محول الجهد الثابت

جهاز يحوّل الجهد أو التيار أو المعاوقة. يُصنع وفقًا لمبدأ الحث الكهرومغناطيسي. اخترع البريطانيان غولارد وجيبس أول محول عملي عام 1883. يتكون أساسًا من جزأين: القلب الحديدي والملف (أو حزمة الملفات). يُصنع القلب الحديدي عادةً من صفائح فولاذية سيليكونية مُرقّقة، ولكن يمكن أيضًا تصنيعه من الفريت. يحتوي الملف على لفتين أو أكثر. تُسمى اللفة المتصلة بمصدر الطاقة باللفة الابتدائية، وتُسمى اللفات الأخرى باللفة الثانوية. عند تطبيق جهد متناوب U1 على اللفة الابتدائية، يتولد تيار متناوب I1 فيها، ويتولد تدفق مغناطيسي متناوب في القلب الحديدي، مما يُولد جهدًا مستحثًا U2 في اللفة الثانوية. في الظروف المثالية، يتناسب الجهدان الابتدائي والثانوي U1 وU2 طرديًا مع عدد لفات الملف الابتدائي W1 والثانوي W2، أي U1/U2 = W1/W2. يتناسب التياران الابتدائي والثانوي I1 و I2 عكسيًا مع عدد لفات الملف الابتدائي W1 والثانوي W2، أي أن I1/I2 = W2/W1. وتتناسب معاوقة الملف الابتدائي والثانوي طرديًا مع مربع عدد لفات الملف الابتدائي والثانوي، أي أن Z1/Z2 = W1/W2. عمومًا، لا يوجد اتصال كهربائي بين الملفين الابتدائي والثانوي (باستثناء المحولات الذاتية)، لذا يُفضل فصل الدائرتين. تُصنف أنواع المحولات إلى أحادية الطور، وثلاثية الطور، ومتعددة الأطوار وفقًا لعدد أطوار الطاقة؛ ووفقًا لبنية القلب أو الملف، تُصنف إلى محولات ذات قلب، ومحولات غلاف، ومحولات حلقية، ومحولات ذات رقائق معدنية.

محول الجهد الثابت (CVT): من أهم معاييره نسبة الجهد، ومعدل تنظيم الجهد، ومقاومة النحاس، والكفاءة، وارتفاع درجة الحرارة، وقوة العزل الكهربائي. ولكل نوع من أنواع المحولات متطلبات خاصة. يجب أن يتمتع المحول بعمر افتراضي طويل. يُعدّ التقادم الحراري العامل الرئيسي الذي يُحدد عمر محولات الجهد المنخفض، فنظرًا لعمل نظام العزل فيها عند درجات حرارة عالية لفترات طويلة، يتسبب تبخر طبقة الطلاء في هشاشة مادة العزل وتشققها، مما يؤدي إلى حدوث عطل كهربائي. ويؤدي كل ارتفاع في درجة حرارة التشغيل بمقدار 8-10 درجات مئوية إلى تقصير عمر المحول إلى النصف. أما بالنسبة لمحولات الجهد العالي، فيُعدّ التفريغ الإكليلي العامل الرئيسي المؤثر على عمرها. ويرتبط حجم هذا التأثير بتردد التشغيل، وشدة التفريغ الإكليلي، ومقاومة مادة العزل للتفريغ الإكليلي، وشدة المجال الكهربائي أثناء التشغيل. لذا، يجب تجنب التفريغ الإكليلي. وتُعدّ الرطوبة العامل الأكبر الذي يؤثر على التشغيل الموثوق للمحول في مختلف الظروف البيئية. فالمحولات ذات المقاومة الضعيفة للرطوبة ستتعرض لانخفاض حاد في عمرها، أو حتى لتلف طبقة العزل واحتراقها، إذا ما تعرضت لبيئة حارة ورطبة لفترة طويلة. لذا، يجب اتخاذ تدابير فعالة لمقاومة الرطوبة للمحولات المستخدمة في الأجهزة اللاسلكية والأجهزة الإلكترونية ذات الأهمية النسبية. وفي موسم الأمطار، يجب تشغيلها وتسخينها بانتظام لإزالة الرطوبة وزيادة عمر المحول.