بسيطةالدرس 6

الدرس 6: المُحوِّلاتُ الكهربائيّة

المسألة الثالثة

من كتاب الفيزياء، الصفحة 160

يبلغُ عددُ لفّاتٍ أوّليّة مُحوّلة 3750 لفّة، وعددُ لفّات ثانويِّتها 125 لفّة، نطبّقُ بينَ طرفَي الأولية توتُّراً مُنتِجاً Ueff p=3000 V، ونربطُ بينَ طرفَي الثانويّة دارةً تحوي على التّفرُّع:

مُقاوَمةٌ صرفٌ، الاستطاعةُ المُستهلَكة فيها Pavg1=1000 W.

وشيعةٌ لها مُقاوَمة أومية، الاستطاعة المُستهلَكة فيها Pavg2=1000 W، يمرّ فيها تيّارٌ يتأخَّرُ بالطّور عن التّوتُّرِ المُطبّق بمقدارِ π3 rad

المطلوب:

  1. 1.قيمةِ الشِّدَّة المُنتِجة للتيّار المارّ في المُقاوَمة.
  2. 2.قيمة الشِّدَّة المُنتِجة للتيّار المارّ في الوشيعة.
  3. 3.قيمةِ الشِّدَّة المُنتِجة للتيّار المارّ في ثانوية المُحوِّلة.
  4. 4.الشِّدَّةِ المُنتِجة للتيّار المار في الدَّارة الأولية للمُحوِّلة.

امتحان: جاء سؤالٌ على نمطها في امتحان دورة عام 2024 (الفرع العلميّ)، الدورة الأولى، في المسألة الثانية من السؤال السادس: محوّلة تغذّي مقاومةً ووشيعةً عامل استطاعتها نصف على التفرّع، بأرقامٍ أخرى.

الحلّ خطوةً خطوة

حاول أن تحلّ بنفسك أوّلاً، ثمّ افتح الخطوات واحدةً بعد الأخرى وقارن.

  1. 1. قيمةِ الشِّدَّة المُنتِجة للتيّار المارّ في المُقاوَمة.

    توتّر الثانويّة
    Us=Up NsNp=3000×1253750=100 V
    العلاقة

    المقاومة على التفرّع، فبين طرفيها Us، وشدّتها على توافقٍ مع التوتّر:

    Pavg1=Us IR  ⇒  IR=Pavg1Us
    الجواب
    IR=1000100=10 A
  2. 2. قيمة الشِّدَّة المُنتِجة للتيّار المارّ في الوشيعة.

    العلاقة

    الاستطاعة المتوسّطة في الوشيعة، وcos⁡π3=12:

    Pavg2=Us ILcos⁡π3IL=Pavg2Uscos⁡π3
    الجواب
    IL=1000100×0.5=20 A
  3. 3. قيمةِ الشِّدَّة المُنتِجة للتيّار المارّ في ثانوية المُحوِّلة.

    إنشاء فرينل

    نرسم شعاع شدّة المقاومة على حامل التوتّر، ثمّ من رأسه شعاع شدّة الوشيعة متأخّراً بالزاوية π3. وشعاع شدّة الثانويّة يمتدّ من مبدأ الشعاع الأوّل إلى رأس الثاني:

    u⃗
    IR
    IL
    Is
    φˉ
    π3
    إنشاء فرينل للشدّتين المنتجتين: IR=10 A على حامل التوتّر، وIL=20 A متأخّرةٌ بالزاوية π3، والمحصّلة Is. الرسم من عندنا.
    العلاقة
    Is2=IR2+IL2+2 IR ILcos⁡π3
    التعويض
    Is2=100+400+2×10×20×12=700
    الجواب
    Is=107≈26.5 A
  4. 4. الشِّدَّةِ المُنتِجة للتيّار المار في الدَّارة الأولية للمُحوِّلة.

    العلاقة

    نعدّ المحوّلة مثاليّة، فنسبة الشدّتين تساوي نسبة التحويل:

    IpIs=μ=NsNp=1253750=130
    التعويض
    Ip=10730
    الجواب
    Ip≈0.88 A