الدرس: 3-7 خسائر القدرة في المحولة الكهربائية

1. ما هي أنواع الخسائر القدرة في المحولة الكهربائية؟

1. خسارة ناتجة عن مقاومة أسلاك الملفين.
2. خسارة التيارات الدوامة.

2. كيف يمكن تقليل خسائر القدرة في المحولة الكهربائية بسبب مقاومة أسلاك الملفين؟

لتقليل هذه الخسارة تصنع أسلاك الملفين من مادة ذات مقاومة صغيرة المقدار من النحاس.

3. كيف يمكن تقليل خسائر القدرة في المحولة الكهربائية بسبب التيارات الدوامة؟

يصنع قلب المحولة بشكل صفائح من الحديد المطاوع رقيقة ومعزولة بعضها عن بعض كهربائياً ومكبوسة كبساً شديداً ومستواها موازي للمجال المغناطيسي.

ملاحظات:

لحساب القدرة الداخلة (P1) لدائرة الملف الابتدائي الذي عدد لفاته (N1):

${\mathbf{P}}_1={\mathrm{I}}_1\times {\mathrm{V}}_1$

لحساب القدرة الخارجة (P2) لدائرة الملف الثانوي الذي عدد لفاته (N2):

${\mathbf{P}}_2={\mathbf{I}}_2\times {\mathbf{V}}_2$

العلاقة التي تربط بين الفولطية (V) والتيار (I) هي:

$\frac{{\mathbf{I}}_1}{{\mathbf{I}}_2}=\frac{{\mathbf{V}}_2}{{\mathbf{V}}_1}$

يمكن حساب كفاءة المحولة من خلال العلاقة التالية:

كفاءة المحولة= $\frac{\mathrm{القدرة} \mathrm{الخارجة} \mathrm{من} \mathrm{المحولة}{}_{2}P}{ \mathrm{القدرة} \mathrm{الداخلة} \mathrm{الى} \mathrm{المحولة} {}_{1}P}x100\%$

$\eta =\frac{P_2}{P_1}\times 100\mathrm{\%}$

العلاقة التي تربط بين عدد اللغات (N) والفولطية (V) هي:

$\frac{{\mathbf{N}}_2}{{\mathbf{N}}_1}=\frac{{\mathbf{V}}_2}{{\mathbf{V}}_1}$

العلاقة التي تربط بين عدد اللغات (N) والتيار (I) هي:

$\frac{{\mathbf{N}}_2}{{\mathbf{N}}_1}=\frac{{\mathbf{I}}_1}{{\mathbf{I}}_2}$

حساب القدرة الضائعة من خلال العلاقة التالية:

$P_{\text{lost }}=P_1-P_2$

تدعى النسبة $\frac{{\mathrm{N}}_2}{{\mathrm{N}}_1}$ بنسبة التحويل في المحولة ، أو نسبة عدد اللغات.

4. محولة كهربائية ربط ملفها الابتدائي مع مصدر للفولطية المتناوبة (210v) والجهاز الكهربائي (الحمل) المربوط مع ملفها الثانوي يشتغل على فولطية متناوبة (12v) وكان عدد لفات ملفها الابتدائي (500turns).

a. ما نوع هذه المحولة.

المحولة خافضة، لأن فولطية ملفها الثانوي (V₂ = 12V) أصغر من فولطية ملفها الابتدائي (V1 = 240V).

b. احسب عدد لفات ملفها الثانوي.

$\frac{{\mathbf{N}}_2}{{\mathbf{N}}_1}=\frac{{\mathbf{V}}_2}{{\mathrm{V}}_1}$

$\begin{array}{r}\frac{{\mathrm{N}}_2}{500}=\frac{12}{240}\\ \left.\frac{{\mathrm{N}}_2}{500}=\frac{1}{20}\Rightarrow 20{\mathrm{N}}_2=500\right\}÷20\\ {\mathrm{N}}_2=\frac{500}{20}=25\text{ turns }\end{array}$

5. إذا كانت القدرة الداخلة في الملف الابتدائي لمحولة كهربائية (220w) وخسائر القدرة فيها (11W) جد كفاءة المحولة؟

$\begin{array}{r}{P}_1=220\mathrm{W},P_{\text{lost }}=11\mathrm{W},P_2=?,\eta =?\\ \\ P_{\text{lost }}=P_1-P_2\\ \\ 11=220-P_2\\ \\ P_2=220-11=209\mathrm{W}\\ \eta =\frac{P_2}{P_1}\times 100\mathrm{\%}\\ \\ \eta =\frac{209}{220}\times 100\mathrm{\%}\\ \\ \eta =0.95\times 100\mathrm{\%}=90\mathrm{\%}\end{array}$

6. محولة كهربائية كفاءتها (% 100) فكان التيار المنساب في ملفها الابتدائي (0.55A) وفولطية الثانوي (110V) ونسبة التحويل = 1/2= احسب مقدار:

a. فولطية الملف الابتدائي.

$\eta =100\mathrm{\%},I_1=0.55A,V_2=110V,\frac{N_2}{N_1}=\frac{1}{2},V_1=?,I_2=?$

$\begin{array}{r}\frac{N_2}{N_1}=\frac{V_2}{V_1}\\ \frac{1}{2}=\frac{110}{V_1}\\ V_1=2\times 110=220\mathrm{V}\end{array}$

b. التيار المنساب في ملفها الثانوي.

$\begin{array}{r}\frac{N_2}{N_1}=\frac{I_1}{I_2}\\ \\ \frac{1}{2}=\frac{0.55}{I_2}\\ \\ I_2=2\times 0.55=1.1\mathrm{A}\end{array}$

7. محولة مثالية نسبة التحويل فيها (1/2) والتيار المنساب في ملفها الابتدائي (0.5A) وفولطية الملف الثانوي (110V) احسب مقدار:

a. فولطية الملف الابتدائي.

$\frac{{\mathbf{N}}_2}{{\mathbf{N}}_1}=\frac{1}{2},I_1=0.5\mathrm{A},{\mathrm{V}}_2=110\mathrm{V},{\mathrm{V}}_1=?,{\mathrm{I}}_2=?$

$\begin{array}{r}\frac{N_2}{N_1}=\frac{V_2}{V_1}\\ \\ \frac{1}{2}=\frac{110}{V_1}\\ \\ V_1=2\times 110=220V\end{array}$

b. تيار الملف الثانوي.

$\begin{array}{r}\frac{N_2}{N_1}=\frac{I_1}{I_2}\\ \\ \frac{1}{2}=\frac{0.5}{I_2}\\ \\ I_2=2\times 0.5=1\mathrm{A}\end{array}$

8. محولة كهربائية، ربط ملفها الابتدائي مع مصدر للفولطية المتناوبة (240V) وكان عدد لفات ملفها الابتدائي (500turns) وعدد لفات ملفها الثانوي (turns 25) جد مقدار:

a. الفولطية الخارجة من ملفها الثانوي.

$V_1=240\mathrm{V},{\mathrm{N}}_1=500\text{ turns },{\mathrm{N}}_2=25\text{ turns },{\mathrm{V}}_2=?,\frac{{\mathrm{N}}_2}{{\mathrm{N}}_1}=?$

$\frac{{\mathrm{N}}_2}{{\mathrm{N}}_1}=\frac{{\mathrm{V}}_2}{{\mathrm{V}}_1}$

$\begin{array}{r}\frac{25}{500}=\frac{V_2}{240}\\ \\ 500\times V_2=25\times 240\\ \\ 500\times V_2=6000\\ \\ V_2=\frac{6000}{500}=12\mathrm{V}\end{array}$

b. نسبة التحويل

$\frac{N_2}{N_1}=\frac{25}{500}=\frac{1}{20}=0.05$

9. إذا كانت القدرة الخارجة من الملف الثانوي لمحولة كهربائية (4800W) وخسائر القدرة فيها (1200w) جد كفاءة المحولة.

$\begin{array}{r}{P}_2=4800W,P_{\text{lost }}=1200W,P_1=?,\eta =?\\ \\ P_{\text{lost }}=P_1-P_2\\ \\ 1200=P_1-4800\\ \\ P_1=1200+4800=6000W\\ \\ \eta =\frac{P_2}{P_1}\times 100\mathrm{\%}\\ \\ =\frac{6000}{4800}\times 100\mathrm{\%}\\ \\ =1.25\times 100\mathrm{\%}=125\mathrm{\%}\end{array}$