يستخدم كل من محولات الطاقة AC/DC وDC/DC ومصادر الطاقة المحول. المحولات هي عنصر حيوي في أي دائرة كهربائية. يمكنه تصعيد الفولتية وخفضها إلى الحد الآمن. تعد المحولات مكونًا ضروريًا لأي دائرة بها خرج تيار مستمر ومدخل جهد خطي. في دائرة DC/DC، يعمل المحول عن طريق تبديل إشارات PWM بدلاً من الإشارة الجيبية AC.
يمكن للمحولات متعددة اللفات أن تمنحنا طاقة الخرج بكفاءة عالية وعلى قضبان متعددة. تحتوي هذه المحولات على ملفات ثانوية متعددة لزيادة أو تقليل جهد الدخل إلى القيمة المطلوبة. تُستخدم هذه المحولات أيضًا لعزل القضبان المتعددة في نظام الطاقة.
مخطط سريع:
- ما هو محول لف متعددة
- مقدمة لمحولات الجهد المزدوج
- صنابير محولات متعرجة متعددة
- تكوينات الجهد لمحولات لف متعددة
- ما هو مركز استغلالها محول لف متعدد
- المحولات المركزية باستخدام محولات الجهد المزدوج
- خاتمة
ما هو محول لف متعددة
تسمى المحولات التي لها أكثر من ملف على كلا الجانبين محولات لف متعددة . عادة ما يكون لديهم ملف أساسي واحد ولفائف ثانوية أو أكثر. هذه المحولات مفيدة لأغراض مختلفة، مثل تنظيم الجهد والعزل ومطابقة المعاوقة.
تعمل المحولات متعددة اللفات بنفس طريقة عمل المحولات العادية. فرق واحد هو أن لديهم أكثر من لف على كلا الجانبين . ولربطهما معًا، نحتاج إلى التحقق من قطبية الجهد لكل ملف، والتي يتم تمييزها بالنقاط. تظهر النقاط النهاية الإيجابية (أو السلبية) للملف.
تعمل المحولات على الحث المتبادل، مما يعني أن الجهد في كل ملف يتناسب مع عدد اللفات، كما هو موضح أدناه:
القدرة في كل ملف هي نفسها، وبالتالي فإن نسبة اللفات تساوي نسبة الفولتية. على سبيل المثال، إذا كان الملف الأولي به 10 لفات و100 فولت، والملف الثانوي به 5 لفات، فإن الجهد الثانوي يكون 50 فولت. هذه هي الطريقة التي يمكن بها للمحولات متعددة اللفات أن يكون لها جهد خرج مختلف لملفات مختلفة.
محول يمكن أن يحتوي على مرتبات ثانوية مختلفة مع دورات سلكية متغيرة. يؤثر عدد اللفات على جهد الكهرباء. المزيد من اللفات تعني جهدًا أعلى وعدد اللفات الأقل يعني جهدًا أقل. لذلك، يمكن للمحول أن ينتج جهودًا مختلفة لأجهزة مختلفة من مصدر واحد للكهرباء. وهذا مفيد للدوائر الإلكترونية، مثل مصادر الطاقة والمحولات.
فيما يلي محول متعدد اللفات مع وصلات لف ثانوية متعددة. توفر كل من هذه اللفات الثانوية خرج جهد مختلف.
يمكننا استخدام الملف الأولي بشكل فردي أو توصيله بزوج من الملفات الأخرى المختلفة لتشغيل المحول. ومع ذلك، فإن توصيل الملف الثانوي يعتمد على مقدار الجهد الذي نحتاجه على جانب الخرج. اللف الثانوي في التكوين المتوازي يكون ممكنًا فقط إذا كان الملفان المتصلان يجب أن يكونا متطابقين كهربائيًا. وبعبارة أخرى، يجب أن تتطابق تقييمات التيار والجهد.
مقدمة لمحولات الجهد المزدوج
تحتوي محولات الجهد المزدوج على ملفات أولية مزدوجة ولفات ثانوية مزدوجة. مواصفات الجهد والتيار لكلاهما متطابقة. وبالمثل، فإن تقديرات الجهد والتيار لكلا الملفين الثانويين هي نفسها أيضًا. تم تصميم هذه المحولات بطريقة يمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة. يمكننا تغيير صنابير المحولات لهذه اللفات لإنشاء مجموعة متتالية ومتوازية لمتطلبات التيار والجهد الأعلى. يشار إلى هذه الأنواع من المحولات متعددة اللفات باسم محولات الجهد المزدوج .
صنابير محولات متعرجة متعددة
تم تصميم بعض المحولات بطريقة يمكنك من خلالها تعديل نسبة دورانها عن طريق تغيير التوصيلات الجانبية الأساسية والثانوية. تسمى هذه الوصلات على الجوانب الأولية أو الثانوية للمحول صنابير المحولات .
محول تنحي مع ملف مزدوج أساسي وثنائي ثانوييُظهر مخطط اتصال المحول الاتصال بنقرة واحدة للملفات الأولية والثانوية. في هذه الصورة، يمكننا أن نرى أن عدد لفات الملف الثانوي (400) أكبر من عدد لفات الملف الأولي (100). إذن، هذا هو مخطط التوصيل لمحول خافض له ملف ابتدائي مزدوج وملف ثانوي مزدوج.
يحتوي المحول المعطى على ملفين أساسيين وثنائيين ثانويين. في هذه اللفات، يُطلق على كل طرف اسم طرفية ويوجد زوج من المحطات الطرفية لكل ملف.
تتم تسمية المحطات الجانبية الأولية أو ذات الجهد العالي ح₁ و ح₂ .
أثناء النظر إلى المحول من الجانب الثانوي، يتم تسمية محطة الجهد العالي للمحول على أنها ح₁ . وفقًا لوكالة الفضاء الكندية (CSA)، فقد أصبح هذا معيارًا صناعيًا لوضع علامات على أطراف الجهد العالي عند رؤيتها من الجانب الثانوي.
وبالمثل، يتم تصنيف المحطات الجانبية الأخرى ذات الجهد العالي على أنها ح₃ و ح₄ .
من الشكل يمكننا أن نرى أن الحرف المستخدم هو لتسمية الطرف الثانوي لمحول الجهد العالي X . تم وضع علامة على المحطتين الجانبيتين الثانويتين أو ذات الجهد المنخفض X 1 , X 2 ، و X 3 , X 4 .
تتمتع المحولات التي تحتوي على ملف مزدوج في كل من ملفاتها الأولية والثانوية بالميزة. بهذه الطريقة، يتم ربط كل زوج من ملفات المحولات إما على التوالي أو على التوازي.
محول تنحي مع ملف أولي متصل على التوالي ولفائف ثانوية متصلة على التوازيالآن فكر في مخطط اتصال صنبور المحول أدناه. يحتوي هذا التكوين أيضًا على ملفين أساسيين وثانويين. هنا، كلا الملفين على الجانب الأساسي متسلسلان، بينما الملفان الثانويان متوازيان.
من اتصال الصنبور، يمكنك رؤية ذلك على جانب الجهد العالي، الطرفي ح₂ متصل بالمحطة ح₃ . وبهذه الطريقة، يكون كلا الملفين عاليي الجهد متسلسلين مع بعضهما البعض. عدد اللفات لكلا الملفين الأساسيين عالي الجهد هو 400 دورة لكل منهما. وبالتالي فإن الجانب الأساسي أو الجهد العالي لديه إجمالي 800 دورة.
صالة X 1 على جانب الجهد المنخفض يرتبط بالمحطة X 3 ، بينما المحطة X 2 انضم مع المحطة X 4 .
يتم توصيل الملفين منخفضي الجهد، كل منهما بـ 100 دورة، على التوازي. يؤدي هذا إلى إنشاء ملف ثانوي واحد يحتوي على إجمالي 100 دورة.
لذا فإن هذا المحول يحتوي على 800 دورة أساسي و100 دورة ثانوي، وقد تم تكوينه الآن كمحول تنازلي بنسبة دوران تبلغ 8:1 .
محول تنحي مع كل من اللفات الأولية ذات الجهد العالي واللفات الثانوية ذات الجهد المنخفض في السلسلةالآن فكر في أن نفس المحول له تكوين مختلف لوصلات الصنبور. في هذا السيناريو، تكون اللفات ذات الجهد العالي والملفات ذات الجهد المنخفض مترابطة على التوالي.
تحتوي اللفات ذات الجهد العالي على ملفين أوليين كل منهما 400 دورة، متصلين على التوالي. سيؤدي ذلك إلى إنشاء ملف فردي عالي الجهد بإجمالي 800 دورة. وبالمثل، فإن الملفين منخفضي الجهد بـ 100 دورة مرتبطان أيضًا على التوالي. سيؤدي ذلك إلى الحصول على ملف ثانوي واحد يحتوي على 200 دورة. لذا فإن نسبة الدوران المعدلة الجديدة التي سنحصل عليها هي الآن 800:200 أو 4:1 .
محول تنحي مع اللفات الأولية ذات الجهد العالي في اللفات المتوازية والثانوية ذات الجهد المنخفض في السلسلةفي هذا التكوين للمحول، يكون كلا الملفين من الجانب الأساسي في اتصال متوازي، في حين أن توصيلات كلا الجانبين الثانوي تكون في سلسلة. بما أن الملفين الأوليين متوازيان، فإن كلا الملفين الأوليين ذوي الـ 400 دورة سيكونان بمثابة ملف أولي واحد يحتوي على 400 دورة.
يتم توصيل كلا الملفين على الجانبين الثانويين على التوالي، ولكل منهما 1000 دورة. يتم إضافة كل منهما لإنشاء ملف ثانوي منخفض الجهد بـ 200 دورة. نسبة الدوران الجديدة التي سنحصل عليها لتكوين المحول هذا هي 400:200 أو 2:1 .
لذلك قمنا بتغطية التكوينات المختلفة للمحولات ذات الملف الثانوي المزدوج والملف الثانوي المزدوج. بهذه الطريقة، يمكننا ضبط اتصالات النقر الأساسية والثانوية للحصول على نسب دوران مختلفة.
تكوينات الجهد لمحولات لف متعددة
تتيح التكوينات المختلفة توصيل محولات الملفات المتعددة. يعتمد اتصال كل نوع على عوامل متعددة مثل مقدار جهد الخرج الذي نحتاجه، وناقل الطاقة الذي نحتاج إلى توصيل المحول به. يعتمد الأمر أيضًا على تكوين الملف سواء كانت الجوانب الأولية أو الثانوية متصلة على التوالي أو في تكوين متوازي.
دعونا نلقي نظرة على بعض التكوينات الرئيسية للمحولات متعددة اللفات:
1. تكوين محول متعدد اللفات
يحتوي المحول متعدد اللفات على ملفين أوليين وثنائيين ثانويين. خذ بعين الاعتبار المحول المتعدد الملفات التالي الموجود في الصورة:
بعض الخصائص الرئيسية للمحول متعدد اللفات هي:
- يمكن أن تحتوي المحولات على ملفات أولية متعددة، أو ملفات ثانوية متعددة، أو كليهما.
- الحد الأقصى للجهد على كل لف من جانب الجهد العالي هو أقل الجهدين.
- الحد الأقصى للجهد على كل ملف ذو جهد منخفض هو الأدنى بين الجهدين الثانويين.
- قد يتلف العزل بسبب أي جهد أعلى من التصنيفات المحددة.
- يمكن لكل ملف من المحولات أن يتعامل بأمان مع تصنيف كيلو فولت أمبير (kVA) للمحول.
- للحصول على الجهد المطلوب، يمكننا توصيل البطاريات على التوالي أو على التوازي.
2. محول التوزيع متعدد الملفات
تم تصنيف المحول المحدد على أنه 50 كيلو فولت أمبير، 2400/4800 فولت - 120/240 فولت. ومن هذا يمكننا أن نستنتج أن الجانب عالي الجهد يمكنه التعامل مع حد أقصى يبلغ 2400 فولت لكل ملف. وسيكون هذا الجهد دائمًا أقل من الجهدين. وبالمثل، يتم تصنيف الجانب ذو الجهد المنخفض أو الجانب الثانوي عند جهد أقصى يبلغ 120 فولت لكل ملف. تذكر أن تجاوز معدلات الجهد هذه قد يؤدي إلى إتلاف العزل.
اتصال الجانب الأساسي (الجهد العالي).
- إذا كنت تريد ربط الجانب عالي الجهد من هذا المحول 50 كيلو فولت أمبير بحافلة 4800 فولت، فستحتاج إلى توصيل الملفين على التوالي. بهذه الطريقة، سيتم تقسيم جهد الناقل 4800 فولت بالتساوي، حيث يجب أن تتحمل كل ملف حمولة 2400 فولت.
- عند توصيل جانب الجهد العالي بحافلة 2400 فولت، قم بالاتصال الموازي. سيؤدي هذا إلى التأكد من أن كل تجربة من اللف، 2400 فولت.
اتصال الجانب الثانوي (الجهد المنخفض).
- لتوصيل الجانب الثانوي أو الجهد المنخفض بحافلة 240 فولت، قم بتوصيل الملفين على التوالي. يؤدي هذا إلى تقسيم جهد الناقل بالتساوي، مما يوفر 120 فولت لكل ملف.
- إذا كنت بحاجة إلى ربط الجانب ذو الجهد المنخفض بحافلة 120 فولت، فاستخدم توصيلًا متوازيًا. بهذه الطريقة، كل ملف يعمل بجهد 120 فولت.
3. الحسابات الحالية
في المحول، يمكن حساب تصنيف فولت أمبير (VA) عن طريق أخذ منتج الجهد مع التيار. يمكن للمحول الوارد في التكوين السابق التعامل مع نصف إجمالي كيلو فولت أمبير فقط. يتم تصنيف كل ملف عالي الجهد وكل ملف منخفض الجهد عند 25 كيلو فولت أمبير.
حساب التيار للملفات ذات الجهد العالي (الابتدائي):
لذا، من النتيجة أعلاه، يمكننا أن نستنتج أن الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتحمله الملف عالي الجهد هو 10.4 أمبير.
حساب التيار للملفات ذات الجهد المنخفض (الثانوي):
بالنسبة للملفات ذات الجهد المنخفض، الحد الأقصى للتيار الذي يمكنها التعامل معه هو 208.3 أمبير.
الآن، دعونا نلقي نظرة على القيم المجمعة عند النظر في كلا الملفين معًا:
حساب التيار للملفات ذات الجهد العالي (الابتدائي) مع VA الكامل:
الحد الأقصى للتيار للملف عالي الجهد عند النظر في كلا الملفين الأساسي هو 10.4 أمبير.
حساب التيار للملفات ذات الجهد المنخفض (الثانوي) مع VA الكامل:
مرة أخرى، الحد الأقصى للتيار للملف ذو الجهد المنخفض هو 208.3 أمبير.
لذلك سواء أخذنا في الاعتبار ملفًا واحدًا ونصف VA أو كلا الملفين مع VA كامل، فإن التيارات القصوى المحسوبة لكل من الملفات ذات الجهد العالي والجهد المنخفض تظل كما هي. ويرجع ذلك إلى التصميم والتصنيف المحدد للمحول.
4. ثلاثة توصيلات سلكية للمحولات المتعددة اللفات
سيؤدي النقر على مركز المحول بخط واحد إلى إخراج 120 فولت، بينما النقر المزدوج على كلا الخطين سيعطيك 240 فولت.
في التوصيلات الثانوية ثلاثية الأسلاك (120/240 فولت)، سوف يقوم المحول بتوصيل كيلو فولت أمبير الكامل فقط عندما يكون لديه حمل متوازن تمامًا. يؤدي الحمل غير المتوازن إلى تحميل أحد الملفات بشكل زائد. سيؤدي هذا إلى تجاوز التصنيف الحالي، حيث أن كل ملف يمكنه التعامل فقط مع نصف كيلو فولت أمبير المقدر.
ما هو مركز استغلالها محول لف متعدد
تم تصميم محول الصنبور المركزي ليمنحك جهدين ثانويين مختلفين. هذه الفولتية في أ و في ب ، مع وجود اتصال مشترك بينهما. سيؤدي هذا الإعداد للمحول إلى إنشاء مصدر طاقة ثنائي الطور وثلاثة أسلاك.
الفولتية الثانوية والجهد العرض في ص متساوية ومتناسبة طرديا. ونتيجة لذلك، فإن القوة في كل ملف هي نفسها. تعتمد الفولتية عبر هذه اللفات الثانوية على نسبة الدوران.
في الرسم البياني أعلاه، يمكنك رؤية محول مركزي قياسي. تقع نقطة التنصت المركزية في وسط الملف الثانوي. سيؤدي ذلك إلى إنشاء اتصال مشترك بين جهدين ثانويين متساويين في الحجم ولكنهما متعاكسان في القطبية. عندما تقوم بتأريض الصنبور الأوسط، فإن في أ سوف يصبح الجهد موجبًا بالنسبة إلى الأرض. بينما ال في ب سوف تصبح سلبية وهي في الاتجاه المعاكس. وهذا يعني أنهم كهربائيًا خارج الطور بمقدار 180 درجة.
ومع ذلك، هناك عيب في استخدام محول الصنبور المركزي غير المؤرض. بسبب تدفق التيار غير المتساوي خلال الوصلة الثالثة، فإنه سيؤدي إلى جهد غير متوازن في الملفين الثانويين. سترى هذه الحالة خاصة عندما تكون الأحمال غير متوازنة.
المحولات المركزية باستخدام محولات الجهد المزدوج
يمكننا أيضًا إنشاء محول مركزي باستخدام محول الجهد المزدوج. للقيام بذلك، قم بتوصيل اللفات الثانوية على التوالي، ويكون الرابط المركزي الخاص بها بمثابة الصنبور. إذا كان خرج كل ملف ثانوي هو V، فإن إجمالي جهد الخرج للملف الثانوي سيكون 2V.
خاتمة
محولات الملفات المتعددة لها العديد من التطبيقات في الدوائر الكهربائية والإلكترونية. يمكن لهذه المحولات ذات اللفة المزدوجة أو المتعددة اللفات توفير جهد خرج مختلف اعتمادًا على عدد اللفات الثانوية. يمكن ربط محولات الملفات المتعددة في تكوينات متتالية أو متوازية لإخراج الفولتية أو التيارات المتزايدة. يمكنك أيضًا إنشاء محول مركزي من خلال ربط كلا الملفين الثانويين على التوالي.