منتديات فكرة
نرحب بكم في منتدي فكرة
... ونتمني للجميع التوفيق لرفع مستوي الفني العربي
عن طريق الإفاده والإستفاده ونرحب بإقتراحتكم
دعواتكم لنا بالتوفيق .......

منتديات فكرة


 
الرئيسيةاليوميةمكتبة الصورس .و .جبحـثالأعضاءالمجموعاتالتسجيلدخول
المواضيع الأخيرة
» شرح مبسط للانفرتر
2014-12-24, 13:44 من طرف جمال احمد ابراهيم

» دورات مساحية وكورسات
2014-10-20, 02:32 من طرف جمعية المساحة المصرية

» نساعدك فى تخطى ازمات حياتك
2014-09-14, 13:18 من طرف علاج نفسى

» برمجة الميكروكنترللر ببرنامج Flowcode
2014-02-20, 04:43 من طرف gamalmehdar

» دورة التسويق الألكترونى للمدرب الدولى / دكتور رامى يوسف
2013-01-01, 09:11 من طرف محبى د رامى

» دورة اعداد المدربين بشهادة معتمدة من معهد اكسفورد للتدريب والاستشارات
2013-01-01, 09:03 من طرف محبى د رامى

» تقرير مفصل عن كيفية بناء منزلك – مرحلة العظم
2012-11-26, 13:48 من طرف الموج

» دوائر التحكم في المحركات
2012-07-16, 23:48 من طرف عبدة ابوهاشم

» التحكم ف المحركات ب plc
2012-07-11, 20:10 من طرف اشرف نصوحى

» كيف يعمل المحول الكهربائي
2012-06-27, 12:05 من طرف tarek_tito22

» شرح scada للا حتراف
2012-06-27, 12:01 من طرف tarek_tito22

» فحص وصيانة المحولات
2012-06-27, 11:56 من طرف tarek_tito22

» فوائد تقليل معامل القدرة
2012-06-27, 11:49 من طرف tarek_tito22

» مقارنة بين iec & nema
2012-06-27, 11:44 من طرف tarek_tito22

» اضخم اسئلة واجوبة في الكهرباء
2012-06-01, 08:29 من طرف tarek_tito22

»  انواع المصابيح المستخدمة في الانارة
2012-06-01, 08:25 من طرف tarek_tito22

»  انواع المصابيح المستخدمة في الانارة
2012-06-01, 08:18 من طرف tarek_tito22

» دائرة مفتاح تعمل بالأشعة تحت الحمراء IR
2012-06-01, 08:13 من طرف tarek_tito22

» شرح إلكترونيات الحاسب لتعليم الدوائر الرقميه
2012-06-01, 08:09 من طرف tarek_tito22

» شرح avr بواسطة برنامج ماثلاب matlab
2012-06-01, 08:06 من طرف tarek_tito22

» كل ما تريد ان تعرفه عن المحول الكهربى
2012-06-01, 08:02 من طرف tarek_tito22

» أجهزة إنذار الحريق
2012-04-07, 03:53 من طرف tarek_tito22

» STEPPER MOTOR & microcontroller
2012-04-07, 03:49 من طرف tarek_tito22

» اسئلة المقابلات الشخصية لمهندسى الكهرباء
2012-04-07, 03:45 من طرف tarek_tito22

» فكرة عامة عن السلالم المتحركة
2012-04-05, 12:09 من طرف tarek_tito22

» automatic control كورس
2012-04-05, 12:05 من طرف tarek_tito22

» الأمريكية الايطالية لاصلاح الغسالات والثلاجات
2011-09-21, 08:50 من طرف االامريكية الايطالية

» تتذوقون معي أنواعاً مختلفة من الشورباااات
2011-09-19, 04:35 من طرف بسام ميخائيل

» فقر الدم الغذائي ,, ما هو؟؟ اسبابه ؟؟ تاثيراته ؟؟
2011-09-19, 04:30 من طرف ملاكـ وعيوني هلاكـ

» المواصفات العالمية لمياه الشرب
2011-09-19, 04:28 من طرف عبدالله حسن

برامج
 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

شاطر | 
 

 تصميم المحولات خطوة بخطوة - لكل من يسأل

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
AHMED
مشرف سوبر
مشرف سوبر


عدد المساهمات : 142
تاريخ التسجيل : 27/11/2010

مُساهمةموضوع: تصميم المحولات خطوة بخطوة - لكل من يسأل    2011-01-30, 11:43

الإخوة اللذين يسألون عن تصميم المحولات
نبدأ أولا بالقدرة و معروف أنها تساوى تيار الحمل × جهد الحمل فتكون كذا وات
مساحة مقطع حديد المحول = الجذر التربيعى للقدرة مثلا محول 100 وات جذرها 10 نستخدم 10 سم2
طبيعى قد لا نجد المقاس المطلوب لذا نختار المقاس الأكبر مباشرة أو إذا كنا سنصنع البكرة التى سنلف عليها الملف يمكن أن نختار المساحة المحسوبة
نفترض أن المساحة تكون 10سم2
عدد اللفات لكل واحد فولت = 50 ÷ مساحة المقطع
ن = 50 ÷ 10 = 5 لفات لكل فولت
ملف 220 يحتاج 220 × 5 = 1100 لفة
ملف 12 فولت يحتاج 12 × 5 = 60 لفة
الآن التيار
قلنا أنه 100 وات فلو كان الخرج 10 فولت يكون التيار = 100 ÷ 10 = 10 أمبير
قطر السلك = 0.8 جذر التيار
ق = 0.8 × جذر 10 = 0.8 × 3.16= 2.5 مللى متر أو 25 ديزيم
إذا كان ملف جيد التهوية لكونه آخر ملف من الخارج و يمكن تهويتة أو تبريدة يمكن تقلل 0.8 إلى 0.6 أو حتى 0.5

الآن الملف الإبتدائى
نعلم أن الدخول أكبر من الخروج لوجود الفقد وفى المحولات الصغيرة نفترض الكفاءة 80%
إذن الدخول 100 ÷ 0.8 =125 وات
لو الدخول مثلا 220 فولت يكون التيار 125 ÷ 220 = 0.57 أمبير
قطر السلك = 0.8 جذر 0.57 = 0.8 × 0.75= 0.6 مم أو 6 ديزيم

هذه العلاقات الرياضية مشتقة من العلاقات الصحيحة الكاملة للمحولات مع التعويض فى معاملاتها بالآتى
التردد = 50 ذ/ث
القلب = حديد سيليكونى - شرائح
السلك من النحاس لأن الألومنيوم له مقاومة نوعية أعلى
نوع المحول ملفان منفصلان ابتدائى و ثانوى ملفوفان علو مشكل واحد أو ثلاث أزواج من الملفات على ثلاث قلوب (3 فاز)

لو صححنا بنسبة التردد يمكن أن نستخدمها لأى تردد نشاء

أى أسئلة أرجو وضعها هنا
بالتوفيق إن شاء الله



لنطبق الكلام السابق لنعمل ترانسفورمر 400 هيرتز
المعادلة العامة للمحول هى
V=4.44*F*N*β*A*10-4
حيث V هو الفولت و F التردد و N عدد اللفات و A مساحة المقطع و β هو الفيض لنوع الحديد المستخدم
و المعادلة السابقة حسبت بالتعويض عن التردد = 50 و β بالقيمة الخاصة بالحديد السيليكونى ثم وجدنا النسبة
N÷ V= 10000÷ (4.44 × 50 × β × A ) ≈ 50
مساحة المقطع لفة لكل فولت
لنفترض أننا نريد عمل نفس المحول السابق ولكن للتردد 400 هيرتز وهو تردد شائع فى عالم الطيران لتقليل وزن الأجهزة المحمولة جوا
مساحة المقطع = جذر القدرة= جذر 100 = 10
الآن برفع التردد من 50 إلى 400 يزداد معدل تغيير المجال بنفس النسبة و بالتالى ينقل قدرة أكبر بنفس النسبة وهى = 400 ÷ 50 = 8
إذن إما اعتبار أن المحول ينقل 800 وات أو نقلل المقطع فيصبح 10 ÷ 8 = 1.25 سم مربع
عدد اللفات / فولت من المعادلة السابقة بالتعويض عن التردد بالقيمة الجديدة و مساحة المقطع بالقيمة الجديدة
وهى تساوى 50 ÷ ( 8 × 1.25)=50 ÷ 10 = 5 لفات لكل فولت
يمكن التطبيق على محولات التردد العالى بمعرفة قيمة المادة المستخدمة بدلا من الحديد السيليكونى
المرة القادمة إن شاء الله المحول الذاتى



المحول الذاتى Auto Transformer
هو محول مكون من ملف واحد حيث يشترك الابتدائى و الثانوى فى جزء من الملف
إن استخدم كمحول رافع فجهد المصدر يكون جزء من جهد الحمل وعلى المحول أن يولد فقط فرق الجهد بين المنبع والحمل
و إن استخدم كمحول خافض ، فإن التيار من المصدر يعبر للحمل و عليه فالمحول عليه أن يولد فرق التيار بين الابتدائى والثانوى

AutoXfrmr.gif
K = N1:N2=V1:V2
النقطة a هى النقطة المشتركة بين الابتدائى و الثانوى ، A هى دخول المصدر ، x النقطة المشتركة بين الابتدائى والثانوى ’ P هى القدرة للكل أو جزء حسب التسمية و الرموز المضافة لها – من الرسم نجد
P1=V1*I1= V2*I2=P2
النقطة تقسم الملف لجزأين الجزء A-x المشترك والجزء A-a على التوالى مع الدخول
من اتجاه التيار كما بالرسم نجد أن الملف المشترك به تيار يساوى الفرق بين تيار الحمل و تيار المنبع
I2-I1
وهذه نقطة هامة جدا عند حساب مقطع السلك حيث توفر كثيرا جدا فى قطر السلك و من ثم الكلفة
و بحساب القدرة

PA-a = (V1–V2)I1=V1*I1-V2*I1


و الجزء المشترك


P a-x=V2(I2-I1)=V2*I2-V2*I1


بما أن


P1=V1*I1= V2*I2=P2

إذن القيمتان للقدرة متساويتان

PA-a = P a-x
لا تنزعج وتقول ما نجنى من هذا ، فقط تذكر أن الجزء المشترك به فرق التيارين وليس أحدهما أى أن المحول أصبح محول ابتدائى ثانوى لنقل فرق التيار وليست التيار كله و بالتالى نسبة مناظرة من القدرة ونسبة الوفر K
autuXrEq.gif
حيث K نسبة الجهد الأعلى للجهد الأقل (بصرف النظر أيهما دخول أو خروج)
لنحسب الآن محول ذاتى لنرى الفرق

مثلا لنفترض نفس المحول السابق 100 وات
مساحة المقطع كانت جذر القدرة = 10 سم2
فى حال استخدام محول ذاتى للتحويل من 200 إلى 220 مثلا نجد نسبة الوفر = 220-200 مقسوما على 220
أى = 20 ÷220 = 0.09 أو تقريبا 0.1
أى تعمل تصميم لمحول قدرته 100 × 0.1 = 10 وات فقط
فتكون مساحة المقطع = جذر 10 = 3.2 سم2
تيار الدخول = 100 ÷ 220 = 0.45 أمبير
قطر السلك = 0.8 جذر التيار = 0.8 × 0.67=0.54 أو 5.5 ديزيم
هذا القطر للفات 20 فولت فقط أى الفرق بين 220 – 200
تيار الخرج = 100 ÷ 200 = 0.5 أمبير
فرق التيارين = 0.5- 0.45 = 0.05 أمبير فقط

قطر السلك = 0.8 جذر 0.05 = 0.8 × 0.22 = 0.18 أو 1.8 ديزيم و أقرب قيمة هى 2 ديزيم
وهذه للملف 200 فولت وواضح الفرق فى القطر والوزن و الثمن فى استخدام 2 بدلا من 5.5 و أيضا وزن وحجم الحديد

نلاحظ هنا أن كلما زاد الفرق بين جهد الدخول و جهد الخروج قلت نسبة الوفر لذلك هو جيد فى الاستخدامات مثل التحويل من 110 إلى 220 أو ضبط الجهد لتعويض التغير مثلا 220 ± نسبة ما للتصحيح عبر أطراف نقل
لكنه غير مجدى فى حالات مثل 220 : 12 فولت لسببين
أولا نسبة الوفر = 220-12= 208 بالقسمة على الجهد الأعلى 220 تصبح
208 ÷ 220 = 0.95 أى أن المحول 100 وات يعتبر 95 وات وهى نسبة لا تذكر بل فى الواقع إن بدأت بحمل 95 وات ستقربه إلى 100 لسهولة الحساب إن لم ترفع القيمة أكثر من قبل معامل أمان
السبب الثانى خطير جدا أن الجهد 220 له مرجع الأرض لذا لو لمست السلك "الحى" كفاك الله و عافاك لذلك يستخدم دوما محول يسمى محول عزل وهو 220 : 220 لتوفير العزل الكهربى عن الأرض للحماية فيكون لمس طرف واحد غير خطر و للأسف المحول الذاتى لا يوفر هذه الميزة
لكن هذا لا يعنى أن هذا الأسلوب لا يستخدم بل العكس كان يستخدم كثيرا فى محول الجهد العالى لشاشات التلفاز لتوفير جهد تغذية الفتيلة أو جهود أخرى متنوعة حيث كافة جهود الخرج معزولة عن الأرضى





الآن نتكلم عن أنواع خاصة من المحولات وهى كاوية المسدس محولات اللحام و محولات صهر المعادن
كلها تشترك فى شىء واحد وتختلف فى آخر
تشترك فى كونها محول له ملف ابتدائى 220 فولت أو 3 فاز 380 فولت و ملف ثانوى مكون من لفة واحدة فقط
تختلف فى نوعية الحمل
سنتكلم الآن عن النوع الأول كاويات اللحام
SolderGun.jpg
وهى عبارة عن ملت ابتدائى ملفوف على بكرة ذات مقطع طويل و ملف ثانوى لفة واحدة من قضيب من النحاس قطرة حوالى 5 مم و الحمل هو طرف اللحام وهو من السلك النحاس الأحمر ذو قطر أقل حوالى 1- 1.5 مم
القلب الحديد عبارة عن شريط طويل من الحديد السيليكونى المعزول و يلف فى قلبيهما كما بالرسم
SolderGunInside.PNG
عند توصيل التيار يتولد تيار فى الملف الثانوى شديد جدا لدرجة أنها تصهر القصدير (380 – 400 درجة مئوية) فى ثانيتين أو ثلاث
لحساب هذا النوع من المحولات ، لا نتبع الأسلوب التقليدى السابق ولكن نحسب تحويل المعاوقة أو المقاومة
XfrmrResist.PNG
عندما يكون محول موصل بحمل R فلو كان ذو نسبة تحويل N إلى 1 فسنجد
جهد الحمل = جهد المصدر ÷ N
تيار الحمل = تيار المصدر × N
يمكننا القول أن مقاومة الحمل = جهد الحمل ÷ تيار الحمل =
( جهد المصدر ÷ N ) مقسوما على تيار المصدر × N
أى = مقاومة الحمل مقسومة على مربع نسبة التحويل
إن كانت نسبة اللفات 100 إلى1 تضرب المقاومة فى 10000
لذا يكون الحساب كالآتى :
أريد كاوية 110 وات إذن التيار = القدرة ÷ الفولت = 110 ÷ 220 = 0.5 أمبير
مقاومة الدخول = الفولت ÷ التيار = 220 ÷ 0.5 = 440 Ω
سأستخدم سلك لحام من النحاس طوله مثلا 10 سم و مساحة مقطعه مثلا 2 مم2
ستكون مقاومة هذه القطعة = المقاومة النوعية للنحاس × الطول ÷ مساحة المقطع
لنفترض أنها كانت 0.01 Ω
نسبة المقاومات هى 440 ÷ 0.01 = 44000
نسبة اللفات = جذر 44000 = 210 لفة للملف الابتدائى و لفة واحدة للثانوى
سلك الابتدائى يحسب كما سبق = 0.8 جذر التيار = 0.8 جذر 0.5 = 0.57
المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن باقى الأنواع


الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
AHMED
مشرف سوبر
مشرف سوبر


عدد المساهمات : 142
تاريخ التسجيل : 27/11/2010

مُساهمةموضوع: رد: تصميم المحولات خطوة بخطوة - لكل من يسأل    2011-01-30, 11:50

لنبنى فرن كهربى فالقضية متشابهة مثل كاوية اللحام السابقة إلا أننا لا نعرف الحمل مسبقا و قد يتغير أثناء العملية تغيرا كبيرا حيث وضع الخامات فى المستوعب تكون ذات مقاومة أكبر من بعد صهرها لأن القطع الصلبة ليست على اتصال كهربى كسائل منصهر فدائما تتلامس القطع فى نقط لذلك كلما صغر حجمها كان ذلك أفضل
لو أردت صهر معادن ذات درجة انصهار متوسطة مثل البرنز أو الرصاص أو القصدير الخ يمكنك عمل جهاز كما بالرسم و تستخدم مستوعب من الحديد الذى يسخن و تصهر ما بداخلة
ElecFurnace.PNG

أما إن أردت صهر الحديد فعادة تكون البوتقة موضوعة فى وسط الملف لأنها تصنع من مواد غير موصله للكهرباء و الحرارة ولكنها تتحمل الدرجات العالية
أيضا البوتقة داخل الملف و يترك خلوص بينهما حتى لا تحرق الحرارة العالية الملف

للحساب نبدأ بأقصى ظروف تشغيل حيث الكمية القصوى سائلة فى المستودع أو البوتقة
يمكن حساب مساحة المقطع و من ثم المقاومة و بتحديد الطاقة التى ستستخدمها بالوات أو كيلو وات يمكنك هنا تحديد عدد لفات الملف كما حسبناها المرة الماضية
هنا لا يجب التوصيل المباشر للتيار العمومى حيث النتائج غير متوقعة لعدم معرفة طبيعة الحمل لحظيا
لذا يفضل استخدام محول ذاتى يغير جهد الدخول تدريجيا مع مراقبة التيار المار فى الملف و ضبطه فى حدود آمنة
AutoXfrmerS.jpg
وفى انتظار آرائكم و أسئلتكم
ما هو زيت المحول؟
هو وسيط لنقل الحرارة من منبعها (حديد المحول و نحاس الملفات) للمشع وهو جسم المحول الخارجى
يعتمد انتقال الحرارة إلى الوسيط على
مساحة السطح – فرق درجات الحرارة و نفترض ثبوتها للمقارنة
كتلة الوسيط و الزيت له كتلة أكبر من الهواء لنفس الحجم
ضغط التلامس وهو للزيت بتأثير وزنه أعلى من الهواء
قابلية انتقال الحرارة أو جودة التوصيل
درجة سيولة مقبولة لسهولة الحركة فى دورة تيارات الحمل والتى تنقل الحرارة خارجه
بقاء السيولة لأطول فترة ممكنه أى لا يتأثر مع الزمن و يتأكسد و يتجمد
و لكونه فى وسط كهربى فيجب أن يكون ذو عزل عالى
غير قابل للاشتعال أو نقطة الالتهاب تكون عالية
غير قابل للتفاعل الكيمائى مع مكونات المحول
عازل للكهرباء وجيد التوصيل للحرارة
فى الرابط التالى خواص زيت فيليبس الخاص بالمحولات و المكثفات الخ

http://www.phillips66lubricants.com/NR/rdonlyres/76E8776D-55CA-4F27-89DD-6B6FA657F93F/0/TransformerOil.pdf


محولات التيار Current Transformer


كما سبق الشرح فالمحولات كلها نوعين إما ذاتى Auto Transformer أو عادى مكون من ملف ابتدائى وآخر ثانوى أو أكثر
تعطى مسميات كثيرة للمحولات حسب الاستخدام ولكن كلها لا تخرج عن كونها محول تقليدى و الاستخدام مختلف

لو رجعنا لشرح كاوية المسدس سنجد هذا الرسم

والذى يشرح المقاومة على جانبى المحول و للتذكرة نجد أن فى جانب الملف الابتدائى يكون جهد الدخول ف وتيار الدخول ت ، وفى جانب الخروج يضرب الجهد × ن و يقسم التيار على ن حيث ن هى نسبة عدد اللفات
المقاومة = الجهد ÷ التيار = ج × ن ÷ (ت ÷ ن) = ج ÷ ت × ن × ن
أى أن المعاوقة فى الخروج = مربع نسبة اللفات × معاوقة الدخول
إن كانت النسبة أكبر من واحد يكون الجهد أعلى و المقاومة أعلى و التيار أقل
إن كانت النسبة أقل من واحد يكون الجهد أقل و المقاومة أقل والتيار أعلى

يمكننا استغلال هذه الظاهرة لقياس تيار كبير مار فى كابل حيث يصعب استخدام وسيلة قياس على التوالى لضخامة قطر السلك و ذلك بجعل الابتدائى لفة واحدة من السلك الغليظ والثانوى 500 لفة مثلا
نسبة اللفات 500:1=500
وبالتالى لو كان التيار فى الابتدائى 500 أمبير سيكون فى الثانوى 1 أمبير و يمكن قياس 1 أمبير بسهولة
و النقطة الهامة فى الموضوع أن مقاومة جهاز القياس ستكون مقسومة على 500×500 أى 250000 مما يجعلها لا توثر على مسار التيار فى الكابل

عمليا يكون الابتدائى نصف لفة أو ثلث لفة أو حتى ربع لفة والسبب بسيط هو جعل الملف الابتدائى عبارة عن الكبل ذاته مار داخل المحول كما بالصورة
CurrentTransformers.jpg
نرى فى الصورة ثلاث وحدات واحدة لكل فاز و الكبل يمر داخلها أما المتعادل (الرابع) فلا يقاس عادة
ماذا يوضع إذن أو يوصل به
عادة الهدف منه أحد أمرين، إما القياس المباشر وهو غالبية الأحوال و إما التحكم فى التيار و الحماية
فى حال القياس ، فطبعا يوصل به مقياس وهو أميتر و هذه الأجهزة عياريه و محددة مثلا 5 أمبير،10أمبير، 25 أمبير ، 35 ، 45،60 أمبير الخ و يرجى الرجوع للجداول القياسية لها للحصول على القيم الدقيقة
لذا فعند 200 أمبير أو 300 مثلا لن يكون من السهل عمل مقياس لذا تصنع هذه المحولات لتستخدم مع جهاز 5 أمبير لقياس 500 أمبير فيحقق عدة ميزات
1- قلة التكلفة لأن مقياس 500 أمبير لاشك مكلف
2- مرونة الاستخدام حيث الوحدات تعتبر قياسية و متوفرة
3- عند تلف المقياس أو المحول لا يتسبب ذلك فى قطع الإمداد بالتيار
4- لا توجد جهود عالية تهدد حياة العاملين أثناء صيانتها
5- يمكن استبدالها أثناء الخدمة

الهدف الآخر وهو التحكم فيستخدم مع الدوائر الإلكترونية للعمل كمقياس التيار فعند وصوله لحد معين يتم التحكم فى الدائرة للحد من اندفاع التيار وهو على مولدات النبضات أو الموحدات الخ


محولات التردد العالى


المحولات المصنوعة من الحديد السيليكونى لا تناسب الترددات الأعلى من 800 إلى 1000 ذ/ث والسبب التيارات الدوامية
ما هى التيارات الدوامية؟ ببساطة كما نعرف أن عمل المحول مبنى على أن الجهد الموقع على الملف الابتدائى يولد تيار مناظر فى الملف الابتدائى فيولد مجال مغناطيسى مطابق للجهد الموقع عليه. تغير الجهد لكونه متردد يغير المجال مسببا لهذا المجال أن يقطع كل الوسط المحيط.
استخدام قلب حديدى يجمع غالبية المجال داخله فى محاولة لتركيزه على ملف الخرج و لكن لن يكون 100% وهو أحد أسباب عدم وصول الكفاءة إلى 100% . و طبعا أحد الأسباب أن الحديد لن يغلف كل الملف ليحتوى كل خط مجال متولد كما أن بعض الخطوط ستكون داخل الملف ولن تذهب للحديد بسبب سمك الملف .
قطع خطوط المجال لأى وسط يولد فيه جهد كهربى لأن هذا المجال الكهربى يسبب انحراف للإلكترونات حول الذرات لكن إن كان الوسط عازلا ، فهذا يعنى أن هذه الإلكترونات مرتبطة جيدا بالنواة و لن تتحرك مسببة تيار كهربى و بالتبعية يكاد يستحيل قياسه أما إن كان الوسط موصلا ، فهذه الإلكترونات تكون حرة قابلة للحركة وتسبب مرور تيار يمكن قياسه و استخدامه و طبقا لقانون أوم هذا التيار يتناسب مع المقاومة لن الفولت سيكون دوما ثابت لأنه يعتمد على شدة المجال و معدل التغير.
مما سبق نجد أن الجهد يتولد فى لسلك النحاسى بنفس المعدل الذى يتولد فى الحديد ولو نظرنا للقلب الحديدى داخل المحول نجد أنه يمثل لفة واحدة ، وعلى هذا يتولد فيه نفس الفولت المتولد على لفة واحدة من السلك و من المعدلات السابقة نجد أن هذا الفولت قليل فى المحولات ذات القدرة القليلة و المقطع الصغير و تزيد بزيادة القدرة و بالحساب بالنسبة للمحولات 50ذ/ث نجد أن القدرة بالوات = مربع مساحة القلب و عدد اللفات لكل فولت = 50 على مساحة المقطع فمثلا فى محول صغير لجهاز كاسيت 4 وات مثلا تكون مساحة المقطع 2 سم مربع و عدد اللفات = 50 ÷2 25 لفة / فولت و بالتالى لكل لفة يتولد 1 ÷ 25 فولت أى 40 مللى فولت
أما فى محول جهاز ستيريو 100 وات مثلا تكون مساحة المقطع 10 سم2 و عدد اللفات/فولت = 50÷10 =5لفة/فولت و بالتالى يتولد لكل لفة 0.1فولت وهذا أكبر بكثير من القيمة لسابقة
طبعا ستقول أنه فى الحالة الأولى أفضل من الثانية و فى كلاهما لا يذكر!!
الإجابة ببساطة لا فقانون أوم يقول أن الخطر جسيم لأن المقاومة صغيرة جدا
كيف نتخلص من هذا الفولت وآثاره الضارة؟
لا يمكن التخلص منه لكن يمكن تقليل آثاره الضارة بزيادة المقاومة وذلك بجعل الحديد شرائح صغيرة معزولة عن بعضها فلا يستطيع التيار العبور من واحدة لأخرى و يقل ذلك من تأثيره بشدة. عند محاولة إعادة لف محول أو البدء من الصفر حاول أن تتأكد من هذا العزل فلو اتصلت الشرائح كهربيا – ببساطة – لا تجدى.
مجرد زيادة التردد، يزداد الفولت لكل لفة و بالتدريج يزداد الفولت و التيار و يأكل التحسن الذى صنعناه بالشرائح، و عند تردد 1000 أى أعلى 20 مرة من المعتاد يزداد الفولت بنفس النسبة فيصبح المثال الأول 40×20=800 مللى فولت و 0.1×20=2 فولت و بالتبعية التيار يزداد بنفس النسبة و الطاقة المفقودة = الفولت × التيار ستكبر 20×20=400مرة !! رقم كبير جدا
أى لو كان المحول الصغير يفقد 0.1 وات سيفقد 40 أى يصبح كاوية لحام.
الحل الاستمرار فى التصغير و بدلا من الشرائح نستخدم برادة الحديد وتعزل بالمادة الماسكة و تكون ذات طبيعة سيراميكية أو إيبوكسية لتوفير الصلابة وعدم الانصهار.
هناك مسميات عديدة حسب التركيب و الخواص و تقع تحت اسم فرايت و كل نوع له أنسب نطاق ترددى يعمل فيه ، فالخامات التى تستخدم للتعامل مع ترددات التليفزيون و الدش لا تناسب الميكرو ويف وهما لا يناسبان التردد 100 ك ذ/ث المستخدمة مع وحدات القدرة الحالية كتلك المستخدمة فى الحاسب و الشواحن الحالية.
القدرة لا تحسب بالطرق السابقة فقط تحدد كم وات تريد نقلها ثم تبحث لدى منتج ما عن قلب يستطيع ذلك وهو الذى يوضح ذلك و أيضا أفضل تردد و عدد اللفات/فولت أو حاول مع غيرة فالسوق ملئ .
عند لفها يراعى عدة عوامل حيث تلعب السعة الشاردة بين اللفات دورا خطيرا فى العملية
لو تريد أكفأ نقل، عادة "يبرم أو يضفر" الابتدائى والثانوى معا لكن إن شئت العزل الأفضل نضحى بقليل من الكفاءة مقابل العزل .
هذه النوعية من المحولات غزت مجال أجهزة عدم انقطاع التغذية UPS حيث يمكن تشكيل الخرج على تردد عالى يصل 100ك ذ/ث مما يحسن الكفاءة بشكل ملحوظ و أيضا يقلل الوزن والحجم و بالتالى تكليف الشحن و يجعل استخدامها أسهل .


تصميم محولات التردد العالى
أيضا تسمى محولات بلص أو درايفر – لاين – فرايت الخ
مازالت المعادلة الأساسية للمحولات لم تتغير وهى
ف1÷ ن1= ف2÷ ن2 = ف3÷ ن3 ولكن المشكلة كيف نحدد هذه النسبة و المسماة لفة/فولت
مازالت أيضا المعادلة التى سبق ذكرها سارية ولكن مشكلتها فى تحديد قيمة β للخامة المستخدمة.
فى حالة الحديد السيليكونى كان لدينا خامة واحدة هى الحديد و يضاف إلية مواد أخرى بنسب مختلفة ولكنها لم تغير خواصه بنسبة كبيرة و أصبح اختيار قيمة وسطية ممكنا.
استخدام البرادة يرفع التردد حتى بضع آلاف ذ/ث، لذلك كان لابد من البحث عن مواد جديدة تناسب مئات الآلاف ذ/ث و مدى الميجا سيكل و الأعلى من ذلك لاستخدامها فى الهوائيات للتليفزيون و الأقمار.
لو راجعنا الروابط التالية سنجد أن هناك مواد كثيرة مختلفة بدء من برادة الحديد لمكونات لا يدخل عنصر الحديد أصلا فى تركيبها
هذه المواد و خواصها ليست قياسية بمعنى كل مصنع له أبحاثه و نتائجه والتى تختلف عن غيره
http://lib.tkk.fi/Diss/2003/isbn9512265877/isbn9512265877.pdf
http://lib.tkk.fi/Diss/2003/isbn9512265877/isbn9512265877.pdf

http://www.mag-inc.com/
http://www.mag-inc.com/ferrites/ferrites.asp
http://www.mag-inc.com/pdf/fc-s1.pdf

https://www.amidoncorp.com/pages/specifications
https://www.amidoncorp.com/specs/2-40.pdf

هذا الخلاف الكبير يجعل حساب كل قيمة للمواد عملية غير مجدية خاصة وان قيمة β أصلا لحساب عدد اللفات/فولت
نظرا لأن حساب اللفات/فولت أصلا مرتبط ارتباطا وثيقا بمساحة المقطع كما ذكرنا سابقا، كانت هناك جدوى من الحسابات لتحديد مساحة المقطع المناسبة للقدرة المطلوبة بالوات و أخيرا "تفصيل" مساحة المقطع أو قلب المحول بزيادة عدد الشرائح المستخدمة
لكن فى هذا النوع فالقلب محدد ولا تستطيع تغييره لذا لو راجعت الروابط السابقة ستجد كل منهم يضع قائمة بمنتجاته طبقا للقدرة فمثلا لو شئت 15 وات أو 40 الخ تختار هذا المدى من القدرة
داخل هذه القدرة ستجد عدد من القطاعات كل منها مناسب لتردد معين، و أيضا تجد عدد اللفات / فولت المناسب لهذا القطاع، و من ثم نحدد عدد اللفات الكلى بضرب اللفات / فولت × الفولت المستخدم.
فى حال وجود مركبة للتيار المستمر تمر فى الملف الابتدائى، فنفس التقنية المستخدمة مع الحديد السيليكونى تستخدم هنا، وهى الفجوة الهوائية Air Gap وذلك بوضع شريحة بالسمك المطلوب من مادة تتحمل الحرارة التى قد تتولد فى القلب و تناسب التردد العالى المستخدم مثل الميكا.
و يجب أن نتذكر أن كلما زاد التردد، زادت المشاكل الناجمة عن شكل الملف نتيجة السعة الشاردة



الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
سوبرمان
مشرف سوبر
مشرف سوبر
avatar

عدد المساهمات : 126
تاريخ التسجيل : 29/11/2010

مُساهمةموضوع: رد: تصميم المحولات خطوة بخطوة - لكل من يسأل    2011-01-30, 22:41


اختبار خامات الفرايت وتحديد خواصها
لاستغلال خامات الفرايت و مشتقاتها يجب أن نعلم خواصها حتى نتمكن من استخدامها الاستخدام الأمثل و الأهم هو أن فى حال لم تؤدى ما يتوقع منها، نستطيع فهم ما يحدث و تحديد موطن الخلل
معادلة المحول كما ذكرت فى ثانى حلقة فى هذه السلسلة هى:
V=4.44*F*N*β*A*10-4
و من البديهى أن نتوقع صلاحيتها بحكم أنها قانون عمل، إذن ما الخلاف؟
لا يوجد خلاف – فقط نريد تحديد القيمة β وهى أقصى قيمة للفيض المغناطيسى Flux Density وهذه القيمة تعتمد على معامل الحث النسبى Relative permeability µr وهى النسبة التى تؤثر بها المادة على عدد خطوط القوى المغناطيسية المتولدة داخل ملف ما يمر فيه تيار معين ما عند إدخالها فيه أو بطريقة أبسط:
لدى ملف ما و يمر فيه تيار محدد، سينتج داخله عدد خطوط قوى مغناطيسية = م مثلا
عند إدخال هذه المادة فى قلب الملف، فسيزيد عدد هذه الخطوط المغناطيسية مثلا إلى 7 م
تقسم نسبة الزيادة لتكون لكل سم2 من مساحة المادة.
طبعا نذكر أن بعض المواد تقلل عدد الخطوط أى تصرفها عكس الحديد
فى الرابط التالى تجد تصرف أحد المواد المستخدمة فى التردد العالى
http://www.cliftonlaboratories.com/estimating_q_of_ferrite_cores.htm

نلاحظ من الرسم أن المادة لها قيمة عظمى عند نطاق ترددى معين تقل قبله وبعدة لذا يجب استخدام هذه المادة فى هذا النطاق.
لحسن الحظ ، وعظم الخامات المتاحة لنا تعمل عند ترددات أقل من الرسم وإنما اخترتها للإيضاح، لكن هذا ليس نهاية المشكلة فمازالت بعض المواد تستخدم تحت 50-100ك ذ/ث و غالبا ما تستخدم فى ملفات انحراف الشاشة Yoke و محول الجهد العالى جدا Line لأنها فى التليفزيون تعمل عند ترددات حول 15 ك ذ/ث
البعض الآخر يعمل على ترددات أعلى من 100ك إلى 200ك ذ/ث وهى تستخدم عادة فى محول القدرة التى تحول 220 ف إلى ما يناسب تغذية الدوائر المختلفة.
بالمناسبة يطلق البعض ما يسمى محول درايف وهذه تسمية خاطئة أو مهنية وليست علمية لأن كلمة درايف Drive هذه تطلق على مرحلة مكبر قبل مرحلة الخرج و هناك مرحلة Drive فى نطاق ترددات الميكروويف ولها محولاتها أيضا وإن اختلفت شكلا و مضمونا رغم كونها مازالت محول بكل فى الكلمة من معانى وحتى مراحل الصوت وفيها محول Drive من شرائح الحديد أيضا، و كلمه محول Drive لا تعنى شيئا محددا.
لتحديد قيمة µr لمادة ما هناك أساليب تخصصية تتبع فى المصانع ولكن لا يتيسر لنا القيام بها لذا نلجأ لأساليب أقرب لإمكانياتنا و تقريبية بحيث تحدد لنا نقطة بداية والتجربة النهائية هى الحكم.
كل ما نحتاجه هو قياس حث الملف الذى يلف حول هذه المادة ثم نغير التردد و نكرر القياس حتى نحدد خواص تلك المادة. من هنا يتضح لنا أننا لا نستطيع استخدام الوسائل التقليدية السهلة كجهاز آفو مثلا أو مقياس حث الملفات لأن كل هذه الأجهزة تعمل بترددات ثابتة محددة.
الحل أن نستخدم مولد ذبذبات له نطاق ترددى حتى 300 ك ذ/ث إذ كما قلنا معظم المواد تقع فى هذا النطاق، أما إن شئت التوسع للترددات العالية يمكنك استخدام مولد آخر للترددات من 100ك إلى 100 ميجا ذ/ث.
أيضا لا يصلح جهاز آفو عادى لقياس ترددات حتى 100ك لذا سنضطر لاستخدام راسم الذبذبات Oscilloscope .
المرة القادمة إن شاء الله سنرسم الدائرة و نناقش طريقتين للقياس.

محاولة تحديد خواص خامات الفرايت


كما سبق أن ذكرت هذه طرق تقريبية فى إطار إمكانياتنا لتقدير نقطة بداية لاستخدام القلوب الفرايت للف محولات.
المطلوب أن نحدد قيمة µr و تغيرها مع التردد و فهمنا لماذا لا تصلح الأجهزة العادية لقياس الحث لأنها تولد ترددات ثابتة محددة.
سنستخدم هنا ملف مكون من ثلاث أو أربع لفات من سلك غليظ و معزول و متباعدة حول القلب الفرايت والذى يجب أن يكون فى وضع التشغيل أى إن كان القلب سيستخدم فى هيئة إصبع إذن يلف حوله هذه اللفات أما إن كان فى صورة نصفين يجمعان لتشكيل شكل مغلق تكون اللفات على الشكل المغلق، إن كنت تستخدم فجوة هوائية فلتوضع بقيمتها الصحيحة فكل هذه العوامل تؤثر فى استجابة الخامة من حيث كم لفة / فولت تحتاج.
الرسم المرفق يحتوى دائرتين لتحقيق الهدف، الدائرة العلوية نستخدم فيها مولد ذبذبات Signal Generator لتوليد ترددات فى النطاق المتوقع للقلب المستخدم و الممكن استنتاجه من التطبيق السابق استخدامه فيه ويراعى أن يكون مولد موجة جيبيه قليلة التشويه.
على التوالى مع مخرج المولد نستخدم مقاومة كبيرة R على التوالى لتحويله من مصدر جهد Voltage Source إلى منبع تيار Current Source فيكون التيار بقدر الإمكان ثابت. نوصل الدائرة كما بالرسم على التوالى.
لفهم ماذا يحدث هنا فالمولد يولد جهد ثابت القيمة والذى يسبب تيار = الفولت ÷ المقاومة R
من هنا نرى لماذا يجب أن تكون قيمة R أكبر بكثير من معاوقة الملف، حتى لا تؤثر قيمة الحث فعليا على التيار .
معاوقة الملف طبعا معروفة = 2 × 3.14 × التردد × الحث
الحث = مربع عدد اللفات × µ × المساحة ÷ الطول كما هو مشروح فى الرابط
http://www.allaboutcircuits.com/vol_1/chpt_15/3.html
و قد لاحظنا أن µ = µ للهواء = 1 مضروبا فى µ النسبية للمادة لو كانت غير الهواء
هذا التيار المار يولد على أطراف الحث جهدا = التيار × معاوقة الملف السابق ذكرها.
لو تغيرت المعاوقة يتغير الفولت و بالتالى باستخدام جهاز راسم الذبذبات (أو فولتميتر خاص بالترددات العالية) يمكننا قياس الجهد و رسم المنحنى المماثل للمنحنى المعطى فى الشرح السابق

ما لم يكن المولد المستخدم من النوع الاحترافى الذي يولد جهدا ثابتا على المدى الترددى المطلوب، فمن المتوقع أن يتغير هذا الجهد ويسبب خطأ فى القياس لذا من الأفضل استخدام راسم ذو قناتين نقيس بإحداها الخرج والأخرى نقيس بها المولد و نعيد ضبط الخرج كلما تغير.

الدائرة الأخرى أكثر دقة لأنها مبنية على اتزان قنطرة هويتستون و لا تتأثر بالقيمة الفعلية لجهد المصدر .
نستخدم ملفين متماثلين تماما أحدهما يترك فى الهواء بعيدا عن أى مواد مغناطيسية أو موصلة للكهرباء L1 والثانى يوضع فى قلبه الفرايت L2 كما سبق فى الدائرة الأولى، وبهذا تكون معاوقة الثانى هى µr من المرات قدر الأول.
بضبط قيمة المقاومة R2 حتى الاتزان ( أى لا توجد إشارة على راسم الذبذبات) تكون قيمة R2 ÷ R1 هى القيمة المطلوبة
عند تغيير التردد و تغير قيمة µr يختل الاتزان و يعاد الضبط و القيمة الجديدة هى القيمة عند التردد الجديد وهكذا حتى الحصول على أعلى قيم للحث و الترددات المناظرة له تكون هى المدى الممكن استخدام القلب فيه.
لآن وقد عرفنا التردد المطلوب نريد تحديد كم لفة/فولت هذا القلب يمكن أن يتعامل.
باستخدام الدائرة الأولى مع جعل المقاومة أقل فى قيمتها بحيث عند التردد المفضل لنوع القلب يكون الجهد على الملف قرابة نصف جهد المصدر والذى نبدأ بقيمة صغيرة له مثل نصف فولت مثلا.
نلاحظ أن شكل الموجة على الملف خالى من التشويه أى مطابق للموجة الخارجة من المولد.
نرفع الجهد الخارج من المولد تدريجيا مع البقاء على التردد ثابتا و نراقب شكل الموجة على القلب، عندما يبدأ شكل الموجة فى التشوه نعلم أن هذا هو الحد و نقلل عنه قليلا حتى لا يحدث فى أثناء التشغيل.
إذا لم يحدث نقلل عدد اللفات ونعيد التجربة. عدد اللفات الممكن استخدامه هو اكبر قيمة للفولت على الملف بدون تشويه مقسوما على عدد اللفات

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 
تصميم المحولات خطوة بخطوة - لكل من يسأل
استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
منتديات فكرة :: قسم المحركات الكهربية و دوائر التحكم المبرمج PLC :: صيانه الأجهزه الكهربائيه-
انتقل الى: