الامارات 7 - مبدأ عمل المحوّل الكهربائي
يعمل المحوّل الكهربائي استناداً إلى مبدأ الحثّ الكهرومغناطيسي المتبادل بين دائرتين كهربائيتين متصلتين عبر تدفّق مغناطيسي مشترك، حيث تكون هاتين الدائرتين مفصولتين كهربائياً وحثّياً. يتكون المحوّل الكهربائي من ملفّات أولية متصلة بالدائرة الكهربائية التي نريد تحويل جهدها، وملفّات ثانوية متصلة بدائرة كهربائية أخرى. عند مرور تيّار كهربائي متردد في الملف الأوّلي، يتولد مجال مغناطيسي يمر عبر القلب الحديدي للمحوّل، مما يتسبب في تغيّر التدفّق المغناطيسي في الملف الثانوي. وفقاً لقانون فاراداي للحثّ الكهرومغناطيسي، تنشأ قوة دافعة كهربائية في الملف الثانوي، وهي الجهد الكهربائي المطلوب.
تظل القدرة الكهربائية بين الملف الأوّلي والثانوي ثابتة. وفقاً لقانون القدرة الكهربائية وعلاقتها بالتيار والجهد الكهربائي، فإن زيادة الجهد في الملف الثانوي ستقلل من قيمة التيار الكهربائي فيه، بينما انخفاض الجهد الكهربائي سيزيد من التيار. كما أن النسبة بين عدد لفّات الملف الأوّلي والثانوي تعكس نسبة الجهد بين الدائرتين.
أنواع المحوّلات الكهربائية
تنقسم المحوّلات الكهربائية بناءً على استخداماتها إلى نوعين رئيسيين:
محوّلات رافعة (Step-up Transformer): تزيد الجهد في الملف الثانوي، ويكون فيها عدد لفّات الملف الأوّلي أقل من عدد لفّات الملف الثانوي. تُستخدم لرفع الجهد خلال نقل الكهرباء لمسافات طويلة، ولتشغيل الأجهزة التي تحتاج جهدًا عالياً مثل المحركات الكهربائية وأجهزة الأشعة السينية.
محوّلات خافضة (Step-down Transformer): تقلل الجهد في الملف الثانوي، ويكون فيها عدد لفّات الملف الأوّلي أكثر من عدد لفّات الملف الثانوي. تُستخدم في عمليات العزل الكهربائي، ولتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية التي تحتاج جهدًا منخفضاً مثل الأجراس الكهربائية.
استخدامات المحوّل الكهربائي
تستخدم المحوّلات في نطاق واسع؛ من رفع الجهد الكهربائي لنقل الطاقة لمسافات طويلة إلى خفض الجهد للأجهزة الكهربائية ذات الجهد المنخفض مثل جرس الباب والألعاب البسيطة.
يعمل المحوّل الكهربائي استناداً إلى مبدأ الحثّ الكهرومغناطيسي المتبادل بين دائرتين كهربائيتين متصلتين عبر تدفّق مغناطيسي مشترك، حيث تكون هاتين الدائرتين مفصولتين كهربائياً وحثّياً. يتكون المحوّل الكهربائي من ملفّات أولية متصلة بالدائرة الكهربائية التي نريد تحويل جهدها، وملفّات ثانوية متصلة بدائرة كهربائية أخرى. عند مرور تيّار كهربائي متردد في الملف الأوّلي، يتولد مجال مغناطيسي يمر عبر القلب الحديدي للمحوّل، مما يتسبب في تغيّر التدفّق المغناطيسي في الملف الثانوي. وفقاً لقانون فاراداي للحثّ الكهرومغناطيسي، تنشأ قوة دافعة كهربائية في الملف الثانوي، وهي الجهد الكهربائي المطلوب.
تظل القدرة الكهربائية بين الملف الأوّلي والثانوي ثابتة. وفقاً لقانون القدرة الكهربائية وعلاقتها بالتيار والجهد الكهربائي، فإن زيادة الجهد في الملف الثانوي ستقلل من قيمة التيار الكهربائي فيه، بينما انخفاض الجهد الكهربائي سيزيد من التيار. كما أن النسبة بين عدد لفّات الملف الأوّلي والثانوي تعكس نسبة الجهد بين الدائرتين.
أنواع المحوّلات الكهربائية
تنقسم المحوّلات الكهربائية بناءً على استخداماتها إلى نوعين رئيسيين:
محوّلات رافعة (Step-up Transformer): تزيد الجهد في الملف الثانوي، ويكون فيها عدد لفّات الملف الأوّلي أقل من عدد لفّات الملف الثانوي. تُستخدم لرفع الجهد خلال نقل الكهرباء لمسافات طويلة، ولتشغيل الأجهزة التي تحتاج جهدًا عالياً مثل المحركات الكهربائية وأجهزة الأشعة السينية.
محوّلات خافضة (Step-down Transformer): تقلل الجهد في الملف الثانوي، ويكون فيها عدد لفّات الملف الأوّلي أكثر من عدد لفّات الملف الثانوي. تُستخدم في عمليات العزل الكهربائي، ولتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية التي تحتاج جهدًا منخفضاً مثل الأجراس الكهربائية.
استخدامات المحوّل الكهربائي
تستخدم المحوّلات في نطاق واسع؛ من رفع الجهد الكهربائي لنقل الطاقة لمسافات طويلة إلى خفض الجهد للأجهزة الكهربائية ذات الجهد المنخفض مثل جرس الباب والألعاب البسيطة.