يتيح المحول الحالي تحويل التيارات العالية إلى نطاق تيار قابل للقياس. يتم تنفيذ المرحلات المدمجة في العديد من أنظمة الحماية بحيث يمكن استخدام التيار الذي يوفره محول التيار لتشغيلها. يعتبر أيضًا من الصعب قياس التيارات المتناوبة عالية الحجم باستخدام مقاييس التيار منخفضة المدى العادية ، وبالتالي ، يتم استخدام محولات التيار كمرحلة وسيطة لأغراض القياس والعزل.
الشكل 1. مجموعة متنوعة من المحولات الحالية. الصورة بإذن من Talema Group.
المغناطيسي مكونات، بشكل عام ، تم استخدامها في الأجهزة الإلكترونية ذات الطاقة المختلفة منذ عقود. يتم استخدامها للتحكم في الطاقة الكهربائية ونقلها وتكييفها في مراحل مختلفة وبأشكال متعددة.
يبحث المصممون دائمًا عن أحدث المواد والطبولوجيا والعمليات من أجل تحسين الأداء. كان هناك وقت في التاريخ حيث كان تصميم المغناطيس يعتبر فنًا أكثر منه علمًا. وذلك لأن التصميم كان يعتمد في الغالب على تقنيات التجربة والخطأ والصيغ التجريبية واعتبارات القواعد العامة. علاوة على ذلك ، كانت هناك عدة محاولات لتوحيد عملية التصميم لجعلها أكثر موثوقية وقابلية للتكرار.
تابع القراءة لمعرفة المزيد حول مبدأ العمل للمحول الحالي والمفاهيم الأساسية المعنية.
نظرة عامة على المحولات الحالية والدائرة
يتم استخدام المحولات الحالية لقياس التيار المتدفق في الدوائر عالية الطاقة ، عادةً لدوائر القياس أو التغذية الراجعة. يُفضل استخدام المحولات الحالية على قياس التيارات باستخدام تحويلات التيار المتسلسلة مع المسار الحالي ، بسبب مزايا المحولات الحالية مثل توفير العزل بين دائرة الطاقة ودائرة القياس ، والمساهمة الأقل في فقد الطاقة ، والرفض الجيد للوضع المشترك [1]. بشكل عام ، يدعم المحول اقتران التيار المتردد ، الجهد االكهربى وتحول المستوى الحالي جنبًا إلى جنب مع عزل التيار المستمر [2].
الشكل 2. استخدام محول تيار لقياس تيار عالي. [3]
تخضع اعتبارات التصميم العملية للمحولات الحالية للقدرة على إجراء القيم اللازمة لتيارات اللف الأولية والثانوية بشكل فعال. هذا يترجم إلى الاختيار الصحيح للموصلات جنبًا إلى جنب مع القدرة على تحقيق اقتران طاقة مناسب. من الناحية المثالية ، من المرغوب فيه تنظيم جهد محكم بدون تسرب ولا خسائر للتيار - التباطؤ أو الدوامة - بالإضافة إلى تشوه التيار المثير المنخفض الإجمالي.
إذا كانت هناك حاجة إلى تلبية جميع أهداف التصميم هذه تمامًا ، فقد يكون المنتج الناتج ضخمًا وهو أمر غير مقصود مرة أخرى. وبالتالي ، من الصعب للغاية تحقيق توازن من حيث تحقيق أفضل تصميم ممكن بناءً على هذه الاعتبارات.
مبدأ العمل
تنتمي المحولات الحالية إلى عائلة محولات الطاقة الحالية التي تولد تيارًا ثانويًا يتناسب مع التيار المتدفق عبر الجانب الأساسي في الحجم.
تم تصميم الملف الأولي بحيث يتكون من دورة واحدة أو أكثر لها مساحة مقطع عرضي كبيرة ويتم توصيلها عادةً في سلسلة مع الدائرة التي يجب استشعارها لتدفق التيار [4].
يحتوي الملف الثانوي على عدد أكبر من المنعطفات وهو مصنوع من سلك بمساحة مقطع عرضي أصغر. يتم توصيل الملف الثانوي بملف التشغيل الخاص بالمرحل أو بأداة القياس الحالية.
الشكل 3. تمثيل محول التيار [4]
تخضع منطقة التطبيق لنوع معين من المحولات الحالية لدقتها ، ونسبة التيارات الأولية إلى الثانوية ، ونوع العزل المستخدم ، والبناء الميكانيكي ، وظروف التشغيل الخارجية.
يشبه عمل المحولات الحالية عمل محولات الطاقة التقليدية لأنها تعمل بشكل أساسي كمحولات جهد تصعيد. عادةً ما تكون قيمة التيار أقل في جانب الجهد العالي والعكس صحيح. وهكذا ، عندما يتم تنشيط الجانب الأولي ، فإن الأمبير الذي يتحول على الجانب الأولي سينتج مجالًا مغناطيسيًا في القلب.
يتم إحداث قوة دافعة كهربائية في الجانب الثانوي بسبب التدفق المغناطيسي المتولد والذي بدوره يقود التيار الثانوي. تكون الأمبير متوازنة في المرحلة الابتدائية والثانوية ، كما أن انخفاض الجهد عبر الابتدائي أقل بكثير ، مما يجعل التيار الأولي مستقلاً عن التيار الثانوي.
رؤى التصميم للمحولات الحالية
يعد تصميم المحول الحالي بمثابة حل وسط في التكلفة والوزن وعدد الدورات في اللفافة وأدائها العام [1]. تعمل زيادة المجال الأساسي على تحسين الأداء ، ولكنها تؤثر سلبًا على التكلفة والحجم الإجمالي. يتم استخدام نوى الفريت أو الصلب ويفضل عدد أكبر من المنعطفات الثانوية. عادةً ما يركز التصميم الجيد لمحول التيار الحالي على الجهد المنخفض على الجانب الثانوي ، واستخدام مادة عالية النفاذية ، ومنطقة أساسية عالية ، ودوران ثانوي كبير.
تشمل الاعتبارات المعتادة لاختيار المواد الأساسية فقدان اللب المنخفض ، وقيمة التردد المنخفضة ، وكثافة التدفق المنخفضة. يتم استخدام الورق والورنيش ومواد الشريط وأنواعها لأغراض العزل.
يمكن أن يكون المحول الحالي من النوع الجرح أو من النوع الشريطي. في حالة تطبيقات الجهد المنخفض من نوع الجرح ، يتم لف المنعطفات الثانوية على الباكليت تليها المنعطفات الأولية مع عزل مناسب بين الطبقات. في نوع الشريط ، يشكل الشريط الفردي الملف الأساسي ويمر عبر مركز القلب.
الشكل 4. يمكن أن تكون المحولات الحالية من النوع الشريطي أو نوع الجرح.
المراجع الرئيسية:
- L. Umanand ، SR Bhat ، "تصميم مغناطيسي مكونات لمحولات الطاقة ذات الوضع المحول "، Wiley Eastern Limited.
- Marian K. Kazimierczuk، "High-Frequency Magnetic Components"، John Wiley and Sons، Ltd.
- مارسيل دكار ، دليل تصميم المحولات والمحث ، 2004.
- محول الحالي