القائمة الرئيسية

الصفحات

تعديل المشاركة

تركيب الملفات و المحولات الكهربائية

محمد الشرعبي
(0)

تركيب الملفات و المحولات الكهربائية 

تركيب الملفات و المحولات الكهربائية ، كتب المحولات الكهربائية والقدرة، مكونات المحول الكهربائي، أنواع الملفات واستخداماتها، الحث المتبادل، كيف يعمل

تركيب الملفات و المحولات الكهربائية 
كثراً ما نستخدم الملفات في الصناعات الكهربائية مثل صناعة المولدات الكهربائية والمحركات الكهربائية وفي صناعة المحولات الكهربائية وكذلك في صناعة الأجهزة الإلكترونية وغيرها ... 

تركيب المفات الكهربائية

تركيب الملف: يتركب الملف من سلك معزول ملفوف على إطار من مادة عازلة former وممكن أن تكون على عدة أشكال منها:
1- على شكل أسطوانة أو مكعب أو متوازي مستطيلات .
2- على شكل قلب الإطار مجوفاً وفارغاً ، وممكن أن يكون قلب الإطار مشغولاً بشرائح حديدية أو مسحوق حديد أو مادة الفيرريت ferrite .
3- ممكن أن يغلف الملف بغلاف من الحديد وذلك عند الرغبة في ألا يتأثر الملف بالمجالات المغناطيسية الخارجية وقد يغلف بغلاف من البلاستيك لحمايته ، وقد يترك بدون تغليف .
مرور تيار في سلك: عندما يمر تيار في سلك ينشأ حول هذا السلك مجال مغناطيسي ، يتزايد هذا المجال بتزايد التيار المار في السلك . 

مرور تيار في ملف: يلف السلك بطريقة معينة ليعطى مجالاً مغناطيسياً في اتجاه معين محدد مسبقا من قبل المصمم .
وتخضع اتجاهات التيار واللف والمجال المغناطيسي لقاعدة اليد اليمنى .

قاعدة اليد اليمنى : إذا وضعت الملف في يدك اليمنى بحيث تلتف أصابعك حول الملف في نفس اتجاه مرور التيار فان أصبع الإبهام يشير إلى اتجاه المجال داخل الملف والى القطب الشمالي للمغناطيس المؤقت الذي يصنعها هذا الملف .

الحث الذاتي : إذا كانت قيمة التيار المار في الملف تتغير زيادة أو نقصاً كما هو الحال مع التيار المتناوب ، فان قيمة المجال المغناطيسي الناشئ عن التيار تتغير أيضاً زيادة أو نقصاً ، وفي هذه الحالة يتولد على طرفي الملف جهد يعارض الزيادة والنقص في التيار المار في الملف ، وكلما زاد معدل تغير التيار كلما زادت قيمة هذا الجهد المعارض لحدوث التغيير ، وخاصية المعارضة هذه تسمى " الحث الذاتي " .
ويسمى الجهد العارض لحدوث التغير : جهد مستحث أو جهد مستنتج أو جهد مولد بالحث الذاتي .
وحدات قياس الحث الذاتي :
يقاس الحث الذاتي لملف بوحدة (الهنري) أو (الميلي هنري) .
1H = 1000mH = 106 µH

ممانعة الملفات : ممانعة الملف = 2× ط × التردد × حث الملف . حيث : ط= 3.14
يزداد الحث الذاتي لملف إذا :
1- زادت مساحة مقطعة وقل طوله .
2- زاد عدد لفاته .
3- كان للملف قلب من مادة مغناطيسية كالحديد أو مسحوق الحديد أو من مادة الفيريت .
والعكس صحيح .
تزيد ممانعة الملف :
1- بزيادة تردد الإشارة المارة بالملف .
2- بزيادة حث الملف .
3- بكليهما .
For example, if f equals 684 kHz, while L=0.6 mH, coil reactance will be:

أنواع الملفات Coils Types :

أولاً: من حيث القلب :تصنف الملفات وفقاً للمادة التي تشغل الحيز داخل الإطار الداخلي للملف إلى :
1- ملفات ذات قلب هوائي :
وهى تلك الملفات التي يشغل الهواء ما بداخل إطارها الداخلي (ما بداخل قلبها ) والحث الذاتي لمثل هذه الملفات صغير .

2- ملفات ذات قلب حديدي :إذا وضع داخل الملف قلب حديدي ، فان المجال المغناطيسي يتركز داخل وحول الملف ولا يشرد كثيراً خارجه ، وبالتالي يزيد من حث الملف . قد يصل حث مثل هذا النوع من الملفات إلى 10 هنري .

ولكن يعيب على مثل هذا النوع من الملفات ، أن تيارات متولدة بالحث الذاتي داخل القلب الحديدي تسمى بالتيارات الإعصارية أو التيارات الدوامية ، تتحرك في اتجاهات عشوائية داخل هذا القلب مما يسبب ارتفاع درجة حرارة القلب المغناطيسي وفقد في الطاقة .ولذلك يقسم القلب الحديدي إلى شرائح معزولة عن بعضها البعض لتقاوم التيارات الإعصارية أو الدوامية .
وتستخدم الملفات ذات القلب الحديدي في التنعيم في دوائر تقويم التيار المتناوب كما تستخدم في دوائر المصابيح الفلورسنتية .

3- ملفات ذات قلب من مسحوق الحديد : وهي الملفات التي يوضع بداخل قلبها مسحوق من الحديد ، حيث يخلط مسحوق الحديد بمادة عازلة ويضغط ليعطي قلب مغناطيسي ذو مقاومة كهربية عالية ،وبالتالي تقليل التيارات الدوامية أو الإعصارية إلى حد كبير .

4- ملفات ذات قلب من مادة الفيرريت :وهى تلك الملفات التي يوضع بداخل قلبها مادة الفيريت ، ومادة الفيريت مادة مغناطيسية مقاومتها الكهربية عالية جداً
،وبذلك نضمن عدم سريان التيارات الإعصارية داخلها .

ثانيا: من حيث الترددات:
1- ملفات التردد المنخفض : low Frequency Coils
وهي الملفات التي تستخدم في الترددات الصوتية ، ومن المعروف أن الترددات الصوتية تتراوح من 20 هرتز
إلى 20 كيلو هرتز . وملفات التردد المنخفض من الملفات ذات القلب الحديدي .
2- ملفات التردد المتوسط :
وهي الملفات التي تستخدم في الترددات المتوسطة ، والتردد المتوسط في أجهزة الراديو ذات التعديل السعوي A M يساوي 465 كيلو هرتز .
وملفات التردد المتوسط من الملفات ذات القلب المصنوع من مسحوق الحديد أو مادة الفيرريت .

3- ملفات التردد العالي : High Frequency Coils
وهي الملفات التي تستخدم في الترددات العالية التي تزيد عن 2 ميجا هرتز ، مثل دوائر التنعيم في أجهزة الراديو .
وملفات التردد العالي من الملفات ذات القلب الهوائي .
في حالة التردد العالي تكون ممانعة الملفات كبيرة ، وفى حالة التردد المنخفض تكون ممانعة الملفات صغيرة وهذا يمكننا من فصل الترددات الصوتية عن الترددات العالية في الدوائر التي يقترن فيها التردد العالي مع التردد المنخفض .

الملف في دوائر التيار المستمر :
إذا سلط جهد مستمر على ملف ، فان التيار الذي سيمر بالملف لا يصل إلى قيمته العظمى منذ اللحظة الأولى وذلك بسبب تولد جهد مستنتج بالحث الذاتي يعارض مرور التيار في الملف .
التيار يتزايد تدريجياً في الملف عند توصيلة بالتيار المستمر ، وإذا فصل الجهد المستمر عن الملف ، فان الجهد المستنتج بالحث الذاتي يعارض تناقص التيار في الملف ، لذا فان تيار الهبوط لا يصل إلى الصفر بمجرد فصل الجهد المستمر عن الملف . بل يستمر إلى حين .

يتزايد التيار تدريجيا من الملف عند وصله مع التيار المستمر يتناقض التيار تدريجيا من الملف عند فصله من التيار المستمر
الملفات في دوائر التيار المتناوب :
بما أن التيار المتناوب يتغير باستمرار في قيمته واتجاهه ، لذلك فان الملفات يتولد فيها جهد مستنتج بالحث الذاتي يعارض الزيادة أو النقص أو تغيير الاتجاه عندما توصل تلك الملفات في دوائر التيار المتناوب .
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

الملفات الكهربائية Coils 

الـملـفـات : هي عبارة عن سلك أو موصل ملفوف علي قلب , وقد يكون هذا القلب هواء أو حديد أو مادة أخري .

الفكرة التي بنيت عليها : حركة الإلكترونات داخل السلك( التيار الكهربي) تسبب مجال كهرومغناطيسي في المنطقة
المحيطة بة .
استخداماتة : ◄ الملف يمررالتيار المستمرDC ويمنع مرور التيار المترددAC حيث أن معاوقةالملف XL = 2∏fL
ففي حالة التيار المستمر يكون التردد = صفر فتكون المعاوقة صغيرة جدا" فيمر التيار .
وفي حالة التيار المتردد يكون التردد كبير جدا" فتكون المعاوقة كبيرة جدا" لمرور التيار كما في
المعادلة السابقة .
◄ يمكن القول أن الملفات تختزن الطاقة المغناطيسية في المجال حولها مما يجعلها تقاوم التغيرات
السريعة للتيار الكهربي المار فية وتسمي هذة الظاهرة بالحث الذاتي للملف .

أنواع الملفات : 1- ملفات التوليف Tuning Coils : وهو عبارة عن سلك من النحاس المعزول بالورنيش ذو مقاومة
صغيرة وملفوف على اسطوانة من البكاليت أو مفرغ، ويستعمل في جهاز الراديو لالتقاط الإشارة
المطلوبة ويستخدم أيضا في دائرة إختيار القنوات في جهاز التلفزيون.

2- ملفات الهوائي Antenna Coils: وهو عبارة عن سلك ملفوف على قلب من الفيرايت(برادة الحديد)
ويستخدم في صنع الهوائي الداخلي لجهاز الراديو أو في مرحلة الترددات المتوسطة .

3- ملفات خانقة Choke Coils : وهو عبارة عن سلك ملفوف حول قلب من شرائح الحديد المعزول
ويستخدم كخانق للترددات وتستخدم أيضا في دائرة Filter بعد عملية Rectification في دوائر
تحويل الجهد المتغير الى جهد مستمر أو في دائرة مصباح الفلوريسنت

ملحوظة : 1- معاوقة الملف لمرورر التيار XL = 2∏FL حيث أن :
تردد التيار المار : F
الحث الذاتي للملف : L
2- يقاس الحد الذاتي للملف بوحدة الهنري Henry

خامساً

المحولات الكهربائية Transformers


◄ المحولات : هي نوع خاص من الملفات يتكون من 3 أجزاء رئيسية :
1- القلب Core : قد يكون عبارة عن مسحوق الحديد أو شرائح حديدية معزولة أو الهواء
2- الملف الابتدائي Primary : ويمثل دخل المحول
3- الملف الثانوي Secondry : ويمثل خرج المحول
◄ الملف الأبتدائي والملف الثانوي عبارة عن سلكين ملفوفين علي القلب Core ومعزولين عن بعضهما , كما في الشكل التالي :-

ملحوظة :
1- دخل المحول يكون دائما تيار مترددAC حيث تبني فكرة عملة علي الحث الكهرومغناطيسي
2- المحول لا يمرر التيار المستمر DC ,
3- يمكن أن يحتوي المحول على أكثر من ملف ابتدائي أو أكثر من ملف ثانوي
4- يمكن أن تحتوي بعض الملفات الثانوية على نقط تفرع وذلك للحصول على قيم متعددة في خرج المحول أي أنة يكون للملف الثانوي
أكثر من طرف فإذا أخذت الطرف الأول مع الأرضي يعطي 7 فولت , وإذا أخذت الطرف الثاني مع الأرضي يعطي 10 فولت ....
نظرية العمل :
1- عند مرور التيار المتردد في الملف الابتدائي يؤدي ذلك الي تكون مجال ( فيض ). مغناطيسي متغير
2- يقطع الفيض المغناطيسي المتكون لفات الملف الثانوي فينشأ جهد كهربي بالحث يسبب مرور التيار الكهربي إلي الحمل .
نسبة التحويل Turns Ratio :
هي النسبة بين عدد لفات الملف الابتدائي إلي عدد لفات الملف الثانوي , ومن خلالها يمكن معرفة جهد الخرج إذا علم جهد الدخل من العلاقة التالية حيث V1 , N1 جهد ولفات الملف الابتدائي (الدخل) , V2, N2 جهد ولفات الملف الثانوي (الخرج) .


تصنيف المحولات تبعا لـ
 Turns Ratio :1- محول عزل : وفية تكون نسبة الملفات 1 : 1 أي ينتقل جهد وتيار الملف الابتدائي إلي الملف الثانوي دون تغيير .
2- محول رافع Step-up : وفية يكون عدد ملفات الملف الثانوي > عدد لفات الملف الابتدائي
وبالتالي يكون الجهد الناتج عند الملف الثانوي أكبر من الجهد عند الملف الابتدائي .
مثال :
3- محول خافض Step-Down : وفية يكون عدد ملفات الملف الثانوي < عدد لفات الملف الابتدائي
وبالتالي يكون الجهد الناتج عند الملف الثانوي أقل من الجهد عند الملف الابتدائي .
مثال :
ملحوظة هامة : المحول لة القدرة علي تحويل مستوي الجهد والتيار الي مستوي اعلي أو اقل
فإذا رفع المحول جهد الإشارة فإنة يخفض التيار , وإذا خفضّ جهد الإشارة فإنة يرفع قيمة التيار
بحيث أن القدرة Power الناتجة لا تزيد عن القدرة الداخلة للمحول .

بعض انواع المحولات :

تتوفر المحولات بأشكال وأحجام عديدة بحسب الاستخدام فمنها الضخم جدا ومنها الصغير جدا ومن أهم انواعها محولات القدرة ، ومحولات الصوت
هذه بعض أشكال المحولات التي قد تشاهدها
محول قدرة
محول قابس
محول ذو جهد متغير
محول صوتي
محول مع دي سي
محول لوحات اليكترونية

مكونات المحول :

يتكون المحول من الأجزاء الرئيسية التالية:
القلب وهو عبارة عن قطعة من الحديد
الملف الرئيسي: ويمثل مدخل المحول
الملف الثانوي: ويمثل مخرج المحول
والملفان الرئيسي والثانوي عبارة عن سلكين ملفوفين على القلب ولا يلامسان بعضهما البعض.

تستخدم المحولات لرفع أو خفض الجهد أو التيار في الدوائر الكهربائية. و تعتمد المحولات على مايسمى بخاصية الحث التبادلي (Mutual Inductance) في عملها ولذلك سنعطي شرحا للحث التبادلي قبل أن نعطي تفاصيل المحول لأنه لايمكن فهم عمل المحول بدون الاستيعاب الكامل للحث التبادلي

الحث التبادلي (Mutual Inductance) :
شرحنا سابقاً في قسم الأساسيات بأن الملف (inductor) هو أداة تقوم بمقاومة التغير في التيار بغض النظر عن اتجاه هذا التيار. وعرفنا الحث الذاتي للملف بأنه قدرة الملف على إيجاد جهد فيه ليقاوم أي تغيير في التيار الساري فيه.

كما أنه عندما يمر تيار متردد (ِAC) في الملف فإنه سينتج مجال مغناطيسي حول هذا الملف. فإذا ارتفع التيار ازدادت مسافة المجال المغناطيسي حول الملف وإذا قل التيار قلت المسافة حول الملف.
عندما نضع ملفاً آخر داخل هذا المجال المغناطيسي الذي يزداد وينقص فإن هذا المجال المغناطيسي سوف يولد تيارا في الملف الثاني وهذه الخاصية تسمى بالحث التبادلي (Mutual Inductance)
لاحظ أن التيار المتردد الذي يصل إلى بيوتنا هو ذو تردد يبلغ 50 أو 60 هيرتز. معنى ذلك أن هذا التيار عندما يمر في ملف فإنه يرتفع ويقل 50 أو 60 مرة في الثانية. وبالتالي فإن المجال المغناطيسي في الملف سيزداد وينقص 50 أو 60 مرة في الثانية فهو إذا مجال مغناطيسي متغير.

مكونات المحول

يتكون المحول من الأجزاء الرئيسية التالية:
القلب وهو عبارة عن قطعة من الحديد
الملف الرئيسي: ويمثل مدخل المحول
الملف الثانوي: ويمثل مخرج المحول
والملفان الرئيسي والثانوي عبارة عن سلكين ملفوفين على القلب ولا يلامسان بعضهما البعض.

كيف يعمل المحول ؟

يعمل المحول فقط مع التيارات المترددة (AC) وليس التيارات الثابتة (DC). فعندما يدخل التيار المتردد عبر الملف الرئيسي ينتج عنه مجال مغناطيسي يكون مركزاً في القلب. هذا المجال المغناطيسي المتغير يقطع لفات الملف الثانوي ويتولد عن ذلك تيار يسري فيه.
ولكن كيف نحدد الجهد والتيار الصادرين من المحول ؟
الجهود والتيارات الداخلة والخارجة من المحول تعتمد على عدد لفات الملفين الرئيسي والثانوي. وهي تخضع للقوانين التالية:

فإذا كان عدد لفات الملف الثانوي اكبر من عدد لفات الملف الرئيسي فإن الجهد الخارج من المحول سوف يكون أكبر من الجهد الداخل ، بينما التيار الخارج يكون أصغر من التيار الداخل. في هذه الحالة يستخدم المحول لتكبير الجهد
أما إذا كان عدد لفات الملف الثانوي أقل من عدد لفات الملف الرئيسي فإن الجهد الخارج من المحول سوف يكون أقل من الجهد الداخل ، بينما التيار الخارج يكون أكبر من التيار الداخل. في هذه الحالة يستخدم المحول لخفض الجهد
مثال :محول 220-12 فولت عدد لفات ملفه الرئيسي هي 310 لفة فما هي عدد لفات ملفه الثانوي ؟
الإجابة :عندما نقول أن المحول 220 – 12 فولت فذلك يعني أن:
الجهد الرئيسي = 220 فولت
الجهد الثانوي = 12 فولت

المحول والدوائر الإليكترونية :

ذكرنا سابقا أن المحول يعمل فقط مع الجهود و التيارات المتردده (AC) بينما معظم الدوائر الإليكترونية تعمل مع الجهود الثابتة (DC). المحول إذا لا يصلح للاستعمال المباشر لتغذية الدوائر الإليكترونية حيث يجب تحويل الجهد الثانوي الصادر من المحول إلى جهد ثابت (DC)
كيفية تحويل الجهد موضحة بالتفصيل في قسم مصدر التغذية
أنواع المحولات
تتوفر المحولات بأشكال وأحجام عديدة بحسب الاستخدام فمنها الضخم جدا ومنها الصغير جدا ومن أهم انواعها محولات القدرة ، ومحولات الصوت
يمكنكم من التالي تحميل :
هل اعجبك الموضوع :
author-img
معلم لمادة الفيزياء ـ ماجستير تكنولوجيا التعليم، أهتم بالفيزياء والرياضيات وتوظيف تكنولوجيا التعليم في العملية التعليمية، بما في ذلك التدوين والنشر لدروس وكتب الفيزياء والرياضيات والبرامج والتطبيقات المتعلقة بهما، وتصميم وإنتاج البرمجيات التعليمية.

أخر المواضيع من قسم : دروس الكهرباء والمغناطيسية

تعليقات

إرسال تعليق