها "أمبير، "مقياس القوة الممغنطة للملف.
أمثلة على آلة حاسبة لف المحولات
إذا كنت ترغب في مقارنة النتائج التجريبية لكيفية تأثير لفات المحولات عليها استخدام ، يمكنك مقارنة الخصائص التجريبية المرصودة بخصائص لف المحولات آلة حاسبة.
تقدم شركة البرمجيات Micro Digital على الانترنت لف المحولات حاسبة لحساب مقياس الأسلاك القياسي (SWG) أو مقياس الأسلاك الأمريكي (AWG). يتيح ذلك للمهندسين تصنيع الأسلاك بالسماكة المناسبة حتى يتمكنوا من حمل رسوم الأسلاك اللازمة لأغراضهم. تخبرك آلة حاسبة المحولات التي تدور حول الجهد الفردي خلال كل دورة من اللف.
الآلات الحاسبة الأخرى مثل واحد من الشركة المصنعة Flex-Core تتيح لك حساب حجم السلك للتطبيقات العملية المختلفة إذا قمت بإدخال تصنيف العبء ، فإن التيار الثانوي الاسمي ، طول السلك بين المحول الحالي والمتر وعبء الإدخال لـ متر.
ينشئ المحول الحالي مصدر جهد تيار متردد في ملفه الثانوي الذي يتناسب مع التيار في الملف الأولي. تعمل هذه المحولات على تقليل تيارات الجهد العالي إلى قيم أقل باستخدام طريقة سهلة لمراقبة التيار الكهربائي الفعلي. العبء هو مقاومة أداة القياس نفسها للتيار المرسل من خلالها.
عروض Hyperphysics على الإنترنت حساب قوة المحولات واجهة تتيح لك استخدامها كآلة حاسبة لتصميم المحولات أو كآلة حاسبة لمقاومة المحولات. لاستخدامها ، تحتاج إلى إدخال تردد جهد الإمداد ، ومحاثة اللف الأولية ، ومحاثة اللف الثانوية ، وعدد الملفات الأولية للملفات ، عدد اللفات الثانوية للملفات ، والجهد الثانوي ، ومقاومة اللف الأولية ، ومقاومة اللف الثانوية ، ومقاومة حمل الملف الثانوي والمتبادلة الحث.
الحث المتبادلميفسر التأثير الذي يمكن أن يحدثه التغيير في الحمل على الملف الثانوي على التيار من خلال الأساسي باستخدام emf:
emf = -M \ frac {\ Delta I_1} {\ Delta t}
للتغيير في التيار من خلال الملف الأساسيΔأنا1والتغيير في الوقت المناسبΔt.
أي آلة حاسبة لف المحولات عبر الإنترنت تضع افتراضات حول المحول نفسه. تأكد من أنك تعرف كيف يقوم كل موقع بحساب القيم التي يدعي القيام بها حتى تتمكن من فهم النظرية والمبادئ الكامنة وراء المحولات بشكل عام. يعتمد مدى قربها من صيغة لف المحولات التي تتبع فيزياء المحولات على هذه الخصائص.