أنواع مختلفة من المحولات والتطبيقات

 

وظائف أساسية

تحويل الجهد:يعدل مستويات الجهد لتناسب أنظمة الشبكة المختلفة أو متطلبات الجهاز.

العزلة الكهربائية:يمنع انتشار الصدع بين الدوائر الأولية والثانوية ، مما يعزز السلامة.

كفاءة الإرسال:انتقال الجهد عالي الجهد يقلل من خط الخط وفقدان الطاقة ، مما يحسن الكفاءة الكلية.

 

 التصنيف حسب مستوى الجهد

1. محولات الطاقة

التصنيف حسب الغرض والوظيفة

 

1. محولات الطاقة

تعريف:تستخدم في شبكات الطاقة لخطو الجهد لأعلى أو لأسفل (عادة أعلى من 33 كيلو فولت) ؛ سعة عالية ومصممة للتشغيل المستمر.

التطبيقات:محطات توليد الطاقة ، المحطات الفرعية ، خطوط نقل بين البروفينس ، مناطق صناعية كبيرة.

المزايا:كفاءة عالية (تصل إلى 99 ٪) ، تدعم عالية تيار وقوة ، حياة طويلة الخدمة.

عيوب:أنظمة التبريد الضخمة والمكلفة والمعقدة.

 

2. محولات التوزيع

تعريف:تنحى عن الجهد المتوسط ​​(10–35kV) إلى الجهد المنخفض (400\/230 فولت) للمستخدمين النهائيين ؛ عادة<2000kVA.

التطبيقات:المجتمعات السكنية ، مباني المكاتب ، مراكز التسوق ، المدارس ، المستشفيات.

المزايا:فعالة من حيث التكلفة ، سهلة التثبيت والصيانة ؛ مناسب للاستخدام في الهواء الطلق أو المثبت على القطب.

عيوب:انخفاض كفاءة الحمل الكامل ؛ فقدان الطاقة تحت الحمل الخفيف ؛ نطاق الجهد\/السعة المحدودة.

 

3

تعريف:حصة الابتدائية والثانوية جزء من اللف ؛ الجهد المعدل عبر الصنابير.

التطبيقات:بدء المحرك ، تنظيم الجهد ، أنظمة اختبار الطاقة.

المزايا:مضغوط ، منخفضة التكلفة ، عالية الكفاءة.

عيوب:لا عزلة انخفاض السلامة ، ومخاطر خطأ أكبر.

 

4. محولات الأدوات

محولات الجهد (VTS)

تعريف:خفض الجهد لقياس\/حماية.

التطبيقات:عدادات الجهد ، مرحلات الحماية ، قياس الطاقة.

المزايا:دقة عالية ، العزلة الكهربائية من الأنظمة عالية الجهد.

عيوب:يجب ألا تكون ثانوية قصيرة. حساسة للتكلفة.

 

المحولات الحالية (CTS)

تعريف:خفض التيار لقياس أو حماية آمنة.

التطبيقات:العدادات الحالية ، الكشف الحالي ، أنظمة الحماية.

المزايا:القياس الدقيق ، يعزل الجهد العالي من المعدات منخفضة الجهد.

عيوب:يجب ألا تكون الثانوية مفتوحة ؛ عرضة للمغناطيسية المتبقية.

 

محولات الأدوات العامة

تعريف:تحويل الإشارات عالية الجهد\/الحالية إلى إشارات آمنة منخفضة المستوى.

التطبيقات:المحطات الفرعية ، القياس ، حماية التتابع.

المزايا:القياس الآمن ، دقة عالية ، توحيد.

عيوب:حساسة للمقاومة والتشبع. يتطلب المعايرة والتأريض الصحيح.

 

5. محولات العزلة

تعريف:العزلة الكاملة بين الابتدائية والثانوية ؛ في كثير من الأحيان 1: 1 نسبة.

التطبيقات:الأجهزة الطبية ومراكز البيانات والمختبرات وأدوات الدقة.

المزايا:يعزز السلامة ، ويقلل من التداخل في الوضع المشترك ، ويزيل حلقات الأرض.

عيوب:عادة لا يغير الجهد. تكلفة عالية نسبيا بصمة كبيرة.

 

التصنيف بواسطةسعة

In IEC 60076-6, transformers can be classified by capacity into small, middle, and large transformers. Small mainly refers to transformers without additional radiators/coolers/pipes/corrugated oil tanks. Medium transformers refer to transformers with three-phase capacity ≤100 MVA or single-phase capacity ≤33.3 MVA. Large transformers refer to transformers with three-phase capacity >100 MVA or single-phase capacity >33.3 MVA.

 

التصنيف بواسطة وسط التبريد

وفقًا لوسيط التبريد ، يمكن تقسيم المحولات إلى محولات معطلة بالزيت ومحولات من النوع الجاف. ثم يمكن تقسيم المحولات من النوع الجاف إلى محولات نوع المصبوب من الراتنج ومحولات الضغط الفراغي. عادة ما تسمى المحولات التي تشبها الضغط الفراغي محولات VPI.

المقارنة بين النوع الجاف والمحول المنغمس في الزيت

 

سمات	محول من النوع الجاف	محول محول الزيت
وسط التبريد	الهواء أو الغازات الأخرى	زيت المحولات
أمان	عالية ، لا خطر الحريق والانفجار	منخفض ، هناك خطر من احتراق النفط وانفجار
صيانة	بسيطة ، لا حاجة لاستبدال وسيط التبريد بانتظام	يتطلب استبدال وصيانة للزيت بشكل منتظم
حماية البيئة	عالية ، لا تلوث للبيئة	منخفض ، هناك خطر من تسرب النفط والتلوث البيئي
مجالات التطبيق	المباني الشاهقة ، المترو ، المستشفيات ، إلخ	المحطات الفرعية في الهواء الطلق ، الحدائق الصناعية ، إلخ.

 

 

التصنيف حسب المرحلة

 

التصنيف حسب المواد الأساسية والتصميم

 

1. بواسطة المواد الأساسية

 

المحول الأساسي الحديدي

تعريف: يستخدم ألواح الصلب السيليكون المغطاة كأنه قلب مغناطيسي لتوجيه التدفق المغناطيسي. غالبًا ما يشمل التصميم الأساسي المفاصل المخففة أو تصفيح الخطوة لخفض التردد. سماكة ورقة الصلب السيليكون تتناسب عكسيا مع تردد التشغيل (على سبيل المثال ، 0. 3 مم لمدة 5 {4}} هرتز ، 0.1 مم لمدة 400 هرتز).

التطبيقات: انتقال الطاقة (أنظمة 50\/60 هرتز) ، مستلزمات طاقة التردد الخطية ، مرحلة تحكم كبيرة في المحرك للأنظمة الكهربائية ذات الطاقة العالية ، الحساسة للتكلفة.

المزايا: كفاءة عالية (95-99 ٪) ، سعة طاقة كبيرة (تصل إلى مستوى GVA) ، التكلفة المنخفضة ؛ تصميم التصميم والدوائر المغناطيسية المحسنة تعمل على تحسين كفاءة تحويل الطاقة.

عيوب: ضخمة بسبب الأوراق المغلفة ؛ خسائر كبيرة في التردد العالي (تيار الدوامة والتباطرية) ؛ عرضة للاهتزاز والضوضاء. ليست مناسبة للتشغيل عالي التردد بسبب زيادة الخسائر.

 

المحول الأساسي الفريت

تعريف: يستخدم الفريت (المواد المغناطيسية الخزفية) باعتباره النواة المغناطيسية ، ومناسبة للتطبيقات عالية التردد. الفريت Mn-Zn هو الأمثل أقل من 1 ميغاهيرتز ، في حين أن Ni-Zn الفريت يناسب ترددات أعلى من 1 ميغاهيرتز. تحدد درجة حرارة كوري (80-300 درجة) الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل.

التطبيقات: تبديل إمدادات الطاقة (على سبيل المثال ، شواحن الهاتف) ، العاكسات عالية التردد ، دوائر RF ، الصابورات الإلكترونية المناسبة للأجهزة المدمجة ، منخفضة الخسارة ، عالية التردد.

المزايا: خسائر منخفضة التردد منخفضة للغاية (أعلى من 1 ميجا هرتز) ، حجم مضغوط ، قدرة قوية لمكافحة التشبع ؛ المواد المصممة خصيصًا لأشرطة تردد محددة تضمن كفاءة انتقال عالية.

عيوب: قدرة الطاقة المحدودة (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.

 

محول الجو

تعريف: يفتقر إلى قلب مغناطيسي ، ويعتمد بالكامل على الهواء أو الوسائط غير المغناطيسية لنقل التدفق المغناطيسي. فعالة في ترددات الميكروويف (نطاق GHZ) ، مثل تطبيقات RFID ، باستخدام هياكل متعددة الطبقات أو قرص العسل لتحسين الاقتران.

التطبيقات: RF Communication (ضبط الهوائي) ، ملفات تسلا ، أدوات قياس التردد العالي ، معدات التوصيل الفائقة المثالية للبيئات عالية التردد أو عالية الخطية.

المزايا: لا التباطؤ أو فقدان تيار الدوامة ، لا تشبع مغناطيسي ، خطي عالي ؛ يزيل التصميم المشترك الخسارة المغناطيسية ، ويقدم أداءً مستقرًا في الترددات العالية.

عيوب: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 كيلو هرتز) ؛ غير مناسب للسيناريوهات منخفضة التردد أو عالية الطاقة.

 

2. حسب التصميم الأساسي

 

محول ملوي الملف اللولبي

تعريف: يتم لف اللفات حول طرف مركزي للنواة ، والتي عادة ما تكون نوعًا من النوع الإلكتروني أو واجهة المستخدم ، شائعة الاستخدام في هياكل المحولات من النوع الأساسي حيث تتدفق التدفق المغناطيسي عبر مسار مغناطيسي مغلق.

التطبيقات: محولات التوزيع ، محولات الطاقة ، والمعدات الصناعية\/الكهربائية العامة.

المزايا: عملية التصنيع الناضجة ، مناسبة للإنتاج الضخم الموحد ؛ يسمح مساحة العزل الوفيرة بتشغيل عالية الجهد ؛ مواتية لأنظمة تبريد الزيت أو الهواء.

عيوب: الدائرة المغناطيسية الأطول تؤدي إلى تدفق تسرب أعلى ، واهتزاز وضوضاء أعلى قليلاً ؛ أكبر نسبيا البصمة.

 

محول الأساس حلقي

تعريف: يستخدم قلب مغناطيسي مغلق مع اللفات الجرح حوله بشكل موحد ، مما يسمح بمسار تدفق مغناطيسي مغلق بالكامل.

التطبيقات: معدات الصوت المتطورة ، والأجهزة الطبية ، وأدوات الدقة ، ومعدات المختبر ، ومحولات الطاقة ، وإمدادات الطاقة المدمجة.

المزايا: تسرب مغناطيسي منخفض للغاية والتداخل الكهرومغناطيسي ؛ كفاءة عالية ، عملية هادئة ؛ تثبيت مضغوط وخفيف الوزن ، مرن.

عيوب: عملية لف معقدة ، ارتفاع تكلفة التصنيع ؛ غير مناسب للتطبيقات عالية الجهد ؛ من الصعب الحفاظ عليها أو استبدالها.

 

3. بواسطة الهيكل الأساسي

محولات خاصة

 

1. محولات المقوم

تعريف:يزود الفولتية المحددة إلى وحدات المقوم ؛ تصاميم متعددة اللواد تقلل من التوافقيات.

التطبيقات:صهر الألومنيوم ، انتقال العاصمة ، قوة الجر ، الطلاء الكهربائي.

المزايا:يتعامل مع التوافقيات بشكل جيد. إخراج مستقر مناسبة لتصحيح الطاقة العالية.

عيوب:ارتفاع الحرارة بسبب التوافقيات ؛ أنظمة التبريد باهظة الثمن.

 

2. محولات الفرن

تعريف:تزود الجهد المنخفض (10-100 فولت) والتيار العالي (يصل إلى عشرات KA) للأفران الصناعية.

التطبيقات:صناعة الصلب ، صهر المعادن ، المعالجة الحرارية.

المزايا:إخراج تيار مرتفع وقابل للتعديل ؛ يدعم الدوائر القصيرة المتكررة.

عيوب:كفاءة أقل ؛ استهلاك الطاقة العالية ؛ يتطلب التبريد.

 

3. اختبار المحولات

تعريف:ينتج الجهد العالي (حتى عدة مئات من كيلو فولت) لاختبار العزل قصير الأجل.

التطبيقات:اختبار الكابلات ، اختبار العزل ، اختبار قبول المصنع.

المزايا:إخراج عالي التعديل ؛ سعة الحمل الزائد القوي القوي.

عيوب:حجم كبير وقت التشغيل المحدود ؛ صيانة معقدة.

 

4. محولات اللحام

تعريف:يوفر طاقة منخفضة الجهد وعالية التداول للحام القوس ؛ يستخدم التحويل المغناطيسي أو مفاعل التسرب لتشكيل الإخراج.

التطبيقات:لحام القوس اليدوي ، واللحام الموضعي ، ومواقع البناء.

المزايا:إخراج مستقر ، مناسب للتخفيف المتكرر ؛ سلامة عالية.

عيوب:عامل الطاقة المنخفض ؛ السيطرة المعقدة يتطلب التعويض.

 

يوضح هذا القسم تصنيف المحولات الكهربائية من خلال أبعاد متعددة ، بما في ذلك مستوى جهد المحول ، والغرض والوظيفة ، والمراحل ، والمواد الأساسية ، والتصميم الأساسي ، والهيكل الأساسي ، ووسط التبريد. يتم توفير تحليل مقارن لهذه الفئات لتوجيه اختيار المحول الأمثل استنادًا إلى متطلبات تشغيلية محددة والقيود البيئية.