لف_محول_كهرباء_ذى_القلب_الدائرى_بالتفصيل

#لف_محول_كهرباء_ذى_القلب_الدائرى_بالتفصيل

أولا : حساب مساحة مقطع القلب ا لحديدى

ثانيا : عدد اللفات لكل من الملف الابتدائى والملف الثانوى

ثالثا : قطر السلك لكل من الملف الابتدائى والملف الثانوى

أولا : حساب مساحة مقطع القلب الحديدى

عند حساب مساحة مقطع القلب الحديدى المراد استخدامه لقدرة معينة نجد أن هذه المساحة تتوقف على عاملين أساسين هما :

قدرة المحول

تردد المنبع الذى سيعمل عليه المحول حيث انه كلما زادت قدرة المحول زادت مساحة القلب الحديدى والعكس كلما قلت القدرة قلت تبعا لذلك مساحة القلب الحديدى عند ثبات تردد المنبع .

أما فى حالة ثبات القدرة فإنه عند زيادة تردد المنبع تقل مساحة مقطع الفلب الحديدى والعكس كلما قل تردد المنبع زادت مساحة القلب الحديدى .

مساحة مقطع القلب الحديدى =حاصل ضرب سمك مجموعة الرقائق فى عرض اللسان للرقيقة الواحدة والتى تركب عليه البكرة

ويمكن معرفة مساحة القلب الحديدى عن طريق معرفة قدرة المحول من العلاقة الآتية :

قدرة المحول الوات = مربع مساحة مقطع القلب الحديدى بالسم2

اذن مساحة مقطع القلب الحديدى = جذر قدرة المحول

ثانيا : حساب عدد اللفات

لابد من حساب عدد لفات الفولت الواحد 

عدد لفات الفولت الواحد = 45 \ مساحة مقطع القلب الحديدي

حيث ان ال 45 رقم ثابت لل سم المربع في تردد 50 hz

يتم حساب عدد لفات كل من الملف الابتدائى والملف الثانوى كالآتى :

عدد لفات الملف الابتدائى = عدد لفات الفولت الواحد × جهد الابتدائى

عدد لفات الملف الثانوى = عدد لفات الفولت الواحد × جهد الثانوى

ولعمل الحسابات الخاصة بعدد لفات الفولت الواحد لكل من الملف الابتدائى والثانوى يجب أن نضع فى اعتبارنا تردد المنبع الذى سيعمل عليه المحول وكذلك مساحة مقطع القلب الحديدى بالسنتيمتر المربع أو البوصة المربعة ونستعين بذلك بالجدول الآتى :

التردد --------------------------- الرقم الثابت---------

-------------------------بوصة ----------------- سم

25-----------------------14 ------------------89

40--------------------- 8.75----------------- 56

50------------------------7------------------ 45

60 --------------------5.85----------------- 37

خطوات الحساب

تحسب مساحة مقطع القلب الحديدى بالسنتيمتر المربع أو بالبوصة المربعة وذلك من ناتج حاصل ضرب سمك مجموعة الرقائق فى عرض اللسان للرقيقة الواحدة والتى تركب عليه البكرة ، وحيث أن هذه المساحة لاتمثل المساحة الفعلية فإنه يجب علينا أن نضرب المساحة × ( 0.9 ) حتى يمكننا الحصول على المساحة الفعلية للقلب الحديدى .

من الجدول السابق نختار الرقم الثابت وذلك حسب قيمة تردد المنبع الذى سيعمل عليه المحول .

يتم قسمة الرقم الثابت على مساحة القلب الحديدى فيكون الناتج هو عدد لفات الفولت الواحد ومنه نحسب عدد لفات كل من الملف الابتدائى والملف الثانوى وذلك بضرب عدد لفات الفولت الواحد فى قيمة الجهد لكل من الملف الابتدائى والثانوى .

ملحوظة

تستخدم هذه الطريقة فقط للقدرات الصغيرة حتى واحد كيلو فولت أمبير .

يجب إضافة 5 % من عدد اللفات الناتجة زيادة على الملف الثانوى لتعويض المفاقيد .

ثالثا : قطر السلك لكل من الملف الابتدائى والملف الثانوى لحساب مساحة مقطع سلك ملفات المحول يجب معرفة : 1. قدرة المحول 2. مقدار الدخل المغذى للملف الابتدائى

3. مقدار خرج الملف الثانوى المغذى للحمل .

4. حساب شدة التيار فى الملف الابتدائى = القدرة ÷ جهد الابتدائى 

5. حساب شدة التيار فى الملف الثانوى = القدرة ÷ جهد الثانوى

قطر السلك للملف الابتدائي = 0.65 x جذر تيار الملف الابتدائي 

قطر السلك للملف الثانوي = 0.65 x جذر تيار الملف الثانوي

÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷

مثال ثاني:

المحولات الكهربية

يستخدم في رفع او خفض الفولت ويتكون من مجموعة شرائح بمساعة مقطع معينة تبعا لقدرة المحول وحوله هذه الشرائح وفوق بكرة من البلاستيك يلف لفات معين من السلك فإذا مر تيار بهذا الملف يتولد مجال مغناطيسي وأي عدد لفات أخري فوق البكرة تقطع المجال فيتولد فيها تيار تبعا لعدد لفاتها وكلما زاد عدد اللفات زاد الفولت المتولد فيها والعكس.

تتعدد أشكال الشرائح والشكل المعتاد اكثر هو الشكل حرف E والضلع الاوسط فية عرضه يساوي ضعف عرض الضلع الجانبي وتكون الملفات حول الضلع الاوسط فقط . والاشكال الاخري مهما اختلفت فعند حساب عدد اللفات ويقاس سمك وعرض الضلع الذي سيركب فوقة البكرة.

خطوات إعادة لف المحول

· معرفة قيم الفولت المطلوب . إذا كانت مسجلة علي المحول أو إن لم تكن معلومة فيجب معرفة قيمة مصدر التيار الذي سيعمل به المحول وقيمة الفولت الذي يعمل به الجهاز المستخدم له هذا المحول.

· فك اي جزاء خارج الشرائح والبكرة.

· قياس سمك الشرائح وهي مضغوطة معا.

· فك شريحة وقياس عرض الجزء الذي بداخل البكرة . مع ملاحظة أن اول شريحة تخرج بصعوبة خاصة في المحولات جيدة التصنيع.

· تطبيق قانون ايجاد عدد لفات الفولت الواحد ومعرفة عدد اللفات الخاصة بكل قيمة.

· فك باقي الشرائح من داخل البكرة.

· فك سلك الثانوي مع قياس قطره بالميكرومتر . ثم الملف الابتدائي وقياس قطرة أيضا.

قانون:

عدد لفات الفولت الواحد = 

1/ (4.44*A*F* COS a)

حيث

A ــ (السمك * العرض بامتر المربع) أي سمك وعرض القلب الحديدي

COS aــــــــ ( معامل القدرة المغناطيسية)F ـــــــــــــــ (التردد)

4.44ــــــــــــ (رقم ثابت لجميع المحولات)

ويمكن تعين معامل القدرة من الجدول الاتي:

قدرة المحول

معامل القدرة المغنطيسية

أقل من 1 كيلو وات = 1

أكثر من 1 : 3 كيلو وات = 1.05

أكثر من 3 : 5 كيلو وات =1.1

أكثر من 5 كيلو وات = 1.2

*مثـــــــــــال

محول واحد فاز قدرتة 400 وات يعمل بتيار 50 هيرتز/ثانية سمك القلب 50 ملم وعرضة 40 ملم المطلوب ملف أبتدائي 110_220 فولت _ملف ثانوي 1.5- 6-12 فولت.

الحـــــــــــــل

عدد لفات الفولت الواحد = 

1/ (4.44*A*F* COS a)

= 1/ (4.44*A*50* 1)

حيث A = 50*40/1000000

= 2.252 لفة/فولت

إذن عدد لفات الفولت الواحد = 2.252 لفة

الملف الابتدائي

110- 220 فولت

110 * 2.252 = 247.7 اي 248 لفة

220 * 2.252 = 495.44 اي 496 لفة

الملف الثانوي

1.5- 6- 12 فولت

1.5 * 2.252= 3.378 اي 4 لفات

6 * 2.252 = 14 لفة

12 * 2.252 = 28 لفة

*حساب مساحة مقطع السلك

مساحة مقطع= شدة التيار/كثافة التيار

شدة التيار=W/A*COS a

ويختلف قيمة معامل القدرة من محول الي اخر ويمكن تقدير معامل القدرة ب 0.8 في المتوسط

ويمكن حساب كثافة التيارعلي اساس 7 امبير لكل واحد ملم2 في المتوسط

*خطوات اللف

عند اللف فوق البكرة ابداء بالملف الابتدائي لان سلكة أقل من سمك الملف الثانوي

وبداية سلك الملف الابتدائي يعتبر طرف الزيرو واذا كان قطر السلك الملف الابتدائي رفيع جدا يلحم الاطراف بسلك معزول بالبلاستيك حتي يتثني التعامل مع هذا الاطراف في النهاية بسهولة دون الخوف من قطعها . أما إذا كان السلك الذي سيلف به المحول قطره سميك نسبيا من الممكن أن تخرج الاطراف بنفس السلك مع عزلها بمكرونة.

وبعد خروج بداية سلك زيرو الملف الابتدائي أكمل الملف قدر المستطاع كل لفة مجاورة للفة الاخري وبعد الانتهاء من طبقة كاملة أبداء في طبقة جديده وهكذا حتي يصل عدد اللفات الي 248 لفة فيخرج طرف ثاني هو طرف 110 فولت ثم أكمل بنفس السلك فوق 248 لفة اخري ليكون العدد بين الزيرو والطرف 220 فولت هو 496 لفة . وبعد الانتهاء من لف الملف الابتدائي توضع ورقة برسبان حول السلك وتاكد أنها تغطي لفات الملف الابتدائي بالكامل .

ثم إبداء بداية بسلك الملف الثانوي وتكون هذه البداية هي الزيرو للملف الثانوي ثم اكمل عدد لفات لتصل الي 4 لفات ثم تخرج الطرف الاول 1.5 فولت ثم أكمل عدد اللفات حتي 14 لفة واخرج الطرف الثاني بقيمة 6 فولت ثم أكمل فوق عدد اللفات الملفوفة حتي تصل الي 28 لفة فيخرج الطرف الخاص بجهد 12 فولت ثم أقطع السللك واعزل الملف الثانوي بطبقة برسبان .

ولا يتم توصيل تيار للملفات قبل وضع الشرائح فاذا حدث ذلك ستحرق الملفات حيث ان الثغرة الهوائية في هذه الحالة كبيرة جدا . ومن الممكن اختبار قبل وضع الشرائح بواسطة الأوميتر او مصباح توالي ( مصباح الإختبار) للتاكد من عدم وجود فصل وليس لإختبار قيمة الجهد .

ثم ابدا بوضع الشرائح داخل البكرة بنظام بحيث لايوجد فراغ بين الشرائح وبعضها وتضغط قدر المستطاع داخل البكرة وكلما ضغطت الشرائح معا ولا يوجد اي ثغرة هوائية كلما ذادت كفاءة المحول وانخفض صوته تماما .

* تجربة المحول بالتيار:

بعد التاكد من عزل الملفات عن الشرائح يوصل فولت المصدر بين طرفين المحول لهم نفس القيمة بمعني اذا كان لديك 220فولت يتصلوا بين طرف الزيرو للملف الإبتدائي وبين الطرف 220 او اذا كان المصدر 110 يوصل بين طرف الزيرو وطرف 110 وطالما وصل فرق جهد معين بين طرفين لهم نفس القيمة سيعطي المحول باقي قيم الفولت المتولدة بين باقي الأطراف ويمكن اختبار باقي هذه الأطراف بواسطة فولتاميترللتاكد ان بين كل طرفين القيمة المطلوبة.

ملاحظات عند اللف

· يجب عزل كلا من الملف الابتدائي عن الملف الثانوي عند الف بالورق حتي يتلامس كلا الملفين معا

· عند توصيل الحمل يجب التاكد من ان قدرة المحول اكبر من قدرة الحمل وليس العكس

××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

مثال ثالث:

الإخوة اللذين يسألون عن تصميم المحولات

نبدأ أولا بالقدرة و معروف أنها تساوى تيار الحمل × جهد الحمل فتكون كذا وات

مساحة مقطع حديد المحول = الجذر التربيعى للقدرة مثلا محول 100 وات جذرها 10 نستخدم 10 سم2

طبيعى قد لا نجد المقاس المطلوب لذا نختار المقاس الأكبر مباشرة أو إذا كنا سنصنع البكرة التى سنلف عليها الملف يمكن أن نختار المساحة المحسوبة

نفترض أن المساحة تكون 10سم2

عدد اللفات لكل واحد فولت = 50 ÷ مساحة المقطع

ن = 50 ÷ 10 = 5 لفات لكل فولت

ملف 220 يحتاج 220 × 5 = 1100 لفة

ملف 12 فولت يحتاج 12 × 5 = 60 لفة

الآن التيار

قلنا أنه 100 وات فلو كان الخرج 10 فولت يكون التيار = 100 ÷ 10 = 10 أمبير

قطر السلك = 0.8 جذر التيار

ق = 0.8 × جذر 10 = 0.8 × 3.16= 2.5 مللى متر أو 25 ديزيم

إذا كان ملف جيد التهوية لكونه آخر ملف من الخارج و يمكن تهويتة أو تبريدة يمكن تقلل 0.8 إلى 0.6 أو حتى 0.5

الآن الملف الإبتدائى

نعلم أن الدخول أكبر من الخروج لوجود الفقد وفى المحولات الصغيرة نفترض الكفاءة 80%

إذن الدخول 100 ÷ 0.8 =125 وات

لو الدخول مثلا 220 فولت يكون التيار 125 ÷ 220 = 0.57 أمبير

قطر السلك = 0.8 جذر 0.57 = 0.8 × 0.75= 0.6 مم أو 6 ديزيم

هذه العلاقات الرياضية مشتقة من العلاقات الصحيحة الكاملة للمحولات مع التعويض فى معاملاتها بالآتى

التردد = 50 ذ/ث

القلب = حديد سيليكونى - شرائح

السلك من النحاس لأن الألومنيوم له مقاومة نوعية أعلى

نوع المحول ملفان منفصلان ابتدائى و ثانوى ملفوفان علو مشكل واحد أو ثلاث أزواج من الملفات على ثلاث قلوب (3 فاز)

لو صححنا بنسبة التردد يمكن أن نستخدمها لأى تردد نشاء

أى أسئلة أرجو وضعها هنا

بالتوفيق إن شاء الله

لنطبق الكلام السابق لنعمل ترانسفورمر 400 هيرتز

المعادلة العامة للمحول هى

V=4.44*F*N*β*A*10-4

حيث V هو الفولت و F التردد و N عدد اللفات و A مساحة المقطع و β هو الفيض لنوع الحديد المستخدم

و المعادلة السابقة حسبت بالتعويض عن التردد = 50 و β بالقيمة الخاصة بالحديد السيليكونى ثم وجدنا النسبة 

N÷ V= 10000÷ (4.44 × 50 × β × A ) ≈ 50

مساحة المقطع لفة لكل فولت

لنفترض أننا نريد عمل نفس المحول السابق ولكن للتردد 400 هيرتز وهو تردد شائع فى عالم الطيران لتقليل وزن الأجهزة المحمولة جوا

مساحة المقطع = جذر القدرة= جذر 100 = 10

الآن برفع التردد من 50 إلى 400 يزداد معدل تغيير المجال بنفس النسبة و بالتالى ينقل قدرة أكبر بنفس النسبة وهى = 400 ÷ 50 = 8

إذن إما اعتبار أن المحول ينقل 800 وات أو نقلل المقطع فيصبح 10 ÷ 8 = 1.25 سم مربع

عدد اللفات / فولت من المعادلة السابقة بالتعويض عن التردد بالقيمة الجديدة و مساحة المقطع بالقيمة الجديدة

وهى تساوى 50 ÷ ( 8 × 1.25)=50 ÷ 10 = 5 لفات لكل فولت

يمكن التطبيق على محولات التردد العالى بمعرفة قيمة المادة المستخدمة بدلا من الحديد السيليكونى

المرة القادمة إن شاء الله المحول الذاتى

المحول الذاتى Auto Transformer

هو محول مكون من ملف واحد حيث يشترك الابتدائى و الثانوى فى جزء من الملف

إن استخدم كمحول رافع فجهد المصدر يكون جزء من جهد الحمل وعلى المحول أن يولد فقط فرق الجهد بين المنبع والحمل

و إن استخدم كمحول خافض ، فإن التيار من المصدر يعبر للحمل و عليه فالمحول عليه أن يولد فرق التيار بين الابتدائى والثانوى

AutoXfrmr.gif

K = N1:N2=V1:V2

النقطة a هى النقطة المشتركة بين الابتدائى و الثانوى ، A هى دخول المصدر ، x النقطة المشتركة بين الابتدائى والثانوى ’ P هى القدرة للكل أو جزء حسب التسمية و الرموز المضافة لها – من الرسم نجد

P1=V1*I1= V2*I2=P2

النقطة تقسم الملف لجزأين الجزء A-x المشترك والجزء A-a على التوالى مع الدخول

من اتجاه التيار كما بالرسم نجد أن الملف المشترك به تيار يساوى الفرق بين تيار الحمل و تيار المنبع

I2-I1

وهذه نقطة هامة جدا عند حساب مقطع السلك حيث توفر كثيرا جدا فى قطر السلك و من ثم الكلفة

و بحساب القدرة

PA-a = (V1–V2)I1=V1*I1-V2*I1

و الجزء المشترك

P a-x=V2(I2-I1)=V2*I2-V2*I1

بما أن 

P1=V1*I1= V2*I2=P2

إذن القيمتان للقدرة متساويتان

PA-a = P a-x

لا تنزعج وتقول ما نجنى من هذا ، فقط تذكر أن الجزء المشترك به فرق التيارين وليس أحدهما أى أن المحول أصبح محول ابتدائى ثانوى لنقل فرق التيار وليست التيار كله و بالتالى نسبة مناظرة من القدرة ونسبة الوفر K

autuXrEq.gif

حيث K نسبة الجهد الأعلى للجهد الأقل (بصرف النظر أيهما دخول أو خروج)

لنحسب الآن محول ذاتى لنرى الفرق

مثلا لنفترض نفس المحول السابق 100 وات

مساحة المقطع كانت جذر القدرة = 10 سم2

فى حال استخدام محول ذاتى للتحويل من 200 إلى 220 مثلا نجد نسبة الوفر = 220-200 مقسوما على 220

أى = 20 ÷220 = 0.09 أو تقريبا 0.1

أى تعمل تصميم لمحول قدرته 100 × 0.1 = 10 وات فقط 

فتكون مساحة المقطع = جذر 10 = 3.2 سم2

تيار الدخول = 100 ÷ 220 = 0.45 أمبير

قطر السلك = 0.8 جذر التيار = 0.8 × 0.67=0.54 أو 5.5 ديزيم

هذا القطر للفات 20 فولت فقط أى الفرق بين 220 – 200

تيار الخرج = 100 ÷ 200 = 0.5 أمبير

فرق التيارين = 0.5- 0.45 = 0.05 أمبير فقط

قطر السلك = 0.8 جذر 0.05 = 0.8 × 0.22 = 0.18 أو 1.8 ديزيم و أقرب قيمة هى 2 ديزيم

وهذه للملف 200 فولت وواضح الفرق فى القطر والوزن و الثمن فى استخدام 2 بدلا من 5.5 و أيضا وزن وحجم الحديد

نلاحظ هنا أن كلما زاد الفرق بين جهد الدخول و جهد الخروج قلت نسبة الوفر لذلك هو جيد فى الاستخدامات مثل التحويل من 110 إلى 220 أو ضبط الجهد لتعويض التغير مثلا 220 ± نسبة ما للتصحيح عبر أطراف نقل

لكنه غير مجدى فى حالات مثل 220 : 12 فولت لسببين

أولا نسبة الوفر = 220-12= 208 بالقسمة على الجهد الأعلى 220 تصبح

208 ÷ 220 = 0.95 أى أن المحول 100 وات يعتبر 95 وات وهى نسبة لا تذكر بل فى الواقع إن بدأت بحمل 95 وات ستقربه إلى 100 لسهولة الحساب إن لم ترفع القيمة أكثر من قبل معامل أمان

السبب الثانى خطير جدا أن الجهد 220 له مرجع الأرض لذا لو لمست السلك "الحى" كفاك الله و عافاك لذلك يستخدم دوما محول يسمى محول عزل وهو 220 : 220 لتوفير العزل الكهربى عن الأرض للحماية فيكون لمس طرف واحد غير خطر و للأسف المحول الذاتى لا يوفر هذه الميزة

لكن هذا لا يعنى أن هذا الأسلوب لا يستخدم بل العكس كان يستخدم كثيرا فى محول الجهد العالى لشاشات التلفاز لتوفير جهد تغذية الفتيلة أو جهود أخرى متنوعة حيث كافة جهود الخرج معزولة عن الأرضى

 

الآن نتكلم عن أنواع خاصة من المحولات وهى كاوية المسدس محولات اللحام و محولات صهر المعادن

كلها تشترك فى شىء واحد وتختلف فى آخر

تشترك فى كونها محول له ملف ابتدائى 220 فولت أو 3 فاز 380 فولت و ملف ثانوى مكون من لفة واحدة فقط

تختلف فى نوعية الحمل

سنتكلم الآن عن النوع الأول كاويات اللحام

SolderGun.jpg

وهى عبارة عن ملت ابتدائى ملفوف على بكرة ذات مقطع طويل و ملف ثانوى لفة واحدة من قضيب من النحاس قطرة حوالى 5 مم و الحمل هو طرف اللحام وهو من السلك النحاس الأحمر ذو قطر أقل حوالى 1- 1.5 مم

القلب الحديد عبارة عن شريط طويل من الحديد السيليكونى المعزول و يلف فى قلبيهما كما بالرسم

SolderGunInside.PNG

عند توصيل التيار يتولد تيار فى الملف الثانوى شديد جدا لدرجة أنها تصهر القصدير (380 – 400 درجة مئوية) فى ثانيتين أو ثلاث

لحساب هذا النوع من المحولات ، لا نتبع الأسلوب التقليدى السابق ولكن نحسب تحويل المعاوقة أو المقاومة

XfrmrResist.PNG

عندما يكون محول موصل بحمل R فلو كان ذو نسبة تحويل N إلى 1 فسنجد

جهد الحمل = جهد المصدر ÷ N

تيار الحمل = تيار المصدر × N

يمكننا القول أن مقاومة الحمل = جهد الحمل ÷ تيار الحمل =

( جهد المصدر ÷ N ) مقسوما على تيار المصدر × N

أى = مقاومة الحمل مقسومة على مربع نسبة التحويل 

إن كانت نسبة اللفات 100 إلى1 تضرب المقاومة فى 10000

لذا يكون الحساب كالآتى :

أريد كاوية 110 وات إذن التيار = القدرة ÷ الفولت = 110 ÷ 220 = 0.5 أمبير

مقاومة الدخول = الفولت ÷ التيار = 220 ÷ 0.5 = 440 Ω

سأستخدم سلك لحام من النحاس طوله مثلا 10 سم و مساحة مقطعه مثلا 2 مم2

ستكون مقاومة هذه القطعة = المقاومة النوعية للنحاس × الطول ÷ مساحة المقطع

لنفترض أنها كانت 0.01 Ω

نسبة المقاومات هى 440 ÷ 0.01 = 44000 

نسبة اللفات = جذر 44000 = 210 لفة للملف الابتدائى و لفة واحدة للثانوى

سلك الابتدائى يحسب كما سبق = 0.8 جذر التيار = 0.8 جذر 0.5 = 0.57