الهندسة الكهربائية — الآلات الكهربائية: المحولات

الهندسة الكهربائية — الآلات الكهربائية: المحولات

المحولات (Transformers) هي أجهزة كهربائية ثابتة تنقل الطاقة الكهربائية بين دائرتين أو أكثر عن طريق الحث الكهرومغناطيسي. تعمل المحولات على تغيير مستويات الجهد والتيار في أنظمة نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية، مما يجعلها من أهم الاختراعات في الهندسة الكهربائية.

مبدأ عمل المحول

يعتمد المحول على قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي. يتكون من قلب حديدي (Core) وملفين: الابتدائي (Primary) والثانوي (Secondary). عند تغذية الملف الابتدائي بتيار متردد، يتولد فيض مغناطيسي متغير في القلب، مما يحث قوة دافعة كهربائية في الملف الثانوي. النسبة بين الجهدين Vp/Vs = Np/Ns حيث N عدد اللفات.

أنواع المحولات

• محولات القدرة (Power Transformers): تستخدم في محطات توليد الطاقة.
• محولات التوزيع (Distribution Transformers): تخفض الجهد للتوزيع المحلي.
• محولات القياس (Instrument Transformers): محولات الجهد والتيار لأغراض القياس والحماية.
• محولات العزل (Isolation Transformers): تفصل بين الدوائر كهربائياً.
• المحول الذاتي (Autotransformer): ملف واحد مشترك بين الابتدائي والثانوي.

كفاءة المحول

كفاءة المحول = (القدرة الخارجة / القدرة الداخلة) × 100%. الفقد في المحولات يشمل: فقد النحاس (I²R) في الملفات، وفقد الحديد في القلب (التيارات الدوامية والتخلفية). المحولات الحديثة تصل كفاءتها إلى أكثر من 99%.

تطبيقات المحولات

• نقل الطاقة الكهربائية لمسافات بعيدة بجهد عالٍ.
• توزيع الكهرباء للمنازل والمصانع بجهد منخفض.
• شواحن الأجهزة الإلكترونية.
• أفران القوس الكهربائي في الصناعات المعدنية.
• أنظمة الطاقة المتجددة (الطاقة الشمسية والرياح).

للمزيد، راجعوا درس تحليل الدوائر: قانون كيرشوف و درس مقاومة المواد.