اللفات المحولات
ملفات المحولات هي مكونات الدائرة للمحول وهي الأجزاء الأساسية لتحويل الطاقة الكهرومغناطيسية. وهي مصنوعة من أسلاك معزولة (عادة من النحاس أو الألومنيوم) ملفوفة وفقًا لنمط معين وتنقل الطاقة من خلال مبدأ الحث الكهرومغناطيسي.
1. الوظائف الرئيسية
- إنشاء مجال مغناطيسي: عندما يتم تزويد الملف الأولي بالتيار المتردد، يتم إنشاء مجال مغناطيسي متناوب.
- القوة الدافعة الكهربائية المستحثة: يمر هذا المجال المغناطيسي المتناوب عبر الملف الثانوي، مما يؤدي إلى إحداث قوة دافعة كهربائية (الجهد) في الملف الثانوي.
- تغيير الجهد: من خلال ضبط نسبة اللفات للملفات الأولية والثانوية، يمكن رفع الجهد أو خفضه.
2. أنواع اللفات (مصنفة حسب مستوى الجهد والموضع النسبي)
- ملف ذو جهد عالي-: ملف يتحمل الجهد العالي. عادةً ما يحتوي على مقطع عرضي أصغر -من السلك (نظرًا لأن التيار صغير نسبيًا)، ولكنه يتطلب عزلًا عاليًا.
- ملف ذو جهد منخفض-: ملف يتحمل الجهد المنخفض. عادةً ما يحتوي على مقطع عرضي أكبر من السلك- (نظرًا لأن التيار كبير نسبيًا)، وله متطلبات عزل أقل نسبيًا.
من الناحية الهيكلية، بناءً على ترتيبها على القلب، فهي مقسمة بشكل أساسي إلى نوعين:
(1) لف متحدة المركز:
- الهيكل: يتم لف ملفات الجهد العالي-والجهد المنخفض-في أشكال أسطوانية بأقطار مختلفة ويتم وضعها بشكل مركزي على الطرف الأساسي.
- الترتيب الشائع: لتسهيل العزل، يتم عادةً وضع ملف الجهد المنخفض-في الداخل (أقرب إلى القلب) والملف ذو الجهد العالي-في الخارج. وذلك لأن العزل بين ملف الجهد المنخفض- والقلب (المؤرض) يسهل التعامل معه.
- التطبيق: تستخدم معظم محولات الطاقة (خاصة ذات السعات الأكبر) هذا الهيكل. عملية التصنيع بسيطة نسبيًا والهيكل قوي.
(2) لف معشق:
- الهيكل: يتم تصنيع كل من ملفات الجهد العالي-والجهد المنخفض-في أشكال قرصية ويتم تكديسها بالتناوب على طول ارتفاع الطرف الأساسي.
- المزايا: انخفاض تدفق التسرب بين اللفات، وقوة ميكانيكية عالية، ومقاومة قوية للدائرة القصيرة-.
- التطبيق: يستخدم بشكل رئيسي للمحولات الخاصة، مثل محولات الفرن الكهربائي ومحولات اللحام، والتي تحتاج إلى تحمل القوى الكهرومغناطيسية الكبيرة.
3. المتطلبات الرئيسية لللفات
الأداء الكهربائي: يجب أن يتحمل جهد التشغيل-على المدى الطويل والجهد الزائد العابر (مثل ضربات البرق).
الأداء الميكانيكي: يجب أن يكون الهيكل قويًا بما يكفي لتحمل القوى الكهرومغناطيسية الهائلة المتولدة أثناء الدوائر القصيرة دون تشوه.
الأداء الحراري: يجب أن يتمتع بتبديد جيد للحرارة لضمان عدم تجاوز ارتفاع درجة الحرارة تحت الحمل طويل الأمد -الحد الأقصى.
أداء العملية: يجب أن تكون عملية اللف بسيطة واقتصادية وموثوقة.
عزل المحولات
هو نظام المواد الذي يعزل أجزاء مختلفة من الملف عن بعضها البعض ويفصل الملف عن الأجزاء المؤرضة (مثل القلب وخزان الزيت). إنه جزء غير دائرة -من المحول ولكنه يحدد سلامة وعمر المحول.
1. الوظائف الرئيسية
- العزل المحتمل: يفصل بشكل موثوق الأجزاء الموصلة ذات الإمكانات المختلفة (مثل اللفات ذات الجهد العالي والمنخفض واللف من القلب) لمنع حدوث دوائر قصيرة.
- قناة تبديد الحرارة: غالبًا ما تعمل المواد العازلة (مثل زيت المحولات) كوسائط تبريد، حيث تنقل الحرارة الناتجة عن الملف والقلب.
- الدعم الميكانيكي: تساعد المواد العازلة (مثل الألواح العازلة) أيضًا في تثبيت اللفات ودعمها.
2. تصنيف العزل (حسب الموقع والوظيفة)
ينقسم نظام عزل المحولات عادة إلى فئتين رئيسيتين:
- العزل الداخلي: يقع داخل خزان زيت المحولات، وليس على اتصال مباشر مع الهواء الخارجي.
- العزل الرئيسي: يشير إلى العزل بين الملفات والأجزاء المؤرضة (مثل القلب وخزان الزيت)، وبين الملفات ذات مستويات الجهد المختلفة (مثل بين الملفات ذات الجهد العالي-والملفات ذات الجهد المنخفض-). هذا هو جوهر نظام عزل المحولات ويحدد مستوى الجهد للمحول.
- العزل الطولي: يشير إلى العزل داخل نفس الملف، مثل العزل بين اللفات (العزل-إلى-اللف)، وبين طبقات اللف (طبقة -إلى-عزل الطبقة)، وبين أقسام اللف (القسم-إلى-عزل القسم).
- العزل الخارجي: يشير إلى الأجزاء العازلة المعرضة للهواء خارج المحول، وبشكل رئيسي العزل الموجود أعلى البطانات (خارج خزان الزيت). تعتمد قوة العزل بشكل أساسي على ظروف الهواء ومسافة الزحف.
3. المواد العازلة الرئيسية
إن عزل المحولات (خاصة-المحولات المغمورة بالزيت) عبارة عن نظام مركب. تشمل المواد الشائعة ما يلي:
(1) المواد العازلة السائلة:
- زيوت المحولات المعدنية: الأكثر استخداماً. وتشمل الوظائف: العزل (قوة عازلة أعلى بكثير من الهواء)، وتبديد الحرارة (إزالة الحرارة من خلال الحمل الحراري)، والحماية (عزل الأكسجين، وتأخير شيخوخة المواد).
- زيت عازل استر صناعي أو طبيعي: مثل زيت السيليكون أو زيت عازل نباتي، يستخدم عادة في الأماكن ذات متطلبات مقاومة الحريق العالية.
(2) المواد العازلة الصلبة:
- الورق العازل، الألواح العازلة: يستخدم للعزل الدوراني، وعزل الطبقات، والفواصل بين اللفات، وأسطوانات العزل. يعد نظام العزل المركب بالزيت-الورقي هو النوع الأكثر كلاسيكية وموثوقية لعزل المحولات.
- راتنجات الإيبوكسي: يُستخدم على نطاق واسع في المحولات من النوع الجاف-، مما يشكل عزلًا شاملاً صلبًا من خلال الصب.
- ورق NOMEX®: ورق بولي أميد عطري -عالي الأداء يتمتع بمقاومة حرارية عالية، يُستخدم عادة في النوع الجاف- أو المحولات الخاصة.
ملخص
ملفات المحولات هي "قنوات الدائرة" لتحقيق تحويل الطاقة الكهرومغناطيسية، في حين أن عزل المحولات هو "نظام الحماية" الذي يفصل بأمان المكونات ذات الإمكانات المختلفة؛ يعمل العزل بمثابة "درع" للملفات، مما يوفر الأمان لتشغيلها الطبيعي ويمنع حوادث الدائرة القصيرة-. يكمل الاثنان بعضهما البعض ويحددان معًا أداء المحول ومستوى الجهد والموثوقية التشغيلية.
