المحول الذاتي هو محول ذو ملف مستمر واحد أو أكثر من الصنابير، بحيث يكون جزء من الملف مشتركاً بين كل من الدخل والخرج؛ ويمكنه تغيير الجهد بكفاءة وبشكل مدمج ولكنه عادةً لا يوفر عزلاً كلفائياً.
مبدأ الملف المشترك
يحمل الجزء المشترك الفرق بين التيارين الابتدائي والثانوي، بينما يحمل جزء التوالي تيار الحمل وفقاً للتوصيلة. تنتقل الطاقة جزئياً بالحث وجزءياً بالتوصيل الكهربائي المباشر عبر الملف المشترك.
عملية رفع وخفض الجهد
يؤدي توصيل المصدر عبر الملف بأكمله والحمل عبر نقطة تفريع إلى تشغيل خافض للجهد؛ ويؤدي عكس هذه العلاقة إلى تشغيل رافع للجهد ضمن التصميمات المحددة. تحدد القطبية وتوصيل نقطة التفريع ما إذا كانت الفولتيات تتجمع أو تطرح.
لماذا يمكن أن يكون الحجم والخسائر أقل
عندما تكون نسبة الجهد قريبة من الواحد، يتم تحويل جزء فقط من إجمالي القدرة الظاهرية حثياً. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل النحاس، الحجم، الكتلة، الفقد، هبوط الجهد، والتكلفة مقارنة بمحول ذي ملفين له نفس القدرة العابرة.
قيد العزلة
الدخل والخرج متصلان كهربائياً. يمكن لأي عطل، أو ارتفاع في الجهد، أو مشكلة في الخط الحي، أو تلف في العزل أن ينتقل بين الجانبين بطريقة قد يمنعها المحول العازل. لا تستبدل أبداً المحول الذاتي بمحول عزل في الأحوال التي تتطلب فيها السلامة، أو التأريض، أو التحكم في الضوضاء، أو نظاماً مستقلاً بذاته وجود العزل.
التطبيقات النموذجية
تشمل التطبيقات بدء تشغيل المحركات، وتصحيح الفولتية البسيط، وربط الأنظمة ذات الفولتية المتشابهة، ومصادر التغذية المخبرية المتغيرة، وأنظمة السكك الحديدية، وتنظيم فولتية المرافق. تتطلب كل منها مراجعة التأريض، وتيار العطل، ونطاق الصنابير، والحماية.
فاريات والمحولات الذاتية المتغيرة
يستخدم المحول الذاتي المتغير ملامساً متحركاً على ملف مكشوف أو يمكن الوصول إليه لتوفير جهد تيار متردد قابل للضبط. قد يظل مخرجه خطيراً عند جهد منخفض مشار إليه وقد يتجاوز الجهد الاسمي للخلخلة بالقرب من الطرف الأعلى. وهو ليس جهاز عزل.
التقييمات والحماية
حدد نطاق جهد الدخل والخرطوم، والتردد، والكيلو فولت أمبير العابر (through-kVA)، والملفات أو الكيلو فولت أمبير المحول، والتيار عند كل طرف، والمقابس (النقاط التفاضلية)، والممانعة، ومعدل الدائرة القصيرة، ومستوى العزل، وارتفاع درجة الحرارة، والغلاف، والتبريد، والتأريض. نسق الحماية مع تيار الاندفاع وتيار العطل.
محول ذاتي مقابل محول ذو ملفين
اختر محولاً ذاتياً لتحويل كفء بين الفولتيات المتقاربة عندما يكون الاتصال الكهربائي مقبولاً. اختر وحدة ذات ملفين عندما تفوق متطلبات العزل، أو التأريض المستقل، أو نسبة التحويل، أو احتواء الأعطال، أو النظام، مزايا الحجم والكفاءة.
مثال محلول: من 240 فولت إلى 120 فولت
تخيل محولاً ذاتياً أحادي الطور مثالياً يغذي حملاً بجهد 120 فولت وتيار 10 أمبير من مصدر جهد 240 فولت. القدرة الظاهرية للحمل هي 120 × 10 = 1200 فولت أمبير. متجاهلين الفقد وتيار التمغنط، يكون تيار المصدر 1200 ÷ 240 = 5 أمبير. إن نقطة تفريع في منتصف اللفات الفعالة توفر علاقة الجهد المطلوبة. هذه الأرقام توضح المبدأ؛ وهي ليست رسماً إنشائياً أو تصنيفاً لملف تعسفي.
القسم الواقعระหว่าง طرف 240 فولت ومأخذ 120 فولت يحمل 5 أمبير. عند المأخذ، يتجزأ التيار بين الحمل وقسم الملف المشترك. في هذه الحالة المثالية، يكون لتيار القسم المشترك مقدار 5 أمبير ويجري في الاتجاه المعاكس اللازم لتوازن الأمبير-لفة. لذلك، من الخطأ القول إن كل جزء من ملف المحول الذاتي يحمل تيار الحمل الكامل البالغ 10 أمبير.
بالنسبة لهذا المثال، فإن جهد قسم التوالي هو 120 فولت، لذا فإن قدرته الظاهرية المحولة هي 120 × 5 = 600 فولت-أمبير، بينما يستقبل الحمل 1,200 فولت-أمبير. ويتم نقل الباقي عبر التوصيل الكهربائي المباشر. هذا النقل المشترك يوضح الميزة المادية. يجب أن تراعي الوحدات الحقيقية بالإضافة إلى ذلك تسخين الملفات، وتصنيفات نقاط التلامس، والعزل، والفقد، وواجب الأعطال؛ وحدها الحسابات الرياضية لا تستطيع تحديد التصنيف التجاري.
ما الذي يتغير عندما تكون نسبة الجهد قريبة من الواحد؟
لمحول ذاتي مثالي خافض للجهد مع k = Vمنخفض/Vعالي, ، فإن النسبة المئوية للطاقة المارة التي يتم تحويلها حثياً هي 1 − k. وعند تغيير الجهد من 240 فولت إلى 220 فولت، نحصل على k ≈ 0.917، وبالتالي تبلغ النسبة حوالي 8.3%. ويؤدي تغيير الجهد من 240 فولت إلى 24 فولت إلى الحصول على نسبة تبلغ 90%. وبالتالي، تكون ميزة الملف المشترك في أقوى حالاتها عند حدوث تغيير طفيف في الجهد، وتقل هذه الميزة كلما زادت النسبة.
هذا لا يعني أنه يمكن استبدال جهاز بجهد 240 إلى 220 فولت بمصدر طاقة بجهد 240 إلى 24 فولت عن طريق اختيار طرف آخر. فقد تم تصميم الملف، ومسار التيار، والعزل لتوصيلات محددة. كما أنه لا يثبت كفاءة ثابتة أو توفيراً في السعر. قارن الفقد المختبر والتجميع الكامل المقدم، بما في ذلك الغلاف، والحماية، ومعدات تغيير الجهد، بالبديل ذي الملفين.
المحول الذاتي مقابل المحول العازل
| قرار | محول ذاتي | محول منفصل الملفات |
|---|---|---|
| الوصْل الكهربائي بين المصدر والحمل | الملف المشترك يوفر مساراً موصلاً | الملفات معزولة كهربائياً عن بعضها حسب التصميم |
| تصحيح طفيف للجهد | غالبًا ما يكون حلاً مدمجاً حيث يُعد التأسيس المشترك مقبولاً | ممكن، وعادةً ما يكون ذلك بمادة أكثر لنفس القدرة الإنتاجية |
| مرجع ثانوي مستقل | لا يمكن افتراض ذلك | يمكنه دعم ترتيب مستمد بشكل منفصل عند تصميمه بشكل صحيح |
| مخرجات مخبرية متغيرة | الصنبور المتحرك يمكنه ضبط الجهد؛ والمخرج يبقى متصلاً بالشبكة الرئيسية | العزل وحده لا يعني بالضرورة إخراجاً قابلاً للتعديل |
| تيار العطل | غالبًا ما تكون المعاوقة منخفضة؛ تظل دراسة النظام ضرورية | يعتمد على المعاوقة المُعلنة والمُغذي العلوي |
ال مناقشة OpenStax حول السلامة الكهربائية والعزل يساعد ذلك في توضيح دور الدائرة المفصولة. إن إعداد جهد الخرج المنخفض على محول ذاتي متغير ليس دليلاً على أن أيًا من موصلي الخرج آمن بالنسبة للأرض. يجب أن يستخدم التركيب الذي يحتاج إلى فصل وقائي معدات مصممة صراحة لهذا الغرض.
كيف يعمل مطلع محرك المحول الذاتي
يُطبق بَدْءُ التشغيل ذو الجهد المُخفَّض جُزءاً مُختاراً من جهد الإمداد أثناء التسارع ثُمَّ ينقل المُحرِّك إلى توصيلة التشغيل الخاصة به. في النموذج المُبسَّط، إذا تلقى المُحرِّك جُزءَ جهد قدره k، فإن تيار الدُّوار المُثبَّت الخاص به يساوي تقريباً k مُضاعفاً في تيار التوصيل المباشر، بينما تيار الإمداد عبر مُحوِّل ذاتي مثالي يساوي تقريباً k المُربَّع مُضاعفاً في ذلك التيار. عزم البدء يقل أيضاً تقريباً مع مُربَّع الجهد.
الميزة هي تقليل اضطراب الإمداد، ولكن يجب على عزم الدوران الأقل أن يسارع الحمل الفعلي. لا يمكن تقييم ناقل محمل بشكل كبير أو آلة ذات قصور ذاتي عالٍ فقط من خلال تقليل التيار الجذاب. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار وقت التسارع، وطريقة الانتقال، وعمليات البدء في الساعة، والعبء الحراري، ومنحنى الحمل الميكانيكي. هذه العلاقات المبسطة هي أدوات فحص؛ حيث تحكم بيانات الشركة المصنعة للمحرك وتصميم بادئ الحركة الكامل عملية الاختيار.
الخرج المتغير حدود التيار
محول ذاتي متغير يستخدم ملامساً يتحرك على طول سطح لف مُجهّز. يمكن عادةً تغيير الدخل عبر مداه المحدد، وتتضمن بعض التصميمات مدى أعلى من جهد الدخل الاسمي. اقرأ المقياس الدقيق والدليل. تستمر حدود تيار الملامس والملف والطرف في التطبيق عند الجهد المنخفض: إن خفض جهد الخرج لا يسمح بالضرورة بتيار خرج أعلى بشكل تناسبي.
على سبيل المثال، لا يمكن لوحدة محددة بـ 5 أمبير أن توفر تلقائياً 50 أمبير عندما يتم تخفيض خروجها إلى عشر الجهد المقنن. الخطأ الشائع هو التعامل مع قيمة القدرة الظاهرية (VA) الموجودة على لوحة البيانات بالكامل على أنها متاحة عند كل وضع لمفتاح التشغيل. يجب التحقق من الحمل وتلامس الفرشاة والتصميم الحراري. كما أن المحولات الذاتية المتغيرة لا تحول التيار المتردد إلى تيار مستمر أو تغير التردد.
ما الذي يجب وضعه في مواصفات الشراء
ميز الكيلوفولت أمبير الطرفي عن الكيلوفولت أمبير المحول داخلياً في كل عرض. إن تقديم أحدهما بينما يتوقع المشتري الآخر يمكن أن يجعل عرضين يبدوان قابلين للمقارنة بينما تختلف قدرات التحمل الفعلية لهما.
حدد ما إذا كانت الواجبة تصحيحاً مستمراً للجهد، أو مصدر اختبار متغيراً، أو بدء تشغيل محرك، أو ربطاً بشبكة. وحدد جميع الفولتيات الطرفية وتصنيفات التيار، والطور والتردد، ومدى الحنفيات، ومتطلبات العزل، وترتيب الخط المعتدل (المحايد)، وارتفاع درجة الحرارة المسموح به. وقم تضمين ملف تعريف الحمل المتوقع وأي واجب بدء تشغيل أو واجب دوري. ولا يمكن معاملة تصنيف بدء تشغيل المحرك ببساطة على أنه كيلو فولت أمبير مستمر.
اطلب مخطط التوصيل الفعلي، والممانعة، وبيانات الفقد، ومتطلبات أجهزة الحماية، وإرشادات التركيب. تحقق من نطاق الخرج تحت الحمل وتفاوت الإمداد المسموح به. بالنسبة للتطبيقات الصناعية، يجب أن تحدد Mراجعته كيف يؤثر عطل الملف أو العطل المتعادل على المعدات المتصلة. متطلبات التركيبات الكهربائية لإ OSHA التأكيد على ضرورة استخدام المعدات ضمن تصنيفاتها وتعليماتها المخصصة.
أدلة المحولات ذات الصلة وسياق المنتج
مراجعة دليل أساسيات المحولات بالنسبة للبادئ الأساسية. بالنسبة للأسئلة المجاورة، اقرأ ماذا يفعل المحول الخافض للجهد؟ طريقة العمل والاستخدامات و ما هو المحول العازل؟ السلامیة، الاستخدامات والاطفاء. .بالنسبة لمواصفات معدات التوزيع، انظر إلى محول طاقة مغمور بالزيت بجهد 35 كيلوفولت; تأكد من نطاق المنتج الفعلي والتقييمات قبل استخدامه في أي مشروع.
فيديو: مبدأ المحول الأساسي
يوضح جي. كيه. أغراوال المبدأ الكهربائي الذي تمت مناقشته هنا. هذا الشرح الخلفي يكمل المقال؛ وهو لا يوضح أو يرخص العمل الميداني.
الأسئلة الشائعة
لا يوفر المحول الذاتي عزلاً.
عادة لا. إنشاء ملفه المشترك اتصالاً موصلاً بين المصدر والحمل. استخدم تصميماً مناسباً بملفات منفصلة عندما تكون العزلة مطلوبة.
لماذا يكون المحول الذاتي أصغر حجماً عندما تكون الفولتيات متقاربة؟
يتم نقل جزء فقط من القدرة العابرة استقرائياً؛ بينما تنقل الوصلة المشتركة الباقي. تكون الميزة المادية أكبر ما يمكن عندما تكون نسبة الجهد قريبة من الواحد.
هل يمكن لمحول ذاتي متغير أن يوفر تياره غير محدود عند جهد منخفض؟
لا. لا تزال حدود تيار الملفات، والفرشاة، والطرف مطبقة. إن تقليل جهد الخرج لا يؤدي تلقائياً إلى زيادة التيار المسموح به بنسبة عكسية.
هل يغير المحول الذاتي التردد؟
لا. إنه يغيّر جهد التيار المتردد وفقاً لتوصيله والصنبور مع الحفاظ عادةً على تردد المصدر. إنه ليس محولاً من تيار متردد إلى تيار مستمر.
لماذا يقلل بادئ حركة المحرك (الموتور) العزم والتیار معاً؟
يؤدي تخفيض جهد المحرك إلى تقليل العزم الكهرومغناطيسي، تقريباً مع مربع الجهد في نموذج البدء المبسط. ويجب أن يظل الحمل الفعلي متسارعاً ضمن الخدمة الحرارية المسموح بها.
