ال قلب المحول يخلق مساراً منخفض الممانعة للتدفق المغناطيسي المتناوب، بينما تنقل الملفات الطاقة بين مستويات الجهد. يحتاج محول الطاقة المتكامل أيضاً إلى العزل، والخزان، والتبريد بالزيت أو الهواء، والبوشنج (المعزل الكهربائي)، ومغير الأحنف، والمراقبة والحماية. يشرح هذا الدليل مكونات المحول الرئيسية وظائفها وأنماط الأعطال التي صُممت للتحكم فيها.
نواة المحول
يحمل القلب تدفقاً مغناطيسياً متناوباً يربط بين الملفين الابتدائي والثانوي. تستخدم محولات الطاقة عادةً الصلب الكهربي الموجه الحبيبات ذي النفاذية العالية والفقد النوعي المنخفض. تُطلى الصفائح الرقيقة بالعزل وتُكدس لتقليل دوران التيار الدوامي.
وصلات القلب هي غالباً ترتيبات ذات شرائح متداخلة تقلل من تركيز التدفق المغناطيسي المحلي، والضوضاء، والفقد. تحمل السيقان الملفات وتغلق النيروز المسار المغناطيسي. توفر المشابك استقراراً ميكانيكياً ولكنها تتطلب عزلاً وتأريضاً دقيقين لتجنب التيار الدويري.
الفقْد في القلب والصوت
تشمل الفقد بدون حمل فقد الهسترة والفقد بالتيارات الدوامية، وتوجد دائماً كلما تم تطبيق الجهد المقنن. وهي تعتمد على المادة، وكثافة الفيض المغناطيسي، والتردد، والوصلات، وإجهاد التصنيع. تجعل الانكماشة المغناطيسية القلب يهتز وتساهم في طنين المحول. يساعد الربط الصحيح والتصميم ذو كثافة الفيض المنخفضة في التحكم في الصوت.
جدول مقارنة واختيار سريع
استخدم هذا الجدول كمراجعة سريعة لقرارات الهندسة والمشتريات الرئيسية التي تم شرحها في المقال.
| منطقة القرار | المعنى العملي | ما الذي يجب التحقق منه |
|---|---|---|
| نواة المحول | يحمل القلب مغناطيسياً متلبساً يربط الملفين الابتدائي والثانوي. *(Alternatively, more accurately in electrical engineering terminology:)* يحمل القلب فيضاً مغناطيسياً متشناً يربط بين الملفين الابتدائي والثانوي. *(Or more commonly/naturally):* يحمل القلب قلباً مغناطيسياً متردداً يربط بين الملفين الابتدائي والثانوي. *(Let's provide the most precise standard translation):* يحمل القلب فيضاً مغناطيسياً متردداً يربط بين الملفين الابتدائي والثانوي. | تستخدم محولات القدرة عادةً فولاذًا كهربائيًا موجه الحبيبات ذو نفاذية عالية وفقد نوعي منخفض. |
| الفقْد في القلب والصوت | تشمل فقد الحمل الفارغ فقد التخلف المغناطيسي وفقد التيار الدوامي، وتوجد دائماً كلما تم تطبيق الجهد المقنن. | يعتمد ذلك على المادة، كثافة الفيض، التردد، الوصلات، وإجهاد التصنيع. |
| لفائف المحول | تستخدم الملفات موصلات من النحاس أو الألومنيوم مرتبة في شكل طبقات، أو قرصية، أو حلزونية، أو رقائق، وذلك اعتماداً على الجهد الكهربائي، والتیار، وواجب القصر (الدارة القصيرة). | غالباً ما يُوضع الملف منخفض الجهد بالقرب من القلب البنّاء لتسهيل عملية العزل، بحيث يكون الملف عالي الجهد في الخارج، على الرغم من أن احتياجات التصميم قد تختلف. |
| نظام العزل | تستخدم المحولات المعبأة بالسوائل ورق السليلوز / لوح الضغط مع سائل عازل. | تستخدم الوحدات الجافة الراتنج، والورنيش، والعزل الصلب، والهواء. |
| خزان المحولات والزيت | يحتوي الخزان على الجزء الفعال والسائل العازل، ويوفر حماية ميكانيكية ويعمل كسطح لنقل الحرارة. | يجب أن تتحمل الفراغ، والضغط الداخلي، وأحمال النقل، والقوى الزلزالية على النحو المحدد. |
لفائف المحول
تستخدم الملفات موصلات من النحاس أو الألومنيوم مرتبة في هيئة طبقات، أو أقراص، أو حلزونات، أو رقائق، وذلك اعتماداً على الجهد، والتيار، وواجب قصر الدائرة. وغالباً ما يُوضع ملف الجهد المنخفض بشكل أقرب إلى القلب لتسهيل العزل، مع وجود ملف الجهد العالي في الخارج، على الرغم من أن احتياجات التصميم قد تتباين.
يمكن تبديل الموصلات لتقليل فاقد الدوران والدوامات. وتعمل الفواصل المحورية والشعاعية على إنشاء قنوات تبريد ودعم الملفات ضد القوى الكهرومغناطيسية أثناء الأعطال.
نظام العزل
تستخدم المحولات المملوءة بالسائل ورق أو لوح السليلوز مع سائل عازل. بينما تستخدم الوحدات الجافة الراتنج، والورنيش، والعزل الصلب، والهواء. يجب أن يتحمل العزل تشغيل الجهد، والنبضات، ودرجة الحرارة، والرطوبة، والإجهاد الميكانيكي. يتسارع التقادم مع ارتفاع درجة حرارة النقاط الساخنة للملفات والرطوبة.
خزان المحولات والزيت
يحتوي الخزان على الجزء الفعال والسائل العازل، ويوفر حماية ميكانيكية ويعمل كسطح لنقل الحرارة. يجب أن يتحمل الفراغ، والضغط الداخلي، وأحمال النقل، والقوى الزلزالية كما هو محدد. قد تتحكم التحويلات المغناطيسية في التدفق الشارد في جدران الخزان.
يوفر الزيت المعدني العزل والتبريد. وقد توفر السوائل البديلة نقطة اشتعال أعلى أو مزايا بيئية. يتم مراقبة جودة السوائل من خلال اختبارات العزل الكهربائي، والرطوبة، والحروضة، والغازات الذائبة.
معدات التبريد
تزيد المشعات من مساحة السطح المخصصة لطرْد الحرارة. وتعمل المراوح على دفع الهواء عبر المشعات بينما تقوم المضخات بتدوير الزيت في مراحل التبريد ذات التصنيفات الأعلى. وتصف التسميات الشائعة أوضاع دوران الزيت والهواء. وتعمل مستشعرات الحرارة وأدوات التحكم على تشغيل مجموعات التبريد وإطلاق إنذار أو فصل النظام في حال تجاوز الحدود المسموح بها.
مُحافظ ومُنَفِّس
يستوعب خزان الممدد تمدد الزيوت وانكماشها مع الحفاظ على الخزان الرئيسي ممتلئاً. يمكن لممبار أو غشاء تقليل ملامسة الزيت للهواء. يقوم مجفف هلام السيليكا بتجفيف الهواء الداخل إلى خزان الممدد. وبدلاً من ذلك، تستوعب محولات الخزان المحكم تغير الضغط داخل تصميم الخزان.
جلب ومطارف
تحمل الجلب (البوشنجز) الموصلات عبر الخزان المؤرض مع الحفاظ على العزل. يعتمد تصميمها على الجهد والتيار وقد يستخدم البورسلين أو الأغلاف المركبة أو العزل متدرج السعة. يعد مسحوق الزحف الصحيح، وعزم ربط التوصيلات، والإحكام، ومراقبة الحالة أموراً بالغة الأهمية.
مغيرات الصنبور
مغير الصنبور خارج الدائرة يغير نسبة اللفات فقط عند إلغاء تنشيطه. أما مغير الصنبور تحت الحمل فيغير الصنابير أثناء حمل التيار باستخدام مaاوقة انتقالية لتجنب مقاطعة التيار أو قصر اللفات. تتضمن مغيرات الصنابير تحت الحمل آليات تحويل أو اختيار، ومحركاً، وبياناً للموضع، وخزانة تحكم، وتتطلب صيانة مخصصة.
إكسسوارات الحماية والمراقبة
- مرحل بوخهولتز يكشف عن تجمع الغاز وتدفق الزيت بين الخزان وخزان الاحتياط.
- جهاز تخفيف الضغط يخفف الضغط الداخلي الخطير.
- مؤشرات درجة حرارة الزيت والملفات: إنذار، وفصل، والتحكم في التبريد.
- مقياس مستوى الزيت: يعرض مستوى السائل والحالات غير الطبيعية.
- مرحل الضغط الفجائي يستجيب للتغير السريع في الضغط الداخلي.
- الشاشات عبر الإنترنت: قد تتبع الغازات المذابة، أو الرطوبة، أو البطانات، أو التفريغ الجزئي.
خزانة التجميع
خزانة التجميع تجمع أطراف التوصيل، وأجهزة التحكم في التبريد، والسخانات، والمرحلات، والمؤشرات، والواجهات مع نظام الحماية والتحكم الإشرافي واكتساب البيانات (SCADA). يجب أن توفر إحكاماً بيئياً، وحماية ضد التكاثف، وتمديدات واضحة، وفصلاً آمناً للدارات الكهربائية.
جودة مجموعة القلب والملف
تحكم عملية التصنيع في شد الموصل، وأبعاد اللف، والتجفيف، والضغط، ودعم الأطراف، والتلوث. يمكن لقوى القصر الكهربائي أن تحرك الملفات إذا كان التصميم الميكانيكي أو التثبيت غير كافٍ. تحقق اختبارات المصنع من المقاومة، والنسبة، ومجموعة المتجهات، والفاقد، والممانعة، وأداء العزل.
تطبيق المنتج
لباجي محول طاقة مغمور بالزيت بجهد 35 كيلوفولت يدمج هذه المكونات النشطة والمساعدة لتقييمات خاصة بالمشروع. ويمكن دمجه مع خزانة مفاتيح كهربائية من نوع KYN61-40.5 أو معبأة في محطة تحويل طاقة جديدة جهد 35 كيلوفولت.
قائمة فحص التفتيش
- التحقق من لوحة الاسم، والرسومات، وقائمة الملحقات.
- فحص الخزان والمشعات والجلب والأختام.
- تحقق من تأريض القلب والناقل التعادل.
- اختبار مجموعات التبريد، والإنذارات، والفصل.
- تأكد من تشغيل محول الحنفية ووضعه.
- الحصول على نتائج خط الأساس للزيت والكهرباء والوقاية.
- تسجيل فحوصات عزم الدوران، الأسلاك، وخزائن التجميع.
قلوب من النوع الأساسي، قلوب من النوع القشري، والقلوب غير المتبلورة
في محول من نوع القلب، تحيط الملفات بأطراف القلب؛ أما في التصميم من نوع الغلاف، فإن الدائرة المغناطيسية تحيط بالملفات بشكل أكثر اكتمالاً. يُعد فولاذ السيليكون ذو الحبيبات الموجهة شائعاً في تردد الطاقة، بينما يمكن للمعدن غير المتبلور تقليل الفقد في حالة عدم الحمل. يؤثر هذا الاختيار على الفقد، والصوت، والمتانة الميكانيكية، والتصنيع، والتكلفة.
لفائف النحاس مقابل الألومنيوم
يمكن لأي من الموصلين تقديم خدمة موثوقة عندما يتم هندسة كثافة التيار، والوصلات، والقوة الميكانيكية، والتصميم الحراري بشكل صحيح. عادةً ما يوفر النحاس موصلية أعلى وأحجاماً أكثر توْدِداً (اكتنازاً)؛ بينما يقلل الألومنيوم من الكتلة وتكلفة المواد. يجب على المشترين مقارنة الفقد المضمون، وارتفاع درجات الحرارة، وأداء ماسท่า الكهربائي (قصر الدائرة) بدلاً من الاعتماد على اسم الموصل وحده.
المراجع الفنية والقراءة الإضافية
تدعم المصادر المستقلة التالية المعايير والمصطلحات والحسابات وسياق السلامة التي تمت مناقشتها في هذا الدليل:
- معيار المحولات الكهربائية IEC 60076-1 — النطاق، المصطلحات، التقييمات، رموز التوصيل، الاختبار، السلامة، والمتطلبات العامة لمحولات الطاقة.
- وزارة الطاقة الأمريكية: محولات التوزيع — التعريفات الرسمية، ومتطلبات الكفاءة، وإجراءات الاختبار، والموارد التنظيمية لمولات التوزيع.
- متطلبات إدارة السلامة والصحة المهنية (أوشا) لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية — متطلبات السلامة ذات الصلة بالإنشاءات والعمل حول معدات نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية.
