حاسبة نسبة تحويل المحول الكهربائي

الشرح النظري

تعريف نسبة التحويل

نسبة التحويل a = N1/N2 هي نسبة عدد لفات الملف الابتدائي إلى الثانوي. في المحول المثالي تساوي نسبة الجهدين V1/V2 وتساوي مقلوب نسبة التيارين: a = V1/V2 = I2/I1. فإذا كان a = 27.5 (مثل 11 kV إلى 400 V) فالجهد ينخفض 27.5 مرة والتيار يرتفع بالنسبة نفسها.

تشبيه علبة التروس

المحول يشبه علبة تروس: ترس كبير يقابله صغير يخفض الدوران ويزيد العزم. هنا «الدوران» هو الجهد و«العزم» هو التيار، والقدرة (حاصل الضرب) لا تتغير في الحالة المثالية: V1·I1 = V2·I2.

الرفع والخفض

إذا كانت a أكبر من 1 فالمحول خفض للجهد، وإذا كانت أقل من 1 فهو رفع للجهد، وإذا كانت 1 فهو محول عزل. تُرفع الجهود في محطات التوليد لنقل الطاقة لمسافات بعيدة بتيار منخفض فتقل الفقودات I²R، ثم تُخفض قرب المستهلك.

المحولات ثلاثية الأطوار

في المحول ثلاثي الأطوار تُنسب نسبة الجهد عادة إلى جهدي الخط، وقد تختلف عن نسبة اللفات بحسب مجموعة التوصيل: فنجمة-دلتا تضيف عامل √3 بين نسبة اللفات ونسبة الجهود. لذلك تتطلب المحولات الثلاثية الأطوار الانتباه لمجموعة التوصيل (مثل Dyn11) عند تحويل نسبة الجهد إلى نسبة لفات.

الافتراضات والحدود

المعادلات للمحول المثالي: بلا فقد ولا تسرب ولا تيار مغنطة. في المحول الحقيقي ينخفض الجهد الثانوي عند الحمل بنسبة تُسمى تنظيم الجهد (عادة 1–5%)، وتتغير نسبة التيارين قليلًا بسبب تيار المغنطة. الأداة تحذر إذا كانت قيم اللفات والجهود غير متسقة.

الأخطاء الشائعة

عكس النسبة (N2/N1)، أو افتراض أن التيار يتناسب طرديًا مع الجهد، أو نسيان أن النسبة بين الجهود المقننة ليست بالضرورة نسبة لفات في الثلاثي، أو تجاهل تحذير الاتساق بين القيم المدخلة.

تطبيق: اختيار نسبة الجهد

محولات التوزيع في الشبكات المحلية غالبًا تخفض من جهد متوسط (مثل 11 أو 13.8 أو 33 كيلوفولت) إلى جهد التوزيع (400/230 فولت). وتحتوي أغلب المحولات على مبدل تفريعات (Tap changer) يغيّر عدد لفات الابتدائي بخطوات ±2.5% لتعويض تغير جهد الشبكة، وهذا يعني أن النسبة الفعلية تتغير قليلًا عن النسبة الاسمية. وعند توصيل محولين على التوازي يجب تطابق النسبة ومجموعة التوصيل وتقارب معاوقة القصر وإلا ظهرت تيارات دائرية بينهما.

المعادلات المستخدمة

تعريف الرموز والوحدات

تعمّق أكثر