05 خامسًا: كفاءة المحول وأسباب فقد الطاقة
التعريف
- لو لم يحدث أي فقد في الطاقة لكانت كفاءة المحول 100%، ويسمى المحول المثالي، وهو غير موجود عمليًا.
- كفاءة المحول (η): نسبة الطاقة الكهربية التي نحصل عليها من الملف الثانوي إلى الطاقة المعطاة للملف الابتدائي في الزمن نفسه.
\[\begin{gathered}\eta = \dfrac{V_{s} I_{s}}{V_{p} I_{p}} \times 100\%\end{gathered}\]
- إذا كانت الطاقة المفقودة 10% من الطاقة الأصلية كانت كفاءة المحول 90%.
أسباب الفقد وطرق الحد منه
- تحول جزء من الطاقة الكهربية إلى حرارة في أسلاك الملفين بسبب مقاومتها. العلاج: استخدام أسلاك معدنية (نحاس) ذات مقاومة صغيرة جدًا.
- تحول جزء من الطاقة إلى حرارة في القلب الحديدي بسبب التيارات الدوامية. العلاج: صنع القلب من شرائح معزولة من الحديد المطاوع السليكوني ذي المقاومة النوعية الكبيرة.
- تحول جزء من الطاقة إلى طاقة ميكانيكية تُستنفد في تغيير اتجاه مغنطة جزيئات القلب. العلاج: استخدام الحديد المطاوع السليكوني لأن جزيئاته المغناطيسية تتحرك بسهولة.
أمثلة محلولة
✍️ أمثلة محلولة
- مثال 1: محول مثالي يخفض جهد المنزل من 220 V إلى 11 V، وعدد لفات ملفه الابتدائي 1000 لفة.
- احسب عدد لفات الثانوي، وشدة التيار في الابتدائي إذا كان تيار الثانوي 4 A.
- الحل:
- \[\begin{gathered}\dfrac{V_{s}}{V_{p}} = \dfrac{N_{s}}{N_{p}}\end{gathered}\] ← \[\begin{gathered}\dfrac{11}{220} = \dfrac{N_{s}}{1000}\end{gathered}\]
- \[\begin{gathered}N_{s} = \dfrac{1000 \times 11}{220} = 50\end{gathered}\] لفة
- لأنه مثالي: \[\begin{gathered}V_{p} I_{p} = V_{s} I_{s}\end{gathered}\] ← \[\begin{gathered}220 \times I_{p} = 11 \times 4\end{gathered}\]
- \[\begin{gathered}I_{p} = \dfrac{44}{220} = 0.2 A\end{gathered}\]
- مثال 2: جرس كهربي موصل بمحول كفاءته 80% يعطي 8 V من مصدر قوته الدافعة 220 V، وعدد لفات ملفه الابتدائي 1100 لفة.
- احسب عدد لفات الثانوي، وشدة تيار الثانوي إذا كان تيار الابتدائي 0.1 A.
- الحل:
- \[\begin{gathered}N_{s} = \dfrac{N_{p} \times V_{s}}{V_{p}} = \dfrac{1100 \times 8}{220} = 40\end{gathered}\] لفة
- \[\begin{gathered}\eta = \dfrac{V_{s} I_{s}}{V_{p} I_{p}}\end{gathered}\] ← \[\begin{gathered}0.8 = \dfrac{8 \times I_{s}}{220 \times 0.1}\end{gathered}\]
- \[\begin{gathered}I_{s} = \dfrac{0.8 \times 22}{8} = 2.2 A\end{gathered}\]
- مثال 3: محول رافع نسبة لفاته Nₛ : Nₚ = 20 : 1 وصل ملفه الابتدائي بمصدر 230 V وتيار الابتدائي 10 A، وكفاءته 90%.
- احسب جهد الثانوي وتيار الثانوي.
- الحل:
- \[\begin{gathered}V_{s} = 230 \times 20 = 4600 V\end{gathered}\]
- قدرة الدخل = \[\begin{gathered}230 \times 10 = 2300 W\end{gathered}\]
- قدرة الخرج = \[\begin{gathered}0.9 \times 2300 = 2070 W\end{gathered}\]
- \[\begin{gathered}I_{s} = \dfrac{2070}{4600} = 0.45 A\end{gathered}\]