تستخدم محولات التيار و الجهد في أمرين مهمين هما:

1. أجهزة القياس.
2. أجهزة الحماية.

فإنه من غير المناسب أن يدخل تيار مثلاً 500 أمبير أو 900 أمبير على جهاز قياس التيار مما يؤدي إلى إحتراق و تدمير الجهاز و كذلك بالنسبة لأجهزة الجهد فلا يمكن إدخال جهد 11 كيلو فولت مثلاً على جهاز قياس الجهد فسيحترق ملف الجهاز و كذا الأمر بالنسبة لأجهزة الحماية فهي حساسة للتيارات و الجهود التي تستقبلها و تعمل بدوائر الكترونية قد تحترق بسبب التيار أو الجهد العالي.

أولاً: محولات التيار

الاستخدام:

1. يتم تركيبها على التوالي مع دائرة الحمل لقياس قيمة التيار ناحية الملفات الابتدائية (الصفط المتوسط) وتحويلها إلى قيمة بسيطة ناحية الملفات الثانوية 5A & 1A حيث يمكن قياسها عن طريق عدادات القياس أو استخدامها لتغذية أجهزة الوقاية.
2. عزل دائرة القياس عن دائرة الحمل.
3. يمكن تغذية الـ 5A بعد ذلك إلى محولات أخرى تسعى Current و الذي يحولها بدوره إلى (mA 20-4) تستخدم لقراءة قيم التيار على أجهزة الـ DCS بنظم التحكم التالي.

التركيب العام للمحول:

تتركب محولات التيار ملفات ابتدائية عبارة عن بارات وملفات ثانوية عبارة عن ملف حلقى ثم تصبح مادة الريزن (cast resin) لعزل مجموعة الملفات وهذا النوع من المحولات ويسمى بـ (Cast resin bar primary current transformer) وبتميز هذا النوع بالآتي:

1. مناسب للتركيب فى اللوحات التى تحتوى على مسافات صغيرة بين الفازات.
2. يمكن توفرها بملف ابتدائي فردى أو مزدوج.
3. يمكن توفرها بملف ثانوى فردى أو مزدوج.
4. سهلة فى التناول فى أعمال النقل والتركيب.

والشكل التالى يبين مقطع من محول التيار بوضع التركيب الداخلى كالتالى:

1. أطراف توصيل مزدوجة (Double Terminal)
   وهي لتوصيل الكابل أو البارات إلى الملفات الإبتدائية للمحول.
2. الملفات الإبتدائية (Primary winding)
   وهي تحتوي على لغة أو أكثر طبقا لنسبة التحويل المطلوبة للمحول ومصنعة من النحاس وكل لغة معزولة عن الأخرى وموضوعه في مادة الريزن.
3. جسم المحول مصنع من مادة الريزن (videobodies test)
   وهذا الجسم يحتوي على الملفات والثانوية لحمايتهم من العوامل الجوية والإجهادات الميكانيكية بالإضافة إلى العزل.
4. القلب الحلق (soft magnetic core)
   وتكون من قلب حلقى مصنع من مادة مناسبة للمجاالت المغناطيسية.
5. الملفات الثانوية (secondary winding)
   وهي ملفات من النحاس والتي يكون مساحة مقطعها مناسب لقيمة التيار الثانوي 1 أو 5 أمبير وقيمة تيار القصر المقتن وقيمة التيار الحراري Ith.
6. مسعار الأرضي للملفات الثانوية (Secondary screw of Earthing screen)
   ويتم استخدامه هذا الطرف في تاريخ الأطراف الثانوية وعادة الطرف S1 لحماية الأفراد من الصف الكهربي.
7. الأطراف الثانوية (secondary terminal)
   

اختيار محول التيار:

هناك نقاط مهمة وأساسية لاختيار محولات التيار لكي تتناسب مع الوظائف السابق ذكرها وبالشكل الملائم والأمني وهذه النقاط كالتالي :

نسبة التحويل : Rated Transformations Ratio

وهي نسبة التحويل بين التيار الابتدائي المقتن للمحول والتيار البثانوي ونسبة التحويل تكون مدونة على لوحة البيانات ( Name Plate ) للمحول.

وبجب أن تكون متناسبة مع كل من الحمل الممقتن ناحية الملفات الابتدائية والتيار الممقتن لأجهزة القياس والحماية ناحية الملفات الثانوية.

K = I_pr / I_sec

التيار الثانوي المقتن للمحول = ( I_sec ) – التيار الابتدائي المقتن للمحول = ( I_pr ) – نسبة التحويل = ( K )

نسبة الخطأ للمحول : Ratio Error

نتيجة التصنيع للمحول فإنه يكون هناك خطأ في نسبة تحويل المحول حيث أننا نجد أن نسبة التحويل الحقيقية
actual value مختلفة عن نسبة التحويل المدونة على لوحة البيانات . ويظهر هذا الخطأ عند تعرض المحول لقراءات تيار بقيمة عالية وخاصة في حالة :

1. تيار بدء الحركة للمحرك مثلًا.
2. حدوث قصر (short circuit) وقراراته لتيار القصر الناتج.

نسبة الخطأ التكميلي أو التجميعي Composite Error

نسبة الخطأ التحويلي تختلف تبعا للتسخين المحول وقيمة مرور التيار الابتدائي بالمحول وحدوث نقطة التشبع لذلك فإنه يتسم عمل تكامل أو تجميع للخطأ (K_n * I_sec – I_pr). هذه علي مدار دورة كاملة ( One Cycle ) في ظروف التسخين الطبيعية المستقرة Steady Condition و يسمى هذا الخطأ بالخطأ التكميلي أو التجميعي ويتم حسابة من المعادلة r.m.s وهذا الخطأ هو ما يكون مدونا علي شريحة بيانات المحول . والقدرة المقتنة تبدأ من

VA 40 – 30 – 15 – 10 – 7.5 – 5 – 2.5

نسبة الخطاء للمحول: Ratio Error

تتيجة التصنيع للمحول فأنة يكون هناك خطأ في نسبة تحويل المحول حيث أننا نجد أن نسبةمختلفة عن نسبة التحويل الحقيقية ( actual value) المدونة علي لوحة البيانات. ويظهر هذا الخطأ عند تعرض المحول لقراءات تيار بقيمة عالية وخاصة في حالة

1. . تيار بدء الحركة للمحرك مثلا
2. . حدوث قصر ( short circuit) وق راءته لتيار القصر الناتج

فئة الدقة: Accuracy Class

هي الفئة التي ينضم إليها محول التيار طبقا لنسبة الخطأ المصمم عليها معناها أن المحول يتيغ فئة الدقة التي لو مر بها تيار 5P10 على سبيل المثال فئة الدقة ابتدائي قيمته خمسة أضعاف التيار الابتدائي المقتن

منحنيات توضح Class Curves طبقا لاستخدام المحول للقياس أو لأجهزة الوقاية

---

القدرة المقننة Rated burden (VA)

القدرة المفتنة لمحول التيار ترمز إلى أقصى حمل بال VA يمكن أن يوصل على الأطراف الثانوية للمحول دون أن يزيد من قيمة نسبة الخطأ للمحول عن القيم المسموح بها والمدونة على شركة البيانات. وهذه القدرة تعتمد على عدد ونوع أجهزة القياس أو أجهزة الوقاية وكابلات التوصيل الموصلة على الأطراف الثانوية لمحول التيار. أي لابد من معرفة عدد ونوع الأجهزة التي سيفذيها محول التيار أولا ثم بعد ذلك يتم تقييم قيمة burden المطلوبة للمحول المستخدم.

جهد العزل للمحول: Insulation Voltage

لأن محول التيار يتم توصيل ملفاته الابتدائية على التوالي بدائرة القوي فان جهد التشغيل للمحول هو قيمة ( جهد الخط المقتن للوحة / 3) أي جهد الفازة الواحدةالمقتن للوحة ولكن هذا الجهد الواقع على المحول يمكن ان يصل الى قيمة عظمى Um وهي حالة حدوث زيادة في الجهد Over voltage لذلك يجب أن يتم اختيار محول:

1. يتحمل بصفة مستمرة التشغيل على جهد قيمته Un/3 .
2. يتحمل بصفة مؤقتة ولتكن دقيقة واحدة جهد Um .

أما الأطراف الثانوية فإن جهد التشغيل لها يكون منخفض ولكن عزل لمحول يجب أن يتحمل ما سمي بجهد العزل Impulse Volt ولفترة زمنية تكون حوالي دقيقة واحدة وقيمة هذا الجهد تصل الى 2KV عند الاختيار .

التيار الحراري المقتن_ Rated Thermal Current

هو قيمة r.m.s للتيار الابتدائي للمحول والذي يتحمله لمدة ثانية واحدة بدون انهيار ويكون املفات الثانوية مقصورة (Short Circuited) حتى لا تولد جهد عالي جدا ناحية الأطراف الثانوية حيث إن التيار الحراري هذا سيعرض عزل المحول للانهيار . وتختلف قيمة التيار الحراري للمحولات حسب اختلاف المعاملات الآتية :

1. مسافة مقطع الملفات الابتدائية .
2. المعدن المصنع منة الملفات الابتدائية ( تحاس أو الوظيفة ).

والمعادلات التالية تبين قيمة التيار الحراري حسب المعاملات السابقة لمدة ثانية واحدة .

• I_th = 180 * S (مؤصل نحاس )

• I_th = 118 * S (مؤصل الومنيوم )

مساحة مقطع الملفات الابتدائية = S

أما إذا كان المحول سيتعرض لتيار حراري لمدة أكبر من ثانية فـان هـذه القيمة لابد أن تنخفض

---

التيار الديناميكي المقتن I_dyn Rated dynamic Current

وهو قيمة r.m.s للتيار الإبتدائي للمحول والذي يتحملة بدون الهيار كهربي أو ميكانيكي ينتج من الدقة الكهرومغناطيسية التي يتعرض لها المحول وتكون المنافآت الثانوية مقصورة (Short Circuited) والمعدالة التالية توضح قيمة هذا التيار:

[ I_dyn = 2.5 * I_th ]

• وللعلم يجب أن تتوافق I_dyn ، I_th مع القيم المقتنة للوحة الضغط المتوسط والذي سيتم تشغيل محول التيار بها.

---

ثانياً: محولات الجهد

الاستخدام:

محولات الجهد هي عبارة عن ملفين ابتدائي و ثانوي متصلين ببعضهما عن طريق دائرة مغناطيسية ليقوم بالوظائف التالية:

1. يتم تركيب مع دائرة القوي من خلال فيوز ضغط متوسط لقياس الجهد ناحية الملفات الأبتدائية وتحويلها إلى قيمة بسيطة ناحية الملفات الثانوية. حيث يمكن قياسها عن طريق عدادات القياس أو استخدامها لتغذية أجهزة الإحساس بالجهد لمراقبة الجهد عند انخفاضه أو ارتفاعه O.V relay- U.V.
2. عزل دائرة القياس عن دائرة القوي.
3. يمكن تغيير جهد الطرف الثانوية بعد ذلك إلى محولات أخرى تسعى Transducer لقراءة الجهد على أجهزة DCS الـ DCS.

أنواع محولات الجهد:

يوجد نوعان من محولات الجهد:

1) محولات الجهد الكهرومغناطيسية Electromagnetic Voltage Transformer

وهي المحولات النمطية وتتركب من ملفات ابتدائية يعتمد عزلها على جهد التشغيل وملفات ثانوية يعتمد عزلها على جهد أجهزة القياس والحمية ويتم عزل هذه المحولات أما بالزيت العازل أو بمادة لايبوكسي ريزن العازلة وهذه المحولات يتم استخدامها عادة حتى جهد تشغيل 66 كاف.

---

2) محولات الجهد السعوية Transformer Capacitor Voltage

وهي محولات تستخدم عند جهد التشغيل الأكثر من 66 كاف وذلك لأن المحولات الكهرومغناطيسية سوف تعتبر ذات تكلفة عالية عند استخدامها عند هذا الجهد والشكل رقم (8 بين تركيب محولات الجهد السعوية كما يلي:

1. مجموعة مكثفات C2 ‘ C1 توصل على التوالي وتعمل وكأنها مقسم للجهد .
2. يوصل ملف (reactor) مع مكثف واحد منهم .
3. يوصل محول جهد وسط P.T intermediate يعمل عزل لدائرة القياس عن دائرة القوى .

اختيار المحول المناسب :

هناك نقاط مهمة وأساسية لاختيار محول الجهد لكي يتناسب مع الوظائف السابق ذكرها وبالشكل الملائم والآمن وهذه النقاط كالتالي :-

نسبة التحويل Rated Transformation Ratio
وهي النسبة بين الجهد الابتدائي المقتن والجهد الثانوي المقتن وتكون مدونة على شريحة بيانات المحول ويجب أن تكون متناسبة مع جهد التشغيل المقتن للوحة ناحية الملفات الابتدائية.

K_n = V_pr / V_sec

نسبة الخطا للمحول Ratio Error or Voltage Error
وهي النسبة بين القرارات الحقيقية للجهد مقارنة مع نسبة التحويل المدونة على المحول ويتم حسابها من المعادلة

R_E = {(K_n V_s – V_s)/ V_p} %

V_p: الجهد الحقيقي للملفات الابتدائية – K_n: نسبة التحويل – V_s الجهد الحقيقي المقروء للملفات الثانوية

فئة الدقة Accuracy Class

فئة الدقة للمحول تعتمد على نسبة الخطا للمحول أو ما يسمى بنسبة الخطا في الجهد والجدول يوضح فئة الدقة وما يقابلها من نسبة الخطا والتطبيق للمحول إذا كان بغرض القياس أو الحماية.

Accuracy classes	to 1.1 times rated Primary 0.9 voltages 0.5 to 1.0 times rated .output at 0.8 lag p.f	Applications
	Voltage error percentage % (+or-)	Phase error minute(+or-)
1.2	0.1	5
0.2	0.2	10
0.5	0.5	20
1.00	1.0	40
3.0	3.00	120
5.0	5.00	300
10.0	10.00	—

---

أما الجدول يبين فئة الدقة والتطبيق الذي يمكن استخدامه كي نحصل علي قراءات يعتمد عليها .

Accuracy Classes	Application
0.1	Precision testing in standard laboratories
0.2	Sub-Standard instruments in laboratories
0.5-1.00	Industrial metering
3.00	Volunteers
5.00	Under/Over Voltage relay and other relays where phase angel is not important
10.00	Directional Relay where phase angel is important

القدرة المفتنة لمحول الجهد
القدرة المفتنة لمحول الجهد تركز إلى أقصى حمل بال VA يمكن إن يوصل علي الأطراف الثانوية للمحول دون أن يزيد قيمة نسبة الخطأ Error Ratio Error للمحول عن القيم المسموح بها والمدونة علي شركة البيانات. هذه القدرة تعتمد علي عدد أجهزة القياس أو أجهزة الحماية وأثراعها والجدول رقم (5) يبين قيمة VA التي يستهلتها أجهزة القياس والحماية المختلفة والتي يمكن أن تستخدمها كدليل لحساب قيمة VA المطلوبة لمحول الجهد المستخدم. والقدرة المفتنة للمحول تبدأ من VA – 35 – 45 – 25 طبقاً للأحمال المستخدم.

جدول يبين القدرة السمتهاكة للأجهزة المختلفة عند توصيلها بمحولات الجهد.

Equipment	VA
Voltmeter	5 VA
Voltage coil of wattmeter	5 VA
Voltage coil of KWH meter	7.5 VA
Voltage coil of synchroscope	15 VA
Under/Over voltage Relay	5 VA
Voltage coil of electromagnetic relay	3-10 VA
Static relays	0.02-0.2 VA

جهد العزل للمحول Insulation Voltage

جهد تشغيل محول الجهد هو قيمة جهد الوجه الواحد المفتن للوحة ولكن هذا الجهد الواقع علي المحول يمكن أن يصل إلى قيمة علمي Un وهي حالة حدوث Voltage Unit يجب أن يتم اختيار محول:

1. يتحمل بصفة مستمرة التشغيل علي جهد قيمته (  U_m/√3 )
2. يتحمل بصفة مؤقتة ولتكن دقيقة واحدة قيمة جهد U_m = 2.5 (U_n /√3) + 1KV

أما الأطراف الثانوية فإن جهد التشغيل لها يكون V 110-100. ولكن يجب أن يتحمل جهد الصدمة Impulse Voltage ولفترة زمنية تكون حوالي دقيقة واحدة وقيمة هذا الجهد تصل إلى KV 2 عند الاختيار.

❖لا يجب أن نقصر طرفي الملف الثانوي أبداً لأن القوى المنقولة تزيد و التي قد تتسبب في تلك المحول نتيجة لدرجة الحرارة الزائدة.

توصيلة محولات الجهد:

• (2PT) connection
• (3 PT) connection