مبدأ عمل المحول الكهربائي

المحوّل الكهربائي

يُعرّف المحوّل الكهربائي (بالإنجليزية: Transformer) بأنّه جهاز كهربائي ينقل الطاقة الكهربائية من دارة يسري فيها تيّار متردد إلى دارة أخرى أو أكثر اعتماداً على مبدأ الحثّ الكهرومغناطيسي؛ بهدف رفع أو خفض الجهد الكهربائيّ بين الدوائر، وتُستخدم المحوّلات على نطاق واسع جداً في الأجهزة الكهربائية، حيث إنّها تُستخدم لتقليل الجهد الكهربائي الواصل للأجهزة الكهربائية ذات الجهد المنخفض، مثل جرس الباب الكهربائي أو بعض الألعاب الكهربائية البسيطة، ومن جانب آخر تُستخدم لرفع الجهد الكهربائيّ عند الحاجة إلى نقل الكهرباء لمسافات طويلة.^[١][٢]

مبدأ عمل المحوّل الكهربائي

يقوم مبدأ عمل المحوّل الكهربائيّ على مبدأ الحثّ الكهرومغناطيسي المتبادل بين دائرتين كهربائيتين مرتبطتين بتدفّق مغناطيسي مشترك، ومنفصلتين كهربائياً وحثّياً، ويتكوّن المحوّل الكهربائيّ من ملفّات أوليّة متصلة بالدارة الكهربائية المراد تحويل جهدها لجهد أكبر أو أقل وملفّات ثانوية متصلة بالدارة الكهربائية الأخرى، وعند مرور تيّار كهربائيّ متردد في الملفّ الأول ينتُج عنه مجال مغناطيسيّ يمرّ في القلب الحديدي للمحوّل ممّا يؤدّي إلى تغيّر في التدفّق المغناطيسي في الملفّ الثانوي، ووفقاً لقانون فاراداي للحثّ الكهرومغناطيسي ستنشأ قوة دافعة كهربائية في الملف الثانوي وهي الجهد الكهربائي المطلوب.^[٢][٣]

تبقى القدرة الكهربائية بين الملف الأوّلي والملف الثانوي ثابتة، وبناءً على قانون القدرة الكهربائية وعلاقتها مع التيّار والجهد الكهربائي، فإنّ ارتفاع الجهد في الملفّ الثانوي مع بقاء القدرة ثابتة سيُخفّض من قيمة التيّار الكهربائي فيه، كما أنّ انخفاض الجهد الكهربائيّ في الملفّ الثانوي سيرفع التيّار الكهربائيّ فيه، ومن الجدير بالذكر أنّ النسبة بين عدد لفّات الملف الأولي والملف الثانوي هي نفسها نسبة الجهد الكهربائيّ بين الدارة الأوليّة والدارة الثانويّة.^[٤]

أنواع المحوّلات الكهربائية

تُقسم المحوّلات الكهربائية حسب استخداماتها إلى نوعين رئيسيين كالآتي:^[٢]

• محوّلات رافعة: (بالإنجليزية: Step-up Transformer)؛ وهي المحوّلات التي تزيد الجهد في الملف الثانوي، وفي هذا النوع تكون عدد لفّات الملف الأوليّ أقل من عدد لفّات الملف الثانوي.
• محوّلات خافضة: (بالإنجليزية: Step-down Transformer)؛ وهي المحوّلات التي تُقلّل الجهد في الملّف الثانوي، وفي هذا النوع تكون عدد لفّات الملف الأولي أكثر من عدد لفّات الملف الثانوي.

استخدامات المحوّل الكهربائي

تُستخدم المحوّلات الرافعة للجهد في عملية نقل الكهرباء المتولّدة في محطات الطاقة الكهربائية، والتي تكون ذات تيّار مرتفع وجهد كهربائي منخفض، إذ يلزم رفع الجهد ليتناسب مع مقدار الفاقد من الطاقة خلال عملية النقل لمسافات طويلة، وعندما تصل الكهرباء إلى المنشآت يكون جهدها قد انخفض مرّةً أخرى، كما أنّ هناك بعض الأجهزة الكهربائية التي تحتاج إلى جهد مرتفع لبدء تشغيلها كما في المحرّكات الكهربائية وأجهزة الأشعة السينية،^[٥] ومن ناحية أخرى تُستخدم المحوّلات الخافضة للجهد في عمليات العزل الكهربائيّ، ولتشغيل بعض الأجهزة الكهربائية المنزلية التي تحتاج جهداً منخفضاً كالأجراس الكهربائية.^[٦]

المراجع

1. ↑ “Transformer”, www.britannica.com, Retrieved 10-7-2020. Edited.
2. ^ ^{أ ب ت} “What is a Transformer?”, www.electrical4u.com, Retrieved 10-7-2020. Edited.
3. ↑ “A Complete Guide to Transformers”, www.circuitstoday.com, Retrieved 10-7-2020. Edited.
4. ↑ “Transformer Basics”، www.electronics-tutorials.ws، Retrieved 12-7-2020. Edited.
5. ↑ “What are the Applications of Step-up Transformers?”, www.electpower.com, Retrieved 12-7-2020. Edited.
6. ↑ “Step-up & Step-down Transformers”, circuitglobe.com, Retrieved 12-7-2020. Edited.