كهرباء القوي الموجزه من الألف الي الياء

ADMIN · Jul 15, 2008

بسم الله نبدأ موسوعة هندسة الكهرباء لكل مهندسي هذا القسم ولكل من يريد أن يتعلم هذا الفرع الكبير من علوم الهندسه

الموضوع يختص بكل ما يتعلق بهندسة الكهرباء وقد تعمدت الايجاز حتي لا يصيب الملل القاريئ

الموضوع منقول من كتب ومراجع عدة وأسأل الله أن يفيد سائر المهندسين و غير المهندسين

الباب الأول
الكميات الكهربائيه الأساسيه

وحدات القياس الأسايه:-

تعتبر هذه هي الوحدات الاساسيه ويوجد بعض الوحدات الفرعيه من الوحدات الاساسيه كالقوة ووحدة قياسها هي النيوتن وهي تتكون من كيلوجرام لكل ثانيه تربيع أماالفدرة الكهربيه فتقاس بالوات ويتكون من نيوتن متر لكل ثانيه.

وحدات القياس المرادفه لوحدات القياس:-

الكميات الكهربائيه الأساسيه:-

الكميات الكهربائيه الأساسيه هي الشحنه والتيار والفولت وأخيرا المقاومة الكهربائيه وسنبدأتباعا في سرد كلا منهم

1-الشحنه:-
ويرمز لها بالرمز Qوهي نوعان شحنه سالبه تمثل الكترون واخري موجبه تمثل البروتون

وحدة قياس الشحنه كولوم ويرمز له بالرمزC

2-التيار:-

يعتبر التيار الكهربي من أهم الوحدات الاساسه ويرمز له بالرمزI
وهو معدل مرور الشحنه الموجبه باتجاه ما بالنسبه للزمن تحت تأثير قوة ما (فرق الجهد|)
I=dQ\dt
حيث:
I: هو التيار ويقاس بالامبيرA
Q:هو الشحنه ويقاس بالكولوم
t:هو الزمن ويقاس بالثانيه

ولكي يمر تيار في دائرة كهربائيه فيتطلب ذلك وجود مصدر خارجي يحرك الالكترونات خلال الموصل بين نقطتين وينشأما يسمي بفرق الجهد بين هاتين النقطتين.

ويمكن التعبير عن مسار التيار الكهربي بأنه يسري من القطب الموجب الي القطب السالب لمصدر الجهد خارجيا لذلك فأن حركة التيار تكون من النقطه الأعلي جهدا الي نقطه اخري تكون اقل جهدا.

ويمكن القول بأت للتيار الكهربي أنواع مختلفه باختلاف شكل المصدر كما يلي:-

*التيار المستمرDC Current:-

التيار المستمر ثابت القيمه ولا يغير اتجاهه بالنسبه للزمن كما هو مبين بالشكل

*تيار موضعيPulsating Current:-

وهو تيار مستمر تتغير قيمته دوريا ولا يتغير اتجاهه كما هو مبين بالشكل

*تيار مستمرAC Current

وهو تيار متغير القيمه والتجاه دوريا مثل موجةsin wave

3-الجهد:-

يعرف الجهد بأنه الشغل اللزم لنفل وحدة الشحنات من نقطه لأخري ويقاس بالفولت volt

V=J/C=dW/dt
حيث أنه:-
v:الجهد
W:الشغل ويقاس بالجول
Q:الشحنه وتقاس بالكولوم

4-المقاومة:-
تعتبر المقاومه من العناصر الرئيسيه المكونه للدوائر الكهربيه حيث تعتمد عليها قيمة بقية العناصر الأخري مثل التار والقدرة.

والمقاومة هي النسبه بين الجهد والتيار وهذا التناسب اثبته العالم اوم وتتناسب عكسيا مع التيار اي انه كلما زاد التيار قلت قيمة المقاومة والعكس صحيح

-مقاومة السلك الموصل:-
تعتمد مقاومة الموصلات علي التالي:
1-طول الموصل ويرمز له بالرمزL
2-مساحة المقطع ويرمز لهاA
3-نوع الماده(المقاومة النوعيه) ويرمز لها بسيجما
4-درجة الحرارة ويرمز لها بالرمز T
من هذه العوامل يمكن تحديد قيمة مقاومة الموصل:-

أنواع المقاومات:-

1- المقاومة الضوئيه:-
في هذا النوع نجد أنه قيمتها تقل عند تسليط الضوء عليها وتزيد عند حجب الضوء عنها وتصل قيمتها الي قيمه كبيرة جدا عندما يحجب الضوء عنها كليا

2- المقاومة الحراريه:-
تعتمد قيمة هذه المقاومة علي الحرارة حيث ان قيمتها تقل عند زيادة درجة الحرارة

3- المقاومات التي تعتمد قيمتها علي الجهد:-
يرمز لهذه المقاومات بالرمز VDR
وهي التي تقل قيمتها بزيادة الجهد المطبق عليها.

4-المقاومة الخطيه:-
يوجد منها ثلاث انواع

أ-مقاومات السلك الملفوف:
حيث يوجد منها قيم مختلفه
ب- المقاومات المتغيرة:
يمكن من خلال هذه المقاومات الحصول علي قيم مختلفه من المقاومات علي حسب وضع الطرف المنزلق لهذه المقاومات ويوجد نوعان منها

الأول:
مقاومات مجزيء الجهد:
من الممكن ان تستخدم كمجزيء للجهد ولهل ثلاثة أطراف

وأخيرا أن مدي التحكم في مثل هذه المقاومات قد يصل الي عدة ميجا أوم

الثاني:
ريوستات:
لها عدة خواص مثل ان مدي التحكم اقل مما هو عليه في النوع السابق ويصل الي عدة كيلو أوم وتستخدم غالبا كأداة تحكم دقيقه في نظم التحكم الصناعيه زكذلك للتحكم في قيمة التيار في التطبيقات الضغيرة

الثالث:
المقاومة الكربونيه:
يعتبر هذا النوع هو الاكثر انتشارا واستخداما ويرجع ذلك للمادة المستخدمه وهي الكربون ويمكن معرفة قيم المقاومات عن طريق شفرة الألوان أو قياسها بجهاز الاوميتر

الموصليه:
ويرمز لها بالرمزGوتقاس بالسيمنز والذي يكافيء امبير لكل فولت وهو مقلوب المقاومه

G=1/R

يتبع

ADMIN · Jul 15, 2008

الباب الثاني

قانون اوم
أثبت جورج سيمون اوم من خلال دراسته أن التيار الكهربي يتناسب طرديا مع الجهد المطبق علي الدائرة وأن العلاقه بين التيار والجهد في دائرة كهربيه هي علاقه خطيه كذلك فأن التيار يتناسب عكسيا مع قيمة المقاومة الكلية للدائرة كما بالشكل التالي

قانون اوم:-

ينص قانون اوم علي ان التيار المار في مقاومة يتناسب مباشرة مع الجهد المطبق علي المقاومه ويتناسب عكسيا مع قيمة المقاومة.
الصيغه الرياضيه :-
I=V/R
V=IR
R=V/I

الخلاصه:-

الباب الثالث

القدرة والطاقه

أوجد قانون اوم العلاقه بين العناصر الثالثه في الدائرة الكهربيه من هنا نجد أن وجود هذه العناصر أوجد كميه رابعه أخري تسمي القدرةPowerوسوف ندرس في هذا الفصل العلاقه بين القدرة وكل من الجهد والتيار والمقاومة.

القدرةPower:-

هي الشغل المبذول بالنسبه للزمن ووحدتها الواتWattويرمز لها بالرمزP
ويمكن تعريفها بصورة أخري بأنها معدل الطاقه المستخدمه بالنسبه للزمن

Power=Energy/time
P=E/t
حيث :-
P:هي القدرة بالوات
E:هي الطاقه بالجول
t:الزمن بالثانيه

ملاحظه:يعرف الوات بأنه كمية الشغل المبذول مقداره واحد جول لفترة زمنيه ثانيه واحده
Watt=Joule/Second

القدرة في الدائرة الكهربيه:-

هناك صزرا مختلفه للقدرة في الدائرة الكهربيه وذلك بسبب الصور المختلفه لقانون اوم ويمكن تمثيل الصورة الاساسيه للقدرة في العلاقه التاليه:
P=VI
حيث:
P:القدرة بالوات
V:الجهد بالفولت
I:التيار بالامبير

احدي صور القدرة المختلفه يمكن الحصول عليها بتعويض قانون اوم للجهد
V=IR

وهناك صورة اخري للقدرة:-

الخلاصه:-

ADMIN · Jul 15, 2008

الباب الرابع

التوصيل علي التوالي في الدوائر الكهربيه

عندما يكون هناك عدد من المقاومات متصله بحيث تكون مسارا واحدا بمرور التيار وأن التيار ثابت في جميع المقاومات في هذه الحاله فقط تكون المقاومات متصله علي التوالي والشكل

التالي يوضح حالات مختلفه من التوصيل.
تذكر بأنه اذا كانت هناك قيمه واحده للتيار بين اي نقطتين تصبح جميع المقاومات بين النقطتين موصله علي التوالي.

المقاومه الكليهTotal Resistance:

المقاومه الكليه لعدد من المقاومات متصله علي التوالي هي عبارة عن مجموع المقاومات أي أن:

تطبيق قانون اوم في دوائر التوالي:-

سوف نوضح كيفيه تطبيق قانون اوم سواء في اي جزء في الدائرة او التعامل مع الدائرة وذلك من خلال تطبيق بعض الامثله:

ومثال اخر:

مصادر الجهد علي التوالي:-

عندما يكون موجودا في الدائرة الكهربيه اكثر من مصدر جهد واذا كان الجهد الكلي الناتج عبارة عن مجموع مصادر الجهد في هذه الحاله يكون توصيل هذه المصادر علي التوالي.
توصيل مصادر الجهد علي التوالي بأن يكون الطرف الموجب للمصدر الاول متصل مع الطرف السالب للمصدر الثاني الذي يليه ثم الطرف الموجب للمصدر الثاني يكون متصلا مع الطرف السالب الذي يليه وهكذا وكمثال انظر الشكل التالي

في بعض الاحيان تكون المصادر متصله بطريقه عكسيه مثل هذا الترتيب يكون القطب الموجب للمصدر الاول متصلا مع القطب الموجب للمصدر الثاني او القطب السالب للاول يكون متصلا بالقطب السالب للمصدر الثاني وهكذا ويتضح هذا في المثال التالي:

قانون كيرشوف:-

يعتبر قانون كيرشوف من القوانين الرئيسيه للدائره الكهربيه وهو ينص علي أن المجموع الجبري للجهود في اي دائرة او مسار مغلق يساوي صفرا.
في اي مسار مغلق يكون جهد المصدر يساوي الVoltage Dropعلي مقاومات المسار المتواليه

يعرف الVoltage dropبأنه الجهد المطبق علي المقاومات ونتيجه مرور التيار في المقاومات فأنه ينشأ جهد معاكس في القطبيه بالنسبه لاتجاه المصدر الرئيسي للدائرة وبالتالي فانه يعمل علي هبوط جهد المصدر الي الصفر وهذا ما حققه كيرشوف والشكل التالي يوضح قطبية كل من المصدر والجهد الناشيء علي المقاومات

مثال:-

قانون كيرشوف للتيار:-

ينص قانون كيرشوف للتيار علي الآتي:
عند اي عقدةNodeفي الدائرة الكهربيه فان مجموع التيارات الكهربيه الداخله الي العقده تساوي مجموع التيارات الكهربيه الخارجه منها.

Node:هي نقطة تجميع لأكثر من فرعين والشكل التالي يوضح ذلك:

بتطبيق قانون كيرشوف للتيار KCLنجد أن:

مجزئ الجهدVoltage Divider:-

في دوائر التوالي نجد ان جهد المصدر يتجزأ بين جميع المقاومات المتصله علي التوالي وبالتالي فيمكن القول بأن عمل دوائر التوالي يشبه عمل مجزءات الجهد الداخل للدائرة
والمثال التالي سيوضح باذن الله:-

في الدائرة توجد مقاومتان لذلك يوجد علي كل مقاومه قيمة من الجهد نتيجة مرور التيار في المقاومتين وبالتالي يصبح:
V1=IR1
V2=IR2

وحيث أن التيار ثابت في المقاومتين لذلك نجد ان كلا من V1,V2 يتناسب مع قيمةR1,R2لكي نتحقق من هذا اذا كانت قيمة
Vs=10V
R1=50
R2=100

لذلك نجد ان الجهدV1 يمثل ثلث قيمة المصدر وكذلك V2يمثل الثلثين
نستنتج ان الجهد علي مقاومات التوالي يتناسب مع قيمة المقاومات

الصيغه العامه لتوزيع الجهد:-
يمكننا استخدام المثال التالي:-

للايضاح هناك مثال بسيط

القدرة في دوائر التوالي:-

القدرة المستهلكه في دوائر التوالي هي عبارة عن مجموع القدرات التي تستهلك في كل مقاومة وبالتالي تصبح:

قياس الجهد بالنسبه للأرضي:-

دائما عند قياس او قراءة الجهد يكون منسوب الي نقطه اخري(نقطه مرجعيهReference Point).
واذا تم توصيل هذه النقطه بالارض فانها تأخذ جهد الارض وتساوي صفرا.
وتأريض الدائرة يعني أن تكون هناك نقطه مشتركه لتوصيل الدائرة أو عناصر الدائرة تكون مشتركه في نقطه واحده وهي ماتسمي الارضيGroundاذا تم توصيلها بالارض كما مبين بالشكل

قياس الجهد يكون موجب عند النقطه aبالنسبه للارض

اكتشاف الاعطال:-

عندما نتحدث عن دوائر التوالي فانه من المهم ان نعرف اهم المشاكل فيما يلي:
1-فتح الدائرةOpen Circuit
2-قصر الدائرةShort Circuit
وعندما نتكلم عن فتح الدائرة فيجب ان نعرف ماهو السبب فعلي سبيل المثال عندما تحترق مقاومة من مقاومات التوالي فان ذلك يؤدي الي خروج هذه المقاومه من الدائرة وتتسبب في فتح الدائرة ومعني ذلك ان التيار لا يمر في الدائرة نتيجة عدم وجود مسار مغلق وعند اختبار الدائرة واكتشاف العطل هناك ملاحظتان:-1-فرق الجهد علي كل مقاومة صالحه يساوي صفرا
2-عند فحص المقاومه المحترقه نجد ان الجهد علي الجزء الذي احدث عملية الفتح يساوي جهد المصدر

اما قصر الدائرة فيحدث عند تلامس موصلين او عنصرين مختلفين فينتج عنهما زيادة مفاجئه لقيمة التيار المار في الدائرة وتنتهي بحدوث مشكله نتيجه لارتفاع التيار.
هذه الظاهره معروفه وشائعه في الدوائر ذات الكثافه العاليه.

ADMIN · Jul 15, 2008

الباب الخامس

التوصيل علي التوازي في الدوائر الكهربيه

يعرف التوازي بأنه اذا كان هناك اكثر من فرع (مقاومه) بين نقطتين وكذلك ان الجهد بين النقطتين يكون مطبق علي جميع الافرع في هذه الحاله يكون جميع الافرع متصله علي التوازي او بمعني اخر تكون بدايات جميع المقاومات متصله مع بعضها في نقطه واحده وجميع نهايات هذه المقاومات تتصل في نقطه اخري وتوضح الدوائر اشكال مختلفه لهذا التوصيل

حساب ال Voltage Dropفي دوائر التوازي:-

لقياس انخفاض الجهد في دوائر التوازي نجد ان جميع المقاومات متصله علي التوازي تكون محصورة بين نقطتين وقياس الجهد بين النقطتين يعني قياس الجهد علي اي مقاومه من المقاومات المتصله علي التوازي ومن قياس الجهد نجد ان جميع المقاومات يكون لها نفس الجهد

قانون كيرشوف للتيار:-

لقد سبق تقديم قانون كيرشوف للتيار في الفصل السابق وهو يطبق في دوائر التوازي وينص علي انه عند اي عقدة Nodeيكون مجموع التيارات الداخله للعقده يساوي مجموع التيارات الخارجه منها

مثال:-

المقاومه الكليه لعدد من المقاومات متصله علي التوازي:-

المقاومه الكليه لمقاومتين متصلتين علي التوازي تكون اقل من اصغرهما وهذا يعني ان المقاومه المكافئه تقل دائما كلما يتزايد عدد المقاومات المتصله علي التوازي.

في هذا المثال اذا طبقنا قانون كيرشوف نجد ان:

ثم بتطبيق قانون اوم للتعويض عت التيارات بدلاله الجهد

حيث ان الجهد ثابت وهو نفس قيمة جهد المصدر

وهذه تسمي المعادله العامه لايجاد المقاومه المكافئه لمقاومتين واكثر من مقاومتين

ايجاد المقاومه المكافئه لثلاث مقاومات:-

بنفس خطوات الطريقه السابقه نستنتج ان

اي انه المقاومه المكافئه هي عبارة عن حاصل ضربهم مقسوما علي حاصل ضربهم مثني مثني

وبالتالي يمكننا ان نضع الصورة العامه للمقاومه الكليه لاي عدد من المقاومات:-

حالة تساوي المقاومات المتصله علي التوازي:-

عندما تكون المقاومات المتوازيه متساوية القيمه فالقيمه الكليه في هذه الحاله ستساوي:-

ايجاد مقاومه مجهوله في دوائر التوازي:-

قد يصادف احيانا وجود مقاومه غير معلومه القيمه في اي دائره كهربيه وبالتالي فمن الضروري ايجاد هذه القيمه المجهوله بدلاله المقاومه الكليه والمقاومات الاخري المكونه للدائرة.
فاذا كانت الدائرة الكهربيه تحتوي علي مقاومتين متصلتين علي التوازي وكانت احدي قيم المقاومتين والمقاومه الكليه معلومه فانه يمكن ايجاد القيمه المجهوله.

مثال بسيط:-

تجزئ التيار في دوائر التوازي:-

في الجزء السابق اوجدنا المقاومه الكليه لاي عدد من المقاومات المتصله علي التوازي ونريد ان نشير الي انه في دوائر التوازي يتجزأالتيار الي عدد من المقاومات او الافرع وفي هذا الجزء سوف نستنتج قانون تقسيم التيار.

لايجاد قيم التيارات الفرعيه I1,I2 بدلاله التيار الكلي I وبتطبيق قانون اوم نجد ان:-
V=IRt
V=I1R1
V=I2R2
اي ان
IRt=I1R1
I1=IRt/R1
وكذلك
I2=IRt/R2

ويمكن وضع هذه الصيغه لقانون تجزئ التيار
Ix=IRt/Rx

القدرة في دوائر التوازي:-

في دوائر التوازي تمثل القدرة الكليه Ptمجموع القدرات الجزئيه المنفرده بمعني ان:
Pt=P1+P2+P3+...+Pn

او بهذه الطريقه

يتبع

البابع السادس

الدوائر المركبه

في الفصول السابقه درسنا دوائر التوالي والتوازي كل علي حده ويأتي الدور الان علي الدوائر المركبه والتي تشمل الاثنين معا

تعريف التوالي التوازي:-

أوصف عناصر التوالي والتوازي في الدائرة المبينه

نجد من الدائرة أن المقاومات R1,R7 موصله علي التوالي حيث ان التيار المار فيهما يمقل التيار الكلي للدائرة وكذلك يوجد ثلاث مجموعات من العناصر تمثل التوازي وعند ايجاد المقاومه الكليه للدائره نحصل علي الاتي

او بصورة اخري

مثال يوضح الامر:-

ومثال آخر:-

تحليل دوائر التوالي التوازي:-

غالبا ما تشمل اي دائرة كهربيه علي مقاومات متصله علي التوالي واخري علي التوازي وتمثل هذه الدائرة في معظم الاحيان دائره عمليه.

لذلك عند ايجاد المقاومه الكليه للدائرة يتبع الطريقه التاليه:
نحدد المقاومات المتصله علي التوازي ونحسب المقاومه المكافئه لها ثم نرسم الدائره بعد تبسيطها
نحدد المقاومات المتصله علي التوالي ونحسب المقاومه المكافئه لها ثم نرسم الدائرة بعد تبسيطها
في النهايه تصبح الدائرة الاصليه دائرة بسيطه يمكن ايجاد المقاومه الكليه لها

مثال:-

ايجاد الهبوط في الدوائر المركبه:-

من المفيد حساب الهبوط في الجهد علي اي جزء من اجزاء الدائرة ويمكن ايجاد الهبوط في الجهد وذلك باستخدام قانون تجزئ الجهد والذي سبق شرحه ويمكن ايضا استخدام قانون كيرشوف للجهد وقانون اوم وسوف نتناول الامثله لحساب الهبوط في الجهد

الجهد والتيار في الدوائر المركبه:-

عرفنا من الوحدات السابقه ان مجموع الهبوط في الجهد في دوائر التوالي تساوي جهد مصدر التغذيه.
هذا ايضا صحيح في دوائر التوالي-التوازي. حيث ان الجهد علي مجموعه التوازي يمكن التعامل معه علي انه عنصر واحد بمعني ان الجهد متساو علي مقاومات التوازي وبالتالي فان الهبوط في الجهد علي مجموعة التوازي يساوي الهبوط في الجهد علي اي مقاومة من مقاومات التوازي.

مثال:

الخلاصه:-

يتبع

ADMIN · Jul 15, 2008

تحليل الدوائر الكهربيه

درسنا في الفصول السابقه تحليل بعض انواع الدوائر باستخدام كل من قانون اوم وكذلك قانون كيرشوف ولكن هناك نماذج اخري من الدوائرنجد من الصعوبه استخدام هذه القوانين مما يتطلب ايجاد طرق اضافيه لتحليل مثل هذه الدوائر بغرض تبسيط الدائره.
والنظريات التي سوف نتعرض لها بالشرح وكذلك التحويلات نجد انها سوف تعمل علي تسهيل هذه الانواع من الدوائر.
علما بأن دراسة هذه النظريات وكذلك التحويلات لا تعني الغاء القوانين السابقه ولكن دراستها سوف تكون مدعمه ومسانده لها.

أنواع مصادر تشغيل الدوائر الكهربيه:-

جميع الدوائر الكهربيه يمكن تشغيلها عن طريق مصدر جهدVoltage Source أو مصدر تيار Current Source لذلك لابد ان نعرف هذه المصادر واهمية استخدامها.
مصدر الجهد الثابت:-
هو مصدر تغذيه للحمل بجهد ثابت في الدائرة الكهربيه ويكون متصلا معه علي التوالي مقاومته الداخليه Rs وهي صغية جدا ويكون شكل الدائرة كالتالي:-

ولكي يكون المصدر مثاليا Ideal Voltage Source يجب ات تكون Rs اصغر مما يمكن
اي يتحقق الشرط التالي:-
RL››Rs

مصدر تيار ثابت:-

هو مصدر تغذيه لتيار ثابت للحمل في الدائرة ويكون متصلا معه علي التوازي مقاومته الداخليه Rs وتظل قيمة التيار ثابته مهما تغيرت مقاومة الحمل ويكون شكل الدائرة الكهربيه في حالتي عدم وجود حمل كهربي أو في وجود حمل كهربي كالتالي وبالترتيب

حتي يصبح مصدر التيار مثاليا يجب ان تكون Rs››RL

نلاحظ ان المقاومه الداخليه لمصدر التيار عالية القيمه علي الاقل تساوي عشر مرات من مقاومة الحمل المتصل.

تحويلات المصدر Source Conversions:-
يفضل في بعض الاحيان وعلي حسب نوعية الدائرة تحويل مصدر الجهد الي مصدر تيار او العكس وذلك بغرض تسهيل عملية التحليل.

من دائرة مصدر الجهد نجد ان تيار الحمل IL يساوي:
IL=Vs/(Rs+RL)

ومن دائرة مصدر التيار وبتطبيق علاقة توزيع التيار نجد ان التيار المار في الحمل ILيساوي:
IL=Rs*Is/(Rs+RL)

وبمساواة العلاقه نجد ان:
Vs=Rs*Is

مثال للايضاح:-

والحل:-

ومثال اخر:

والحل:-

ومثال اخر:

والحل:-

نظرية التركيبSuperposition:-

هي نظرية المصادر المتعدده المغذيه للدائرة وتستخدم هذه النظريه عندما يوجد اكثر من مصدر تغذيه سواء مصدر جهد او مصدر تيار او كليهما معا.

وتتلخص طريقة نظرية التركيب واستخدامها ضمن تحليل الدائرة الكهربيه كما يلي:
انه اذا اردنا ايجاد قيمة التيار الكهربي المار في عنصر ما في الدائرة فان هذا التيار يمكن ايجاده عن طريق حاصل جمع التيارات الكهربيه الناتجه من تغذية الدائرة لكل مصدر علي حده ووضع جميع المصادر خارج الخدمه.
• لجعل مصدر الجهد خارج الخدمه يستبدل بمقاومته الداخليهRs وحيث ان مقاومته الداخليه اصغر ما يمكن لذلك نعمل عملية قصر دائرة علي مصدر الجهد اي Short Circuit.
• لجعل مصدر التيار خارج الخدمه يستبدل بمقاومته الداخليه حيث ان مقاومته الداخليه اكبر ما يمكن لذلك نعمل عملية فتح دائرة علي مصدر التيار Open Circuit.

وسوف يتضح هذا علي الدائرة المبينه:-

من الواضح انه يوجد مصدران جهد لتغذية الدائرة فاذا اردنا ايجاد التيار المار في المقاومه R3 تصبح الدائرة السابقه عبارة عن دائرتين تحتوي كلا منهنا علي مصدر جهد واحد ثم بحساب كل من التيارات I1,I2 في الدائرتين واستخدام علاقة التيار الفرعيه لايجاد قيمة التيار المار في المقاومه R3 ثم بالجمع او الطرح حسب اتجاه التيار لكل منهما يمكن ايجاد التيار الكلي الناتج عن المصدرين.

مثال:-

والحل:-

نظرية ثفننThevinen's Theorem:-

هذه نظريه هامه لأنها تبسط اي دائرة كهربيه مهما كانت معقدة الي دائره مبسطه وتسمي ب مكافئ ثفنن Thevinen's Theorem
هذه الدائرة تتكون من مصدر جهد Vth متصل علي التوالي مع مقاومه مكافئه Rth كما هو موضح بالشكل:-

ويكون العنصر المراد ايجاد التيار فيه متصل علي التوالي مع Rth لتصبح الدائرة بسيطه ويمكن ايجاد التيار I المار في العنصر r وذلك باستخدام العلاقه التاليه:

I=Vth/(Rth+r(

ويتلخص عمل هذه النظريه فيما يلي:-

اذا أردنا ايجاد التيار والجهد لعنصر ما بين عقدتين في الدائرة نتبع الخطوات التاليه:

• عمل ازاله للفرع المطلوب ايجاد التيار فيه وهو ما يسمي بفتح الدائرة وذلك بغرض حساب فرق الجهد بيت النقطتين ويرمز له بالرمز Vth
• عمل قصر علي مصادر التغذيه الموجوده في الدائرة (اي جعل قيمتها = 0 ) وذلك بغرض حساب المقاومه الكليه للدائرة و يرمز لها بالرمز Rth (يذكر هنا عند ايجاد Rthينظر للدائرة بين النقطتين المحصور بينهما العنصر المطلوب حساب التيار فيه).
• رسم مكافئ ثفنن ويتكون من Vth كمصدر تغذيه متصل علي التوالي مع Rthثم العنصر المطلوب حساب التيار فيه ويصبح قيمة التيار المار في العنصر المحصور بين النقطتين كما يلي:
I=Vth/(Rth+r)

مثال للايضاح:-

والحل:-

تطبيقات نظرية ثفنن في دائرة القنطرة:-

معظم الدوائر الالكترونيه دوائر مركبه و معقده مثل دائرة القنطرة Bridge Circuit ونجد من الصعوبه حل هذه الدوائر بالطريقه العاديه او المباشرة ومن هنا تبرز اهمية هذه النظريه .
لذلك سنستعرض دائرة القنطرة , طرفي الدخل وهما A,B وطرفي الخرج C.D ويكون الحمل RL بينهما.

لذلك عند تعاملنا مع دوائر القنطره سوف نفرض ان النقطتين C,D هما طرفا الحمل المتصل بينهما وأما النقطتان الاخرتان A,B فهما طرفي الدخل.

مثال طويل جدا:-

والحل:-

الخطوة الاخيرة:-

ADMIN · Jul 15, 2008

تحويلات الدلتا-نجمه والنجمه-دلتا:-

في بعض الدوائر نجد من الصعوبه حلها بالطرق السابقه ومن هنا تبرز اهمية التحويل من ∆←Υ والمبينه بالشكل:-

غالبا التوصيله ∆ترمز لها بالرمز A,B.C أو a,b,c
وكذلك التوصيله Υ ترمز لها بالرمز 1و2و3.

قاعدة التحويل من الدلتا الي ستار:-

يفضل هنا ادخال التوصيله Υ داخل التوصيله ∆ كما هو مبين بالشكل. حتي تكون المقارنه بينهما سهله حيث كل منهما تنحصر بين ثلاث نقاط

قاعدة التحويل من ستار الي دلتا:-

مثال:-

والحل:-

ومثال اخر:-

والحل:-

تحليل الدوائر عن طريق تكوين معادلات التيار في المسارات المغلقه (الحلقه المغلقه):-

عند دراستنا للنظريات السابقه وجدنا انها قابله للتطبيق لمعرفة كل من التيار والجهد عند جزء من الدائرة أو لعنصر واقع بين نقطتين مثلا.
لذلك فان هذه النظريات صالحه فقط لهذا الغرض. واذا أردنا ايجاد جميع التيارات الكهربيه في جميع العناصر وهذا يتطلب تكرار تطبيق تلك النظريات عند كل عنصر في الدائرة مما يأخذ وقتا كبيرا لهذا هناك طرق اخري يمكن عن طريقها تحليل الدائرة الكهربيه تحليلا كافيا لمعرفة التيار وفرق الجهد علي كل عنصر من عناصر الدائرة من هذه الطرق طريقة تكوين معادلات التيار لكل مسار مغلق من المسارات التي تشملها الدائرة وسنوضح ذلك في الجزء التالي باذن الله.

وتعرف كلمة مسار مغلق Mesh تعني المسار الذي لا يحتوي علي مسار اخر داخله وكمثال علي ذلك الدائرة المبينه ويطلق علي كل من المسارات a,b مسارات مغلقه

خطوات طريقة التحليل باستخدام المسارات المغلقه:-

• رسم الدائرة وتقسيمها الي عدة مسارات مغلقه وهو ما يطلق عليها Mesh
• تحديد المسارات وتطبيق قوانين كيرشوف للتيار وكتابة معادلات التيار.
• تطبيق قوانين كيرشوف للجهد وكتابة المعادلات التي تحقق قانون الجهد.
• تكوين عدد من المعادلات الرياضيه الناتجه من عدد المسارات المغلقه.
• عدد المعادلات الرياضيه = عدد المسارات المغلقه.
• يتم حل هذه المعادلات آنيا أو بواسطة المحددات أو المصفوفات.

مثال:-

والحل:-

والآن يوجد ثلاث معادلات يمكن حلهم آنيا او بالمصفوفات او بالمحددات.

ADMIN · Jul 15, 2008

الباب الثامن

مبادئ وأسس التيار المتردد

سوف نستعرض في هذا الباب دراسة مبادئ وأسس التيار المتردد علي شكل الموجه الجيبيه وخواصها وكيفية تحليلها رياضيا وتمثيلها بالرسم عن طريق المتجهات.

ولذلك لابد في البدايه من دراسه سريعه للتأثيرات المغناطيسيه المصاحبه للتيار الكهربي والتي هي السبب الرئيسي لتوليد التيار المتردد.

التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي:-
• توليد وتركيز المجال المغناطيسي:-

من المعروف انه اذا مر تيار كهربي في موصل ما فان مرور التيار الكهربي يسبب نشوء مجال مغناطيسي Magnetic Field حول هذا الموصل علي هيئة دوائر تسمي خطوط القوي المغناطيسيه (أو الفيض المغناطيسي) ويرمزله بالرمز Φ ويكون الموصل في مركز هذه الدوائر كما مبين بالشكل:

وخطوط القوي المغناطيسيه يكون لها باتجاه سريان التيار الكهربي وتربطهما قاعدة البريمه لليد اليمني حيث يتم فتح اليد اليمني بحيث يكون اتجاه اصبع الابهام عموديا علي اتجاه باقي الاصابع واذا اعتبر التيار في اتجاه اصبع الابهام يكون اتجاه خطوط القوي المغناطيسيه في اتجاه دوران باقي الاصابع. ولتركيز المجال المغناطيسي يتم لف هذا الموصل علي هيئة ملف ولدراسة هذا المجال تخيل اخذ مقطع رأسي في هذا الملف فيظهر بالصورة المبينه:

ولأن خطوط القوي المغناطيسيه Φ تكون علي هيئة مسارات مغلقه فان هذه الخطوط او هذه المسارات تسير في وسط ما , وفي الحاله التي امامنا فان خطوط القوي المغناطيسيه تسير في الهواء, واذا تخيلنا الأن أن هذا الملف ملفوف حول قطعه من الحديد (قلب حديدي) فان خطوط القوي المغناطيسيه ستأخذ مسارا لها في داخل قطعة الحديد وتكمل بعد ذلك مسارها في الهواء خارج الحديد.

ولأن المواد الحديديه لها خواص مغناطيسيه فان مقاومتها لمرور خطوط القوي المغناطيسيه تلاقي في مسارها في هذه الحاله مقاومه كليه اقل من الحاله الاولي حيث ان المسار في الحاله الاولي يكون كله في الهواء ذي المقاومه المرتفعه نسبيا لمرور المجال المغناطيسي في حين الحاله الثانيه تحتل مقاومة الحديد جزءا من المسار الذي كان يشغله الهواء في الحاله السابقه وبالتالي نتوقع ان قيمة Φ في الحاله الثانيه اكبر منها في الحاله الاولي بالرغم من عدم تغير قيمة التيار الكهربي.

وللاستفاده من هذه الخاصيه الهامه في الحديد يمكن ايضا زيادة حجم الحديد في مسار خطوط القوي المغناطيسيه حتي يكتمل المسار كما في الشكل:

ولذلك فان : 3Φ›2Φ›1Φ

وبهذا المبدأ يمكن تركيز المجال المغناطيسي داخل القلب الحديدي وهذا هو بداية الطريق لشرح نظرية عمل المولد الكهربي لشرح كيفية توليد التيار المتردد ولنبدأبقانون فاراداي.

قانون فاراداي:-

ينص قانون فاراداي علي أنه اذا تعرض ملف ما ذو عدد لفات N لمجال مغناطيسي أو خطوط قوي مغناطيسيه متغيرة مع الزمن تتولد قوة دافعه كهربيه E (جهد كهربي) بين طرفي هذا الملف. تتناسب مع معدل تغير المجال المغناطيسي مع الزمن وتساوي عدد اللفات N مضروبا في معدل تغير خطوط القوي المغناطيسيه بالنسبه للزمن وذلك باشارة سالبه:
E= -N dΦ/dt

نظرية عمل المولد الكهربي:-

اذا تخيلنا قلب حديد غيرمغلق تماما وأنه توجد ثغرة هوائيه في مسار خطوط القوي المغناطيسيه. فان خطوط القوي المغناطيسيه تمر الآن في القلب الحديدي وتكمل مسارها في الهواء ويكون المجال المغناطيسي مركزا في هذه الثغرة الهوائيه وهو ما يعرف بالمغناطيس. حيث له قطب شمالي تخرج منه الخطوط المغناطيسيه وقطب جنوبي تدخل اليه الخطوط كما هو مبين:-

في هذه الثغرة يمكن استغلال هذا المجال المغناطيسي بطريقه اخري وهي:
اذا تحرك اي موصل في هذه الثغرة الهوائيه قاطعا خطوط القوي المغناطيسيه تتولد بين اطرافه ق.د.ك تبعا لقانون فاراداي:

E= -N dΦ/dt

اذا فرضنا ان كثافة خطوط القوي المغناطيسيه قيمه ثابته B:
Φ/A=B
اذن
Φ=BA
dΦ=BdA
فاذا تحرك موصل طولهℓ في المجال المغناطيسي قاطعا خطوط القوي المغناطيسي Φ تتولد بين اطرافه ق.د.ك E يمكن حسابها كالاتي: اذا تحرك موصل حركه صغيرة لمسافه صغيرة dX فان خطوط القوي المغناطيسيه التي يقطعها الموصل في حركته=dΦ حيث:
dΦ=BdA
dA=ℓdX
وتبعا لقانون فاراداي وبما ان N=1 اذن:
BℓdX/dt=Bℓv=׀E׀
حيث ان :
B: كثافة خطوط القوي المغناطيسيه
ℓ: طول الموصل
v: السرعه الخطيه لحركة الموصل العموديه علي اتجاه المجال المغناطيسي

وحيث ان القوة الدافعه الكهربيه E لها اتجاه فان هذا الاتجاه له علاقه باتجاه كل من: v,Φ وتحدد العلاقه بين هذه الاتجاهات الثلاثه عن طريق قاعدة فلمنج لليد اليسري حيث تقول:

اذا وضع الثلاثه اصابع لليد اليسري الابهام والسبابه والوسطي في ثلاث اتجاهات متعامده علي بعضها فان اتجاه المجال يكون في اتجاه الاصبع الوسطي واتجاه الحركه في اتجاه اصبع الابهام واتجاه التيار في اتجاه السبابه.

توليد الموجه الجيبيه

لو تخيلنا الآن ان الموصل يتحرك حركه دوارة في المجال المغناطيسي أي انه يتبادل موقعه ما بين القطبين الشمالي والجنوبي باستمرار كما هو مبين بالشكل وبتطبيق قاعدة فلمنج نجد ان القوة الدافعه الكهربيه وكذلك التيار بهذا التبادل الحركي للموصل تحت الاقطاب المختلفه تتغير ايضا انجاهاتها (اشارتها) وهذا هو ما يسمس بالتيار المتردد.

فاذا تخيلنا هذا الموصل بأنه بدأ يتحرك حركه دواره ليأخذ الاوضاع Aثم Bثم C ثم D ثم A وسوف نلاحظ الآتي:

1- عند النقطه A يتحرك الموصل حركه موازيه للمجال المغناطيسي فلا يقطعه ولا ينتج عن ذلك توليد اي ق.د.ك.
2- عند النقطه B يتحرك الموصل حركه عموديه تماما علي المجال المغناطيسي فيتولد بين اطرافه ق.د.ك بقيمه عظمي ويكون اتجاهها (وبالتالي التيار الكهربي) في الاتجاه الخارج من الموصل .
3- عند النقطه C يتحرك الموصل ثانيه موازيا للمجال المغناطيسي فلا تتولد اي ق.د.ك.
4- عند النقطه D يتحرك الموصل حركه عموديه تماما علي المجال المغناطيسي فيتولد بين اطرافه ق.د.ك بقيمه عظمي ويكون اتجاهها في الاتجاه الداخل الي الموصل.
واذا رسمنا العلاقه بين الزاويه التي قطعها الموصل من الوضع الابتدائي حتي اكمل دورته الكامله وبين قيمة التيار المتولد فيه لوجدنا هذه العلاقه علي شكل منحني الموجه الجيبيه كما في الشكل:

التحليل الرياضي للموجه الجيبيه:-

لاجراء التحليل الرياضي للموجه سوف نتناول بعض التعريفات والعلاقات الهامه المتعلقه بالحركه الدواره للموصل في المجال المغناطيسي

عند قطع الموصل لدوره كامله فان المسافه d التي يقطعها تكون عبارة عن طول محيط الدائرة التي قطرها D أي:
D=2ΠD/2

وتكون الزوايا نصف القطريه المقطوعه θ هي:
=(2ΠD/2)/(D/2)=2Πθ

وبالتالي اذا قطع الموصل في الثانيه الواحده عدد f من الدورات يكون قطع مسافه طوليه مقدارها V حيث:
V=(2ΠD/2)*f

ويكون قطع عدد زوايا نصف قطريه مقدارها ω حيث:
ω=2Πf

وبالتالي تكون العلاقه بين V,ω كالتالي :
V=ω(D/2)

وفي خلال زمن t يكون الموصل قد قطع مسافه طوليه قدرها
D=V*t

ويكون قد قطع زاويه نصف قطريه قدرها
Θ=ω.t

لنتخيل الآن ان الموصل تحرك من نقطة الصفر ووصل الي وضع عام حيث قطع زاويه مقدارها θ حيث يفترض انه يتحرك بسرعه خطيه ثابته V كما هو مبين بالشكل:

V sin θ=υ

حيث υ هي السرعه العموديه علي خطوط القوي المغناطيسيه Φ وبالتالي فان:
E=Bℓv=BℓVsin θ=BℓVsin(ωt)

اميرة · Aug 2, 2008

ايه ده كله يا عاشق بجد رائع بقالى ساعة بقراه

مشمهتمة اوى بالمواضيع العلمية بس قلت ادخل

اخد فكرة و اشجعكم هههههههههههههههههههه

خالد صفوت · Dec 27, 2008

رد: كهرباء القوي الموجزه من الألف الي الياء

تسلم ايدك اخى عاشق القمر على الموضوع الذى يطرح بايجاز مبادئ واسس الكهرباء والالكترونات والعلاقة بينهما جزاك الله خيرا على الموضوع

kh1mv14 · Aug 21, 2010

رد: كهرباء القوي الموجزه من الألف الي الياء

مجهود رائع
:camera_2:

	المواضيع المتشابهة	المنتدى
	صور كاريكاتير مضحكة عن ارتفاع اسعار الكهرباء	صور وغرائب
	سخانات الكهرباء و الغاز	مجتمع اليوم
	معلومات عن الكهرباء فى القلب بجسم الانسان	طب وصحة
	سيارة تعمل بالكهرباء تقطع 300 ميل في الساعة	سيارات
	كيف تصنع مولد كهرباء مغناطيسي..?	القسم العلمى

كهرباء القوي الموجزه من الألف الي الياء

ADMIN

Administrator

المواضيع المتشابهة

ADMIN

Administrator

ADMIN

Administrator

ADMIN

Administrator

ADMIN

Administrator

ADMIN

Administrator

ADMIN

Administrator

اميرة

مؤسسي الموقع

خالد صفوت

مؤسسي الموقع

kh1mv14

عضو جديد

أحدث المواضيع