طريقة استخدام الحاسبة
- يُختار المحول أحادي الطور أو ثلاثي الطور، وتُدخل القدرة المقنّنة بوحدة kVA والجهدان (جهد خط-خط في المحول ثلاثي الطور).
- تُدخل خسائر اللاحمل P0 وخسائر الحمل Pk عند التيار المقنّن من تقرير الاختبار أو ورقة البيانات.
- يُدخل الحمل الفعلي بوحدة kVA، أو بوحدة kW مع معامل القدرة، أو تيارًا مقيسًا في الجهة الثانوية.
- تُقرأ نسبة التحميل والخسائر والكفاءة، وتعطي الأداة أيضًا الحمل الذي تبلغ عنده الكفاءة ذروتها.
طريقة الحساب: المعادلة
خسائر الحمل (خسائر النحاس) هي خسائر I²R في الملفات. وبما أن التيار يتناسب مع الحمل، فإن هذه الخسائر تتناسب مع مربع نسبة التحميل. أما خسائر اللاحمل (خسائر القلب) فتتوقف على الجهد والتردد، وتبقى ثابتة تقريبًا ما دام المحول مغذّى. وتبلغ الكفاءة أعلى قيمها حين تتساوى الخسارتان.
الرموز والوحدات
| الرمز | المعنى | الوحدة |
|---|---|---|
| S_rated | القدرة المقنّنة على لوحة البيانات | kVA |
| S_load | الحمل الفعلي | kVA |
| x | نسبة التحميل كسرًا من القدرة المقنّنة | — |
| P_0 | خسائر اللاحمل (خسائر القلب الحديدي) | W |
| P_k | خسائر الحمل (النحاس) عند التيار المقنّن | W |
| η | الكفاءة | % |
مثال محلول
محول 1000 kVA بجهد 11 kV / 415 V، خسائر لاحمله P0 = 1700 W وخسائر حمله Pk = 10 500 W، ويحمل 750 kVA بمعامل قدرة 0.9:
الافتراضات
- الخسائر المدخلة مأخوذة عند درجة الحرارة المرجعية والجهد المقنّن.
- التيارات تهمل تيار المغنطة وتنظيم الجهد تحت الحمل.
- خسائر مراوح التبريد أو المضخات غير داخلة في الكفاءة.
حدود الاستخدام
- تتوقف قدرة المحول على التحميل الزائد على درجة الحرارة المحيطة ودورة الحمل وفئة التبريد. ودليلا التحميل هما IEC 60076-7 (للمحولات المغمورة بالزيت) وIEC 60076-12 (للمحولات الجافة)، إلى جانب حدود الصانع.
- تزيد التيارات التوافقية خسائر التيارات الدوامية والخسائر الشاردة على ما يعطيه التناسب مع x². والمحولات التي تغذي أحمالًا لاخطية قد تحتاج إلى تقنين بمعامل K أو إلى تخفيض قدرتها.
- الكفاءة عند نقطة تشغيل واحدة لا تخبر بشيء عن خسائر الطاقة على دورة حمل متغيرة؛ ولذلك تُرجَّح النتيجة بعدد الساعات عند كل حمل.
المراجع
معايير ومراجع تتناول هذا الموضوع؛ اعتمد الإصدار المعمول به في بلدك.
- IEC 60076-1، محولات القدرة — الجزء 1: عام (تعريفات خسائر اللاحمل وخسائر الحمل والاختبارات الروتينية).
- IEC 60076-7، دليل تحميل محولات القدرة المغمورة بالزيت المعدني؛ وIEC 60076-12 للمحولات الجافة.
- IEEE Std C57.12.00، المتطلبات العامة لمحولات التوزيع والقدرة والتنظيم المغمورة بالسوائل.
- IEEE Std C57.91، دليل تحميل المحولات المغمورة بالزيت المعدني.
أسئلة شائعة
أين أجد P0 وPk؟
في تقرير اختبار المصنع، أو في ورقة بيانات الصانع تحت اسمي «خسائر اللاحمل» و«خسائر الحمل» (وتسمى أحيانًا «خسائر القصر» عند درجة مرجعية 75 °C أو 120 °C). وقد تحدد قواعد التصميم البيئي أو الكفاءة الإقليمية قيمًا قصوى لمقاس محولك.
لماذا تكون الكفاءة أعلى تحت الحمل الكامل؟
خسائر القلب ثابتة، وخسائر النحاس تزداد مع مربع الحمل. وتبلغ الكفاءة ذروتها حين تتساويان، وهذا يحدث في كثير من محولات التوزيع عند حمل يقارب 30–50 %.
هل يمكن تشغيل المحول فوق 100 %؟
أحيانًا، ولفترات محدودة. ويتوقف ذلك على درجة الحرارة المحيطة والحمل السابق وتقادم العزل، وهذا التقدير من شأن أدلة التحميل والصانع لا من شأن حساب مبسّط.
أي تيار أستخدم لتحجيم الكابل؟
يُستخدم تيار الحمل الكامل للملف المعني للموصلات المقنّنة على قدرة المحول، مع قواعد الحماية في الكود المعمول به. أما التيار الفعلي فيبيّن مقدار الهامش المتبقي.