المفاقيد في المحولات الكهربائية

المفاقيد في المحولات الكهربائية Transformers

تحدثنا في مقال سابق عن المحولات الكهربائية ومبدأ عملها ومكوناتها وبعض أنواعها وفي هذا المقال سنتحدث عن المفاقيد في المحولات الكهربائية, فما أسباب الفقد في المحولات الكهربائية؟ وما أنواع الفقد أو المفقودات أو المفاقيد في المحولات الكهربائية؟ هذان السؤالان وغيرهما ستعرف جوابها في هذا المقال.

المحول الكهربي هو عبارة عن آلة أو جهاز كهربي إستاتیكي یستخدم لخفض أو رفع الجهد (الضغط) الكهربي لكمیة من القدرة الكهربیة في مقابل التضحیة بأقل نسبة ممكنة من هذه القدرة التي یبددها المحول على هیئة مفقودات حراریة كما یحدث في كل الآلات.

أسباب الفقد في المحولات الكهربائية

يحدث الفقد فى المحولات الكهربائية نتيجة لمرور تيار الحمل خلال ملفات المحول الكهربي، ولذا فهي تتكون أساساً من المفقودات النحاسیة (Copper Losses) في مقاومة الملفات سواء في الملفات الابتدائية أو الثانوية والتي تمثل حوالي 90% من مفاقید الحمل (Load losses) ویضاف إلیها جزء یعرف بالمفاقید الشاردة (Stray Losses) وتمثل حوالي 10% من هذه المفاقيد.

أنواع المفاقيد في Transformers

1- المفاقيد النحاسية (Copper Losses):

لا تظهر المفاقيد النحاسية بقیمة مؤثرة إلا إذا حدث تحمیل المحول، وكلما زاد التحمیل زادت الطاقة المفقودة.

إن الملفات النحاسیة (ابتدائي، ثانوي) لها مقاومة معینة ومرور التیار فیها یتسبب الفقد في القدرة.

وللدقة یجب أن نشیر إلى أنه یوجد فقد في الملفات النحاسية حتى أثناء عدم التحمیل فتیار اللاحمل No load current هو التیار الذي یمر في الملف الإبتدائي فقط عندما یسلط عیه الجهد المقنن، مع كون الملف الآخر مفتوحاً (دارة مفتوحة) ویكون غالباً في حدود 1%-2% من تیار الحمل الكامل وتتأثر قیمته أساساً بقیمة الفیض ولذا یجب الأخذ في الاعتبار أن تكون كثافة الفیض المغناطیسي تحت نقطة التشبع الحرجة ولا تحتوي شرائح القلب الحدیدي على ثغرات هوائیة.

2- المفاقيد الحديدية (Iron Losses):

أ- مفاقيد التخلف المغناطيسي:

عند مرور التیار في الملفات ینشأ مجال مغناطیسي یسبب تمغنط القلب الحدیدي ویكون اتجاه التمغنط للقلب في نفس اتجاه المجال المغناطیسي بسبب أنه صار ممغنطاً وهكذا نجد المجال المغناطیسي حول الملفات یزداد واتجاه التمغنط أیضاً متغیر في ذلك القلب.

مفاقید التخلف المغناطیسي تعتمد غالباً على نوع مادة القلب المستعملة والمواد التي تحتفظ بجزء كبیر من تلك المغناطیسیة بعد أن تزول القوة المغناطیسیة تكون لها مفاقید تخلف عالیة ویقال أن هذه المواد لها مغناطیسیة متبقیة مرتفعة.

وتعطي مادة القلب مفاقید التخلف المغناطیسي تتناسب مع تردد التیار، ومقدار التیار المار في المحول.

ب- مفاقيد التيارات الاعصارية أو التيارات الداومية (Eddy Current Losses):

عندما یتولد جهد في القلب الحدیدي للمحول فإن هذا یسبب تولد تیارات صغیرة تنساب داخل القلب تسمى التیارات الإعصاریة Eddy Current.

التیارات الأعصاریة تلاقي مقاومة كبیرة من مادة القلب الحدیدي ولتلافي هذه المفاقید یصنع القلب الحدیدي على هیئة شرائح معزولة عن بعضها كهربیا.

ج- مفاقید التشبع (Saturation Losses):

عندما یبدأ التیار في الزیادة فإن خطوط الفیض المغناطیسي في القلب تزداد بسرعة فإن أكبر عدد من خطوط الفیض توجد في القلب الحدیدي (كثافة فیض عالیة) وذلك حتى تصل إلى نقطة معینة تسمى نقطة التشبع، بعدها أية زیادة في التیار الابتدائي بعد تشبع القلب تكون سبباً في القدرة العاطلة حیث لا یستطیع المجال المغناطیسي نقل القدرة المضافة إلى الملفات الثانوية.

3- المفاقید الشاردة (Stray Losses):

بالإضافة إلى أنواع المفقودات السابقة فهناك أنواع اخرى وإن كانت أقل تأثیراً، لكن مجموعها یمثل 5% من قیمة الفقد في المحول، وربما أقل قلیلا وهي تنتج من تأثیرات متنوعة منها:

أ- المفاقید الناتجة عن الفیض المتسرب:

فمن المعلوم أن الفیض الذي ینشأ عند مرور التیار في الملف لا یرتبط كلیاً بالملف الآخر، بل یكون هناك جزء مفقود، وهذا الجزء المفقود من الفیض يسمى الفیض المتسرب. وهذا الفیض المتسرب قد یقطع الأجزاء الحدیدیة الخارجیة للمحول فینشأ فیها تیارات ویتسبب في سخونة هذه الأجزاء المعدنیة غیر حاملة للتيار أصلاً وهذا نوع من فقد الطاقة يوجد في المحولات الكبیرة.

هكذا يكون المقال قد كتب, لا تترددوا في طرح اسئلتكم واستفساراتكم ولا تنسوا تقييم المقال من 5 في التعليقات بكتابة التقييم مثلا 5 من 5.

المراجع:

  • Olivares-Galván, J. C., Study of Loss Reduction in Distribution Transformers, Doctor of Sciences Thesis, Cinvestav, Guadalajara, Jalisco, México, 2003.
  • Georgilaki, P.S., Spotlight on Modern Transformer Design, London, UK: Springer, 2009.
  • Olivares-Galván, Juan C., Pavlos S. Georgilakis, and Rodrigo Ocon-Valdez. “A review of transformer losses.” Electric power components and systems,2009.
  • Harlow, James H. Electric power transformer engineering. CRC press, 2003.

عن المدينة الكهربائية

مهندسو كهرباء, نحب كتابة مقالات بمختلف مجالات الهندسة الكهربائية

شاهد أيضاً

المحولات الكهربائية

المحولات الكهربائية: مكوناتها, مبدأ عملها, أنواعها

المحول الكهربائي Electrical Transformer من أهم عناصر الشبكة الكهربائية لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية, حيث يتم …

5 تعليقات

  1. السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

    للمناقشة
    محول قدرته 100MVA
    وكانت المفاقيد الكلية فى حالة التحميل الكلى المصمم عليها المحول هى 300KW
    فإذا تم تحميل المحول بقدرة غير فعالة فقط inductive load 100MVAR

    👈هل تزيد مفاقيد المحول وتزداد حرارته عن المصمم عليها ؟
    👈هل تقل مفاقيد المحول؟
    👈هل لن تتأثر مفاقيد المحول؟

  2. محمد لنس المصرى

    النظام الذى يحتوى على عدد 2 محول يعملان معا وكل منهم يغذى احمال وبينهم رابط اوتوماتيكى .. هلى الاكثر توفيرا لاستهلاك الكهرباء هو العمل على محول واحد فقط مع العم ان الاحمال اقل من نصف قدرة المحول الواحد .. ام ترك المحولين فى الخدمة هو الاكثر توفيرا لاستهلاك الكهرباء

  3. كيفية حساب انواع المفاقيد بانواعها النحاسية والحديدية ؟ في المقال لم توضح القوانين المصاحبة؟ شكرا جزيلا 4من 5

  4. يعطيك العافية

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *