المحول الكهربائي هو جهاز يعتمد مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لتغيير جهد التيار المتردد، وتتألف مكوّناته الرئيسية من الملف الابتدائي والملف الثانوي والنواة الحديدية (النواة المغناطيسية). ومن وظائفه الأساسية: تحويل الجهد، تحويل التيار، تحويل الممانعة، العزل، استقرار الجهد (في المحولات ذات التشبع المغناطيسي)، وغيرها.

 
يمكن تصنيف المحولات إلى محولات التوزيع، ومحولات الطاقة، والمحولات المغلقة بالكامل، والمحولات المدمجة، ومحولات النوع الجاف، ومحولات الغمر في الزيت، ومحولات الأحادية الطور، ومحولات أفران الصهر الكهربائية، ومحولات المقومات، والمفاعلات، ومحولات الحد من التداخل، ومحولات حماية الصواعق، ومحولات اختبارات المحولات ذات الهيكل الصندوقي، ومحولات الزوايا، ومحولات التيار العالي، ومحولات الإثارة، وغيرها.

يُعد المحول الكهربائي من المعدات الأساسية لنقل وتوزيع الطاقة، ويُستخدم على نطاق واسع في الصناعة والزراعة والنقل والمجتمعات الحضرية وغيرها من المجالات. يبلغ عدد المحولات العاملة في الصين نحو 17 مليون محول، بقدرة إجمالية تناهز 11 مليار كيلو فولت أمبير. وتمثل خسائر المحولات نحو 40% من إجمالي خسائر الطاقة في شبكات النقل والتوزيع، ما يتيح إمكانات كبيرة لتحقيق وفورات في استهلاك الطاقة.

المحول الكهربائي هو جهاز يستخدم مبدأ الحث الكهرومغناطيسي لتغيير الجهد المتناوب، وتتألف مكوّناته الرئيسية من الملف الابتدائي والملف الثانوي والنواة. يُستخدم في المعدات الكهربائية والدوائر اللاسلكية غالباً لرفع الجهد، وتحقيق مطابقة الممانعة، والعزل الكهربائي الآمن، وغيرها من التطبيقات. وفي المولدات الكهربائية، يمكن إحداث قوة دافعة كهربائية في الملف سواءً أكان حركة الملف تمر عبر مجال مغناطيسي أم كان المجال المغناطيسي يتحرك خلال ملف ثابت. وفي كلتا الحالتين، لا يتغير مقدار التدفق المغناطيسي، لكن يتغير عدد خطوط التدفق المغناطيسي التي تعبر الملف، وهذا يمثل مبدأ الحث المتبادل. إن المحول الكهربائي هو جهاز يستخدم الحث الكهرومغناطيسي المتبادل لتحويل الجهد والتيار والممانعة.

تشمل مكوّنات المحول جسمه (القلب، الملف، العازل، الموصل)، زيت المحول، خزان الزيت وجهاز التبريد، جهاز تنظيم الجهد، أجهزة الحماية (ممتص الرطوبة، قناة الهواء الأمنية، مرحل الغاز، حافظة الزيت وجهاز قياس الحرارة، وغيرها)، ووصلة الخرج. أما التركيب والوظيفة المحددة فهما كما يلي:

(1) القلب الحديدي. يُعدّ القلب الحديدي الجزء الأساسي في الدائرة المغناطيسية للمحول. وعمومًا، يتميز بارتفاع نسبة السيليكون، وبسماكة تبلغ 0.35 مم أو 0.3 مم أو 0.27 مم، كما يُغطّى سطحه بطلاء عازل. ويُصنع من صفائح فولاذ سيليكوني مدرفلة على الساخن أو على البارد، وتُرصّ بشكل متراص. ينقسم القلب الحديدي إلى جزأين: عمود القلب الحديدي واللوحة العرضية؛ إذ يُغلَّف عمود القلب باللفائف، بينما تُستخدم اللوحة العرضية لإغلاق الدائرة المغناطيسية.

(2) اللفّ. يُعدّ اللفّ الجزء الدائري من المحول، ويُلفّ بسلك مزدوج مغطّى بسلك مسطح معزول أو بسلك دائري مطلي بالمينا. يرتكز مبدأ عمل المحول على مبدأ الحثّ الكهرومغناطيسي، ونأخذ هنا محولاً أحادي الطور ذا لفّين كمثال لتوضيح مبدأ عمله الأساسي: عندما تُطبَّق الجهد U1 على لفّ الجانب الأولي، يتدفّق التيار I1، فيتولّد في القلب الحديدي تدفق مغناطيسي متناوب O1؛ وتُسمّى هذه التدفقات المغناطيسية بالتدفق المغناطيسي الرئيسي. وبفعل هذا التدفق، يُحثّ كلٌّ من اللفّين على الجانبين جهدًا كهربائيًا على حدة، مما يؤدي في النهاية إلى تشغيل جهاز التحكم في المحول.
1. يُقسَّم تصنيف المحولات وفقًا لمستوى الجهد إلى: 1000 كيلوفولت، 750 كيلوفولت، 500 كيلوفولت، 330 كيلوفولت، 220 كيلوفولت، 110 كيلوفولت، 66 كيلوفولت، 35 كيلوفولت، 20 كيلوفولت، 10 كيلوفولت، 6 كيلوفولت، 0.66 كيلوفولت، 0.38 كيلوفولت، 0.22 كيلوفولت، وغيرها. 2. وبحسب وسط العزل ونظام تبديد الحرارة: محول جاف، ومحول مغمور بالزيت؛ ويُقسَّم المحول الجاف بدوره إلى: محول جاف مصبوب براتنج الإيبوكسي من طراز SCB، ومحول جاف غير مغلف بعزل من الفئة H من طراز SGB10.
3. وفقًا لمواد البنية الأساسية: محول ذو قلب مصنوع من فولاذ السيليكون المصفح، ومحول ذو قلب ملفوف من فولاذ السيليكون، ومحول ذو قلب من سبيكة غير متبلورة.
4. وفقًا لتسلسل توفير الطاقة المصمم: SG، SJ، S7، S9، S11، S13، S15.
5. وفقًا لعدد الأطوار: محول أحادي الطور، محول ثلاثي الأطوار.
6. وفقًا للقدرة: تبلغ القدرات المصنفة للمحوّلات في الصين 3 كيلو فولت أمبير، 5 كيلو فولت أمبير، 10 كيلو فولت أمبير، 15 كيلو فولت أمبير، 20 كيلو فولت أمبير، 25 كيلو فولت أمبير، 30 كيلو فولت أمبير، 40 كيلو فولت أمبير، 50 كيلو فولت أمبير، 80 كيلو فولت أمبير، 100 كيلو فولت أمبير، 125 كيلو فولت أمبير، 160 كيلو فولت أمبير، 200 كيلو فولت أمبير، 250 كيلو فولت أمبير، 315 كيلو فولت أمبير، 400 كيلو فولت أمبير، 500 كيلو فولت أمبير، 630 كيلو فولت أمبير، 800 كيلو فولت أمبير، 1000 كيلو فولت أمبير، 1250 كيلو فولت أمبير، 1600 كيلو فولت أمبير، 2000 كيلو فولت أمبير، 2500 كيلو فولت أمبير، 3150 كيلو فولت أمبير، 4000 كيلو فولت أمبير، 5000 كيلو فولت أمبير، وغيرها.
لقد قمت بتنظيم هذا الأمر وتصنيفه حسب الاستخدام، مع الصور التالية:

(1) محول الطاقة يُستخدم محول الطاقة لرفع الجهد أو خفضه في نظام الطاقة، وذلك لنقل الكهرباء وتوزيعها واستهلاكها في المصانع والمناجم، وهو أكثر أنواع المحولات شيوعًا واستخدامًا. ويمكن تصنيف محولات الطاقة إلى الأنواع التالية: (1) محول الرفع ينقل الجهد المنخفض الصادر عن محطة توليد الكهرباء إلى منطقة استهلاك بعيدة بعد رفعه.

(2) يخفض المحول التنازلي الجهد العالي المُورَّد لتلبية احتياجات كل شبكة كهربائية.

(3) تُركّب محولات التوزيع في مختلف أنظمة شبكات التوزيع الخاصة بالإنتاج الصناعي والزراعي.

(4) محول الربط لربط نظامي المحطة الفرعية.

(5) المحول المستخدم في المصنع أو المستعمل يُستخدم للمحول الذي تستخدمه المولدات أو محطات التحويل، كما يمكن أن يشير إلى المحول الخاص بالمصانع ومؤسسات التعدين.

(2) محول الأجهزة يُستخدم محول الأجهزة في أجهزة القياس وأجهزة الحماية بالمرحلات. ويمكن تقسيم محولات الأجهزة إلى: (1) محولات الجهد؛ (2) محولات التيار.
(3) محولات ذات أغراض خاصة يمكن تقسيم المحولات ذات الأغراض الخاصة إلى الأنواع التالية: (1) محول فرن كهربائي للصهر. (2) محول مقوم للاستخدام في التحليل الكهربائي والتطبيقات الكيميائية.

(3) محول الاختبار يضم محول اختبار التردد الكهربائي، ومنظم الجهد، وغيرها من المعدات، وتُستخدم هذه الأجهزة عند اختبار المعدات الكهربائية؛ إذ يمكن لمحوّل اختبار التردد الكهربائي رفع الجهد لاختبار المعدات الكهربائية عالية الجهد. كما يتيح منظم الجهد ضبط الجهد لاستخدامه أثناء عملية الاختبار.

(4) محول اللحام الكهربائي (المعروف أيضًا باسم محول لحام القوس) يُستخدم في عمليات اللحام.

ثانيًا، المواصفات والنماذج
من بين محددات المحولات، توجد العديد من المواصفات والأنماط للمحولات، كما تختلف دلالات الأنواع المختلفة من هذه المواصفات.
شائع: محول من النوع الجاف
يعني المحول من النوع الجاف "SCB10-1000KVA/10KV/0.4KV" أن
إن الرمز S يعني أن هذا المحول هو محول ثلاثي الأطوار، وإذا استُبدِل S بـ D، فهذا يعني أن هذا المحول أحادي الطور.
C تعني (محول من النوع الجاف)؛ لفّ الملف مصبوب بالراتنج ليشكّل جسماً صلباً.
تشير B إلى لفّ الألمنيوم؛ فإذا كانت R، تُمثَّل باللفّ النحاسي؛ وإذا كانت L، تُمثَّل باللفّ الألمنيوم؛ وإذا كانت Z، تُمثَّل بتنظيم الجهد أثناء التشغيل (لا يُشار إلى النحاس).
يمثل الرقم 10 رقم التسلسل التصميمي، المعروف أيضًا برقم التسلسل التقني.
تشير القدرة الاسمية لهذا المحول إلى 1000 كيلو فولت أمبير (1000 ك.ف.أ).
10 كيلوفولت تعني الجهد الاسمي للطرف الأول، و0.4 كيلوفولت تعني الجهد الاسمي للطرف الثاني.
يشير النموذج القياسي لـ«محول الطاقة» إلى المعنى
من نموذج محول الطاقة: يتكوّن عادةً من رموز تشير إلى عدد الأطوار، وطرق التبريد، وطرق تنظيم الجهد، وأنوية الملفات وغيرها من المواد، بالإضافة إلى سعة المحول، والجهد المقنن، وطرق توصيل الملفات.
على سبيل المثال: معنى طراز المحول "SFSZ9-31500/110"
S: ثلاثي الأطوار، F: مبرد بالهواء، S: ثلاثي الملفات، Z: تنظيم الجهد أثناء التشغيل، 9: رقم التصميم التسلسلي من النوع 9.
31500: سعة مقدرة تبلغ 31500 كيلوفولت أمبير
110: مواصفات ونماذج المحولات من النوع الصندوقي بجهد مصنّف 110 كيلوفولت
على الجانب الأساسي: تُصمَّم محولات الطاقة من النوع الصندوقي (والتي يُشار إليها عادةً باسم «محولات الطاقة الصندوقية») في غلافٍ صندوقيٍّ بطريقة مركزية، وتتميّز بحجمٍ صغير ووزنٍ خفيف وضجيجٍ منخفض وخسارةٍ قليلة وموثوقيةٍ عالية، وتُستخدم على نطاقٍ واسع في الأحياء السكنية والمراكز التجارية ومحطات الإنارة والمطارات والمصانع والمناجم والمؤسسات، وكذلك في المستشفيات والمدارس وغيرها من الأماكن.
تنقسم محطات التحويل من النوع الصندوقي عمومًا إلى فئات بقدرات 315، 400، 500، 630، 800، 1000، 1250، 1600، و2000 كيلوفولت أمبير (KVA) حسب حجم القدرة.

3. مواصفات ونماذج المحولات، مع شرح لمعايير تصنيف المحولات والمواصفات والنماذج الشائعة الاستخدام

تنقسم المواصفات إلى 36 فولت، 110 فولت، 0.4 ألف فولت، 10 آلاف فولت، 22 ألف فولت، 6 آلاف فولت، 35 ألف فولت، 110 آلاف فولت، 220 ألف فولت، 350 ألف فولت، 200 ألف فولت، 500 ألف فولت، 250 ألف فولت، 600 ألف فولت.
وفقًا للقدرة، تتوافق السعة المصنفة لمحولات التيار في الصين مع معامل الأولوية R10، أي أنها تُحسب وفق مضاعفات العدد 10 إلى القوة العاشرة، مثل 50 كيلوفولت أمبير، 80 كيلوفولت أمبير. وهناك العديد من نماذج المحولات، مثل:
100 كيلوفولت أمبير، وتتكون موديلات المحولات من: عدد ملفات المحول + عدد الأطوار + طريقة التبريد + ما إذا كان هناك إجبار على دوران الزيت + تنظيم الجهد تحت الحمل أو بدون حمل + الرقم التسلسلي للتصميم + "-" + القدرة + الجهد المقنن للجهد العالي.
على سبيل المثال، SFPZ9-120000/110
يشير إلى محول ثلاثي الأطوار (يُحذف عدد الملفات في حالة المحول ثنائي الملف، فإذا كان ثلاثي الملفات يُضاف حرف S أمام الرقم) من نوع التبريد بالهواء مع تدوير الزيت القسري وتعديل الجهد أثناء التشغيل، ويحمل رقم التصميم 9، وبقدرة 120000 ك.ف.أ، مع جهد مصنّف قدره 110 ك.ف.أ على جانب الجهد العالي.
تبلغ سعة المحول وفقًا للمعيار الوطني: 30 كيلو فولت أمبير، 50 كيلو فولت أمبير، 63 كيلو فولت أمبير، 80 كيلو فولت أمبير، 100 كيلو فولت أمبير، 125 كيلو فولت أمبير، 160 كيلو فولت أمبير، 200 كيلو فولت أمبير، 250 كيلو فولت أمبير، 315 كيلو فولت أمبير، 400 كيلو فولت أمبير، 500 كيلو فولت أمبير، 630 كيلو فولت أمبير، 800 كيلو فولت أمبير، 1000 كيلو فولت أمبير، 1250 كيلو فولت أمبير، 1600 كيلو فولت أمبير، 2000 كيلو فولت أمبير،
التصنيف
تُصنَّف المحولات وفقًا لطريقة التبريد إلى: محولات من النوع الجاف (ذات التبريد الذاتي)، ومحولات مغمورة بالزيت (ذات التبريد الذاتي)، ومحولات الفلوريد (ذات التبريد التبخيري).
تصنف وفقًا لطرق مقاومة الرطوبة: محولات مفتوحة، محولات مغلفة بالراتنج، محولات مغلقة.
تصنف وفقًا لتركيب النواة الحديدية أو الملف: محول النواة (نواة إدخال، نواة على شكل حرف C، نواة من الفريت)، محول الغلاف (نواة إدخال، نواة على شكل حرف C، نواة من الفريت)، محول الحلقي، محول رقائق المعدن.
تصنف حسب عدد مراحل التغذية: محول أحادي الطور، محول ثلاثي الطور، محول متعدد الأطوار.
تصنيف حسب الاستخدام: محول طاقة، محول لتنظيم الجهد، محول صوتي، محول التردد المتوسط، محول التردد العالي، محول النبضات.
ثانيًا، المعلمات المميزة
من محول الطاقة 1، التردد التشغيلي
تتمتع خسارة قلب المحول والتردد بعلاقة وثيقة، لذا ينبغي تصميمه واستخدامه وفقًا لتردد التشغيل؛ ويُطلق على هذا التردد اسم تردد التشغيل.
2. القدرة المقدرة
يمكن أن يعمل لفترة طويلة ضمن التردد والجهد المحددين، ولا يتجاوز قدرة الخرج الارتفاع المحدد في درجة الحرارة.
3. الجهد المقنن
يشير إلى الجهد المسموح بتطبيقه على ملف المحول، والذي لا يجوز أن يتجاوز القيمة المحددة أثناء التشغيل.
4. نسبة الجهد
يشير إلى نسبة جهد الملف الابتدائي إلى جهد الملف الثانوي للمحول، وهناك فرق بين نسبة الجهد في حالة عدم التحميل ونسبة الجهد تحت التحميل.
5. عندما يكون الدائرة المفتوحة الثانوية لتيار الحمل الخالي
في المحول، لا يزال هناك قدرٌ معين من التيار في الملف الابتدائي، ويُسمّى هذا الجزء من التيار بتيار عدم الحمل. يتكوّن تيار عدم الحمل من تيار المغنطة (الذي يولد التدفق المغناطيسي) وتيار فقدان الحديد (الذي ينجم عن فقدان اللب). بالنسبة لمحول طاقة يعمل بتردد 50 هرتز، فإن تيار عدم الحمل يساوي تقريبًا تيار المغنطة.
6. فقدان الحمل الخالي
يشير إلى فقدان القدرة المُقاسَ في مستوى الملف الابتدائي عندما يكون الملف الثانوي مفتوحًا. يُعدّ فقدان اللب هو الفقد الرئيسي، يليه فقدان تيار عدم الحمل الناتج عن مقاومة النحاس في ملف الملف الابتدائي (فقدان النحاس)، وهو ضئيل جدًا.
7. الكفاءة
يشير إلى النسبة المئوية لعلاقة القدرة الثانوية P2 بالقدرة الأولية P1. وبوجه عام، كلما ارتفع تصنيف القدرة للمحول، ازدادت كفاءته.
8. مقاومة العزل
يشير إلى أداء العزل بين ملفات المحول وبين الملفات والنواة. يرتبط مستوى مقاومة العزل بخصائص المواد العازلة المستخدمة، ودرجة الحرارة، ومستوى الرطوبة.