” صناعــــة المحــــــولات “


” صناعــــة المحــــــولات “

في هذا الموضوع شرح المواد اللازمة لانتاج محولات التوزيع والقدرة مركزا على المحولات الشائعة الاستخدام والمبردة بالزيت

اولا : المواد والاجهزة الازمة لانتاج المحولات بصورة عامة هي
1- الحديد الكهربائي
2- الموصلات
3-العوازل
4-زيوت العزل
5-مآخذ التيار (البوشنجات)
6-مغيرات الجهد
7-اجهزة ومتحسسات ملحقة مثل مزيلات الرطوبة ومعدات السيطرة على تدفق الزيوت وغيرها
8- حديد خزان التبريد ومواد متعلقة بالخزان والتجميع الميكانيكي له
وساحاول لاحقا تفصيل كل من الفقرات اعلاه

 

صناعــــة المحــــــولات

1- الحديد الكهربائي :

يعتبر الحديد الكهربائي من النوع CGOS (Cold Rolled Grain Oriented Silicon Steel) النوع الاكثر شيوعا في ايامنا الحاضرة للاستخدام في صناعة المحولات بالرغم من وجود انواع اخرى وبمواصفات اعلى ولكن استخدامها لازال محدودا مثل (Amorphes , Mu ****ls , Nicle-Iron).
الخصائص المميزة للحديد السليكوني المدرفل على البارد CGOS بالمقارنة مع اولى انواع الحديد الاعتيادي المستخدمة قديما هي : قلة خسائر التخلف (hysteresis losses) الضائعة بشكل قدرة حرارية في حديد المحولة ، ارتفاع المقاومة النوعية بالحديد مما يعني قلة خسائر التيارات الدوامة ، زيادة النفاذية النسبية (permeability) ، الفيض المحتث الاقصى عند التشبع ، وكذلك استقرار المواصفات المغناطيسية على عمر حديد المحولة .
انواع الحديد الاكثر استخداما الان هي من الاصناف (M3,M4) حسب تصنيف AISI والحرف M يعني ان الحديد مغناطيسي والرقم الذي يليه يتعلق بمقدار الخسارة لكل رطل في الانواع الاولى من الحديد (مثلا M4 حديد مغناطيسي بخسائر 0.4 W/lb at 1.5T,60Hz) .

صناعــــة المحــــــولات
يباع هذا الحديد عادة على شكل بكرات ضخمة عرضها حواي المتر ويتم تقطيعه حسب الحاجة بالمصنع وسمكه حوالي (0.3mm) والحديد هذا معزول بطبقة طلاء مؤكسد للشريحة ومعامل التجميع له في المحولات بعد التقطيع (0.95-0.97).

2- اسلاك الملفات :
وتكون من النحاس او الالمنيوم ولكن النحاس هو الغالب وتقسم الاسلاك المستخدمة بصناعة ملفات المحولات الى :
• اسلاك دائرية (round) معزولة بالدهن (enameled round wires ) وهي الاكثر شيوعا وتصنف بصورة عامة حسب تحملها للحرارة وبحسب نوع العازل الذي تعزل به . اصناف الحرارة للاسلاك كما يلي : ( 105°C ,130°C ,155°C ,180°C ,200° C, 240° ( C
• اسلاك مستطيلة (rectangular wires) وتكون ايضا معزولة بالدهن (enameled) ولها خصائص الاسلاك الدائرية .
• اسلاك مستطيلة معزولة بورق العزل وبعض مواصفاتها كما يلي
Conductor Dimensions
• Thickness : 1.0mm – 0.8mm
• Width : 2.5mm – 30.0mm
• رقائق (foils) او بكرات (Rolls)
وهي عبارة عن شرائح بكرات من الشرائح تتراوح اسماكها بين (0.05-0.3 mm) اما اطوالها ففمكن ان تصل الى المتر اما البكرات فاسماكها تتراوح مابين (0.1-3 mm) وطولها (200-1200 mm) ويتم عند لفها بالمحولات ادراج ورق العزل .
• 3- العوازل :
من المواد الاولية الداخلة بصناعة المحولات هي العوازل المختلفة المستخدمة لاغراض العزل المختلفة داخل المحولة ، بعض هذه العوازل ورقية او قد تكون طبقات من الورق المقوى وقد تاخذ اشكالا مختلفة مثل اشكال مجاري الزيت والاشكال الاسطوانية وغيرهاالكثير .
يمكن تقسيم انواع العوازل الى :
1- عوازل من الخشب المضغوط (Densified Wood)
2- عوازل ورق مضغوط والواح مضغوطة (Pressboard & Presspaper)
3- الورق والالواح المضغوطة الارميدية (Aramid Presspaper & Pressboard)
4- عوازل مرنة
وللعوازل اصناف مقسمة بالاعتماد على الحرارة التي تتحملها منها
• Class A (105°C)
• Class B (130°C)
• Class F (155°C)
• Class H (180°C)

هناك انواع لماركات مسجلة لورق العزل المستخدم لعزل الشرائح والمقاطع الموصلة المستخدمة في صنع الملفات بعضها له خصائص مسامية تؤهله لامتصاص الزيت واعطاء خصائص عزل ممتازة لمحولات الزيت ، والبعض الاخر يستعمل مع المحولات الجافة وهذه بعض منها :
• Kraft Paper
• Thermally upgraded paper
• Crepe paper
• Lumirror
• Nomex

4- زيت العزل :
يستخدم زيت التبريد في المحولة لغايتين اساسيتين وهما زيادة العزل الكهربائي ، ولتبريد المحولة . ويجب على الزيت ذو النوعية الجيدة ان يمتلك خصائص فيزيائية وكيميائية مستقرة ، حيث ان التغيرات الكيميائية غير المستقرة تسبب تكوين الحامضية العضوية والترسبات في الزيت . في حين ان الرطوبة والماء الوجود بالزيت و المواد الكاربونية تسبب انخفاض مواصفات العزل الكهربائي للزيت .
من الخصائص التي يجب الانتباه عليها عند اختيار الزيت هي درجة اللزوجة (kinematic viscosity) ، درجة التوهج (flash point)، درجة الانسكاب (pour point) ، تحملية العزل (dielectric strength) ، مقدار tan delta للزيت ومقدار رقم التعادل (mg KOH) .
هناك انواع عديدة الان من زيوت العزل التي تستخدم لتبريد وعزل المحولات هذه بعض انواعها :
Mineral Oil : وهي الزيوت الاكثر استخداما الان وتستخرج من التكرير للنفط الخام وله خصائص عزل كهربائي ممتازة ومستقر لمدى جيد من درجات الحرارة درجة توهجه حواي 140 درجة مئوية
Silicon Oil : وهي زيوت غير سامة امينة ومستقرة لدرجات حرارة واسعة ومقاومة للتاكسد ولها خصائص جيدة .
Natural Ester : وهي زيوت نباتية لاتحتوي اي مواد هالوجينية او بترولية او سليكونية وهي غير سامة لها درجات توهج عالية (حواي 330 درجة) وبسبب طبيعتها لها خصائص صديقة للبيئة وتعتبر اكثر امانا من ناحية الاحتراق ومن الناحية الكيميائية.

5- مآخذ التيار (Terminals) :
تتم توصيلات التغذية الكهربائية لملفات المحولة عبر تشكيلات معينة تسمى البوشنج (bushing) ، وحسب تصميم المحولة . يتم توصيل المحولة عبر نوعين رئيسيين واحد للمآخذ المكشوفة والاخر للمآخذ المغطاة بصندوق توصيل النهايات .

انواع البوشنجات المستخدمة في التوصيلات المكشوفة والمغطاة هي :

• النوع الاول فيه قضيب التوصيل ملحوم لنهاية الملف ، ويخترق التوصيل البورسلين المثقوب من الوسط ليوفر منفذا للتيار في نهايته معزولا عن الجسم المحيط به . تثبت نهاية القضيب بالبورسلين عبر غشاء كازكيت لمنع الزيت من التسرب ويتم شد النهايات ببراغي توصيل
• النوع الثاني يكون فيه البوشنج البورسليني والموصلات مصبوبة ويتم اجراء التوصيل للملفات والقابلوات عبر براغي وصامولات مربوطة في طرفي التوصيل للبوشنج
• النوع الاخير عبارة عن ناقل تيار (bus bar) مصبوب بالايبوكسي ويستعمل مع نوع المحولات الموصلة عبر صندوق تغطية .

6- مغيرات الجهد (tap changer) :
وهي نوعين
• Off Circuit Tap Changer
ومن تسميتها هي النوع الذي يمكن اجراء عملية تغيير مآخذ الملفات للمحولة عند اطفاء المحولة وعملية التغيير تتم يدويا ، هذا ويكون مغير الجهد داخل الزيت عند التركيب . وهذا النوع يستخدم عادة مع محولات التوزيع ويوجد منه من يعمل على (20 او 30 كيلوفولت) ويتحمل تيارات (10،30،60 امبير) ويوجد منه مايتغير بين(3-7 خطوات) ولهذا النوع اشكال متنوعة .
• On Circuit Tap Changer
وهذا النوع الاخر من مغيرات الجهد يمكن فيه تغيير الجهد والمحولة بحالة الاشتغال ولمنع حصول الشرارة يجب وجود زيت في صندوق مغير الجهد . ويكون هذا النوع من مغيرات الجهد اما مستقلا معزولا عن خزان المحولة او ينصب بخزان المحولة وهناك محرك يقوم بعملية تغيير الجهد .

7- الاجهزة الملحقة :
وهي مجموعة من الالات والمعدات المتخصصة التي تصنع في معامل خاصة وقسم منها يربط حسب الطلب وتستخدم لمراقبة حالة المحولة وحمايتها وانواعها :
• Air Dehumidifier
• Bochholz Relay
• Flaw Gauges
• Gas Density Monitor
• Integrated Safety Detector
• Oil Level Indicator
• Pressure Monitor
• Pressure Relief Valves
• Rapid Pressure Rise Relay
• Temperature Control Unit

8- المواد المتعلقة بخزان التبريد في المحولات الزيتية والقطع المربوطة معه :
وهي مواد كثيرة تشمل اولا الحديد اللازم لصنع خزان التبريد والخزان الاحتياطي وصندوق توصيلات المحولة والذي يصنع من الواح الحديد الصلب (steel plate) وباسماك مختلفة حسب التصميم ، وهناك ايضا مقاطع حديدية باشكال متنوعة مثل U chanels وبراغي شد وصامولات لاحكام ربط الحديد الكهربائي ولعمل قاعدة الجزء الفعال من المحولة ولصناعة حلقات الرفع للمحولة (lifting lugs) وبكرات ارجل المحولة الحديدية.
ولعملية لحام الخزان وتقطيع قطع الحديد المختلفة نحتاج غازات صناعية مثل الاركون والاوكسجين والمستخدمة لعملية اللحام والقطع وكذلك اسلاك لحام .
وهناك ايضا مرتبط بالخزان انابيب معدنية باقطار مختلفة وفلنجات وصمامات القفل الميكانيكية للانابيب والتي عن طريقها يتم املاء وتفريغ المحولات من الزيت .
وللمساعدة على احكام قفل الخزان نحتاج الى اشكال مختلفة من المطاط الصناعي المسمى (neoprene casket) في مناطق الاقفال للبوشنجات والغطاء العلوي للخزان واي منفذ مابين جسم المحولة الخارجي والجزء الفعال .
وفي المحولات الضخمة قد تحتاج الى مراوح هواء لتبريد الخزان او مضخات لتدوير الزيت قسريا .
واخيرا لاننسى الاصباغ التي تطلى بها المحولة بعد اكمال تصنيع الخزان , ولوحة تعليم المحولة (name plate) المطبوعة على الحديد وفيها مواصفات المحولة.