محاكاة المحول الكهربائي
جرّب كيف تتحكم نسبة اللفات في الجهد والتيار، وقارن المحول المثالي بمحول حقيقي يفقد جزءًا من القدرة.
ابدأ التجربة ↓ اقرأ الشرح النظري في الموسوعة
الهدف من التجربة
أن تفهم كيف تحدد نسبة عدد اللفات الجهد والتيار في الملف الثانوي، وكيف يؤثر الحمل والفقد في الكفاءة وانخفاض الجهد.
الشرح النظري المختصر
المحول جهاز ساكن ينقل القدرة الكهربائية بين ملفين عبر الحث الكهرومغناطيسي. التيار المتردد في الملف الابتدائي يولّد تدفقًا متغيرًا في القلب الحديدي، فيُحدث جهدًا في الملف الثانوي يتناسب مع عدد لفاته. تشبيه مبسط: المحول مثل علبة تروس كهربائية؛ تروس تخفض «السرعة» (الجهد) وترفع «القوة» (التيار) أو العكس، لكن القدرة تبقى نفسها في الحالة المثالية.
محول الرفع عدد لفات ثانويه أكبر من ابتدائيه فيرتفع الجهد ويقل التيار، ومحول الخفض العكس. في المحول الحقيقي يظهر فقد نحاسي (I²R في اللفات ويتغير مع الحمل) وفقد حديدي (في القلب ويتبع الجهد والتردد ويوجد حتى بلا حمل).
المعادلات المستخدمة
تعريف المتغيرات والوحدات
| الرمز | المعنى | الوحدة |
|---|---|---|
| V₁ , V₂ | جهد الابتدائي والثانوي | V |
| N₁ , N₂ | عدد لفات الابتدائي والثانوي | لفة |
| a | نسبة التحويل | بلا وحدة |
| I₁ , I₂ | تيار الابتدائي والثانوي | A |
| R_L | مقاومة الحمل على الثانوي | Ω |
| R_eq | مقاومة اللفات المكافئة (0.6 Ω منقولة للابتدائي) | Ω |
| R_c | مقاومة تمثل الفقد الحديدي (2000 Ω) | Ω |
| η | الكفاءة | % |
التجربة التفاعلية
كيف أستخدم التجربة؟
- حرّك V₁ وعدد اللفات لترى نوع المحول (رفع/خفض) والجهد الناتج.
- قلّل مقاومة الحمل R_L لزيادة الحمل ولاحظ هبوط V₂ في النموذج المبسط.
- راقب الشريط: الأخضر قدرة مفيدة، الأحمر فقد نحاسي، الأصفر فقد حديدي.
لوحة التحكم
النموذج التفاعلي
قدرة مفيدةفقد نحاسيفقد حديدي
النتائج المباشرة
تفسير النتائج
الافتراضات وحدود النموذج
- النموذج المثالي: بلا فقد وبلا تسرب تدفق وقلب بنفاذية لا نهائية.
- النموذج المبسط: مقاومتا اللفات (0.6 Ω مكافئة) ومقاومة حديدية 2000 Ω على جهد الابتدائي، وحمل مقاومي صرف.
- أُهمل مفاعل التسرب ومفاعل المغنطة والتشبع، لذلك لا يمثل محولات القدرة الكبيرة بدقة.
- المدى المسموح V₁ بين 12 و1000 V ليبقى النموذج معقولًا.