تابع الطاقه

الفصل الثانى
الطاقة الشمسية
مقدمة:
إن القلق من تلوث هواء المدن ومن المطر الحمضي وتسرب النفط والمخاطر النووية وارتفاع حرارة الأرض يحث على إعادة تفحص بدائل الفحم والنفط والطاقة النووية ، وعلى الرغم من أن مصادر الطاقة البديلة ليست خالية من التلويث عموماً ، فإنه يوجد مجال واسع من الخيارات التي يكون ضررها البيئي أقل بكثير من مصادر الطاقة التقليدية .
إن أفضل التقنيات الواعدة هي التي تسخر طاقة الشمس حيث يعتبر التحويل الحراري المباشر للإشعاعات الشمسية إلي طاقة كهربائية عبر الخلايا الشمسية تقنية جديدة ومتطورة وهو صناعة إستراتيجية باعتبارها مصدراً طاقوياً مستقبلياً سيكون له الأثر الأكبر في المحافظة على مصادر الطاقة التقليدية ولأغراض أهم واستغلال أثمن علاوة على أن مصدر طاقته مجاني ولا ينضب ونظيف ودون مخلفات أو أخطار .
تعريف الخلايا الشمسية :
إن الخلايا الشمسية هي عبارة عن محولات فولتضوئية تقوم بتحويل ضوء الشمس المباشر إلي كهرباء ، وهي نبائظ شبه موصلة وحساسة ضوئياً ومحاطة بغلاف أمامي وخلفي موصل للكهرباء .
لــقد تم إنــماء تقنيات كثيرة لإنـتــاج الخلايـا الشمسيـــة عبر عــــمــليات متسلسلة من المعالجات الكيميائية والفيزيائية والكهربــائيـــة عـــلى شكــل متكاثف ذاتي الآليــــة أو عالي الآلية ، كمـــا تـم إنماء مــــواد مختلفـــة من أشبــاه الموصلات لتصنيع الخلايـــا الشمسية على هيئة عناصر كعنصر السيليكون أو على هيئة مركبات كمركب الجاليوم زرنيخ وكربيد الكادميوم وفوسفيد الأنديوم وكبريتيد النحاس وغيرها من المواد الواعدة لصناعة الفولتضوئيات .

ميكانيكية تيار الخلايا الشمسية :
الخلية الشمسية للتطبيقات الأرضية هي رقاقة رفيعة من السيليكون مشابة بمقادير صغيرة من الشوائب لإعطاء جانب واحد شحنة موجبة والجانب الآخر شحنة سالبة مكونة ثنائياً ذا مساحة كبيرة .
تولد الخلايا الشمسية قدرة كهربائية عندما تتعرض لضوء الشمس حيث الضوئيات ( الفوتونات ) والتي يحمل كل منها كماً طاقوياً محدداً يكسب الإلكترونات الحرة طاقة تجعلها تهتز حرارياً وتكسر الرابط الذري بالشبكة بالمادة الشبه موصلة ويتم تحرير الشحنات وإنتاج أزواج من الإلكترون في الفراغ . تنطلق بعد ذلك حاملات الشحنة هذه متجهة نحو وصلة الثنائي متنقلة بين نطاقي التوصيل والتكافؤ عبر الفجوة الطاقوية وتتجمع عند السطح الأمامي والخلفي للخلية محدثة سريان تيار كهربي مستمر عند توصيل الخلية بمحمل كهربي وتبلغ القدرة الكهربية المنتجة للخلية الشمسية عادة واحد وات.
أنواع الخلايا الشمسية التجارية :
تم تصنيع خلايا شمسية من مواد مختلفة إلا أن أغلب هذه المواد نادرة الوجود بالطبيعة أولها خواص سامة ملوثة للبيئة أو معقدة التصنيع وباهظة التكاليف وبعضها لا يزال تحت الدراسة والبحث وعليه فقد تركز الاهتمام على تصنيع الخلايا الشمسية السيليكونية وذلك لتوفير عنصر السيليكون في الطبيعة علاوة على أن العلماء والباحثين تمكنوا من دراسة هذا العنصر دراسة مستفيضة وتعرفوا على خواصه المختلفة وملاءمته لصناعة الخلايا الشمسية المتبلرة ومتصدعة التبلر .
1- الخلايا الشمسية السيليكونية المتبلرة :
تصنع هذه الخلايا من السيليكون عبر إنماء قضبان من السيليكون أحادي أو عديد التبلر ثم يؤرب إلي رقائق و تعالج كيميائياً وفيزيائياً عبر مراحل مختلفة لتصل إلي خلايا شمسية .
كفاءة هذه الخلايا عالية تتراوح بين 9 – 17 % والخلايا السيليكونية أحادية التبلر غالية الثمن حيث صعوبة التقنية واستهلاك الطاقة بينما الخلايا السيليكونية عديدة التبلر تعتبر أقل تكلفة من أحادية التبلر وأقل كفاءة أيضاً .
2- الخلايا الشمسية السيليكونية الأمورفية ( متصدعة التبلر ) :
مادة هذه الخلايا ذات شكل سيليكوني حيث التكوين البلوري متصدع لوجود عنصر الهيدروجين أو عناصر أخرى أدخلت قصداً لتكسبها خواص كهربية مميزة وخلايا السيليكون الأمورفي زهيدة التكلفة عن خلايا السيليكون البلوري حيث ترسب طبقة شريطية رقيقة باستعمال كميات صغيرة من المواد الخام المستخدمة في عمليات قليلة مقارنة بعمليات التصنيع البلوري . ويعتبر تصنيع خلايا السيليكون الامورفي أكثر تطويعاً وملاءمة للتصنيع المستمر ذاتي الآلية .
تتراوح كفاءة خلايا هذه المادة ما بين 4 – 9 % بالنسبة للمساحة السطحية الكبيرة وتزيد عن ذلك بقليل بالنسبة للمساحة السطحية الصغيرة وإن كان يتأثر استقرارها بالإشعاع الشمسي .

تطبيقات الخلايا الشمسية :
تركز الاهتمام على إدخال الفولتضوئيات كمصدر للطاقة المتجددة في التطبيقات الأرضية بغية تطوير التقنية ووسائل الاستخدام في قطاع السكن والصحة والتعليم والصناعة والزراعة والنفط وغيرها في الاستخدامات
الفولتضوئيات الجذابة اقتصادياً وفي المناطق المعزولة والنائية حيث تنقص تكلفة شبكات الكهرباء العامة وتساعد في الإنماء الاقتصادي والتطوير الاجتماعي المحلي .
والمسطحات الفولتضوئية هي مصدر القدرة الكهربية لهذه التطبيقات ، حيث يتكون المسطح من عدة خلايا (متصلة معاً بصفائح سلكية معدنية ) مغطاة بملف من البلاستيك الحراري مثل أسيتات فينيل إيثيل أو غيره وآخر من التدلار لحمايتها من الأشعة فوق البنفسجية ومغلقة بصفيحة زجاجية من الأمام وطبقة واقية تعمل كقاعدة إنشائية من الزجاج أو من الألياف الزجاجية أو الخزف الصيني عند الخلف مركب عليها صندوق وصلة كهربائية ومحاط بإطار معدني .
وهذه المسطحات يعوّل عليها بتطرف كمصدر طاقة كهربائية لأن ليس لها أجزاء متحركة وذات عمر طويل يتراوح من 15 إلي 35 سنة و أمان للبيئة ، كما تضفي على المباني شكلاً معمارياً جميلاً.
ويمكن تصنيف وتحديد التطبيقات الأرضية وفق القدرة الكهربائية علي النحو التالي :-
* تطبيقات ذات قدرة منخفضة :
وتشمل الأجهزة والمنظومات التالية :
- الحاسبات والألعاب الإلكترونية والساعات .
- أجهزة الإذاعة المسموعة وشاحنات وسائط القدرة المنخفضة .
* تطبيقات ذات قدرة متوسطة :
وتشمل المنظومات التالية :
الإنارة – أجهزة الإذاعة المرئية – ثلاجات اللقاح والأمصال – إشارات المرور والإنذار – مراوح الأسقف ( التهوية ) – هواتف الطوارئ – شاحنات السياج الكهربي .
حيث يشحن السياج المحاط بالمزارع وأماكن تربية الحيوانات لمنعها من الاقتراب منها .
* تطبيقات ذات قدرة متوسطة وعالية :
ضخ المياه – محطات اتصالات الموجات السنتيمترية – محطات الأقمار الصنـــــاعية الأرضية – الوقاية المهبطية لحماية أنابيب النفط والغاز والمنشآت المعدنية من التآكل – تغذية شبكة الكهرباء العامة .
كلفة كهرباء الخلايا الشمسية :
تتراوح تكلفة الوات ذروة في الأسواق العالمية ما بين 8 إلي 10 دولارات بـــالنسبة للــدول المستوردة بينما تصل تكلفة الوات ذروة بالنسبة للتطبيقات ذات القدرة المتوسطة والقدرة المتوسطة و العالية إلي 30 دولار و تزيد هذه التكلفة وفق التصميم و أجهزة التحكم والتخزين الساكن و الإلكترونـات المساعدة إلا أن تكلفة الـوات ذروة بالنسبة للقدرة العاليــة (المحطات الكهـروشمسية ذات سعة الميجاوات) تقل قليلاً عن 20 دولار .
إن الاقتصاديات الحالية لتطبيقات ومنظومات الخلايا الشمسية وبعضها فعال التكلفة وبعضها الآخر غير ذلك وهي صورة ديناميكية تماماً حيث الأسعار و انخفضت خلال العقد الماضي

الشركات العالمية المصنعة للخلايا الشمسية :
الشركات العالمية العاملة في هذا المجال كثيرة من بينها شركة سولار الألمانية – الفواتوات الفرنسية – اتيار سولار في إيطاليا – كرونار في يوغسلافيا – استروبور في كندا – وهيليودينايكا في البرازيل .
وشركات عديدة في الولايات المتحدة واليابان وهناك شركات متعددة الجنسيات أيضاً .
الاستثمارات العالمية في مجال الطاقة الشمسية :
تستثمر الدول المصنعة أموالاً طائلة في مجال الخلايا الشمسية وذلك على مستوى البحث والتطوير والتطبيق بغية الوصول إلي تخفيض أسعارها وزيادة كفاءتها وتسهيل طرق إنتاجها وجعلها واعدة للإنتاج والتطبيق الموسع والجدول رقم (2) يوضح استثمارات بعض الدول في مجال مشاريع الخلايا الشمسية .

كما تسعى هذه الدول الصناعية جادة من خلال مراكز البحث والتطوير إلي تخفيض تكلفة الوات ذروة إلي 0.5 أو 1 دولار مع سنة 2000 ولا غرابة في ذلك فقد كانت تكلفة الوات ذروة 300 – 350 دولار في الخمسينــات حين كـان هذا المجـال مقصوراً على أبحاث الفضاء .
وعليه فإن الأرقام المشار إليها في ميزانية الإنفاق ومبالغ الاستثمارات إنما تدل على ما توليه الدول المتقدمة من اهتمام بالغ لامتلاك الفولتضوئيات لها خاصة وأن المصادر التقليدية آخذة في النضوب بالإضافة إلي ضمان استحواذها على الأسواق العالمية لمنتجات الفولتضوئيات .
استثمارات الطاقة الشمسية في الوطن العربي :
يدرك العاملون في مجال الطاقة أن الأراضي العربية هي من أغنى مناطق العالم بالطاقة الشمسية ويتبين ذلك بالمقارنة مع بعض دول العالم الأخرى ولو أخذنا متوسط ما يصل الأرض العربية من طاقة شمسية وهو 5 كيلو واط – ساعة / متر مربع / اليوم و افترضنا أن الخلايا الشمسية بمعامل تحويل 5 % وقمنا بوضع هذه الخلايا الشمسية على مساحة 16000 كيلو متر مربع في صحراء العراق الغربية ( وهذه المساحة تعادل تقريباً مساحة الكويت ) و أصبح بإمكاننا توليد طاقة كهربائية تساوي 10 4 × 400 ميجا واط – ساعة في اليوم ، أي ما يزيد عن خمسة أضعاف ما نحتاجه اليوم وفي حالة فترة الاستهلاك القصوى .
ومن البديهي أيضاً أن طاقتنا النفطية ستنضب بعد مائة عام على الأكثر وهو أحسن المصادر للطاقة وذلك لعدم وجود كميات كبيرة من مادة اليورانيوم في بلداننا العربية بالإضافة إلي تكلفة أجهزة الطاقة وتقدم تكنولوجيتها خلال السنوات الخمسين الماضية و إمكانية عدم اللحاق بها وهو ما جعلنا مقصرين في استثمارها و نأمل أن لا تفوتنا الفرصة في خلق تكنولوجيات عربية لاستغلال الطاقة الشمسية وهي لا زالت في بداية تطورها .
إن لاستعمال بدائل الطاقة مردودين مهمين أولهما جعل فترة استعمال الطاقة النفطية طويلة وثانيهما تطوير مصدر للطاقة آخر بجانب مصدر النفط الحالي .
ومن التجـارب المحدودة لاستخدامات الطاقة الشمسية في البلاد العربية ما يلي :
1- تسخين المياه والتدفئة وتسخين برك السباحة بواسطة الطاقة الشمسية أصبحت طريقة اقتصادية في البلدان العربية وخاصة في حالة تصنيع السخانات الشمسية محلياً .
2- تعتبر الطاقة الشمسية أحسن وسيلة للتبريد حيث أنه كلما زاد الإشعاع الشمسي كلما حصلنا على التبريد وكلما كانت أجهزة التبريد الشمسي أكثر كفاءة ، ولكن تكلفة التبريد الشمسي تكون أعلى من السعر الحالي للتبريد بثلاثة إلي خمس أضعاف تكلفته الاعتيادية ويعود السبب لارتفاع التكلفة لمواد التبريد الشمسي ومعدات تجميع الحرارة وتوليد الكهرباء .
ولو استعرضنا البحث والتطبيقات السارية للطاقة الشمسية في الوطن العربي لتبين لنا أن استخدام السخانات الشمسية أصبح شيئاً مألوفاً في بعض البلدان العربية بينما بقيت صناعة الخلايا بصورة تجارية متأخرة في جميع البلدان العربية بسبب تكلفة إنشاء المصنع الأولية و إتباع سياسة التأمل القائلة ( يجب الانتظار ريثما تنخفض الكلفة ) .
إن معظم التجارب الميدانية والمختبرية لاستغلال الطاقة الشمسية في الوطن العربي لا تزال في مراحلها الأولى ويجب تنشيطها و الإكثار منها و لو استعرضنا ما تقوم به دول العالم في هذا المجال و بخاصة الدول المتقدمة صناعياً والتي لا تملك خمس ما تملكه الدول العربية من الطاقة الشمسية لوجدنا أن بريطانيا وحدها تنفق على مشاريع الطاقة الشمسية ما يعادل جميع ما تنفقه الدول العربية مجتمعة وينطبق هذا على عدد العاملين في مجالات الطاقة المتجددة حيث يعمل في فرنسا ضعف اللذين يعملون في جميع الدول العربية في هذه المجالات .

اقتصاديات الطاقة الشمسية :

تعتبر تكلفة المواد الأولية لأجهزة استخدام الطاقة الشمسية أهم عائق يحول دون استخدامها بالإضافة إلي المساحة الكبيرة المطلوبة لوضع هذه الأجهزة المجمعة لأشعة الشمس غير المركزة و بالرغم من كل هذه العوامل فهناك بعض الاستخدامات للطاقة الشمسية تعتبر اقتصادية في الوقت الحاضر ، منها تسخين المياه والاستعمالات الأخرى في المناطق النائية مثل توليد الكهرباء وضخ المياه وتحلية المياه والإشارات الضوئية والبث اللاسلكي والحماية الكاثودية وغيرها .
ومن الضروري قبل احتساب تكلفة واقتصاديات الطاقة الشمسية أن نعلم نوع التطبيق الشمسي بالإضافة إلي مواصفات المكان أي هل منطقة نائية أو قرب مدينة أو في داخل المدينة ؟ ويجب معرفة فترة التشغيل اليومية وهل هناك حاجة إلي تخزين الطاقة أم لا ؟ وهل هناك حاجة إلي الصيانة ومدى تكرارها ؟ .
ومن المعلوم بأن معظم البلدان العربية تدعم أسعار الكهرباء المولدة بالمشتقات النفطية لمواطنيها ولا بد من أخذ هذا الدعم في الاعتبار عند مقارنة تكلفة توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الشمسية .
و إذا أخذت جميع هذه العوامل في الحسبان و اتبعت الطرق الصحيحة لاستغلال و استخدام هذا النوع من الطاقة بشكل اقتصادي ومحاولة تطويرها إلي الشكل الأفضل قد يؤدي إلي انخفاض تكلفة الوات الواحد المنتج منها .
بعض مشاكل استخدام الطاقة الشمسية :
إن أهم مشكلة تواجه الباحثين في مجالات استخدام الطاقة الشمسية هي وجود الغبار ومحاولة تنظيف أجهزة الطاقة الشمسية منه وقد برهنت البحوث الجارية حول هذا الموضوع أن أكثر من 50 % من فعالية الطاقة الشمسية تفقد في حالة عدم تنظيف الجهاز المستقبل لأشعة الشمس لمدة شهر .
إن أفضل طريقة للتخلص من الغبار هي استخدام طرق التنظيف المستمر أي على فترات لا تتجاوز ثلاثة أيام لكل فترة وتختلف هذه الطرق من بلد إلي آخر معتمدة على طبيعة الغبار وطبيعة الطقس في ذلك البلد .
أما المشكلة الثانية فهي خزن الطاقة الشمسية والاستفادة منها أثناء الليل أو الأيام الغائمة أو الأيام المغبرة ويعتمد خزن الطاقة الشمسية على طبيعة وكمية الطاقة الشمسية ، و نوع الاستخدام وفترة الاستخدام بالإضافة إلي التكلفة الإجمالية لطريقة التخزين ويفضل عدم استعمال أجهزة للخزن لتقليل التكلفة والاستفادة بدلاً من ذلك من الطاقة الشمسية مباشرة حين وجودها فقط ويعتبر موضوع تخزين الطاقة الشمسية من المواضيع التي تحتاج إلي بحث علمي أكثر واكتشافات جديدة .
ويعتبر تخزين الحرارة بواسطة الماء والصخور أفضل الطرق الموجودة في الوقت الحاضر . أما بالنسبة لتخزين الطاقة الكهربائية فما زالت الطريقة الشائعة هي استخدام البطاريات السائلة ( بطاريات الحامض والرصاص ) وتوجد حالياً أكثر من عشر طرق لتخزين الطاقة الشمسية كصهر المعادن والتحويل الطوري للمادة وطرق المزج الثنائي و غيرها .
والمشكـلة الثـالثة في استخدامات الطاقة الشمسية هي حدوث التـآكل في المجمعـات الشمسيــة بسبب الأمـلاح الموجودة في الميــاه المستخدمــة في دورات التسخــين وتعتبر الــدورات المغلقـة واستخـــدام مــاء خـال من الأملاح فيها أحسن الحلول للحد من مشكلة التآكل والصدأ في المجمعات الشمسية .
المقترحات و التوصيات :
إن البحث والمثابرة في إيجاد بدائل للطاقة الأحفورية ما هو إلا جزء مكمل لاستمرارية دور الدول العربية كدول مصدرة للطاقة والحفاظ على المستوى الاقتصادي الذي تنعم به هذه الدول الآن ومن أجل مواكبة بقية دول العالم في هذا المجال ، يقترح مراعاة التوصيات
التالية :
1- الدعم المادي والمعنوي وتنشيط حركة البحث في مجالات الطاقة الشمسية.
2- القيام بإنشاء بنك لمعلومات الإشعاع الشمسي ودرجات الحرارة وشدة الرياح وكمية الغبار وغيرها من المعلومات الدورية الضرورية لاستخدام الطاقة الشمسية .
3- القيام بمشاريع رائدة وكبيرة نوعاً ما وعلى مستوى يفيد البلد كمصدر آخر من الطاقة وتدريب الكوادر العربية عليها بالإضافة إلي عدم تكرارها بل تنويعها في البلدان العربية للاستفادة من جميع تطبيقات الطاقة الشمسية .
4- تنشيط طرق التبادل العلمي والمشورة العلمية بين البلدان العربية وذلك عن طريق عقد الندوات واللقاءات الدورية .
5- تحديث دراسات استخدامات الطاقة الشمسية في الوطن العربي وحصر وتقويم ما هو موجود منها .
6- تطبيق جميع سبل ترشيد الحفاظ على الطاقة ودراسة أفضل طرقها بالإضافة إلي دعم المواطنين اللذين يستعملون الطاقة الشمسية في منازلهم .
7- تشجـيع التعاون مع الـــدول المتقدمــة في هـذا المجال والاستفــادة من خبراتهــا على أن يكـون ذلك مبنيــاً على أســاس المســاواة والمنفعة المتبادلة .










الباب الثالث

الموصلات الكهربائيه

الفصل الاول :
الكابلات الارضيه

الفصل الثانى :
الكابلات الهوائيه
الباب الثالث
• الموصلات الكهربائيه

تقسم الموصلات الكهربيه الى نوعين اساسيين هما
1-underground cables
2-overhead lines

الفصل الاول
الكابلات الارضيه
1-وظيفة الكابلات
هى نقل الطاقة بطريقة سليمة من المصدر إلى أجهزة الاستخدام فى المدن والمناطق المزدحمة بالسكان , حيث يصعب مد الخطوط الهوائية. و يرجع استخدام الكبلات الى عام 1926 حيث تم وضع موصل بين طبقتين من الزجاج للعزل داخل مجرى , وعرفت المجموعة المكونة من الموصل و العزل باسم الكابل . وتصنف الكابلات بصورة عامة تبعا للمادة العازلة المستخدمة أو ضمنيا الجهد.
2_مكونات الكابلات:
تصنع الكابلات إما بقلب واحد Single Core أو قلبين أو ثلاثة قلوب Three-Cores وربما أكثر من ذلك ويمكن القول بصفة عامة أن استخدام الكابلات ثلاثية القلب يؤدي إلى خفض التكاليف وخفض قيمة هبوط الجهد أما الكابل أحادي القلب فهو أكثر مرونة واسهل في التركيب والتوصيل ويتكون الكابل وحيد القلب من الموصل والعازل و غطاء والحماية الخارجية ( شكل 1 ) .
أما الكابل ثلاثي القلب فيتكون من الموصل و العازل و مادة الحشو وحزام الربط Belt و ستارة Screen و الغطاء والحماية الخارجية ( شكلا 2و 3 ) .
3- تصنيف الكابلات:
3-1 كابلات ذات جهد أكبر من أو يساوى 11 كيلو فولت :
وهي عادة من الأنواع المعزولة بالورق ويبين شكل (4) بعض من هذه الكابلات , وقد تستخدم بعض الكابلات عزل من الكتان , ويوضح الجدول التالي أقل سمك ممكن لطبقة العزل الورق لمختلف الجهود والذي يتم استخدامه في الكابلات الثلاثية القلب ولها مساحة مقطع يساوى 0.4 بوصة مربعة .

الجهد (فولت ) 3300 6600 11000
السمك (بوصة ) 0.1 الي 0.12 0.13 الي 0.16 0.16 الي 0.22


شكل (1) : كابل احادي القلب مملوء بالزيت


شكل (2) : كابل ذو حجاب معدني

شكل (3) : كابل ذو ثلاث قلوب


وفى الكابلات الشريطية Belted Cables ثلاثية القلب يتم عزل كل الموصلات بالورق ويتم ربط جميع القلوب بطريقة لولبية لتجميعهم ثم يتم حشو الفراغات لتجميع الكابل على شكل دائري المقطع , و يتم إحاطة الثلاثة قلوب بحزام عازل إضافي من الورق المغموس, ثم يتم إحاطته بغلاف رصاصي لمنع دخول الرطوبة , وإذا كان الكابل سيتعرض لقوي ميكانيكية فيتم تسليحه بالصلب وتستخدم طبقة خارجية من الخيش أو كسوة من الجوت مع استخدام مواد واقية . وعند استخدام الكابلات الشريطية ذات الثلاثة قلوب (11 ك ف ) يكون سمك العازل (0.3 بوصة ) بين الموصلات وبين أي موصل والطبقة المغلفة .


شكل (4) : كابلات معزولة بالورق
3-2 كابلات جهد (22 و 33 ك ف)
يتكون الكابل (22 ك ف ) من نوع الكابلات الشريطية ثلاثية القلب ويكون سمك العازل (0.45 ) بين الموصلات , أما سمك العازل في حالة الكابل أحادي القلب فيتراوح من ( 0.24 إلى 0.28بوصة ) .
و فىكابلات الـ ( 33 ك ف ) يكون سمك العازل يساوي (0.6 بوصة ) . ولكن قد تحدث بعض المشاكل للكابل مما يؤدى لتعرضه للكسر . وظهر أن الاجهادات تسبب تلفه وقد تم التغلب على هذه المشكلة بالكبلات ذات الحجاب المعدنى Screened cable بإحاطة كل قلب بورق معدني مثقب و يؤخذ جهد الأرض . و في بعض الكابلات الأخرى تكون هناك طبقة مغلقة من الرصاص لكل قلب ويتم إحاطة الثلاث قلوب معًا بطبقة رصاص رابعة .وقد تستخدم طبقة رصاص للتغليف منفصلة لكل قلب ( كما هو موضح في شكل (2)) و فى بعض الأحيان يتم استبدال الورق المعدني بشريط نحاسي .

3-3 كابلات الجهد العالى ( 66 ك ف.وأعلى)
وفى هذه الحالة يكون الكابل الثلاثي القلب كبير جدًا لذلك يتم استخدام الكابل أحادي القلب. وعيوب هذا النوع (أحادي القلب ) تتمثل في أن التسليح بالصلب يسبب فقد في طبقة التغليف بما يساوي أو يزيد عن الفقد في النحاس لذلك لا يتم تسليحه . وقد وجد أن تغير الأحمال والتغير في درجة الحرارة التي يتعرض لها الكابل تسبب تمدد طبقة الرصاص الدائرية المغلفة عندما ترتفع درجة حرارتها ولا ترجع مرة أخرى عندما تبرد . ومع توالي حدوث ذلك ينتج تمدد زائد للطبقة المغلفة مما يؤدي لتكوين الفقاعات في المادة العازلة ومن ثم حدوث انهيار نهائي . وكمحاولة للتغلب على هذه الظاهرة يتم صنع الكابلات بموصل بيضاوي وطبقة تغليف تقارب شكل الدائرة ومن ثم يكون التغليف غير محكم على القلب .
والكابلات المصمتة التى تم وصفها من قبل يتم استخدامها بنجاح لجهد 66 ك ف . ولكن لا يتم استخدامها بالجهود الأعلى الا اذا تم التغلب على مشكلة تأين الفقاعات .وتوجد طريقتان لتجنب حدوث التأين وهما:
فى الطريقة الأولى يتم منع تكون الفقاعات باستخدام زيت مضغوط رفيع جدًا . وهذا النوع من الكابلات يسمي بالكابلات المعبأة بالزيت Oil- filled cable وفيه الموصل المفرغ يتم تغذيته بزيت من خزانات موضوعة على مسافات على طول الخط . ويوضح شكل 1 كابل معبأ بالزيت أحادي القلب يعمل عند جهد 220 ك ف.
و فى الطريقة الثانية يتم منع تأين الفقاعات باستخدام ضغط هيدروستاتيكي وتسمى هذه الكبلات بالكابلات الضغطية Pressure Cable والكابلات تكون من النوع العادي المصمت ذى ثلاث قلوب مع وجود طبقة تغليف واحدةة لها ذات شكل مثلثي . ويتم إدخال الكابل داخل أنبوبة من الصلب مملوءة بالنيتروجين عند ضغط 180-200 باوند لكل بوصة مربعة . ويعمل الضغط على إبقاء الفقاعات صغيرة بضغطها وأيضًا بجعل الرصاص ينكمش عندما يبرد الزيت . بالإضافة إلى أن الضغط داخل الفقاعة يعمل على تقليل عملية التأين بطريقةملحوظة .
وكذلك توجد الكابلات الغازية Gas cable والتى يستخدم فيها الورق الجاف أو المغموس في الزيت مع استخدام النيتروجين المضغوط عند 200 باوند لكل بوصة مربعة داخل طبقة الرصاص المغلفة حتى يتم إيقاف عملية الـتأين ومن ثم تعمل هذه الكابلات بكفاءة عند الجهود العليا بدون أي تكوين للفقاعات .


















الفصل الثانى
الكابلات الهوائيه

* وتستخد م الكابلات الكهربيه فى الاماكن المحدده المعالم.
الكابلات على وجه العموم
* تستخدم فى نقل الطاقه الكهربيه الى المدن والقرى والمصانع بجهود مختلفه.
1-low voltage. الجهد المنخفض
2-medium voltage. الجهد المتوسط
3-high voltage. الجهد العالى
4-extra high voltage. الجهد الفائق العلو
ويحدد مقاطع الكابلات عده عوامل تختلف باختلاف الاحما ل والجهود المختلفه.
*فى الجهد الفائق العلو يوضع عده اعتبارات
1- السعه 2- المقاومه الماديه
*فى حاله الجهد المتوسط فيوضع
1-السعه 2- المقاومه الماديه
*فى حاله الجهد المنخفض يوضع فى الاعتبار
1-المقاومه الماديه فقط

* اما الخطوط الهوائيه فتستخدم فى الاماكن غير محدده المعالم (الصحراء).
*ويجب ان يراعى عند مد شبكات الجهد الفائق العلو حساب مقاطع الموصلات لتقليل كثافه المجال الكهربى على السطح الخارجى للموصل والذى يتسبب فى فقد عند نقل الطاقه
ويتدخل فى حساب مقاطع الكابل عاملان اساسيان
1-حساب الفقد فى الجهد بحيث لا يزيد عن 5%.
2-درجه حراره الموصل.
**مكونات الكابل الاساسيه
1-الموصل(conductor) ويكون من النحاس او الالومنيوم
2- العزل * ومنه الورق المشبع بالزيت او البولى ايثلين او المطاط او البولى فينيل كلوريدp.v.c)))) او شريط القطن او الحرير العازل المغلف بالبلاستيك.
وهناك صفات لابد توافرها فى الماده العازله
1- ذات مقاومه نوعيه عاليه . 2- قوه جهد عاليه حتى لاتنهار.
3-ذات مرونه . 4- تحمل درجات الحراره العاليه .
5- غير قابل للاشتعال. 6- تقاوم الحامضيه والقلويه.
3-الغطاء المعدنى
* يغلف الغطاء المعدنى الماده العازله لمنع دخول الرطوبه ويستخدم بطول الكابل كارضى ويكون عاده من الرصاص او الالومنيوم
4-الطبقه العازله للغطاء المعدنى
* لمنع دخول الرطوبه لمكونات الكابل الداخليه
5-التسليح
* لحمايه الكابل من التاثيرات الميكانيكيه التى يتعرض لها
6-الطبقه الخارجيه للكابل
المتطلبات الواجب توافرها بالكابلات الكهربيه
1-جوده عزل الكابل ليكون اكثر امانا
2-تدعيم الكابل بطبقه خارجيه للحمايه الميكانيكيه ضد الموءثرات الخارجيه
3-تناسب الموصل مع الحمل
4-المواد المصنوعه منها الكابل ذات درجه مقاومه عاليه للتاثيرات الكيميائيه والطبيعيه
** المواصفات القياسيه للكابلات والموصلات
• وتعتمد هذه المواصفات على المواد المكونه للكابلات ومقاومتها ودرجه توصيلها والتى تعتمد اساسا على نوع الماده ومقطعها وطولها ودرجه حرارتها
تقسيم الكابلات
1-تبعا لجهد التشغيل
أ- كابلات الجهد العالى (( HIGH VOLTAGE CABLE))
** ويكون جهد التشغيل لها من 33 و 66 و132 ك.ف
ب- كابلات الجهد المنوسط
** ويكون جهد التشغيل لها ابتداءا من 3.3 و 6.6 و11 و 20 ك .ف والشائع منها هو 11 ك.ف
ج- كابلات الجهد المنخفض
**ويكون جهد التشغيل بها اقل من 1 ك.ف.
2-تبعا لنوع العزل
أ?-الكابلات الورقيه
** وهى الكابلات المعزوله بورق مشبع بالزيت وهذا النوع هو الشائع بشركات الكهرباء ويستخدم فى الجهد المتوسط وهى كابلات.
3*15 مم2 مسلحه
3*24 مم2 مسلحه
ب?- الكابلات الزيتيه
وهى الكابلات المعزوله بالورق المشبع بالزيت والمملوءه بالزيت قليل اللزوجه ويستخدم فى جهود حتى 500 ك.ف
وتستخدم فى شبكه كابلات جهد 66 ك.ف
ج- الكابلات البلاستيكيه
وهذه الكابلات تقسم الى
• (( P.V.C)) معزوله بماده بولى فينيل كلوريد حتى جهد 10 ك.ف
• (P.E))) بولى ايثنين حتى 66 ك زف
• ((X.L.P.E)) بولى ايثنين متشابك ويستخدم حتى جهد 150 ك.ف فى شبكه الجهد العالى.
** طاقه حراره الكابل

HEAT = I2 *R
عوامل تحميل الكابلات
1- نوع الموصل (( نحاس او الومنيوم))
R= P L/A
حيث ان (( P)) تعتمد على نوع الموصل
2-مساحه مقطع الكابل

HEAT DISSPATION-3 (( عدم زياده حراره الكابل المقننه))
عوامل الحراره
أ- نوع التربه والوسط المحيط (( الطينيه افضل))
ب- الكابلات المجاوره فى المسار
ج- درجه حراره الوسط المحيط.










الباب الرابع

المولدات والمحولات

الفصل الاول :
المولدات
الفصل الثانى :
المحولات


الباب الرابع
المولدات والمحولات

الفصل الاول
المولدات
المولدات الكهربائية

هنالك طريقتان رئيسيتان للحصول على التيار الكهربائي أولهما توليده في بطارية من تفاعلات كيماوية والثانية إنتاجه بالتأثير أو الحث الكهرمغنيطي باستخدام اله تدور ملفا في مجال مغنطيسي (أو تدور مغنطيسا في ملف سلكي )وهذه الإله تسمى مولدا كهربائيا (والصغير منها يسمى أحيانا دينمو) واسهل طريقه لتطبيق هذا المبدأ عمليا هي تدوير ملف سلكي بين قطبين مغنطيس دائم وهذا في الواقع هو ما فعله فإرادي عام1831 وليس من المبالغة القول أن نمط حضارتنا الحالية وطرق المعيشية تعتمد إلى حد بعيد على اكتشافه ذالك فبدون الكهرباء تعدم وسائل الحياة العصرية فلا أناره ولا تدفئه ولا وسائل نقل للملايين بالقطارات الكهربائية ولا مصاعد ولا مكنات للمصانع ولا مئات من الأدوات والاجهزه الكهربائية التي نستخدمها يوميا كان أول مولدات فإرادي نموذج مختبري صغير يدار باليد أما في محطات توليد القدرة الحديثة.
فتدار المولدات بوسائل ميكانكيه وفي المحطات التي تعمل بالفحم أو بالزيت أو الطاقة النواويه تدار المولدات بعنيفات (تربيات)بخارية وتتصل التربيات مناشره بالمولدات وتسنى المجموعة مولدا تربينياوفي المحطات الكهربائية تدوير المولدات.
بالتوربينات المائية ولاعتماد هذه المحطات على القده المائية تشيد في مواقف الشلالات الطبيعية أو متساقط المياه الصنعيه علفى مجاري الانهر .ويبنى لهذا الغرض سد لحصر مياه المسقط وتحويلها في انبوب ضخم لتدير بسقوطها الى المستوى الخفيض تربينا مائيا ومجموعه الموالد التربيني عاى اختلاف انواعها هي وسيله لتحويل الطاقه المكانكيه الى طاقه كهربائيه وقد اسنبط العلم البريطاني (جون) فلنع قاعده تساعد في تحديد اتجاه التيار المستولد في مواصل عندما يحرك في مجال مغنطيسي وتعرف لقاعده اليد اليمنى واذا كان الموصل المدار بهيئه ملف فمن الواضح ان التيار سيغير اتجاهه كل نصف دوره فالتيار الذي ينتجه هذا النوع من المولدات يتغير من الصفر الى الذروه في اتجاه معين ثم ينخفض الى الصفر عندما يتعامد الملف مع المجال ثم يتعكس اتجاه التيار في الملف ويبلغ الدوره في الاتجاه المعاكس قبل ان يعود ثانيه الى الصفر وهذا .التواتر التياري يسنى تيارا مناويا .والتردد هو عدد المرات التي تتكرر فيما مده الدوره في الثانيه .
والتيارات المولده في جميع محطات توليد القدره وهي تيارت متناويه لان هذه التيارت يمكن تغييرهبسهوله محول كهربائية .
في المولدات الصغيرة كدينامو الدراجة مثلا يحصل على مجال المغنطيسي من المغنطيس دائم أما المولدات الضخمة فتستخدم المغانط الكهربائية وتدور داخل الملف السلكي وليس العكس .
والتأثير الحاصل هو نفسه, فالتأثير في هذا الحالة يتولد الملف الثابت (العضو الساكن) بتحريض (آو حث)المجال المغنطيسي المتغير الحاصل في المغنطيسي الدوار (العضو الدوار).

توليد الكهرباء
البطاريات:

للبطارية طرف سالب وطرف موجب، وعندما يوصل سلك بين طرفين تسرى عبره الالكترونات من الطرف السالب الى طرف الموجب

البطارية الجافة :

هي كتلك التي نستخدمها في راديوا الترانزستور او مصباح البطاريه اليدوي ، تتحرر الالكترونات بالتأثر الكيميائي لكلوريد الامونيوم {ملح النشادر}على الزنك 0ومع استخدام البطاريات ستنفذ الكيماويات الموجوده بها حتى يتوقف تحرر الالكترونات 0عندئذ تخمد البطارية ، المركز الحمضي الرصاص: وهو نوع البطاريات المستخدمه فالسيارات ،يحدث التفاعل الكيميائي بين الرصاص والحامض الكبريتيك .هذا النوع من البطاريات يمكن شحنه مرة ثانية ، حيث توصل البطاريه بمصدر للتيار الكهربائي وتعاد الالكترونات مرة اخرى الى حيث كانت من قبل في الذرات


المولدات الكهربائية:

تنتج هذه المولدات معظم الطاقه الكهربائية التي تولدها محطات توليد القدره في العالم يعتمد عمل المولدات على العلاقه الوثيقه بين الكهربيه والمغناطيسيه فعندما يتحرك مغناطيس في سلك على شكل ملف فان تياراً كهربياً يستحث (ينتج)في سلك معضم مولدات محطات توليد القدره بها مغناطيسات ضخمه تتحرك في ملفات سمكية النحاس او ملفات تدار حول مغناطيسات وتدار معظم المولدات بواسطة توربينات والتوربينات عباره عن عجلات الى حد كبير طاره السفينه البخاريه وهي تدار بالبخار او الماء او الغاز
المصادر الحارة تتحول الى طاقة ميكانيكية .

تعريف المولدات :
هو العنصر الاساسى فى المحطات التوليد وهو الذى ينتج القدره الكهربيه وجميع المولدات المستخدمه فى محطات التوليد من نوع الات التزامنيه وهى تدار بسرعة ثابته هى سرعه التزامن.
تركيب المولد:
اولا العضوالثابت :
هو عباره عن هيكل خارجى يصنع من الحديد الظهر وبه مجارى داخليه تصنع من شرائح الصلب السليكونى وتوضع به الملفات وتصنع الملفات من النحاس الاحمر ويكون سمكها صغير وعدد لفاتها كثيره الازمه الانتاج القدره الكهربيه وتسمى ملفات المنتج.
ثانيا العضو الدائر :
هو الذى يحمل الاقطاب المغناطسيه التى تنتج المجال المغناطيسى الازم لتوليد القدلره الكهربيه وينقسم العضو الدائر الى:
العضو الدائر ذو الاقطاب الغاطسه :
فى المولدات التزامنيه ذات السرعات العاليه من 3000 :1500 لفه/د تستخدم فى التربينات البخاريه يكون عدد اقطابه كثيره فيكونابلعضو الدائر لاسطوانيا ذو قطر صغير وطول محورى طويل.
العضو الدائر ذو الاقطاب البارزه :
فى المولدات التزامنيه ذات السرعات الببطيئه اقل من 1000 لفه/د تستخدم فى التربينات الهيدروليكيه يكون عدد الاقطاب قليله فيكون العضوالدائر ذو قطر كبير وطول المحورى قصير. ويتم تغذيه اقطاب المولد التزامنى بالتيار المستمر بمغذى قد يكون مولد تيار مستمر مثبت على نفس عامود دوران المولد التزامنى ويتصل بملفات الاقطاب عن طريق حلقات انزلاق وقد يكون مولد تيار متغير يتصل بقنطره توحيد مثبته على نفس عامود الدوران ويتصل بالاقطاب مباشرة دون الحاجه الى حلقات انزلاق. ويزيد المولد التزامنى بمنظم للجهد اتوماتيكى لتنظيم الجهد..











الفصل الثانى
المحولات الكهربائيه
المحولات محولات الكهرباء
المحول الكهربي جهاز يستخدم لخفض الضغط الكهربي، لكمية من القدرة الكهربية أو رفعه. فبينما تقوم المولدات بتوليد القدرة الكهربائية عند ضغط لا يزيد عادة عن 18 كيلو فولت، تنقل القدرة على ضغط تبلغ قيمته 500 كيلو فولت، كما هو الحال لكهرباء السد العالي بمصر، ومن ثم أصبح استخدام المحولات لازماً عند مواطن استعمال القدرة الكهربية، لخفض ضغط النقل العالي بما يناسب أجهزة الاستهلاك.
ويتطلب الوصول إلى سعة عالية في نقل القدرة الكهربائية، وكذلك تقليل قيمة الفقد أثناء عملية النقل، أن تكون الفولتيات التي تنتقل بها القدرة ذات قيم عالية، وليس من الملائم، عملياً، توليد فولتيات ذات مقادير قد تصل إلى المئات من الكيلو فولتات بوساطة المولدات المتزامنة مباشرة. وذلك لأن تخانة العزل تمنع توليد فولتية تزيد عن 25 ك فولت، ومن هنا لكي تتحقق السعات المطلوبة في عملية نقل القدرة الكهربائية في الأنظمة الحالية والمستقبلية التي تستخدم فيها فولتيات تتراوح قيمتها بين 500 و1000 كيلوفولت، يأتي الدور الهام الذي تقوم به المحولات الكهربائية.
وتشترك المحولات في أنها تحتوي على ثلاثة أجزاء رئيسية داخلة في مكوناتها كالآتي
1. الملف الابتدائي، حيث يستقبل الطاقة الكهربائية من المصدر.
2. قلب المحول، مادة مغناطيسية يتولد فيها فيض مغناطيسي متردد F.
3. الملف الثانوي، حيث يتولد فيه قوة دافعة كهربية ويتصل بالحمل الكهربي.
كما أن هناك محولات تعرف باسم "المحولات الذاتية"، وتحتوي على ملف واحد، يؤدي عمل الملف الابتدائي والثانوي، في الوقت نفسه.
وتنقسم محولات الكهرباء، طبقاً لأحجامها، إلى محولات التوزيع التي تبلغ مقنناتها ما يزيد على ألف ميجا فولت أمبير، وتصنف المحولات تبعا ًلعدد الأطوار؛ فمنها أحادي الطور، وثلاثي الأطوار، وسداسي الأطوار ومضاعفاتها، وتستخدم المحولات الأحادية للمقننات الصغيرة نسبياً، بينما تستخدم المحولات ثلاثية الأطوار في عملية نقل وتوزيع الطاقة الكهربية. ومن حيث نوع الخدمة، فإنها تشمل محولات القوى، ومحولات التوزيع، ومحولات الأجهزة، وهي تفيد في التحكم في دوائر الجهد والتيار العالية، ومحولات المقومات، ومحولات التأريض، والمحولات الخاصة، مثل المستخدمة في محولات الأفران، والمحولات الصغيرة، مثل محولات الإضاءة.
وتنقسم الوحدات الضخمة من هذه المحولات، إلى الأقسام الآتية:
1. المحولات الخاصة بالمولد.
2. محولات النقل.
3. محولات التحكم.
والمقننات الفولتية الفعلية للنوع الأول تبلغ 20/ 345 كيلوفولت وتستخدم أجهزة رفع، وتحوّل قدرة المولد إلى مستوى جهد النقل المطلوب مباشرة. أما في النوع الثاني، فتبلغ مقننات الفولتية الفعلية 345/500كيلوفولت، ويستخدم في تحويل القدرة من مستوى فولتية، إلى مستوى فولتية آخر داخل نظام النقل ذاته. ويطلق على هذا النوع في الغالب اسم "المحولات الموصلة ذاتياً". والنوع الثالث يستخدم في عملية فيض القدرة وأداة تحكم في الفولتية. وتتميز المحولات بأنها تسمح بفيض القدرة في كلا الاتجاهين، بخلاف المولدات ومعظم عناصر الحمل، التي تعد وحيدة الاتجاه، من وجهة نظر فيض القدرة.
1. تصميم المحول
يعد المحول جهازاً بسيطاً، ويتميز بسهولة التصميم، ونظرية عمل وسلوك غير معقدة. إن دخل المحول قلب مغناطيس. ووظيفته وصل الفيض F .ويصمم هذا القلب على هيئة شرائح مصنوعة من سبيكة الحديد والسيليكون المدلفنة بسُمك 0.014 من البوصة وغالباً ما يستخدم للترددات الأقل من 100 هرتز على البارد. وهذا التصميم يؤدي إلى خفض قيمة التيارات الدوامية الذي يوضح الوضع الهندسي لقلب الملف، كما يوضح كيفية وصل المسارات المغناطيسية خلال أجزاء هذا القلب، وهي الرجل والشرائح الحديدية.
وتُصنع اللفائف من نحاس معزول، وتوضع على هيئة لفات حول أرجل القلب، وتلف في وضع أسطواني محوري، وتوضع ملفات الفولتية المنخفضة قريباً جداً من الحديد، وبينما توضع ملفات الفولتية المرتفعة بعيداً عنه. وإذا كانت هناك ملفات للفولتية المتوسطة توضع بينهماوالمحولات ثلاثية الطور، إما أن تكون من ثلاثة وحدات أحادية الطور منفصلة عن بعضها، أو تتكون من وحدة واحدة.
وتوضع لفائف القلب في حوض من الصلب مملوء بالزيت الذي يحقق عدة وظائف، إذ يستخدم في أغراض العزل والتبريد، حيث يضيف عزلاً كهربائياً إضافياً بين اللفائف (كما أنه يساعد على انتقال الحرارة من القلب بعيداً إلى المبادلات الحرارية الخارجية، ودورة الزيت تتم إما طبيعياً أو بالتحريكوهناك عدة أنواع من السوائل ذات خواص كهربية وكيميائية ممتازة، منها سائل الأسكاريل Askarel وسائل آخر يعرف باسم مائع السيليكون Silicon fluid.
2. خصائص المحول المثالي
أ. قيمة أي مقاومة من مقاومات اللفائف تساوى صفر.
ب. فيض المحول F يُحتجز بأجمعه في القلب المغناطيسي.
ج. الممانعة المغناطيسية لمادة القلب تساوى صفراً.
د. مقدار الفقد التخلفي، وكذلك مقدار الفقد نتيجة التيارات الدوامية يساويان صفراً.
وخصائص المحول المثالي لا تتحقق في المحول الحقيقي، ولكنه يعطى صورة تقريبية جيدة للأداة الحقيقية، وهو يُعد ذا فائدة كبيرة في الدراسات المتعلقة بأنظمة المحولات.
3. المحولات ثلاثية الأطوار
تُحوَل القدرة ثلاثية الطور بطرق متعددة باستخدام المحولات أحادية الأطوار، وذلك باستخدام وحدات أحادية الأطوار ذات ثلاث لفائف توصل منفردة على التوالي. أو بوساطة وحدة واحدة باستخدام القلب ثلاثي الطور، الذي يمتاز باحتوائه على حديد أقل عن حالة ثلاث وحدات أحادية الأطوار وبالتالي توفر في التكاليف.
ويعطي المحول ثلاثي الأطوار دائماً زحزحة الطور للتيارات نفسها والفولتيات ونتيجة عملية مهمة لظاهرة زحزحة الطور يكون التشغيل على التوازي للمحولات ثلاثية الأطوار ممكناً فقط، إذا تساوت نسب التحويل في المقدار وزحزحة الطور.
4. المحولات الموصلة على شكل ستار Star Y
محول ثلاثي الأطوار ثنائي اللفائف لتحويل القدرة بين موصلين عموميين ذوي أطوار ثلاثة، وهو يتكون من ثلاث وحدات متماثلة أحادية الأطوار. وعندما يكون المحول ثلاثي الأطوار محملاً بالتماثل، تكون جميع الوحدات أحادية الأطوار لها التيار نفسه والفولتية نفسها، ويكون الشيء الوحيد المختلف هو وقت الطور. لذلك يُستخدم لكل طور تحليل، وكل وحدة تحمل ثلث القدرة الكلية من الأطوار الثلاثة وكل لفيفة لها من فولتية الخط المناظر لها.
الذي يُمثل نظام ثلاثي الأطوار مُكوّن من موصل عمومي لمولد ذي 23 ك فولت، تتحول القدرة الكهربائية خلال محولين متماثلين ومتوازيين، كُلٍ منهما ثلاثي الأطوار، إلى موصل عمومي ذي 230 ك فولت، ثم تُنقل القدرة خلال خط 230 ك فولت مسافة 50 ميلاً للموصل العمومي، بالإضافة إلى محول ثالث يحول القدرة إلى 69 ك فولت لموصل عمومي لمحطة فرعية.
5. المحولات الموصلة على شكل دلتا Delta D
المحول الموصل على شكل ستار Y بسيط جداً، له بعض العيوب التطبيقية الخطيرة، حيث تؤدي الخواص المغناطيسية اللاخطية لمعدن القلب إلى توليد التوافقيان التي تخرج من خلال نقط التعادل، وتسبب متاعب في شبكات الاتصالات. وكذلك التوصيل بهذا الشكل غير مرغوب فيه حتى في حالات الحمل غير المتوازن بطريقة خفيفة. وبالتالي إذا أُضيف إلى محول القدرة لفيفة ثالثة موصلة بشكل D مغلق للحمل الثانوي نفسه، فإنه سيظهر تيار دوار في اللفيفة، يسمح بمرور تيارات ابتدائية في جميع الأطوار الثلاثة، تؤدى إلى توازن القوة الدافعة المغناطيسية في جميع القلوب، ولعدم حدوث تيارات تأريض ابتدائية. كما أنه ليس من الضروري أن توجد لفيفة ثالثة خاصة. ولكن يمكن أن تعمل أي من اللفائف الابتدائية أو الثانوية أو دلتا مغلقة.
6. المحولات ثلاثية الأطوار ومتعددة اللفائف
تكون المحولات ثلاثية الأطوار من النوع متعدد اللفائف المستخدم في تحويل القدرة بين مستويات فولتيات مختلفة. ويمكن أن تكون اللفائف من النوع المختلط، الذي يحتوى على كُلٍ من التوصيلات بالشكل ستار ودلتا Y، D ويستخدم التوصيل Yـ D في أغراض خفض الجهد من الجهد العالي والمتوسط إلى الجهود المنخفضة، بينما توصيل D ـ Y لرفع الجهود الصغيرة إلى الكبيرة. ويمتاز التوصيل على صورة D ـ D بأنه يمكن أن يكون أحد المحولات في الصيانة أو الإصلاح ويعمل الاثنان الآخران محولاً ثلاثي الأطوار ولكن ينقص المعدل إلى 58%من الطاقة الكلية، ويسمى هذا التوصيل "دلتا مفتوحة" أو "التوصيل V". ونادراً ما يستخدم التوصيل على هيئة Y-Y للصعوبات الخاصة بظاهرة تيار ـ المستثير
7. المحول بوصفه جهاز تحكم
أ. محولات TCVL
يُعد تحويل الطاقة بين مستويات الفولتية المختلفة العمل الأساسي لمحول القدرة. وكل محول مزود عملياً بمأخذ للتحكم في نسب الفولتية الثانوية. يمكن تغيير المآخذ، في معظم المحولات، في حالة اللاحمل. وفي حالات عديدة يمكن الحصول على التحكم في النسبة بتغيير المآخذ مع وجود حمل TCVL، ونتيجة لتغير فيض القدرة فإن شكل الفولتية في الشبكة يميل إلى التغير البطيء خلال اليوم، فينخفض خلال ساعات الذروة، ويرتفع خلال ساعات الليل، ومحولات TCVL يمكنها المحافظة على مستوى فولتية ثابت، على بعض الموصلات العمومية المهمة في شبكات النقل والتوزيع، رغم المتغيرات في مستوى الفولتية لنظام النقل. وتغير المآخذ يكون عادة بوساطة محرك يعمل بأوامر من مجسات للفولتية يمكنه التحكم في مستوى الفولتية الثانوي بعروة تحكم مغلقة.

يكون جهد التوليد دائما منخفض لذلك من الضرورى أن نستخدم محولات داخل محطات التوليد لرفع الجهد الى القيمه المطلوبه فى عمليه النقل لتحسين كفأة منظومة النقل هذا بالاضافه الى وجود محطه محولات اخرى عند نهايه الخط فى منظوهم النقل عند الاستقبال لخفض الجهد الى المستوى المطلوب لتوزيع القدره الى المستهلكين.


انواع محطات المحولات :

1) محطات محولات نقل ( تحتوى على محولات قدره ) رفع.
2) محطات محولات توزيع ( تحتوى على محولات توزيع ) خفض.

وظائف محطه المحولات :

1-التحكم فى سريان القدره الكهربيه الى المنطقه معينه.
2-احتواء اجهزه الحمايه ومحولات الجهد والتيار الخاصه بحمايه اجهزه القياس.
3-احتواء تجهيزات ومعدات فصل وتوصيل تسمح باجراء الصيانه لاى معدات فى المحطه.
















الباب الخامس

اجهزة القياس والحماية

الفصل الاول :
محولات التيار

الفصل الثانى :
محولات الجهد

الفصل الثالث :
اجهزة القياس

الفصل الرابع :
اجهزة الوقاية والقطع


الباب الخامس
اجهزة القياس والحمايه
الفصل الاول: محولات التيار C.T

مهامها:

تخفيض قيم التيار المار في الدائرة للملف الابتدائي للمحول آلي قيمة تيار صغيرة يمكن استخدامها في التا لي:
1 – أجهزة الوقاية
2 _ اجهزة القياس
3 _ الدوائر الخاصة بنظام التحكم

(1 ) أجهزة الوقاية التي تغذي من محولات التيار فقط

وقاية زيادة التيار ألا تجاهي Non Directional Over Current Protection O/C
وقاية الخطأ الأرضي الغير اتجاهي Non Directional Earth Fault Protection E/F
الوقاية التفاضلية (في محطات المحولات فقط) Differential Protection

(2 ) أجهزة القياس التي تغذي من محولات تيار فقط

(3 ) اجهزة الوقاية التي تغذي من محولات تيار ومحولات جهد

الوقاية الاتجاهين ضد زيادة التيار لتسرب ألا رضي
الوقاية المسافية بمحطات المحولات فقط

(4 )أجهزة القياس تغذي من محولات التيار ومحولات الجهد

اجهزة قياس الطاقة الفعالة وغير الفعالة kWh , kVARh meters
اجهزة قياس القدرة الفعالة وغير الفعالة kW , kVAR meters
اجهزة قياس معامل القدرة

موقع تركيب محولات النيار

الجهد المتوسط : بين القاطع ونقطة خروج الكابل .
الجهد العالي : بين القاطع وسكينة الخط .
Rated voltage
Turns ration
Class
Burden
No. of cores
Voltage level
Rated voltage
Breakdown Voltage
Pulse voltage
Short circuit current and duration time
Maximum current 120% continuous
dynamic current Id

Withstand
With draw able
Without Draw able

الفصل الثانى: محولات الجهد Voltage transformers


تقوم بتخفيض الجهد إلى 100 فولت أو 110 فولت لتغذية أجهزة القياس مثل kVmeter, kW, kWh , kVARh و أحهزة قياس التردد و اجهزة الوقاية directional O/C , E/F , E/L Over , Under Voltage , Load shedding وا