طريقة الاستخدام
- اكتب قيمتين من نسبة اللفات: جهد الملف الابتدائي V1 وجهد الملف الثانوي V2، أو عدد اللفات لكل ملف.
- اكتب قيمة واحدة إضافية: تيار الملف الابتدائي I1 أو تيار الملف الثانوي I2، أو القدرة المقننة S (فولت أمبير) مع جهد واحد.
- اكتب الكفاءة (٪) من لوحة المحول أو من ورقة بياناته، أو اترك القيمة الافتراضية 95٪.
- اقرأ نسبة اللفات والتيارات وقدرة الدخل عند الكفاءة والفقد، ثم افتح الحساب خطوة بخطوة.
المحول المثالي
يتشارك الملفان قلباً مغناطيسياً. والجهد على كل ملف يتناسب مع عدد لفاته، فنسبة الجهود تساوي نسبة اللفات. والقدرة في الحالة المثالية واحدة على الجانبين، لذلك يسير التيار في الاتجاه المعاكس.
V1 ÷ V2 = N1 ÷ N2 = I2 ÷ I1 = a
S = V1 × I1 = V2 × I2
خفض الجهد: a أكبر من 1 (جهد الثانوي أقل)
رفع الجهد: a أقل من 1
- القدرة الظاهرية واحدة على الجانبين في الحالة المثالية، والجانب ذو الجهد المنخفض يحمل دائماً التيار الأكبر.
الكفاءة والفقد
لا يوجد محول بلا فقد. فمقاومة اللفات والفقد في القلب يحوّلان جزءاً من الدخل إلى حرارة. والكفاءة هي الخرج المفيد مقسوماً على الدخل، لذلك يكون الدخل أكبر من الخرج بقدر الفقد.
η = P_out ÷ P_in
P_in = P_out ÷ η
الفقد = P_in − P_out
- تطبّق الحاسبة الكفاءة على الفولت أمبير. وهذا دقيق إذا كان معامل القدرة واحداً على الجانبين، كما في الحمل المقاومي.
ما لا تغطيه الحاسبة
- تيار المغنطة وتفاعل التسريب، فهما يجعلان تيارات المحول الحقيقي تختلف قليلاً عن القيم المثالية.
- المحولات ثلاثية الأطوار وتوصيل لفاتها (دلتا ونجمة)، فهي تغيّر جهود الخط وتياراتها.
- الصنابير (نقاط التوصيل على الملف) وتنظيم الجهد تحت الحمل وارتفاع الحرارة. خذها من لوحة المحول وبيانات الشركة المصنعة.
مثال محلول: من 230 فولت إلى 12 فولت، بقدرة مقننة 600 فولت أمبير، وكفاءة 95٪
نسبة اللفات a = V1 ÷ V2 = 230 ÷ 12 = 19.17، وهو محول خافض للجهد.
تيار الخرج المقنن I2 = S ÷ V2 = 600 ÷ 12 = 50 أمبير. وتيار الابتدائي I1 = I2 ÷ a = 50 ÷ 19.17 = 2.609 أمبير، وهو نفسه S ÷ V1 = 600 ÷ 230.
عند كفاءة 95٪ يكون الدخل 600 ÷ 0.95 = 631.6 فولت أمبير، فيكون الفقد 631.6 − 600 = 31.6 فولت أمبير.
الأسئلة الشائعة
ما نسبة اللفات؟
نسبة اللفات a هي N1 ÷ N2. وهي في المحول المثالي تساوي V1 ÷ V2 وI2 ÷ I1 أيضاً. والنسبة الأكبر من 1 تخفض الجهد، والأقل من 1 ترفعه.
لماذا يحمل جانب الجهد المنخفض التيار الأكبر؟
القدرة تكاد تكون واحدة على الجانبين، فعندما ينخفض الجهد يجب أن يرتفع التيار بالعامل نفسه. فلقدرة 600 فولت أمبير يحمل جانب 12 فولت تياراً قدره 50 أمبير، بينما يحمل جانب 230 فولت 2.6 أمبير.
أي كفاءة أُدخل؟
استخدم الرقم من لوحة المحول أو من ورقة بياناته. وذكرت ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية) أن محولات التوزيع تتراوح عادة بين 98 و99٪، وأن المحولات الصغيرة أقل كفاءة من الكبيرة عادة.
لماذا تُقاس القدرة بالفولت أمبير وليس بالواط؟
يسخن المحول حسب الجهد والتيار في لفاته، لا حسب معامل القدرة للحمل. لذلك تُعطى القدرة المقننة بالفولت أمبير، واضربها في معامل قدرة الحمل للحصول على الواط.
هل أستطيع إدخال اللفات فقط؟
لا. اللفات تعطي النسبة، لكنك تحتاج أيضاً إلى قيمة مطلقة واحدة: جهد أو تيار، أو الفولت أمبير مع أحدهما. وإلا فحجم الجهود غير معروف.
المصادر
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): Transformer (معادلات المحول المثالي وكفاءة محولات التوزيع)
- ويكيبيديا (باللغة الإنجليزية): Energy conversion efficiency (الخرج المفيد مقسوماً على الدخل)
آخر مراجعة للأرقام والنص: الثلاثاء، 30 جمادى الأولى 1448 بعد الهجرة.