دراسة الهندسة الكهربية والالكترونية للمبدعين التقنيين - العام الأول - الصفحة 3

محمد ابو زياد · 09-10-2012, 07:55 PM

مشكور مهندسنا على هذه المعلومات الرائعة

F.Abdelaziz · 10-10-2012, 02:05 AM

الشكر الجزيل لجميع الأخوة الأفاضل المشاركين

مع تمنياتى بدوام التوفيق

F.Abdelaziz · 10-10-2012, 02:06 AM

المغناطيسيةMagnetism
مبادئ المغناطيسية هي جزء لا يتجزأ من الكهرباء.يستخدم المغناطيس الكهربائى في بعض دوائر التيار المستمر الحالي مباشرة.
التيار المتردد (المتناوب) لا يمكن أن يفهم من دون فهم المغناطيسية أولا .
أنواع المغناطيسات :
الأشكال الثلاثة الأكثر شيوعا للمغناطيس هي حدوة الحصان والقضيب وإبرة البوصلة.

جميع المغناطيسات مشتركة فى خاصيتين :
1- تجذب الحديد اليها وتحتفظ به .
2- إذا كانت حرة الحركة مثل إبرة البوصلة فانه يأخذ الوضع التقريبى من الشمال إلى الجنوب .

خطوط الفيض المغناطيسى : Magnetic Lines of Flux
كل مغناطيس له قطبين أحدهما القطب الشمالي north pole والآخر القطب الجنوبي south pole.الخطوط المغناطيسية الغير مرئية تخرج من القطب الشمالي وتدخل إلى القطب الجنوبي .في حين أن خطوط الفيض غير مرئية لكن تأثير المجالات المغناطيسية يجعلها مرئية.عندوضع ورقة فوق مغناطيس ونثر (بعثرة) برادة الحديد بكمية وفيرة وبحرية فوق الورقة فإن البرادة سوف ترتب نفسها على طول الخطوط الغير مرئية للفيض .

برسم خطوط على طريق برادة الحديد حيث رتبت نفسها نحصل الصورة التالية.الخطوط المقطعة (المنقطة) تشير إلى مسارات خطوط الفيض المغناطيسي.خطوط المجال توجد خارج وداخل المغناطيس.خطوط الفيض المغناطيسي دائما تشكل حلقات مغلقة .خطوط الفيض المغناطيسي تخرج (تغادر) من القطب الشمالي وتدخل إلى لقطب الجنوبي وتعود إلى القطب الشمالي من خلال المغناطيس .

التفاعل بين مغناطيسان :
عندم وضع مغناطيسان متجاوران فإن مجال التدفق المغناطيسي حول المغناطيس يسبب شكل من أشكال التفاعل.عند وضع قطبين غير متماثلين معا يحدث تجاذب بينهما . عند وضع قطبين متماثلين معا يحدث تنافر بينهما .

F.Abdelaziz · 10-10-2012, 02:10 AM

الكهرومغناطيسيةElectromagnetism

قاعدة اليد اليسرى لموصل يمر به تيار :

المجال الكهرومغناطيسي هو المجال المغناطيسي الناتج عن مرور تيار فى موصل .كلما مر تيار تواجد مجال مغناطيسى حول الموصل .كل تيار كهربائي يولد مجال المغناطيسي . توجد علاقة محددة بين اتجاه مرور التيار واتجاه المجال المغناطيسي.قاعدة اليد اليسرى للموصلات توضح هذه العلاقة.إذا قبضنا باليد اليسرى على موصل يحمل تيار بحيث يشير الإبهام إلى اتجاه مرور الإلكترونات فإن الأصابع سوف تشير إلى اتجاه خطوط الفيض المغناطيسى .

ملف يحمل تيار Current-Carrying Coil

الملف المكون من سلك يحمل تيار يعما عمل المغناطيس .حلقات السلك (لفات) الفردية تعمل كمغناطيسات صغيرة . الحقول الفردية تضاف إلى بعضها لتشكل مغناطيس واحد .ويمكن زيادة شدة المجال عن طريق إضافة المزيد من اللفات إلى الملف.ويمكن أيضا زيادة شدة المجال بزيادة التيار .

قاعدة اليد اليسرى للملفات :Left-Hand Rule for Coils

تحدد قاعدة اليد اليسرى للملفات إتجاه المجال المغناطيسى .لف أصابع اليد اليسرى حول الملف في اتجاه مرور الإلكترونات. يشير الإبهام إلى القطب الشمالى للملف .

المغناطيس الكهربائى :

يتألف المغناطيس الكهربائي من ملف من الاسلاك ملفوف حول قلب core .القلب عادة ما يكون من الحديد المطاوع والذى يوصل خطوط القوة المغناطيسية بسهولة نسبية.عندما يمر تيار فى الملف يصبح القلب ممغنط. القدرة على التحكم فى شدة واتجاه القوة المغناطيسية تجعل المغناطيس الكهربائى مفيد .كما هو الحال مع المغنطيسات الدائمة الأقطاب المتضادة تتجاذب .يمكن التحكم فى شدة المجال فى المغناطيس الكهربائى وبالتالى التحكم فى شدة الأقطاب المغناطيسية.وهناك مجموعة كبيرة من الأجهزة الكهربائية مثل المحركات motors ، وقواطع الدوائر الكهربائية circuit breakers ، والملامسات (الكونتاكتور) contactors والريلايات relays وبوادىء المحركات motor starters تستخدم مبادئ الكهرومغناطيسية.

أسئلة للمراجعة:

1- معدل بذل الشغل يسمى .......
2- الصيغة الأساسية للقدرة هى ........
3- فى دائرة بها مصدر تغذية 12 volt ومقاومة 4 تكون القدرة المستهلكة .......watts
4- تشترك جميع أنواع المغناطيسات فى خاصيتين هما : أها تجذب وتحتفط ب......و إذا علقت حرة الحركة فإنها تتخذ تقريبا موضع .....
5- خطوط الفيض دائما تخرج من القطب .......وتدخل إلى القطب ......
6- تنص قاعدة اليد اليسرى للموصلات على أنه .....اليد على موصل يحمل تيار بحيث يشير .....إلى اتجاة مرور الإلكترونات فإن الأصابع تشير إلى اتجاه .....

F.Abdelaziz · 10-10-2012, 02:11 AM

مقدمة للتيار المتردد Introduction to AC
التيار المغذى للأجهزة الكهربائية بالتيار الكهربائى يمكن أن بالتيار تأتي إما من مصدر للتيار المستمر (DC)أو مصدر للتيار المتردد (AC) .
في كهرباء التيار المستمر تمر الالكترونات باستمرار في اتجاه واحد من مصدر القدرة عن طريق الموصل إلى الحمل ويعود مرة أخرى إلى مصدر القدرة . الجهد فى التيار المستمر يظل ثابتا . مصادر القدرة للتيار المستمر تشمل البطاريات ومولدات التيار المستمر .عند استخدام مولد التيار المتردد فإن الإلكترونات تمر فى اتجاه ثم تعكس اتجاهها . المولد generator له اسم آخر وهو alternator . مولد التيار المتردد يعكس قطبية الأطراف عدة مرات في الثانية.وتمرالالكترونات من خلال موصل من الطرف السالب إلى الطرف الموجب ، أولا في اتجاه ثم فى الاتجاه الآخر .

التيار المتردد (المتغير –المتناوب )على شكل موجة الجيب AC Sine Wave :
الجهد والتيار المتردد يتغيران بشكل مستمر .التمثيل البياني للتيار المتردد يكون على شكل موجة الجيب .يمكن لشكل موجة الجيب أن يمثل التيار أو الجهد .يوجد محوران . المحور الرأسى يمثل اتجاة direction وقيمة (مقدار – سعة) magnitude التيار أو الجهد . المحور الأفقى يمثل الزمن .

عندما يكون الشكل الموجى فوق محور الزمن يمر التيار في اتجاه معين . يعرف هذا الاتجاه بالاتجاه الموجب . عندما يكون الشكل الموجى أسفل محور الزمن يمر التيار فى الاتجاه المعاكس . يعرف هذا الاتجاه بالاتجاه السالب .
يتحرك (ينتقل) الشكل الموجى الجيبى من خلال دورة كاملة مكونة من 360 درجة والتى تعرف "بالدورة الواحدة " one cycle . التيار المتردد يشكل العديد من هذه الدورات في كل ثانية.وحدة قياس عدد الدورات في الثانية الواحدة هي الهيرتزhertz. في الولايات المتحدة التيار المتردد عادة يولد عند 60 هيرتز.

التيار المتردد أحادى الوجة (الطور – الفاز) والثلاثى الأوجه
Single-Phase andThree-Phase AC Power
يقسم التيار المتردد إلى نوعين : أحادى الوجه single-phase وثلاثى الأوجه three-phase . يستخدم التيار المتردد أحادى الوجه فى المطالب الكهربائية الصغيرة مثل التى توجد في المنزل.
ويستخدم التيار المتردد ثلاثى الأوجه حيث يكون المطلوب كتل كبيرة من الطاقة مثل التى توجد فى التطبيقات التجارية والمنشآت الصناعية. التيار المتردد أحادى الوجه مبين أعلاه. التيار المتردد ثلاثى الأوجه مبين بالشكل التوضيحى التالى وهو عباره عن سلسلة مستمرة من ثلاثة دورات متداخلة (متراكبة) overlapping من التيار المتردد . كل موجة تمثل وجه ومزاحة 120 درجة .

F.Abdelaziz · 10-10-2012, 04:01 PM

مولدات التيار المتردد AC Generators

المولد الأساسى : Basic Generator:

يتكون المولد الأساسى من مجال مغناطيسى magnetic field وعضو دوار(متحرك) armature وحلقات إنزلاق slip rings وفرش كربونية brushes وحمل مقاوم resistive load.المجال المغناطيسى عادة يكون نتيجة لمغناطيس كهربائي .العضو الدوار عبارة عن أسلاك موصلة ملفوفة في شكل ملفات (حلقات) والتي تدور فى المجال المغناطيسى.
للتبسيط نبين لفة (حلقة) واحدة. عندما يتحرك موصل خلال مجال مغناطيسى يتولد فيه جهد .

كلما دار العضو الدوار خلال المجال المغناطيسى ، يتم إنتاج جهد فى العضو الدوار والذي يؤدي إلى مرور تيار. حلقات الانزلاق موصلة بالعضو الدوار وتدور معه .الفرش الكربونية مركبة أمام (بمقابلة) حلقات الانزلاق وملامسة لها لتوصيل التيار من العضو الدوار (المتحرك) إلى الحمل المقاوم (الثابت).

عمل المولد الأساسى :

يدور العضو الدوار خلال المجال المغناطيسى . فى الوضع الابتدائى عند صفر درجة تكون موصلات العضو الدوار موازية للمجال المغناطيسى ولا تقطع أى خط من خطوط الفيض المغناطيسى . فى هذا الوضع لا يتولد جهد .

عمل المولد من صفر إلى 90 درجة :

يدور العضو الدوار من صفر إلى 90 درجة . الموصلات تقطع خطوط فيض أكثر فأكثر ويزداد بناء الجهد المتولد حتى يصل إلى أقصى قيمة فى الاتجاه الموجب .

عمل المولد من 90 إلى 180 درجة :

يستمر العضو الدوار فى الدوران من 90 إلى 180 درجة . الموصلات تقطع خطوط فيض أقل فأقل ويقل الجهد المتولد من القيمة القصوى الموجبة إلى الصفر .

عمل المولد من 180 إلى 270 درجة :

يستمر العضو الدوار فى الدوران من 180 إلى 270 درجة . الموصلات تقطع خطوط فيض أكثر فأكثر لكن فى الاتجاه المضاد . ويزداد بناء الجهد المتولد حتى يصل إلى أقصى قيمة فى الاتجاه السالب عند 270 درجة .

عمل المولد من 270 إلى 360 درجة :

يستمر العضو الدوار فى الدوران من 270 إلى 360 درجة.من 270 إلى 360 درجة يقل الجهد المتولد من أقصى قيمة سالبة إلى الصفر . وبهذا تتم دورة . يستمر العضو الدوار فى الدوران بسرعة ثابتة . يستمر تكرار الدورات طالما أن العضو الدوار يدور .

F.Abdelaziz · 10-10-2012, 04:04 PM

التردد Frequency

عدد الدورات في الثانية الواحدة التى يصنعها الجهد المتولد (المستحث) في العضو الدوار هى تردد المولد.
إذا دار العضو الدوار بسرعة 60 لفة (دورة) في الثانية فإن الجهد المتولد سوف يكون بمعدل 60 دورة في الثانية. الاصطلاح المتفق عليه لعدد الدورات لكل ثانية (التردد) هو الهيرتز hertz . التردد القياسى فى الولايات المتحدة هو 60 hertz . الشكل التوضيحى التالى يبين 15 دورة فى ربع ثانية وهو يكافىء 60 دورة فى الثانية .

مولد التيار المتردد ذات الأربع أقطاب Four-Pole AC Generator :

يكون التردد هو عدد الدورات في الثانية الواحدة اذا استخدم قطبان فقط لإنتاج المجال (الحقل) المغناطيسى .
ومن شأن الزيادة في عدد من الأقطاب أن تسبب زيادة في عدد الدورات الكاملة لكل دورة .فمن شأن مولد ثنائي القطب أن يكمل دورة واحدة لكل لفة ومولد بأربعة أقطاب أن يكمل دورتين لكل لفة .مولد التيار المتردد ينتج دورة واحدة لكل لفة لكل زوج من الاقطاب .

F.Abdelaziz · 10-10-2012, 04:06 PM

الجهد والتيار Voltage and Current

قيمة الذروة (القمة) Peak Value

الموجة الجيبية توضح كيفية الارتفاعات والانخفاضات للجهد والتيار في دائرة التيار المتردد مع مرور الوقت.قيمة ذروة (قمة) الموجة الجيبية تحدث مرتين في كل دورة ، مرة عند قيمة الحد الأقصى الموجب ومرة عند قيمة الحد الأقصى السالب .

القيمة من الذروة إلى الذروة Peak-to-Peak Value

قيمة الجهد أو التيار بين الذروة الموجبة والذروة السالبة تسمى قيمة "الذروة إلى الذروة".

القيمة اللحظية (الفورية) Instantaneous Value

القيمة اللحظية (الفورية) هي القيمة عند لحظة زمنية معينة .ويمكن أن تكون في أى مكان من المدى (النطاق) من الصفر إلى قيمة الذروة.

حساب الجهد اللحظى :

الشكل الموجي للجهد الناتج عن دوران العضو الدوار خلال دورانه 360 درجة يسمى "شكل موجى جيبى" لأن الجهد اللحظى مرتبط بدالة مثلثية تسمى "الجيب" sine (sin = جيب الزاوية ).منحنى الجيب يمثل الرسم البياني للمعادلة التالية :

e = Epeak x sin

الجهد اللحظى يساوى جهد الذروة مضروبا فى جيب زاوية العضو الدوار .الجدول التالى يعطى بعض الزوايا وقيم جيبها .

المثال التالي يوضح القيم اللحظية عند 90 ، 150 ، و 240 درجة. جهد الذروة يساوى 100 فولت .

يمكن حساب اللجهد اللحظى بالتعويض عن قيمة الجيب لكل زاوية لحظة .

يمكن حسلب أى قيمة لحظية . على سبيل المثال :

240°
e = 100 x -0.866
e = -86.6 volts

القيمة الفعالة (التأثيرية ) للتيار المتردد ذات الشكل الموجى Effective Value

القيمة الفعالة للجهد والتيار المتردد متغيرة القيمة باستمرار .
نحتاج إلى طريقة لترجمة (تحويل) القيم المتغيرة إلى قيمة مكافئة ثابتة . القيمة الفعالة للجهد والتيار هى الطريقة الشائعة للتعبير عن قيمة التيار المتردد. وتعرف أيضا بقيمة " بجذر - متوسط - المربعات "RMS (root-mean-square) . إذا قيل أن الجهد في المنزل 120 فولت فهذه القيمة هى قيمة RMS .

القيمة فعالة تساوى 0.707 من قيمة الذروة .

تعريف القيمة الفعالة للتيار المتردد بدلالة التأثير الحرارى المكافىء لتأثير التيار المستمر .مرور تيار قدره أمبير واحد قيمة فعالة RMS خلال مقاومة سوف ينتج الحرارة بنفس المعدل الذى ينتجه واحد أمبير تيار مستمر DC .

لغرض تصميم الدوائر نحتاج أيضا لقيمة الذروة . على سبيل المثال العزل insulation يجب أن يصمم لتحمل قيمة الذروة وليس فقط القيمة الفعالة.قد يكون المعلوم هو فقط القيمة الفعالة. لحساب قيمة الذروة نضرب القيمة الفعالة فى 1.41 .على سبيل المثال إذا كانت القيمة الفعالة هى 100 فولت فإن قيمة الذروة (القصوى) هي 141 فولت.