المحول الكهربي والمحرك الكهربي: الكفاءة وخطوط نقل القدرة
المحول يعمل بـالحث المتبادل: تيار متغير في الابتدائي يغيّر الفيض فيتولد جهد في الثانوي. وكل مسائله تدور حول نسبة اللفات والقدرة. وفي صفحة الأسئلة تجد باقي الدرس.
فكرة المحول
يحتاج جهدًا متغيرًا، فالبطارية لا تصلح: الفيض الثابت لا يولّد جهدًا في الثانوي.
القلب حديد مطاوع، وتداخل الملفين يقلل تسرب الفيض.
المحول لا يغير التردد ولا شكل الموجة.
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
المحول يعمل بالحث المتبادل ويحتاج فيضًا متغيرًا، والتيار موحد الشدة والاتجاه (ثابت) لا يغير الفيض
الإجابة (ج).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
المحول الرافع يعمل بجهد متردد وقلبه حديد مطاوع، وعدد لفات الثانوي أكبر من الابتدائي: Ns=100>Np=10
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
المصدر بطارية (جهد مستمر) فالفيض ثابت ولا يتولد جهد في الثانوي، فيكون الفرق صفرًا
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
المحول لا يغير التردد فالنسبة 1:1
الإجابة (د).
المحول المثالي
VpVs=NpNs=IsIp
رافع للجهد: Ns>Np فيقل التيار (Is<Ip).
خافض للجهد: Ns<Np فيزداد التيار.
القدرة ثابتة: Pp=Ps.
جهد الثانوي يتحدد بالمصدر ونسبة اللفات، ولا يتأثر بالحمل.
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
القدرة ثابتة في المحول المثالي Pp=Ps والتردد والفيض لا يتغيران
Vs>Vp فـ Is<Ip أي تقل القيمة العظمى للتيار
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
NpNs=VpVs⇒Ns=80×1050=400 لفة
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Vs=VpNpNs=240×2=480 V
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Is=IpNsNp=3×21=1.5 A
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Vs=VpNpNs=240×5000250=12 V
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
جهد الثانوي يتحدد بجهد المصدر ونسبة اللفات Vs=VpNpNs ولا يتأثر بالحمل فلا يتغير
الإجابة (ج).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
بفتح المفتاح تزداد المقاومة الكلية للثانوي فيقل Is
Pp=Ps والجهد ثابت فيقل تيار الابتدائي
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
NpNs=VpVs⇒Ns=200×10050=100 لفة وهي بين a و b
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Ns=200×100400=800 لفة
300+500=800 وهي بين b و d
الإجابة (ج).
كفاءة المحول
η=PpPs=VpIpVsIs
وفي مسائل هذا الدرس للمحول غير المثالي:
η=VpNsVsNp
الفقد في القدرة =Pp−Ps=(1−η)Pp.
الجهد على اللفة الواحدة يساوي NpVp في المحول المثالي.
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
η=VpNsVsNp⇒0.9=Vp×212×33
Vp=220 V
الإجابة (ج).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
η=VpIpVsIs=120×23000×0.06=0.75=75%
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
η=VpNsVsNp=220×117.6×10=0.8=80%
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
η=PpPs=0.8 أي أن الفقد في القدرة 20% من قدرة الابتدائي
الإجابة (ج).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Ps=ηVpIp=0.9×110×2=198 W
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
η=VpNsVsNp⇒0.96=220Ns24×440
Ns=50 لفة
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
η=VpNsVsNp⇒0.8=200Ns8×1600
Ns=80 لفة
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
الجهد على اللفة =1100220=0.2 V
Nx=0.26=30 لفة و Ny=0.212=60 لفة
الإجابة (أ).
القدرة والحمل
P=VsIs=Is2R=RVs2
عند فتح فرع في الثانوي تزداد مقاومته الكلية فيقل التيار، ويقل تيار الابتدائي معه.
في جهاز يعمل بجهد متردد اذكر دائمًا هل القيمة فعالة أم عظمى: P=RVrms2.
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
نقل الزالق من (1) إلى (2) يقلل Np فـ Vs=VpNpNs يزداد
Is=RVs تزداد و P=VsIs تزداد
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Vs=2602=60 V و Is=VsP=601500=25 A
Ip=IsNpNs=25×10080=20 A
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
P=RVs2=104(2×104)2=4×104 W
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Vs,max=400×20050=100 V
P=RVrms2=2RVmax2=2×251002=200 W
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
كل ملف ثانوي مستقل، وجهده VpNpNs يتحدد بالجهد ونسبة اللفات فقط، وفتح (K) لا يغيره، فتبقى الإضاءة ثابتة
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
الجهد على اللفة =1200600=0.5 V
(Vs)1=60×0.5=30 V و (Vs)2=30×0.5=15 V
الإجابة (د).
محولان متتاليان
جهد خرج الأول هو جهد دخل الثاني، فتُضرب النسب، وتُضرب الكفاءتان:
V2=V1Np1Ns1Np2Ns2ηtotal=η1η2
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
V2=V1×N3N×N4N=50×3×4=600 V
الإجابة (ج).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Vs=ηVpNpNs فالأول 0.75×50×4=150 V
والثاني 0.75×150×4=450 V
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
PsourcePR=ηxηy=0.9×0.9=10081
الإجابة (د).
نقل القدرة
لرفع الجهد على الخط يقل التيار I=VP، فيقل الفقد Ploss=I2R.
رفع الجهد عشر مرات يقلل الفقد إلى 1001.
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
I=VP يقل للعُشر، والفقد Ploss=I2R يقل لـ (101)2=1001
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Vline=200×5=1000 V و I=VP=1000100000=100 A
Ploss=I2R=1002×4=40 kW
η=100100−40=60%
الإجابة (ج).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
ΔV=IR=200×0.5=100 V
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
Ploss=I2R=2002×0.5=2×104 W
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
I=VP=2×104400000=20 A
Ploss=I2R=202×200=8×104 W
الإجابة (أ).
المحرك الكهربي
المحرك يحول الطاقة الكهربية إلى ميكانيكية، وعزم الازدواج عليه τ=NBIAsinθ حيث θ الزاوية بين العمودي على الملف والمجال.
المبدل يعكس اتجاه التيار كل نصف دورة ليستمر الدوران في اتجاه واحد.
عند الوضع العمودي على المجال يكون العزم صفرًا، ويستمر الدوران بالقصور الذاتي.
أثناء الدوران تتولد emf عكسية تزداد بزيادة السرعة حتى يثبت الدوران:
I=RV−emfb
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
المحرك الكهربي يحول الطاقة الكهربية إلى ميكانيكية (والمولد العكس)
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
المبدل (الكوموتيتور) يعكس اتجاه التيار في الملف كل نصف دورة
الإجابة (ج).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
بعد ربع دورة يكون الملف عموديًا على المجال وينقطع التيار ويتلاشى العزم، فيستمر الملف في الحركة بالقصور الذاتي
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
تتولد في الملف emf مستحثة عكسية تزداد بزيادة السرعة حتى يتساوى عزم الازدواج مع عزم الاحتكاك فتثبت السرعة
الإجابة (د).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
I=RV−emfb=20220−180=2 A
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
I=RV−emfb فبازدياد السرعة تزداد emf العكسية حتى تثبت، ويقل التيار حتى يثبت
الإجابة (ب).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
عندما يكون الملف عموديًا على المجال تنقطع الفرشتان عن التيار (فاصل المبدل) فينعدم التيار وتنعدم القوة
الإجابة (أ).
سؤال من درس «المحول الكهربي»اعرض الحل
عند أقصى سرعة emfb≈V فزيادة emf المصدر تزيد emf العكسية اللازمة، أي تزداد أقصى سرعة
الإجابة (أ).
قبل الامتحان
حدّد هل المحول رافع أم خافض من Ns و Np قبل أي حساب.
في المحول المثالي القدرة ثابتة، وفي غير المثالي استخدم الكفاءة.
في خط النقل اذكر I=VP ثم I2R.
المحول لا يعمل بالتيار المستمر ولا يغير التردد.
في المحرك: التيار =RV−emfb والعزم صفر في الوضع العمودي على المجال.
راجع الأسئلة في صفحة الأسئلة واختر درس المحول الكهربي.