المحولات الكهربائية تتكون من أجزاء أساسية لا يمكن أن تعمل بدونها، بالإضافة إلى أجزاء مساعدة تختلف وجودها حسب حجم المحول، قدرته، مكان استخدامه، وطريقة تبريده. في هذا المقال، سنستعرض أهم أجزاء المحولات الكهربائية ووظائفها.
1. القلب الحديدي (Core)
القلب الحديدي هو الجزء الأساسي الذي يُصنع من رقائق رقيقة (سمك 0.3 مم) من الصلب السيليكوني ذي الحبيبات الموجهة. يتم تصميمه لتحمل الفيض المغناطيسي الناتج عن مرور التيار في الملف الابتدائي ونقله إلى الملف الثانوي لتوليد الجهد عن طريق الحث الكهرومغناطيسي. يجب أن يكون مسار الفيض المغناطيسي ذا معاوقة مغناطيسية ضعيفة لتسهيل مرور الفيض.
2. الملفات (Windings)
الملفات تصنع عادةً من أسلاك نحاسية معزولة، حيث يتم لفها بشكل دقيق حول القلب الحديدي. النحاس هو المادة المفضلة بسبب:
- قابليته العالية للتوصيل الكهربائي.
- مقاومته للتأكسد.
- سهولة تشكيله ولحامه.
في بعض المحولات الصغيرة، قد يُستخدم الألومنيوم بدلاً من النحاس بسبب وزنه الخفيف وتكلفته المنخفضة، لكنه يتطلب مقطعًا عرضيًا أكبر لتحمل التيارات العالية.
3. الخزان الرئيسي (Main Tank)
الخزان الرئيسي يُصنع من الحديد غير المغناطيسي ويُستخدم لعزل المحول عن البيئة الخارجية. يتم تصميمه لتحمل الاهتزازات والضغط الناتج عن كتلة المحول (القلب الحديدي، الملفات، والمواد العازلة). تختلف أشكال الخزانات حسب قدرة المحول:
- المحولات الصغيرة (أقل من 50 كيلو فولت أمبير): يكون الخزان مسطحًا.
- المحولات المتوسطة: تحتوي على مواسير جانبية لتحسين التبريد.
- المحولات الكبيرة: تحتوي على مبردات منفصلة يتم تبريد الزيت فيها قبل إعادته إلى الخزان.
4. خزان التمدد (Conservator Tank)
خزان التمدد هو خزان صغير يوضع فوق الخزان الرئيسي لتعويض تمدد وانكماش الزيت بسبب تغير درجة الحرارة. عند زيادة الحمل، يتمدد الزيت بنسبة تصل إلى 8٪، مما قد يسبب زيادة الضغط داخل الخزان الرئيسي. خزان التمدد يمنع حدوث ذلك عن طريق السماح للزيت بالتمدد بحرية.
5. وحدة التنفيس (Breather Unit)
وحدة التنفيس تحتوي على السيليكا جل (Silica Gel) التي تمتص الرطوبة من الهواء الداخل إلى المحول. الرطوبة يمكن أن تسبب تلف العزل وتآكل المكونات الداخلية. عندما تمتص السيليكا جل الرطوبة، يتغير لونها من الأزرق إلى الوردي، مما يشير إلى الحاجة إلى استبدالها أو تجفيفها.
6. السيليكا جل (Silica Gel)
السيليكا جل هي مادة بلورية تمتص الرطوبة من الهواء. ألوانها تشير إلى حالتها:
- الأزرق: المادة فعالة.
- الوردي: المادة مشبعة بالرطوبة وتحتاج إلى تجفيف أو استبدال.
- الأبيض أو الأسود: المادة غير صالحة للاستخدام ويجب استبدالها.
7. مرحل البخلص (Buchholz Relay)
مرحل البخلص هو جهاز حماية يُركب بين الخزان الرئيسي وخزان التمدد. يعمل على:
- إصدار إنذار عند انخفاض مستوى الزيت.
- فصل المحول في حالة حدوث عطل خطير مثل قصر الدائرة.
يتكون من عوامتين: علوية وسفلية. عند حدوث عطل، يتحرك الزيت بسرعة، مما يضغط على العوامات ويسبب فصل المحول.
8. مغير الجهد (Tap Changer)
مغير الجهد هو جهاز يُستخدم لتنظيم جهد الخرج عن طريق تغيير نسبة اللفات بين الملف الابتدائي والثانوي. يوجد نوعان من مغيرات الجهد:
- مغير الجهد أثناء التشغيل (On-Load Tap Changer): يُستخدم في المحولات الكبيرة ويسمح بتغيير الجهد دون فصل المحول.
- مغير الجهد أثناء الفصل (Off-Load Tap Changer): يتطلب فصل المحول قبل تغيير الجهد.
9. نظام التبريد (Cooling System)
المحولات تولد حرارة أثناء التشغيل، مما قد يؤدي إلى تلف العزل والملفات. لذلك، يتم استخدام أنظمة تبريد مختلفة:
- التبريد بالهواء: يُستخدم في المحولات الصغيرة.
- التبريد بالزيت: يُستخدم في المحولات الكبيرة، حيث يتم غمر الملفات والقلب الحديدي بالزيت الذي يعمل كمبرد.
10. عوازل الاختراق (Bushings)
عوازل الاختراق مصنوعة من السيراميك أو المواد العازلة الأخرى. تُستخدم لتوصيل الملفات الداخلية للمحول بالشبكة الكهربائية أو الأحمال الخارجية. تعمل على عزل الأطراف الكهربائية عن جسم المحول لمنع حدوث التلامس أو التفريغ الكهربائي.
