اسئله الفصل السابع

اختر العبارة الصحيحة لكل مما يأتي:

1. التيار المتناوب المنساب في الملف الثانوي لمحولة كهربائية هو تيار محتث يتولد بواسطة:

• مجال كهربائي متغير.
• مجال مغناطيسي متغير خلال قلب الحديد.
• قلب حديد للمحولة.
• حركة الملف.

2. النسبة بين فولطية الملف الثانوي وفولطية الملف الابتدائي في المحولة الكهربائية لا يعتمد على:

• نسبة عدد اللفات في الملفين.
• مقاومة أسلاك الملفين.
• الفولطية الخارجة من الملف الابتدائي.
• الفولطية الخارجة من الملف الثانوي.

3. إذا كان عدد لفات الملف الابتدائي لمحولة مثالية (800turns) وللثانوي (20turns) وكان التيار المنساب في الملف الثانوي (40A) فإن التيار المنساب في الملف الابتدائي؟

• 10A
• 80A
• 160A
• 8000A

$\begin{array}{r}\frac{{\mathrm{N}}_2}{{\mathrm{N}}_1}=\frac{{\mathrm{I}}_1}{{\mathrm{I}}_2}\\ \\ \left.\frac{200}{800}=\frac{I_1}{40}⟹800\times I_1=8000\right\}÷800\\ \\ I_1=\frac{8000}{800}=10\mathrm{A}\end{array}$

4. محولة كهربائية عدد لفات ملفها الثانوي (300turns) وعدد لفات ملفها الابتدائي (6000turns) فإذا كانت الفولطية المتناوبة المطبقة على ملفها الابتدائي (240V) فإن الفولطية الخارجة من ملفها الثانوي تكون:

• 12V
• 24V
• 4800V
• 80V

$\begin{array}{r}\frac{N_2}{N_1}=\frac{V_2}{V_1}\Rightarrow \frac{300}{6000}=\frac{V_2}{240}\Rightarrow \frac{1}{20}=\frac{V_2}{240}\\ \\ 20\times V_2=240\\ \\ V_2=\frac{240}{20}=12\mathrm{V}\end{array}$

5. محولة مثالية (خسائرها مهملة)، عدد لفات ملفها الابتدائي (600turn)، وعدد لفات ملفها الثانوي (1800turn)، وكانت القدرة المتناوبة الداخلة في ملفها الابتدائي (720w) بفولطية (240V) فإن تيار ملفها الثانوي يساوي:

• 1A
• 3A
• 0.1A
• 0.3A

$\begin{array}{r}{P}_1=I_1\times V_1\\ \\ 720=I_1\times 240\Rightarrow I_1=\frac{720}{240}=3\mathrm{A}\\ \\ \frac{N_2}{N_1}=\frac{I_1}{I_2}\\ \frac{1800}{600}=\frac{3}{I_2}\\ \\ 1800\times I_2=1800\Rightarrow I_2=\frac{1800}{1800}=1\mathrm{A}\end{array}$

6. الشكل التالي يبين أربع أنواع من المحولات الكهربائية، وطبقاً للمعلومات المعطاة في أسفل كل شكل، بين أي منها تكون محولة رافعة؟

لأن عدد لفات الملف الثانوي أكبر من عدد لفات الملف الابتدائي.

س 2: بماذا تختلف المحولة الرافعة عن المحولة الخافضة؟

س 3: ما هو أساس عمل المحولة الكهربائية؟

تعمل المحولة الكهربائية وفق مبدأ الحث المتبادل بين الملفين.

س4: وضح كيف تعمل المحولة الكهربائية عل تغير مقدار الفولطية؟

بتغير عدد لفات الملف الثانوي.

س5: في أي المجالات تستعمل المحولة الكهربائية؟

• الرافعة: تستعمل في جهاز التلفاز لتجهيز الفولطية العالية للقاذف الإلكتروني للشاشة وتستعمل في محطات توليد الطاقة الكهربائية عند ارسالها الى المدن.
• الخافضة: تستعمل في البيوت في جهاز التسجيل والمزياع وشاحنة الموبايل وفي بعض الثلاجات الكهربائية وفي اللحام وتستعمل كذلك في نهاية خطوط نقل القدرة الكهربائية الى المستهلك في المدن.

س 6: وضح الفائدة الاقتصادية من نقل القدرة الكهربائية إلى مسافات بعيدة بفولطية عالية وتيار واطى؟

لتقليل الخسارة التي تحصل في أسلاك النقل لمسافات طويلة بسبب مقاومتها الكبيرة فيقل هبوط الجهد الكهربائي في مقاومة أسلاك النقل ونقل القدرة الضائعة بشكل حرارة عندما تنقل القدرة الكهربائية بفولطية عالية وتيار واطئ.

س 7: لماذا تحتاج المحولة الكهربائية لاشتغالها إلى تيار متناوب:

لأن التيار المتناوب ينعكس اتجاهه فيولد تغيراً في الفيض المغناطيسي خلال الملفين فيتولد تيار محتث في كل من الملفين وتنتقل القدرة الكهربائية بين الملفين بسبب تغير الحاصل في الفيض المغناطيسي الذي ولده التيار المتناوب خلال القلب الحديد المغلق.

س 8: هل تعمل المحولة الكهربائية لو وضعت بطارية بين طرفي ملفها الابتدائي وضح ذلك؟

كلا، لا تعمل لأن تيار البطارية تيار مستمر ثابت المقدار والاتجاه فلا يولد تغيراً في المجال المغناطيسي ولا يولد تياراً محتثاً في الملف الثانوي.

س9: لتجهيز القدرة الكهربائية من محطة توليدها إلى مصنع كبير يبعد عنها ببعد معين، ما نوع المحولة الكهربائية المستعملة:

a. في بداية خطوط نقل القدرة عند محطة الإرسال.

تستعمل محولة رافعة.

b. في نهاية خطوط نقل القدرة قبل دخولها المصنع.

تستعمل محولة خافضة.

10. محولة كفاءتها (% 100) ونسبة التحويل فيها (1/2) تعمل على فولطية متناوبة (220V) والتيار المنساب في ملفها الثانوي (1.1A) احسب:

a. فولطية الملف الثانوي.

$\eta =100\mathrm{\%},\frac{{\mathrm{N}}_2}{\mathrm{N}}=\frac{1}{2},{\mathrm{V}}_1=220\mathrm{V},{\mathrm{I}}_2=1.1\mathrm{A},{\mathrm{V}}_2=?,{\mathrm{I}}_1=?$

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

b. تيار الملف الابتدائي.

$\begin{array}{r}\frac{N_2}{N_1}=\frac{I_1}{I_2}\\ \\ \frac{1}{2}=\frac{I_1}{1.1}\\ \\ 2\times I_1=1.1\\ \\ I_1=\frac{1.1}{2}=\frac{11}{20}=0.55\mathrm{A}\end{array}$

1. محولة كهربائية كفاءتها (%80) والقدرة الخارجة منها (4.8kw)، ما مقدار القدرة الداخلة في المحولة؟

$\begin{array}{r}\eta =80\mathrm{\%},P_2=4.8\mathrm{KW},P_1=?\\ \\ \eta =\frac{P_2}{P_1}\times 100\mathrm{\%}\\ \\ 80=\frac{4.8}{P_1}\times 100\mathrm{\%}\\ \\ \frac{80}{100}=\frac{4.8}{P_1}\\ \\ \frac{8}{10}=\frac{4.8}{P_1}\\ \\ 8\times P_1=4.8\times 10\\ P_1=\frac{48}{8}=6\mathrm{KW}\end{array}$

2. محولة كهربائية كفاءتها (%95) إذا كانت القدرة الداخلة فيها (9.5kw) ما مقدار القدرة الخارجة منها؟

$\begin{array}{r}\eta =95\mathrm{\%},P_1=9.5\mathrm{KW},P_2=?\\ \\ \eta =\frac{P_2}{P_1}\times 100\mathrm{\%}\\ \\ 95\mathrm{\%}=\frac{P_2}{9.5}\times 100\mathrm{\%}\\ \\ 100P_2=95\times 9.5\\ \\ 100P_2=902.5\\ \\ {\mathbf{P}}_2=\frac{902.5}{100}=\frac{9025}{1000}=9.025\mathrm{KW}\end{array}$

3. مصباح كهربائي مكتوب عليه فولطية (6V) وقدرة (12w) ربط هذا المصباح مع الملف الثانوي لمحولة كهربائية، وربط ملفها الابتدائي مع مصدر للفولطية المتناوبة (240V) وكان عدد لفات ملفها الابتدائي (800turns) فتوهج المصباح توهجاً اعتيادياً، (اعتبر المحولة مثالية) احسب:

a. عدد لفات ملفها الثانوي.

$\begin{array}{r}{\mathbf{V}}_2=6\mathrm{V},{\mathrm{P}}_2=12\mathrm{W},{\mathrm{V}}_1=240\mathrm{V},{\mathrm{N}}_1=800\text{ turns }\\ {\mathbf{N}}_2=?I_2=?,I_1=?\end{array}$

$\begin{array}{r}\frac{N_2}{N_1}=\frac{V_2}{V_1}\\ \\ \frac{N_2}{800}=\frac{6}{240}\\ \\ \frac{N_2}{800}=\frac{1}{40}\\ \\ 40\times N_2=800\\ \\ N_2=\frac{800}{40}=20\text{ turns }\end{array}$

b. التيار المنساب في المصباح.

$\begin{array}{r}{P}_2=I_2\times V_2\\ \\ 12=I_2\times 6\\ \\ I_2=\frac{12}{6}=2A\end{array}$

c. التيار المنساب في الملف الابتدائي.

$\begin{array}{r}\frac{{\mathbf{N}}_2}{{\mathbf{N}}_1}=\frac{I_1}{I_2}\\ \\ \frac{20}{800}=\frac{I_1}{2}\\ \\ 800\times I_1=40\\ \\ I_1=\frac{40}{800}=\frac{1}{20}=0.05\mathrm{A}\end{array}$