المحولات المستخدمة في المناجم (مع رسم بياني)

بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن أنواع وصيانة المحولات المستخدمة في المناجم.

محولات:

تستخدم المحولات على نطاق واسع في المناجم ، سواء على السطح أو تحت الأرض. من أجل الحفاظ على انخفاض الجهد إلى قيمة منخفضة دون استخدام كابلات كبيرة ، يتم توزيع الطاقة الكهربائية في 3،300 فولت أو 6،600 فولت.

هذا الجهد ، في حين أنه مثالي للتوزيع ، مرتفع للغاية للاستخدام على آلات الفحم أو الآلات الأصغر في مكان آخر تحت الأرض ، لذلك تستخدم المحولات لتحويل هذه الفولتية العالية إلى 550 فولت أو 1100 فولت.

الجهد الأكثر شيوعا في المناجم هو 550 فولت. تحتوي لوحات الحفر ولوحات الإضاءة أيضًا على محولات للحصول على الفولتية المنخفضة المطلوبة من إمدادات الجهد المتوسط. تسمى هذه المحولات المحولات الموجهة لأسفل.

لا تستخدم محولات متابعة المناجم على الإطلاق لأغراض مشتركة. المحول ، في الواقع ، هو جهاز للحصول على إمدادات التيار المتردد من الجهد المطلوب من التيار المتردد لجهد آخر.

المحولات هي من نوعين:

(أ) محولات المرحلة الواحدة و

(ب) المحولات متعددة الطور.

(أ) محولات المرحلة الواحدة:

يتكون محول أحادي الطور من ملفين ، معزول تمامًا عن جرح آخر إلى صفيحة من السيليكون المرن من الحديد الناعم. يتصل العرض بلف واحد ، يُعرف باسم الأساسي ، ويتم أخذ الإخراج من الآخر ، والمعروف باسم الثانوي.

عادة ما يتم لف اللول الثانوي على اللوح الرقائقي ، ولكن يتم عزل الملفات بشكلٍ كافٍ من اللوح الرقائقي. يتم لف اللف الأساسي في اللفة الثانوية. يتم توفير اسطوانة عازلة مناسبة بين اللولبي الأساسي والثانوي.

في الشكل 12.1 ، يظهر التمثيل الكهربائي لمحول أحادي الطور:

(ب) محولات متعددة الطور:

يجب أن يكون المحول الذي يهدف إلى تغيير فولطية الإمداد بأكثر من مرحلة واحدة مجهزًا بلف أولي وملف ثانوي لكل مرحلة. يحتوي المحول الخاص بالإمداد ثلاثي الطور على بنية أساسية مشابهة لتلك المبينة في الشكل 12.2. يتم لف واحدة من الملفات الأولية مع لفاتها الثانوية المقابلة ، إلى كل ذراع من اللب.

في محول متعدد الطور ، تكون جميع اللفات الأساسية مترابطة لإكمال الدائرة الأولية ، وبالمثل ، فإن جميع اللفات الثانوية متصلة بإكمال الدائرة الثانوية. يمكن توصيل اللفات الخاصة بمحول ذي ثلاث مراحل إما بالنجوم أو الدلتا.

يستند مبدأ المحول على المبدأ الأساسي للتحريض المتبادل المستمر. عندما يتم توصيل التيار المتردد بالتصفية الأولية للمحول (المتبقي الثانوي المتبقي) ، يتدفق التيار في الدائرة الأولية.

يتميز اللف بمقاومة حثي عالية جدًا ، بحيث يكون التيار الذي يتدفق صغيرًا جدًا. بما أن اللف يتميز بمقاومة منخفضة مقارنة مع هذا المحاثة ، فإن الفاصل الحالي يتخلف بمقدار 90 درجة تقريبًا عن الجهد المطبق. يسمى هذا التيار المتخلف التيار المغنطي ، لأن وظيفته هي إنشاء مجال مغناطيسي متغير باستمرار.

يكمن الملف الثانوي للمحول في هذا المجال المغناطيسي ، بحيث يتم تحفيز emf بالتناوب فيه. تتأثر emf المستحثة 90 درجة وراء التيار الممغنط الذي يدفعها. لذلك ، فإن هذه emf تتخلف 180 درجة خلف الفولتية الأساسية ، أي أن الفولتية الثانوية تكون في المرحلة المضادة للجهد الرئيسي. يوضح الشكل 12.3 هذا.

وبغض النظر عن الجهد الذي يتم تطبيقه على الملف الأولي للمحول الذي يحدث في الثانوية ، فإنه يتناسب مع ذلك ، فإن النسبة الفعلية بينهما تعتمد على تصميم المحول.

في محول أحادي الطور ، تكون النسبة بين الفولتية الأولية والثانوية هي نفس النسبة بين عدد الدورات في اللفة الأولية وعدد الدورات في اللفة الثانوية. يتم التعبير عن العلاقة بواسطة الصيغة

ولذلك ، فإن جميع المحولات التي تنقّل ، يكون لها دوران أقل في اللفة الثانوية مقارنةً باللفات الأولية. وعلى العكس من ذلك ، فإن المحولات التصاعدية لديها المزيد من المنعطفات في اللفة الثانوية مقارنة بالملف الأساسي. إذا ، على سبيل المثال ، فإن اللف الأساسي يحتوي على 50 دورة ، والثانوي يحتوي على 100 دوران ، ويكون جهد الخرج هو ضعف جهد الدخل.

وعندئذ يمكن وصف المحول بأنه محوّل تصاعدي 2: 1. وبالمثل ، إذا كان الابتدائي يحتوي على 200 دورة ، والثاني يحتوي على 100 ، فإن جهد الخرج سيكون نصف جهد الدخل ، ويعطي محولًا للخفض بمقدار 2: 1.

توجد علاقة مماثلة بين المدخلات والجهد الخوائي لمحولات ثلاثية الطور ، شريطة أن تكون كلتا المجموعتين من اللفات متصلة بنفس الطريقة ، أي بشرط أن يكون كلاهما متصلين في النجم أو كلاهما متصلين بدلتا كما هو موضح في الشكل 12.4.

في حالة توصيل مجموعتي اللف بشكل مختلف ، يتم تثبيت النسبة بين الفولتية في اللفات المقابلة ، لكن النسبة بين مطري الدخل والإخراج مختلفة كما هو موضح في الشكل 12.4.

ولكن في المحول المثالي ، يتم التأكد من أن كل تدفق التدفق المتولد من قبل emf البديل في المرحلة الابتدائية ، يربط جميع المنعطفات في اللفة الثانوية. في الواقع ، في الاستخدام العملي ، هناك معامل التسرب للنظر فيها. ومع ذلك ، فإن العلاقة القائمة بين الجهد والتدفأة المتقدمة

دائرة المحولات المكافئة:

الآن دعونا نلقي نظرة سريعة على الدائرة المكافئة الفعلية للمحول الذي لديه X 1 و R 1 كمفاعل ومقاومة أولية ، و X 2 و R 2 كمتفاعل ثانوي ومقاومة. يوضح الشكل 12.4 دارة مكافئة مبسطة مع المقاومة R ، والمفاعلة X ، يشار إلى الأساسي. يتم إعطاء قيم R و X ك

من اختبار الدائرة القصيرة (وهو ما يعني تمرير تيار الحمل الكامل من خلال المحول إما بالدوران الأساسي أو الثانوي القصير) يمكن تحديد قيم R و X. في الواقع ، نظرا لقصور أي من اللفات ، سوف تكون هناك حاجة إلى جهد منخفض. هذا الجهد يسمى أيضا الجهد المعاوقة.

الآن عندما يتم تحميل المحول ، سيكون هناك انخفاض في التيار الكهربائي بسبب مقاومة اللفات الأولية والثانوية وأيضا بسبب تدفق التسرب المغناطيسي ، الذي يزداد في الواقع مع زيادة الحمل. في الواقع ، من المنظور أعلاه ، يزيد التنظيم مع زيادة الحمل.

محول الحالي:

المحول الحالي هو نوع من المحولات المصممة لإعطاء جهد فلطي يتناسب مع التيار المتدفق في اللفة الأولية. يمكن توصيل المحول الأساسي لمحول من هذا القبيل في سلسلة مع حمل في دائرة طاقة مثل المحرك ، والمخرجات الثانوية المستخدمة لغرض استخدام نظام حماية الزائد.

وبالتالي ، فإن التدفق الحالي في المرحلة الأولية يتم تحديده من خلال الحمل الذي يتم توفيره ، ولا تتأثر دارة الطاقة فعليًا بالكمية الصغيرة نسبيًا من الطاقة التي يستهلكها المحول.

عادةً ما يتكون الجزء الأساسي من المحول الحالي من واحد أو اثنين يدوران من موصل نحاسي ثقيل. عادةً ما يحتوي اللفة الثانوية على عدد كبير جدًا من المنعطفات ويتم تشكيل كلتا اللفتين على جوهر التصفيح.

بعض المحولات الحالية تتكون من لف ثانوي يتم تثبيته فوق عازل قلب واحد. إن المجال المغناطيسي الناتج عن التيار المتدفق خلال مركز القلب كافٍ للحث على إخراج في المستوى الثانوي.

يعمل المحول الحالي على نفس مبدأ محول التيار الكهربائي العادي ، ولكن يتم تطبيق المبدأ بطريقة مختلفة. نظرًا لأن الجهد وتواتر التزويد بالدائرة ككل ثابتان ، لا يتغير التيار إلا إذا اختلفت المعاوقة الإجمالية للدائرة.

إذا زاد التيار ، انخفضت المقاومة الكلية ، وتمثل معاوقة المحولات الأولية ، وإن كانت طفيفة للغاية ، نسبة أكبر من المعاوقة الكلية للدارة. وبالتالي ، يزداد الفرق المحتمل عبر المرحلة الأولية ، ويزداد الجهد في الناتج الثانوي بشكل متناسب. تم شرح النظام في الشكل 12.5 لسهولة الرجوع إليه وتحقيقه.

محول السيارات:

يعمل المحول التلقائي على مبدأ مشابه لمحول عادي ، ولكنه يحتوي على لف واحد فقط ، وهو أمر شائع في الدوائر الأولية والثانوية كما هو موضح في الشكل 12.6. وهي مصممة بصفة عامة كمحرك للخفض مع اختلاف بسيط نسبيًا بين الجهد الأولي والثانوي.

استخدامه الوحيد في collieries هو لبدء تشغيل محركات التيار المتردد. لا تستخدم أبداً لتوفير إمدادات مستمرة لدائرة الجهد المنخفض ، وذلك لأن هناك خطرًا ، في حالة وجود اتصال خلل ، يمكن تطبيق الجهد الأساسي بأكمله على الدائرة الثانوية.

محول تحت الأرض:

في الأيام السابقة كانت جميع محولات الطاقة المستخدمة تحت الأرض من النوع المملوء بالنفط ، تتراوح من 75 KVA إلى حوالي 250 KVA ، ولكن يتم استبدالها حاليًا بمحولات من النوع الجاف المعتمد ضد الأشتعال تتراوح من 300 KVA إلى 750 KVA.

تقريبا جميع معدات الفحم الحجري تحصل على الإمداد من هذه المحولات المقاومة للحريق المستخدمة لتزويد الدوائر الآمنة جوهريا مثل دوائر الإشارات. وهي مبنية بشكل خاص مع شاشة مؤرضة بين اللفات الأولية والثانوية ، لضمان أن الفولطية الأولية لا يمكن توصيلها بالدارة الثانوية ، حتى إذا كان هناك فشل كامل في العزل.

محولات مملوءة بالنفط:

عادة ما تمتلئ المحولات المصممة لتمرير حمولة طاقة ثقيلة بزيت عازل بحيث يتم غمر جميع اللف والنواة. يمنع الزيت دخول الرطوبة ، (التي تقلل إلى حد كبير من قوة العزل الكهربائي لعزل الهواء) ، وبالتالي ، تحافظ على مقاومة عزل أعلى بين اللفات وبين الأجزاء الحية والأرض.

كما يساعد الزيت في تبريد المحولات. تسبب التيارات الكهربائية الثقيلة التي تتدفق من خلال اللفات ارتفاعا كبيرا في درجة الحرارة. عندما يسخن الزيت المحيط ، يتم إنشاء تيارات الحمل الحراري في الزيت ، مما يساعد على التخلص من الحرارة بعيدا عن اللفات.

يتم إنشاء بعض المحولات مع أنابيب التبريد المسقطة من جوانب الصندوق أو الخزان. يتم تبريد الزيت المتداول عبر الأنابيب بسرعة أكبر ، بحيث يكون تبريد المحولات أكثر كفاءة. يتم تركيب محولات أكبر مملوءة بالنفط مع جهاز التنفس بحيث يمكن للهواء أن يدخل ويخرج بينما يتوسع الزيت أو يتقلص عندما يتم تسخينه أو تبريده.

عادة ما يحتوي جهاز التنفس على مادة كيميائية تمتص الرطوبة مثل هلام السيليكا لمنع تسرب الرطوبة وتلويث الزيت. تكون جل السيليكا عندما تكون جافة ، من اللون الأزرق ، وعندما يتغير لونها يتحول إلى اللون الوردي.

لهب برهان ، محولات تبريد الهواء:

مع إدخال المكنسة بالفحم ، ازداد عدد وحجم ماكينات الفحم الحجري بشكل هائل وأصبح من الضروري تركيب محولات أكبر على مقربة من الفرن من أجل الحفاظ على انخفاض الجهد بين المحول والمحرك إلى أدنى حد ممكن.

هذه المحولات هي من النوع الجاف ، أي أن الخزان مليء بالهواء. الدبابات هي من الهياكل الفولاذية الملحومة وهي مقاومة للاشتعال. مفاتيح HV التي تتحكم في المحولات هي أيضًا مضادة للهب ومثبتة على المحول.

توجد غرفة مقاومة للاشتعال على الجهد المنخفض وعلى المحول الذي يضم التسرب الأرضي ومعدات حماية الدائرة القصيرة. إذا اكتشف نظام حماية تسرب الأرض أو نظام حماية الدائرة القصيرة الخطأ على دائرة الجهد المنخفض الصادرة ، فإنه يقوم تلقائيًا بجذب مفتاح الجهد العالي. يوفر محول HV أيضًا حماية ضد الحمل الزائد وحماية الأرض من المحولات.

السلطة في المحولات:

إذا كان اللف الثانوي متصلاً بدائرة مع حمولة ، فإن الجهد المستحث سوف يحرك تيارًا من خلال الحمل. وبالتالي ، يوفر المحول الثانوي الطاقة إلى دائرته. لا يمكن اشتقاق القدرة التي توفرها الثانوية إلا من مصدر التوريد في الدائرة الابتدائية. حالما يتدفق التيار في الدائرة الثانوية ، يتدفق تيار مماثل في المرحلة الابتدائية.

يتم نقل الطاقة من الدائرة الابتدائية إلى الدائرة الثانوية عن طريق المجال المغناطيسي المتغير باستمرار والذي يربط بين الاثنين. يكثف اللوح المغلف المجال ويؤدي الربط المتداخل إلى جعل الرابط أقرب ما يمكن. في محول جيد التصميم ، يتم تبديد القليل من الطاقة داخل المحول نفسه.

ومن ثم ، فإن القدرة المأخوذة من المحول بواسطة الدائرة الثانوية هي تقريباً نفس القدرة المأخوذة من المحول من الدائرة الأولية. في الواقع ، تمر الطاقة من المصدر الرئيسي للإمداد من خلال المحول إلى الجهاز الذي يستخدمه. تأثير المحولات هو فقط لتغيير الجهد الذي يتم تسليم السلطة.

يتم تحديد القدرة المرسلة من قبل دائرة على حد سواء من قبل الجهد المطبق عليها ، والتدفق الحالي في ذلك. نظرًا لأن القدرة التي تلتقطها الدائرة الثانوية تساوي القدرة المولدة بواسطة الدائرة الأولية ، فإن التيار المطلوب لإرسال كمية معينة من القدرة في الدائرتين يعتمد على الفولتية التي تعمل فيها الدائرة.

وبالتالي ، فإن النسبة بين التيار الأولي والتيار الثانوي هي معكوس النسبة بين الفولتية. التيار المغنطيسي هو "صغير للغاية بالنسبة لتيار التيارات التي يمكن ، في معظم الأحيان ، تجاهل آثارها.

على الرغم من أن اللفات الخاصة بالمحولات تكون حثيّة للغاية ، إلا أن التيار الذي يتدفق فيها عندما يكون المحول على الحمل لا يتخلف بالضرورة عن الفولتية. على سبيل المثال ، إذا كان الحمل في الدائرة الثانوية سائلاً ، فإن التيارات في الدائرتين ستقود الفولتية.

تكون التيارات الأولية والثانوية ، مثل الفولتية الأولية والثانوية ، في المرحلة المضادة. يتم إلغاء أي emf الخلفي المستحث في اللفة الثانوية بالتيار الثانوي بواسطة emf أمامي يتم استحثاثه بشكل متبادل في ذلك اللف بواسطة التيار الأولي. وبالمثل يتم إلغاء أي emf الخلفي المستحث في اللفة الأولية بواسطة emf إلى الأمام التي يسببها التيار الثانوي.

ومع ذلك ، إذا كان الحمل الثانوي يحتوي على عامل طاقة متأخر أو قيادي ، يتم نقل عامل القدرة هذا من الدائرة الثانوية إلى الأساسي. تبقى التيارات الأولية والثانوية في الطور المضاد ، وكل منها يتأخر أو يقود جهده بنفس المقدار.

من المهم ملاحظة أن تيار المغنطة في الدائرة الأولية ، كونه تيار حثي ، له تأثير صغير في أنه يتسبب في تباطؤ التيار الأولي الكلي بشكل طفيف مقارنة بالتيار الثانوي. وبالتالي ، فإن المحولات تسهم في عامل القدرة المتخلف في نظام الحفر ، ولكن تأثير المحول على عامل القدرة صغير للغاية مقارنة بتأثير المحرك التعريفي الذي يوفره.

صيانة محول:

على عكس المحركات ، بما أن المحولات لا تحتوي على أجزاء متحركة ، فإنها تتطلب القليل من الصيانة ، إذا تم مطابقتها بشكل صحيح مع تطبيق الحمل ، كما أن نظام الإمداد والتحكم فعال. ومع ذلك ، فإن المهام الرئيسية التي ينطوي عليها صيانة المحولات موضحة أدناه.

سيتم وضع جدول الصيانة لكل محول يعطي تردد الفحص ، والشيكات التي سيتم إجراؤها في كل مناسبة من قبل مهندس الكهرباء بالمنجم ، ويجب أن يتبع ذلك عن كثب.

1. عامة:

فحص بعناية المحول من وقت لآخر لضمان أن الاتصالات ، اللفات ، واللب في حالة جيدة. يجب فحص حالة محول مقاومة للاشتعال من أجل الشقوق ، وصيانة الفجوات المفصلة الصحيحة.

2.Temperature:

سجل درجة حرارة اللفات لضمان عدم ارتفاع درجة حرارة المحول. يكون فحص درجة الحرارة أكثر موثوقية إذا تم تنفيذه بعد أن يكون المحول على الحمولة الكاملة لمدة عدة ساعات.

من المرجح أن يكون ارتفاع درجة الحرارة ناتجًا عن الحمل الكهربائي الزائد ، ولكن قد يحدث أيضًا بسبب فشل العزل بين ترقيق اللب أو في محول مملوء بالنفط أو تدهور في الزيت أو فشل العزل بين طبقات أو دورات لف المحولات.

3. العزل:

فحص العزل بانتظام للتأكد من أنه لم يتدهور جسديا ، على سبيل المثال أنه لم يصبح هش. ﻗم ﺑﻘﯾﺎس ﻣﻘﺎوﻣﺔ اﻟﻌزل ﺑﯾن اﻟﻣﻟﻔﺎت اﻷوﻟﯾﺔ واﻟﺛﺎﻧوﯾﺔ ، وﺑﯾن ﮐل ﻣﻟف وأرﺿﻲ ، ﻣﻊ اﺧﺗﺑﺎر ﻣﻧﺎﺳب.

من أجل اختبار مقاومة العزل للملف الثانوي إلى الأرض ، من الضروري إزالة رابط earthel من النقطة المحايدة ، إذا كان هناك واحد. من المهم التأكد من استبدال رابط التأريض بعد الاختبار.

4. لف المقاومة:

ﻗﻢ ﺑﻘﻴﺎس ﻣﻘﺎوﻣﺔ اﻟﻤﻠﻔﺎت ﺑﺠﺴﺮ واﻗﺎرن اﻟﻘﺮاءات ﻣﻦ وﻗﺖ ﻵﺧﺮ ﻣﻊ اﻟﻘﻴﻢ اﻟﻮاردة ﻓﻲ اﻟﻤﻮاﺻﻔﺎت. يشير الاختلاف الملحوظ من القيمة المتوقعة والمحددة ، خاصة إذا حدث في مرحلة واحدة من لف فقط ، إلى خطأ ، على سبيل المثال دائرة قصيرة بين المنعطفات.

5. مستوى الزيت:

لاحظ مستوى الزيت وإضافة الزيت الطازج إذا لزم الأمر للحفاظ على المستوى الصحيح. يجب فحص الحالة أو الخزان لاحتمال تسرب الزيت.

6. حالة الزيت:

افحص الزيت بحثًا عن علامات التزود بالزلاجة. سوف ينظر إلى الحمأة كوديعة لاصقة على اللفافات والجوانب أو أسفل الخزان. وجودها بطانيات اللفات ويمنع النفط من تبريدها. في حالة العثور على الحمأة ، يجب تفريغ المحول وتنظيفه بالكامل من الزيت وإعادة تعبئته بزيت طازج ومختبر.

7. اختبارات الزيت:

مرة واحدة في كل عام ، أو أكثر في كثير من الأحيان إذا لزم الأمر أو شكوك ، يتم أخذ عينة من النفط من المحولات وإرسالها إلى مختبر للاختبار. تهدف الاختبارات إلى التأكد من أن الزيت لم يمتص الماء ، وأنه لم يصبح حامضيًا. إن وجود الرطوبة في الزيت يقلل من قوتها العازلة وقد يؤدي إلى انهيار العزل. تسبب الحموضة التآكل داخل لف المحولات.

8. الاستراحة:

إذا كان المحول مملوءًا بمنفث ، فلاحظ حالة هلام السليكا وتجديد المادة الكيميائية عند التشبع. عادة ما يتم تلوين هلام السيليكا للإشارة إلى حالته ، فإنه يتغير من اللون الأزرق إلى الوردي لأنه يمتص الرطوبة.



موصى به

أنواع رواسب المحيطات: الودائع الوخيمة والبيئية
2019
دور ريادة الأعمال في التنمية الاقتصادية
2019
مقال حول علاج السرطان
2019