لقد فكرت قبل ان اكتب هذا الرد لاني تركت الموضوع مفتحا للنقاش ولكن لم اجد اي سؤالا او رد يعطي اي انطباع سوى ردود اخي العزيز وحبيبيMetalljack
والاخ زكي شاكر مشكورا ، وردود اخرى قليلة من الاخوة الكرام مشكورين جميعا.ربما يكون قصر المدة لم يعطي الوقت الكافي للاعضاء ليضعوا تساؤلاتهم
ولكن وجدت ان الموضوع الى هذه النقطة ينقصه القسم العملي
لذلك احببت ان ابدا بموضوع عملي بالنسبة لما سبق شرحه.واترك الموضوع للنقاش لمن يريد ان يفيدنا جميعا فانا مجرد طالب مثلكم ليس الا.
أما ما سأتحدث عنه فهو كيف تصمم دارة تحويل التيار المتناوب AC الى التيار المستمر DC اعتمادا على ما شرحته خصوصا الملاحظات المتقدمةلانه تعطيك اقرب القيم الى الواقع.
سأشرح مثالين عمليين للتصميم لدارة تقويم الموجة الكاملة لانهما مستخدمان بكثير من الاجهزة التي لدينا وهي تحول التيار المتناوب AC الى تيار مستمر DC
نحتاجه لتشغيل هذه الاجهزة او الادوات الالكترونية..وسأشرح مثالا لتصميم دارة موجة كاملة باستخدام محولة ذات نقطة الوسط ومثالا اخر لدارة المقوم الجسري
بسم الله تعالى نبدأ.
مثال 1:لدي محول ذو نقطة وسط له المواصفات الاتية:
I/P: 230V , 50Hz
O/P: 15V *2 , 1A
نريد حساب الجهد المستمر الخارج من هذا المحول (اي حساب الجهد المتوسط للمحول) . و يخرج تيار مقداره 0.5 A. فكيف نصمم دراة تعطينا ما نريد من مواصفات.
ملاحظة 1: بداية ننظر الى مواصفات المحول لدينا ..I/P : 230V , 50Hz هذا هو دخل المحول 230 فولت وتردد 50 هيرتز أما O/P: 15V *2 , 1A فهذا يعني
ان خرج المحول يعطي مخرجين 15 فولت ( 15V * 2 ) اي جهد ثانوي اجمالي قدره 30 فولت(Vsec=30 V ac)
ويعطي تيار اعظمي قيمته 1A :حيث يمكن من هذه المحول الحصول على تيار اقل من امبير وذلك حسب التصميم.
وهذا فالقيم المعطاه عادة هي اكبر قيم يمكن ان يعمل عليها المحول دون ان يؤدي لتخريبه او تلفه.
ملاحظة 2: القيم المكتوبة عادة على الاجهزة الكهربائية هي RMS القيم الفعالة مالم يذكر غير ذلك.
ملاحظة 3: (راجع شكل الدارة وملخص عنها قبل ان تقرا المثال ان لم تكن قد فهمت معظمها)
الان نبدأ التصميم:
كما قلنا فان المحول يعطي جهد ثانوي اجمالي 30 فولت (قيمة فعالة) (Vsec=30V ac)
هل انت الان معي ام بدانا نعود ونحاول ان نتذكر ما قرأنا في يوم من الايام عن هذه الدارة وما بقي من معلومات كثير تتعب العقل من التفكير بها.
ليس مهم يمكنك ان تقرا الموضوع مرات ومرات حتى تتاكد انك فهمت المطلوب وتقدمت خطوة للامام.
كما قلت سابقا العلاقات التي تعاملنا معها هي جهد القمة وليس القيمة الفعالة لذلك نحول الجهد لدينا الى جهد القمة المكافيء:
V p =V rms / 0.707
V p =30/0.707=42.43 VOLT
طبعا كما قلنا الجهد ينفسم الى قسمين بسببب نقطة الوسط ويصل الى الخرج فقط نصف هذا الجهد ( انتا اكيد تحاول تتذكر كيف حلينا سؤال مثل هذا من قبل في فقرته المخصصة
لان المعلومات قد طارت.ليس مشكلة يمكنك ان تقرأ وتعيد قدر ما تريد شريطة ان تفهم الموضوع بشكل ممتاز) .حسنا.الان اصبح جهد كل قسم من القسمين هو :
V out =V sec\2=42.43\2=21.21 VOLT
طبعا هذا الجهد يمر عبر احدى الديودين وبالتالي يهبط على الديود جهد مقداره 0.7 V (0.7 فولت يستهلك من قبل الديود) وبالتالي يبقى تقريبا:
Vout(real) =21.21-0.7=20.51 Volt
هذا الجهد على شكل نبضات على الخرج (بدون مكثف) حيث ان جهد التعرج يساوي الجهد الخارج من الديود أي 20.51 فولت . الان نريد وضع مكثف تنعيم
للحصول على جهد مستمر اقرب ما يكون لهذه القيمة.حيث سنستخدم قاعدة 10% من جهد الخرج (اي 10 % من 20.51 فولت ) وبالتالي:
V ripple = 10 % of the V out(real)
V ripple =20.51 * 10/100
V ripple =2.05 volt
وحسب القاعدة الاكثر دقة يكون الخرج المستمر تقريبا :
V dc = V p(real) – V rip/2
V dc =20.51-(2.05/2)=19.485 volt
الان نأتي لحساب قيمة مكثف التنعيم اللازم للحصول على هذا الخرج:
V rip = I /F*C
=C =I/F*V rip
C=0.5/120 * 2.05
C=2032.5 uF
طبعا هذا المكثف غير موجود فعليا فنختار اقرب قيمة اعلى منه وهي (2200 uf)..لانه يحافظ على تعرج اقل من اللي حسبناه حسب العلاقة بين السعة والتعرج فكلما زادت السعة قل التعرج.
ولان السعة الجديدة اكبر من المحسوبة فهي حتما تحقق المطلوب .
بالنسبة لاختيار الديودات يمكن ان نختار ديود من مجوعة 1N4001 او 1N4002 او 1N4003 او 1N4004 او1N4005 او 1N4006 او 1N4007.حيث يتحمل اقلها وهو 1N4001
جهد امامي (قيمة فعالة)35 فولت وبدارتنا يطبق على كل واحد 21.51 فولت.وفي حالة الانحياز العكسي يتحمل هذا الديود 50 فولت (قيمة فعالة) وبحالة دارتنا يطبق عليه جهد الثانوي ومقداره 30 فولت (قيمة فعالة)
وهو يتحمل حتى تيار 1 امبير.اذن فمن الممكن استخدام هذه المجموعة في دارتنا لتقويم الموجة ونحن متاكدين من عمل الدارة بشكل صحيح.
مثال 2: لدي محول له المواصفات التالية :
I/P: 230V , 50Hz
O/P: 9V ,0.6 A
اريد ان احصل على جهد مقداره 5 فولت لتغذية دارة معينة.بحيث يكون التيار المار هو 0.2 امبير.فكيف نصمم هذه الدارة؟
هي نفس الخطوات السابقة مع تغيير بسيط اننا نريد استخدام المقوم الجسر في هذه الدارة.ولا ننس ان القيم المعطاة هي ايضا قيم فعالة (RMS) ونريد تحويلها الى جهد القمة Vp كما نعمل لان العلاقات الموجودة لدينا هي متعلقة بجهد القمة.
بسم الله نبدأ التصميم.
الدارة هي دارة المقوم الجسري وبالتالي جهد الثانوي هو (Vsec=9V (rms والان بدا بالحسابات المطلوبة لدارتنا.
نحسب جهد القمة حسب العلاقة التي اصبحت معروفة لدينا وهي :
V p =V rms / 0.707
بالتعويض بالقيم التي في الدارة:
V p =9 / 0.707 =12.73 volt
هذا الجهد كاملا يطبق على دارة المقوم الجسري والتي تمر على ديودين خلال كل قسم موجة وبالتالي يهبط على الديودين 1.4 فولت (يستهلك الديودان 1.4 فولت لان كل ديود يستهلك 0.7 فولت تقريبا) وبالتالي الجهد الحقيقي الواصل للحمل هو القيمة المحسوبة مطروحا منها 1.4 الهبوط على الديودين:
V p (real) =12.73 - 1.4=11.33 volt
هذا الجهد على شكل نبضات على الخرج (بدون مكثف) حيث ان جهد التعرج يساوي الجهد السابق أي 11.33فولت . الان نريد وضع مكثف تنعيم للحصول على جهد مستمر اقرب ما يكون لهذه القيمة.حيث سنستخدم قاعدة 10% من جهد الخرج (اي 10 % من 20.51 فولت ) وبالتالي:
(V ripple = 10 % of the V out(real
V ripple =11.33 * 10/100
V ripple =1.13 volt
وحسب القاعدة الاكثر دقة يكون الخرج المستمر تقريبا :
V dc = V p(real) – V rip/2
V dc =11.33-(1.13/2)=10.765volt
الان نأتي لحساب قيمة مكثف التنعيم اللازم للحصول على هذا الخرج:
V rip = I /F*C
C =I/F*V rip
C=0.2/120 * 1.13
C=1474.9 uF
طبعا هذا المكثف غير موجود فعليا فنختار اقرب قيمة اعلى منه وهي (1500 uf)..لانه يحافظ على تعرج اقل من اللي حسبناه حسب العلاقة بين السعة والتعرج فكلما زادت السعة قل التعرج..ولان السعة الجديدة اكبر من المحسوبة فهي حتما تحقق المطلوب .
بالنسبة لاختيار الديودات يمكن ان نختار ديود من مجوعة 1N4001 او 1N4002 او 1N4003 او 1N4004 او1N4005 او 1N4006 او 1N4007.حيث يتحمل اقلها وهو 1N4001 جهد امامي (قيمة فعالة)35 فولت وبدارتنا يطبق على كل ديودين 9فولت (RMS)...وفي حالة الانحياز العكسي يتحمل هذا الديود 50 فولت (قيمة فعالة) وبحالة دارتنا يطبق عليه جهد الثانوي ومقداره 12.73 فولت
(RMS) وهو يتحمل حتى تيار 1 امبير.اذن فمن الممكن استخدام هذه المجموعة في دارتنا للتقويم الجسري ونحن متاكدين من عمل الدارة بشكل صحيح.
الان الجهد المستمر الخارج من دارة التقويم الجسري يساوي تقريبا 10.765 فولت ولكن دارتنا تحتاج الى جهد مقداره 5 فولت فكيف يمكن ان نحصل على ما نريد من القيمة السابقة...هل تتذكر معي اننا تحدثنا عن مقسم الجهد وكيف اننا نستخدمه للحصول على جهد معين من جهد اكبر منه.هنا جاء وقته.
هذه دارة مقسم الجهد للتذكير بها :
الان نريد نتذكر قاعدته وهي :
V out =
R2 * V in
R1+R2
الجهد الداخل لدارة مقسم الجهد هو خرج دارة المقوم الجسري وبالتالي لدينا V in=10.765 Volt وايضا لدينا الجهد المطلوب الحصول عليه بالخرج Vout=5 Volt فيبقي لدينا المجهول R1,R2
نفترض قيمة معينة لاحدها ونحسب الاخرى.
فمثلا اذا اخترنا R2 قيمتها 4.7 كيلو اوم وبالحساب تكون R1 تساوي 5.42 كيلو وهذه نتيجة غير موجودة فيمكن ان نجرب اقرب شي لها وهي 5 كيلو ونرى النتيجة :
باعتبار ان R2=4.7Kohm و R1=5Kohm وبالحساب نجد ان جهد الخرج هو :
Vout=5.21 Volt
هذا قريب جدا من المطلوب..فنزيد عليه لنصل الى اقرب شي لـ 5.42 كيلو ونزيد على ال5 كيلو مقاومة قيمتها 330 اوم (نضيفها على التسلسل مع المقاومة 5 كيلو اوم) وبالتالي تصبح المقاومة الكلية 5.33 كيلو اوم.وبالحساب حيث R2=4.7Kohm و R1=5.33Kohm نجد ان جهد الخرج الناتج هو :
V out =5.04 Volt
وهي قيمة قريبة جدا يمكن استخدامها لان الفرق عن المطلوب هو 4 بالمئة وهي نسبة قليلة جدا يمكن تجاهلها واعتبار الخرج مناسب.
الان نريد حساب القدرة لكل مقاومة :
المقاومة R1( المكونة من مقاومة 5 كيلو + مقاومة 330 اوم ) وحسب القانون فالقدرة هي: P = V*V\R
وبالحساب نجد (بما ان الجهد الخارج من دارة التقويم هو 10.765 والجهد على المقاومة R2 هو 5.04 فالجهد على هذه المقاومة R1 هو حاصل طرح القيمتين السابقتين ويساوي 5.761فولت:
P1=5.761*5.761\5.33
P1=0.1769 watt
وبالتالي يمكننا استخدام مقاومات 0.25 وات (ربع وات لانها تستحمل القيمة السابقة لانها اقل منها.
وقدرة المقاومة R2 حسب القانون(P = V*V\R) :
P2=5.04*5.04\4.7
P2=0.005404 watt
وبالتالي يمكننا استخدام مقاومات 0.25 وات (ربع وات لانها تستحمل القيمة السابقة لانها اقل منها.
ملاحظة : الدارة السابقة يمكن استخدامها اذا لم يطلب منا تغذية ثابتة مستقرة لسبب ان الجهد النهائي على المقاومة R2 يتغير تبعا لجهد
الدخل..فاذا زاد جهد الدخل لاي سبب فان جهد الخرج يزداد.واذا نقص جهد الدخل ينقص الجهد على الخرج .اما للحصول على جهد ثابت مع تغيرات جهد
الدخل فهناك طرق اخرى لاحقا وليس الوقت لشرحها هنا.
الان انتظر الاسئلة والاقتراحات والتجارب التي سيقوم بها الاعضاء واعطانا النتائج ان شاء الله.
ارجو ان اكون قد وفقت بالشرح ..فان اخطات فمن نفسي وان احسنت فبتوفيق
الله تعالى وكرمه... واخر دعوانا ان الحمدلله رب العالمين. وصلى الله على سيدنا محمد وعلى اله وصحبه وسلم.