الجهد الكهربائي، أو القوة الدافعة الكهربائية، هو تعبير كمي عن فرق الجهد في الشحنة بين نقطتين في مجال كهربائي. فيما يلي، سنتعرف على جهاز يستخدم لرفع أو خفض الجهد المتردد.

جهاز يستخدم لرفع أو خفض الجهد المتناوب

يستخدم المحول الكهربائي لرفع أو خفض جهد التيار المتردد، لكن دعنا نتعرف أولاً على مفهوم الجهد

تعريف الجهد

الجهد هو الضغط من مصدر طاقة الدائرة الكهربائية الذي يدفع الإلكترونات المشحونة (التيار) عبر حلقة موصلة، مما يمكّنها من القيام بشيء مثل إضاءة الضوء.
الجهد = الضغط، يقاس بالفولت (V).
يشير الجهد الكهربي إلى الضغط على الطاقة الناتجة عن سحب أجسام سالبة الشحنة باتجاه الفولتية الأعلى، بينما يتم سحب الأجسام المشحونة إيجابياً باتجاه الفولتية المنخفضة. لذلك، يتدفق التيار التقليدي في السلك أو المقاوم دائمًا من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض.

أنواع الجهد

هناك نوعان من الجهد

– جهد الإطارات المتناوب (ac)

جهد التيار المتردد أو المتناوب ويمثل على مقياس رقمي متعدد
يتدفق في تموجات متساوية مثل الأمواج
يعكس الاتجاه على فترات منتظمة.
يتم إنتاجه بشكل شائع عن طريق المرافق عبر المولدات، حيث يتم تحويل الطاقة الميكانيكية – حركة دوارة مدعومة بالمياه المتدفقة أو البخار أو الرياح أو الحرارة – إلى طاقة كهربائية.
أكثر شيوعًا من جهد التيار المستمر.
توفر المرافق جهدًا تيارًا متناوبًا للمنازل والشركات حيث تستخدم معظم الأجهزة هذا الجهد.

– جهد التيار المباشر أو الثابت

يتم تمثيله على مقياس رقمي متعدد بشرطة خط V و mV
ينتقل في خط مستقيم وفي اتجاه واحد فقط.
عادة ما يتم إنتاجه عن طريق مصادر الطاقة المخزنة مثل البطاريات.
مصادر جهد التيار المستمر لها أطراف موجبة وسالبة.
يشيع استخدامها في المعدات المحمولة التي تعمل بالبطاريات (السيارات والمصابيح والكاميرات).
تستخدم بعض الأجهزة المنزلية، مثل أجهزة التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر، طاقة التيار المستمر.

أدوات القياس

تشمل الأدوات المحتملة الفولتميتر ومقياس الجهد وراسم الذبذبات.

وحدة قياس الجهد

الجهد (الرمز: V) هو الوحدة المشتقة للجهد وفرق الجهد والقوة الدافعة الكهربائية. تم تسمية فولت على شرف الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا (1745-1827)، الذي اخترع كومة فولت.

مقياس جهد التيار المتردد (محول)

يُعرَّف المحول بأنه جهاز كهربائي سلبي ينقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى من خلال عملية الحث الكهرومغناطيسي. هو الأكثر شيوعًا لزيادة أو تقليل مستويات الجهد بين الدوائر.
المحول هو جهاز للتحكم في الجهد يستخدم على نطاق واسع في توزيع ونقل طاقة التيار المتردد.

بشكل عام، يقوم المحول بالعمليات التالية:

نقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى
نقل الطاقة الكهربائية عن طريق الحث الكهرومغناطيسي
نقل الطاقة الكهربائية دون أي تغيير في التردد
دائرتان متصلتان بالحث المتبادل
تشكيل خطوط تدفق مغناطيسي حول سلك حمل تيار

اساس عمل المحول الكهربائي

يعمل المحول على مبدأ قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي والحث المتبادل، حيث يسمح الحث المتبادل بين لفتين أو أكثر بنقل الطاقة الكهربائية بين الدوائر.
تمت مناقشة فكرة المحول لأول مرة من قبل مايكل فاراداي في عام 1831 ونقلها العديد من العلماء العلميين البارزين الآخرين.
الغرض العام من استخدام المحولات هو الحفاظ على التوازن بين الكهرباء المولدة عند الجهد العالي للغاية والاستهلاك عند الجهد المنخفض للغاية.

نظرية المحولات

يعتمد على فرضية أنه إذا كان لديك ملف واحد يتم توفيره بواسطة مصدر كهربائي بديل.
إذا تم وضع ملف آخر بالقرب من هذا الملف، فإن جزءًا من هذا التيار المتناوب سيرتبط بالملف الثاني. نظرًا لأن هذا التدفق يتغير باستمرار في اتساعه واتجاهه، يجب أن يكون هناك ارتباط تدفق متغير في الملف أو الملف الثاني.
وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، سيكون هناك عامل كهرومغناطيسي مستحث في الملف الثاني. إذا كانت دائرة هذا الملف الثانوي مغلقة، فسوف يتدفق التيار خلالها.

أجزاء المحولات

الأجزاء الثلاثة الرئيسية للمحول:

الملف الأساسي للمحول
النواة المغناطيسية للمحول
اللف الثانوي للمحول

الملف الأساسي للمحول

ينتج تدفقًا مغناطيسيًا عند توصيله بمصدر كهربائي.

النواة المغناطيسية للمحول

التدفق المغناطيسي الناتج عن الملف الأولي، والذي سيمر عبر مسار المعاوقة المنخفضة المرتبط بالملف الثانوي، يخلق دائرة مغناطيسية مغلقة.

اللف الثانوي للمحول

يمر التدفق، الناتج عن الملف الأولي، عبر اللب، ويرتبط بالملف الثانوي. يتصل هذا الملف بنفس النواة ويعطي الإخراج المطلوب للمحول

أنواع المحولات

تستخدم المحولات في مجالات مختلفة مثل شبكة توليد الطاقة وقطاع التوزيع والنقل واستهلاك الطاقة الكهربائية.

هناك أنواع مختلفة من المحولات التي يتم تصنيفها بناءً على العوامل التالية ؛

نطاق جهد العمل.
الوسيط المستعمل في القلب.
ترتيب اللف.
موقع التركيب.

تصنيف المحولات

بناءً على مستويات الجهد

نوع من المحولات شائع الاستخدام، اعتمادًا على الجهد

محول الصعود: يستخدم بين مولد الطاقة وشبكة الكهرباء. في ذلك، يكون جهد الخرج الثانوي أعلى من جهد الدخل.

محول التدرج لأسفل: تستخدم هذه المحولات لتحويل الإمداد الأولي عالي الجهد إلى خرج ثانوي منخفض الجهد.

على أساس متوسط النواة المستخدمة

هناك أنواع مختلفة من النوى المستخدمة.

محول قلب الهواء: رابط التدفق بين الملف الأولي والثانوي يكون من خلال الهواء. بحيث يتم لف الملف أو اللفات على الشريط غير الممغنط.

محول القلب الحديدي: يتم لف اللفات على صفائح حديدية متعددة مكدسة معًا، مما يوفر مسارًا مثاليًا لتوصيل التدفق.

بناء على ترتيب اللف

المحول الذاتي: سيكون له جرح واحد فقط فوق قلب مصفح.

الأساسي والثانوي: يشتركان في نفس الملف.

حسب موقع التثبيت

محولات الطاقة: تستخدم في محطات توليد الطاقة لأنها مناسبة لتطبيقات الجهد العالي

محولات التوزيع: تستخدم في الغالب في ممرات التوزيع للأغراض المنزلية. إنه مصمم لتحمل الجهد المنخفض. إنه سهل التركيب ولديه فقدان مغناطيسي منخفض.

محولات القياس: تستخدم بشكل أساسي لقياس الجهد والتيار والطاقة.

محولات الحماية: تستخدم لغايات حماية مكونات الدوائر من تقلبات الجهد