مقاومة المحول

 

 

 

1.1 تعريف المعاوقة

التعريف: تشير مقاومة المحول إلى المقاومة التي يمارسها على التيار عندما يتدفق التيار من خلاله. يتكون من جزأين: المقاومة والتفاعل الاستقرائي. عادة ما يتم التعبير عن حجم المعاوقة كنسبة مئوية وتمييز على لوحة المحول.

الجزء التأسيسي:

• المقاومة (ص): هذا هو جزء المقاومة من الموصل الكهربائي في لف المحولات ، والذي يتم تحديده بشكل أساسي بواسطة مادة وطول اللف. يمكن أن تتسبب المقاومة في فقدان الطاقة الكهربائية في شكل الطاقة الحرارية ، والتي تعرف باسم فقدان النحاس.

• التفاعل الاستقرائي (X): ينبع هذا الجزء من المعاوقة من محاثة اللف. عند التناوب على التيار يمر عبر اللف ، فإن التفاعل الاستقرائي ستعيق تغيير التيار. يتم تحديد التفاعل الاستقرائي بشكل رئيسي عن طريق التركيب الهندسي لللفات وتسرب التدفق المغناطيسي بين اللفات.

 

1.2 وضع التعبير عن المعاوقة

عادة ما يتم التعبير عن المعاوقة الكلية في شكل معقد وتتكون من مزيج من المقاومة والتفاعل الاستقرائي.

z=r+jx ،  من بينهم ، J هي الوحدة الخيالية

ملاحظة: لا تشير المعاوقة إلى مقاومة الجهد العالي العالي أو الجهد المنخفض نفسه ، بل بالمقاومة المشتركة للجهد العالي إلى الجهد المنخفض والمقاومة والتفاعل ، والتي تستخدم لوصف المعاوقة بين لفائف المحول تحت حالة تشغيل معينة.

على سبيل المثال ، مقاومة محول ثلاث مرات:

الجهد العالي - جهد منخفض

الجهد العالي - الجهد المتوسط

الجهد المتوسط ​​- الجهد المنخفض

 

 

2.1 تعريف مقاومة الدائرة القصيرة

التعريف: تعتبر مقاومة الدائرة القصيرة على لوحة المحول معلمة مهمة للغاية ، والتي تعكس الخصائص الكهربائية للمحول في ظل ظروف الدائرة القصيرة. عادةً ما يتم التعبير عن مقاومة الدائرة القصيرة كنسبة مئوية (٪ z) ، مما يمثل نسبة الجهد الذي يجب تطبيقه على اللف الأولي لتوليد التيار المقدر عندما يكون اللف الثانوي للمحول قصير الدائرة إلى الجهد المصنوع من اللف الأولي.

 

 

الصيغة:

مقاومة الدائرة القصيرة () يمكن التعبير عنها من خلال الصيغة التالية:

فيما بينها:

• هو الجهد المطلوب لللف الأولية للوصول إلى التيار المقنن عندما يكون اللف الثانوي قصير الدائرة.

• هو الجهد المقنن لللف الأولية.

أهمية مقاومة الدائرة القصيرة

 

2.2 أهمية مقاومة الدائرة القصيرة

2.2.1 حد تيار الدائرة القصيرة

تحدد مقاومة الدائرة القصيرة حجم تيار الدائرة القصيرة الناتجة عن المحول عندما يكون اللف الثانوي قصير الدائرة. تيار الدائرة القصيرة هو الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يحدث في نظام الطاقة ، وقد يشكل تهديدًا خطيرًا لسلامة المعدات والأنظمة.

كلما زادت مقاومة الدائرة القصيرة ، كلما كان تيار الدائرة القصيرة أصغر ، والذي يساعد على حماية المحول والمعدات المصب من الأضرار الناجمة عن تيار الدائرة القصيرة المفرطة.

حساب الدائرة القصيرة

بالنظر إلى: قدرة اللوحات للمحول هي 100 mVa ، والجهد هو 132\/11 كيلو فولت ، ومعاوقة الدائرة القصيرة هي 10 ٪. احسب تيار الدائرة القصيرة على كل من جوانب الجهد العالي والمنخفض.

= تيار الدائرة القصيرة

= تصنيف تيار

z ٪=مقاومة ماسورة قصيرة

 

جانب الجهد العالي:

 

جانب الجهد المنخفض:

 

2.2.2 تنظيم الجهد

مقاومة الدائرة القصيرة وانخفاض الجهد

يؤثر حجم مقاومة الدائرة القصيرة بشكل مباشر على انخفاض الجهد للمحول. تعني مقاومة الدائرة القصيرة الأكبر أنه عندما يكون المحول تحت الحمل ، يكون انخفاض الجهد على اللفات أكبر أيضًا ، مما يؤدي إلى انخفاض أكبر في جهد الخرج. بمعنى آخر ، كلما زادت مقاومة الدائرة القصيرة ، كلما كان أداء تنظيم الجهد الأسوأ ، لأن جهد الخرج يتقلب أكثر عندما يتغير الحمل.

2.2.3 عملية موازية

عندما تعمل محولات متعددة بالتوازي ، يحدد حجم مقاومة الدائرة القصيرة نسبة الحمل كل محول. إذا كانت الموقوفات القصيرة للمحولات المتوازية مختلفة ، فسيتم توزيع الحمل بشكل غير متساو

• محول مع مقاومة منخفضة

سوف يتحمل حمولة كبيرة نسبيا. وذلك لأن المقاومة الأصغر تعني انخفاضًا أصغر من الجهد ، بحيث يمكن أن تنقل أكثر تيارًا ، مما يؤدي إلى حمولة أكبر.

• المحولات ذات المعاوقة العالية

ثم سوف يتحمل حمولة أصغر. وذلك لأن المعاوقة الأكبر ستولد انخفاضًا أكبر في الجهد ، مما يؤدي إلى حدوث تيار أصغر من نقله وبالتالي حمولة أصغر.

أحد شروط التشغيل المتوازي هو أن مقاومة المحولات المتعددة هي نفسها.

لنفترض أن هناك محولان يعملان بالتوازي:

مقاومة الدائرة القصيرة للمحول A هي 8 ٪.

مقاومة الدائرة القصيرة للمحول B هي 10 ٪.

إذا كان هذان المحولان يعملان بالتوازي ، نظرًا لمقاومة الدائرة القصيرة الأصغر لـ A ، فإنها ستحمل حمولة أكبر من B. على سبيل المثال ، إذا كان الحمل الكلي للنظام هو 1000 كيلو فولت ، فقد يتحمل المحول A 600 كيلو فولت ، بينما يحمل المحول B فقط 400 كيفا.

قد يؤدي توزيع الحمل غير المتكافئ هذا إلى المشكلات التالية:

• التحميل الزائد: قد يتم تحميل المحولات ذات المعاوقة المنخفضة ، في حين أن أولئك الذين يعانون من مقاومة عالية قد يكونون في حالة تحميل ضوئي.

• كفاءة منخفضة: بسبب توزيع الحمل غير المتكافئ ، قد تنخفض الكفاءة التشغيلية للنظام بأكمله.

• العمر القصير: قد تواجه المحولات التي تعمل في ظل ظروف الحمل الزائد عمرًا مختصرة بسبب الإجهاد الحراري والشيخوخة المتسارعة.

2.2.4 إعدادات الحماية

مقاومة الدائرة القصيرة لها تأثير مباشر على إعداد الأجهزة الواقية مثل المرحلات وقواطع الدوائر. عادةً ما تحتاج الأجهزة الواقية إلى ضبطها وفقًا لتيار الدائرة القصيرة لضمان قطع الأخطاء على الفور وفعالية عند حدوث دائرة قصيرة ، مما يقلل من التأثير على الأجزاء الأخرى من النظام.

إن فهم مقاومة الدائرة القصيرة للمحول مفيد لتصميم إعدادات الحماية المناسبة لضمان سلامة وموثوقية النظام.

 

 

3.1 ميزة المعاوقة العالية

• الحد من تيار الدائرة القصيرة

يمكن للمحولات ذات المعاوقة العالية أن تحد من حجم تيار الدائرة القصيرة عند حدوث دائرة قصيرة. هذا يساعد على حماية نظام الطاقة والمعدات ويقلل من تأثير الأخطاء على النظام.

• المرونة أثناء التشغيل المتوازي

في المحولات التي تعمل بالتوازي ، إذا كان هناك اختلاف طفيف في المعاوقة (ولكن ضمن نطاق معقول) ، فمن الأسهل توزيع الحمل وتجنب التركيز المفرط للحمل على محول واحد بسبب مقاومة صغيرة جدًا.

• قد تكون التكلفة منخفضة نسبيًا

في بعض التصميمات ، يمكن لزيادة المقاومة أن تقلل من كمية المواد المتعرجة المستخدمة ، وبالتالي خفض تكاليف التصنيع.

 

3.2 عيب المعاوقة العالية

أداء تنظيم الجهد ضعيف

سوف تعاني المحولات ذات المعاوقة العالية من تقلبات كبيرة في جهد الناتج عندما يتغير الحمل. هذا غير موات للأحمال التي تتطلب جهدًا مستقرًا ، وانخفاض الجهد كبير نسبيًا

فقدان طاقة كبير نسبيا

تعني المعاوقة الأكبر مقاومة أكبر ومفاعلة ، مما قد يؤدي إلى فقدان الطاقة أعلى ويقلل من كفاءة المحول.

 

3.3 مزايا المعاوقة المنخفضة

لديها أداء جيد لتنظيم الجهد

المحولات ذات المعاوقة المنخفضة لها تقلبات أصغر من جهد الخرج عندما يتغير الحمل ، ويمكن أن يوفر جهدًا أكثر استقرارًا. هذا مهم للغاية للأجهزة الحساسة لتقلبات الجهد ، مثل الأجهزة الإلكترونية ومراكز البيانات ، حيث يكون انخفاض الجهد صغيرًا نسبيًا.

كفاءة عالية

المعاوقة الأصغر تعني مقاومة أقل وتفاعل ، مما يؤدي عادة إلى ارتفاع كفاءة الطاقة ويقلل من الخسائر أثناء التشغيل.

 

3.4 عيب المعاوقة المنخفضة

تيار الدائرة القصيرة كبيرة نسبيًا

تعني المعاوقة المنخفضة أنه عندما تحدث دائرة قصيرة ، سيكون التيار كبيرًا جدًا ، مما قد يتسبب في تأثير كبير على النظام والمعدات. وهذا يتطلب تدابير وقائية أكثر تعقيدًا ومكلفة.

ارتفاع تكلفة التصنيع

يتطلب تحقيق مقاومة منخفضة عادةً استخدام المزيد من المواد (مثل الأسلاك الأكثر سمكًا أو النوى الأكبر) وعمليات التصنيع الأكثر تعقيدًا ، مما يزيد من التكاليف.

 

3.5 اختيار التسوية

في التطبيقات العملية ، عادة ما يحتاج مصممو المحولات إلى إيجاد نقطة توازن بين أقساط المعاوقة.

تعتمد نقطة التوازن هذه على:

• متطلبات الحماية لأنظمة الطاقة

إذا احتاج تيار الدائرة القصيرة إلى التحكم الصارم ، فقد يتم اختيار تصميم مع مقاومة أكبر.

• متطلبات استقرار الجهد للتحميل

إذا كان هناك حاجة إلى جهد إخراج مستقر للغاية ، فقد يتم اختيار تصميم مع مقاومة أصغر.

• النظر في التكلفة

على فرضية تلبية متطلبات الأداء ، غالبًا ما تكون التكلفة عاملاً مهمًا في اتخاذ القرار.

 

 

4.1 غرض الاختبار

يعد اختبار المعاوقة للدوائر القصيرة واختبار فقدان التحميل اختبارًا مهمًا للمحولات ، والذي يستخدم لتحديد مقاومة الدائرة القصيرة (٪ z) للمحول وفقدان الحمل (أي ، فقدان النحاس) في ظل ظروف الدائرة القصيرة. يمكن أن يوفر هذا الاختبار معلومات مميزة كهربائية مهمة للمحول في ظل ظروف عمل محددة ، وهو أمر مفيد للتحقق من جودة التصميم وأداء المحول.

• قياس مقاومة الدائرة القصيرة (٪ z)

تعكس مقاومة الدائرة القصيرة التأثير المشترك لمقاومة وتفاعل المحول وهي حاسمة لتقييم أداء المحول في ظل ظروف الصدع.

• قياس فقدان الحمل

فقدان الحمل (أو فقدان النحاس) هو فقدان الطاقة الناجم عن مقاومة لف للمحول تحت الحمل المقدر ، والذي يمكن قياسه من خلال اختبارات مقاومة الدائرة القصيرة

 

4.2 مبدأ الاختبار

يتضمن اختبار مقاومة الدائرة القصيرة تطبيق جهد منخفض نسبيًا على اللف الأولي (عادةً ما يكون جانب الجهد العالي) للمحول أثناء قيامه بالدورة القصيرة لللف الثانوي (عادةً ما يكون جانب الجهد المنخفض) ، وقياس الجهد والتيار والطاقة لللف الأولية في هذا الوقت. بناءً على قيم القياس هذه ، يمكن حساب مقاومة الدائرة القصيرة وفقدان الحمل للمحول.

 

4.3 إجراءات الاختبار

4.3.1 إعداد الاختبار

الأسلاك: دائرة قصيرة الجانب الثانوي (الجانب الجهد المنخفض) لطف المحول وتوصيل الجانب الأساسي (جانب الجهد العالي) متعرج بمصدر طاقة قابل للتعديل.

إعداد المعدات: قم بتوصيل جهاز القياس لتسجيل المعلمات مثل الجهد والتيار والطاقة.

4.3.2 الجهد التطبيقي

زيادة الجهد تدريجيا على الجانب الأساسي من الصفر حتى يصل التيار على الجانب الأساسي إلى التيار المقنن. عند هذه النقطة ، بسبب الدائرة القصيرة على الجانب الثانوي ، يجب أن يكون الجهد قريبًا من الصفر.

4.3.3 القياس

الجهد: قياس وتسجيل الجهدعلى الجانب الأساسي

الحالي: قياس وتسجيل التيارعلى الجانب الأساسي

الطاقة: قياس وتسجيل الطاقة النشطة P ، والتي هي أساسا فقدان الحمل (فقدان النحاس) من اللف.

4.4.4 الحساب

صيغة الحساب لمقاومة الدائرة القصيرة:

النسبة المئوية للمعاوقة القصيرة (٪ z):

فيما بينها،هو الجهد المقنن للمحول

يشير فقدان الحمل (خسارة النحاس) إلى الطاقة المقاسة P.

4.4.5 شروط الاختبار

عادةً ما تُجرى الاختبارات في درجة حرارة الغرفة ، ولكن بسبب التأثير الكبير لدرجة الحرارة على مقاومة اللف ، قد تتطلب فقدان الحمل الفعلي المقاسة تصحيح درجة الحرارة.

في الاختبار ، يكون الجهد المطبق منخفضًا نسبيًا. يحتاج فقط إلى الوصول إلى التيار المقنن ، وليس الجهد المقنن ، لأنه عندما يكون اللف الثانوي قصير الدائرة ، فإن تطبيق الجهد السفلي يكفي لتوليد التيار المقدر.

4.4.6 تحليل نتائج الاختبار

قيمة مقاومة الدائرة القصيرة

يجب أن تكون قيمة مقاومة الدائرة القصيرة المقاسة متسقة مع قيمة التصميم أو القيمة على اللوحة. إذا كانت الاختلافات مهمة ، فقد تشير إلى وجود مشاكل في تصميم أو تصنيع المحول.

فقدان الحمل

يتم استخدام فقدان الحمل المقاسة (فقدان النحاس) لتقييم كفاءة المحول في ظل ظروف التحميل الكامل. يجب أن تكون هذه الخسارة ضمن النطاق المحدد في التصميم.

4.4.7 الأهمية

لا يتحقق اختبار مقاومة الدائرة القصيرة من تصميم وتصنيع المحول فحسب ، بل يوفر أيضًا بيانات رئيسية لتحليل الخطأ للنظام ، وإعداد أجهزة الحماية ، والتشغيل الموازي للمحول. من خلال هذا الاختبار ، يمكن للمهندسين ضمان سلامة وموثوقية المحول في التشغيل الفعلي. في الختام ، يعد اختبار مقاومة الدائرة القصيرة خطوة مهمة للتأكد من أن المحول يتوافق مع مواصفات التصميم ويمكنه العمل بأمان وكفاءة.