الخميس، 25 أغسطس 2011

ملحوظه مهمة عن المحول


لايعمل المحول الكهربائي بالتيار المستمر
لأن التيار المستمر يولد مجالا ثابت الشدة والاتجاه بمعنى أنه لا يحدث تغير في الفيض المغناطيسي الذي يقطع الملف الثانوي 

نظرية عمل المحول (مهم جدا) :-


نظرية عمل المحول (مقدمه)
لكى نفهم نظرية عمل المحول لابد وان نستفيض فى فهم اهم عنصر به وهو
الملف
هو عباره عن سلك ملفوف ومعزول بالورنيش على ماده عازله former
ويكون على عدة اشكال
شكل يوضح سريان التيار فى سلك والمحال المغناطيسى الناتج منه

الملفات coils

تتكون الملفات من عدة لفات على هيئة اشكال مختلفه كما بالشكل اعلاه
ومنها:
1- على شكل اسطوانه او متوازى مستطيلات يأخذ شكل الأطار الملفوف عليه
وممكن ان يكون قلب الأطار هذا فارغا" أو مشغولا" بشرائح من الحديد المطاوع
السليكونى أو من مسحوق الحديد المعزول او من الفريت Ferrite
2- على شكل دائرى أو بيضاوى ( مخدات)
3- قد يغلف الملف بغلاف من الحديد او البلاستيك لحمايته من المحالات الخارجيه
او يترك بدون تغليف
مرور التيار فى ملف

كما بالشكل السابق عند مرور التيار فى ملف فأنه يتولد به مجال مغناطيسى
هذا المجال يتغير بتغير التيار

الحث الذاتى لملف
اذا كانت قيمة التيار الماره فى الملف تتغير بالزياده والنقصان كما هو الحال فى التيار
المتردد فإن المجال المغناطيسى الناشئ عن ذلك التيار يتغير ايضا" بالزياده والنقصان
تبعا" لتغير التيار المار بالملف
ولكى نفهم الحث الذاتى نطرح السؤال التالى
ماذا يحدث لو قمنا بوضع ملف اخر فى نطاق المجال المغناطيسى للملف السابق؟
سنلاحظ تولد جهد خلال طرفى الملف الثانى رغم عدم ملامسته للملف الأول؟
فكيف نشأ هذا التيار؟
عند تعرض الملف الثانى للمجال الناشئ من الملف الأول فأن خطوط المجال المغناطيس
تقطع لفات الملف الثانى وبما انها متغيره فإنه ينشأ عن ذلك تيار فى الملف الثانى
يعرف بالتيار المستنتج بالحث الذاتى
ما العوامل التى تؤثر فى الحث الذاتى؟
يزيد الحث الذاتى فى الأحوال التاليه:
1- زيادة عدد لفات الملف
2- زيادة مساحة مقطع الملف ونقصان طوله
3- إذا كان للملف قلب من ماده مغناطيسيه كالحديد او مسحوق الحديد او الفريت
والعكس صحيح طبعا" فى الأحوال الثلاثه السابقه
أنواع الملفات types of coils
أولا" من حيث القلب: تصنف الملفات طبقا" للماده التى تشغل الحيز داخل الأطار الملفوف عليه الملف:
1-ملفات ذات قلب هوائى
وهى الملفات التى لا يوضع بداخلها قلب من اى نوع والحث الذاتى لهذه الملفات صغير

2-ملفات ذات قلب حديد
وهى ملفات يوضع بداخلها قلب من الحديد على هيئة شرائح وهذا يجعل المجال المغناطيس
يتركز داخل وحول الملف ولا يضيع كثيرا من المجال المغناطيسى وبالتالى يزيد من حثها
ولكن من عيوب وجود هذا القلب بداخل الملف انه يتولد داخلها تيارات عشوائيه غير منتظمه
تسمى بالتيارات الدواميه (Edite curent )تتسبب فى زيادة درجة حرارة القلب و فقد الطاقه
(3ملفات ذات قلب من مسحوق الحديد
وهى ملفات يوضع بداخلها قلب من مسحوق الحديد المضغوط والمعزول كى يكون ذو مقاومه كهربيه عاليه لتقلل من التيارات الدواميه او الأعصاريه الى حد كبير
4- ملفات ذات قلب من الفرريت(ferrite)
ويوجد منها نوعين (ملفات ذات قلب فيرريت ثابت & ملفات ذات قلب فيرريت متغير)وهى ملفات يكون قلبها من مادة الفرريت ذات المقاومه العاليه جدا حتى لا تسرى التيارات الدواميه او الأعصاريه داخلها وبذلك نضمن الحد من فقد الطاقه

ثانيا" انوع الملفات من حيث التردد:
1- ملفات التردد المنخفض وهى الملفات التى تستخدم فى الدوائر ذات التردد امنخفض
مثل دوائر الصوت التى يتراوح التردد فيها من 20الى 20 كيلو هيرتز وهى
ملفات ذات قلب حديدى
2- ملفات التردد المتوسط وهى الملفات التى تستخدم فى الترددات المتوسطه فى اجهزة
الرديو وهى ملفات ذات قلب من مسحوق الحديد وبعضها فيرريت
3- ملفات التردد العالى وهى التى تستخدم فى الترددات العاليه التى تزيد عن 2 ميجا هيرتز
مثل ملفات دوائر التنعيم وهى ذات قلب هوائى

                      نظرية عمل المحول

وبكل بساطه:-
بنيت نظرية عمل المحول على الاستنتاج النفسى والمتبادبل للمجال المغناطيسى فعند توصيل الملف الابتدائى بالمنبع يمر به تيار متغير فينشأ عنه مجال مغناطيسى متغير يقطع الملف الابتدائى مولدا به  emf1  بالاستنتاج النفسى يقطع الملف الثانوى مولدا به emf2  بالاستنتاج المتبادل وهذه ال تمرر تيار فى دائرة الحمل(il).

نظرية عمل المحول (مهم جدا)


               نظرية عمل المحول

قبل ان نبدأ فى شرح نظرية عمل المحول يجب ان نعرف المعلومات التاليه :-

المجال المغناطيسي
هو المنطقة التي تنشأ حول الشحنات الكهربائية المتحركة وتؤثر على أي مادة مغناطيسية أو شحنة كهربائية متحركة داخل هذه المنطقة

خطوط المجال المغناطيسي
خطوط وهمية يدل اتجاهها عند أي نقطة على اتجاه المجال

الفيض المغناطيسي
هو العدد الكلي لخطوط المجال المغناطيسي التي تخترق مساحة معينة

شدة المجال المغناطيسي
عدد خطوط المجال التي تقطع وحدة المساحات العمودية على اتجاهها عند تلك النقطة

المجال المغناطيسي المنتظم
هو المجال الذي تكون كثافة فيضه متساوية المقدار موحدة الاتجاه عند جميع النقاط الواقعة فيه

شدة المجال المغناطيسي
هي القوة التي يؤثر بها المجال المغناطيسي على وحدة الشحنات الكهربائية الموجبة التي تتحرك بوحدة السرعات عند تلك انقطة في اتجاه عمودي على اتجاه المجال
الحث المتبادل بين ملفين
هو التأثير المغناطيسي الحادث بين ملفين متجاورين أو متداخلين بحيث اذا تغير التيار في أحدهما يتأثر الاخر ويقاوم التغير الحادث في الأول

معامل الحث المتبادل بين ملفين
يقاس بمقدار القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في أحد الملفين عند تغير شدة التيار في الملف الاخر بمعدل واحد أمبير كل ثانية

كفاءة المحول
هي النسبة بين الطاقة الكهربائية في الملف الثانوي الى الطاقة الكهربائية في الملف الابتدائي أو هي النسبة بين قدرة الثانوي الى قدرة الابتدائي

كفاءة النقل
هو النسبة بين الطاقة الكهربائية الواصلة الى أماكن الاستهلاك والطاقة المرسلة من محطات التوليد

التيار المتردد
هو التيار الذي تتغير شدته واتجاهه بصفة دورية مع الزمن

الممانعة الحثية لملف
هي الاعاقة أو المقاومة التي يلاقيها التيار المتردد عند مروره في ملف بسبب حثه الذاتي

كيف يمكن نقل وتوزيع الطاقه الكهربية؟



نقل وتوزيع الطاقه
‏تنقل الطاقة الكهربائية من محطة توليد الطاقة الكهربائية إلى المستهلك بواسطة خطوط أو موصلات يطلق عليها شبكات النقل والتوزيع الكهربائية . ويبين الشكل رسما تصويريا لإحدى هذه الشبكات , والتي تبدأ من محطة توليد القدرة الكهربائية وتنتهي بالمستهلك وتحتوى شبكات نقل وتوزيع الكهرباء على               محولات ترفع الجهد الى 66 ك.ف او 220 ك.ف او اكثر . يتم رفع الجهد
    وخفض التيار وذلك لتقليل القدره المفقوده فى خطوط النقل , بالاضافه الى تقليل هبوط الجهد فى الموصلات وتقليل التكلفه عن طريق استخدام اسلاك ذات مساحة مقطع اصغر .
2-    خطوط الضغط العالى الهوائيه التى تنقل الطاقه الكهربائيه عبر المناطق الريفيه الى المدن والمراكز الصناعيه .
3-   محطات فرعيه تحتوى على محولات تخفض الجهد المرتفع الى جهد منخفض يتراوح من 11 ك.ف الى 22 ك.ف
4-   - خطوط جهد متوسط تنقل الطاقه الكهربائيه عبر شوارع المدن والمراكز الصناعيه.
5-   محولات تخفض الجهد المتوسط الى جهد منخفض , اى الى 220 ف او 380 ف

الأربعاء، 24 أغسطس 2011

كيف يمكن توليد الطاقه الكهربية


الكهرباء هي أحد  أشكال الطاقة . وكما هو معروف  فإن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من عدم وإنما تتحول من شكل إلى آخر . ويمكن إنتاج الطاقة الكهربائية بتحويل مختلف أشكال الطاقة الميكانيكية والكيميائية والضوئية والحرارية إلى طاقة كهر بائية . كما تستخدم الأجهزة الكهربائية لتحويل الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة المفيدة مثل الطاقة الحرارية والضوئيه والميكانيكيه والكيميائية .
و ‏تعتبر المولدات الكهربائية من أهم مصادرالطاقة الكهربائية وتعتمد في عملها على ظاهرة التأثير الكهرومغناطيسي , حيث تدور الموصلات ) ملفات المولد)   داخل مجال مغناطيسي فيتولد فيها بالتأثير قوة دافعة كهربائية , 

‏في محطات توليد الطاقة الكهربائية الحرارية يستخدم  الفحم أو البترول أو الطاقة النووية أو الشمسية لإنتاج بخار ماء ذو ضغط عالي , هذا البخار يستعمل في تشغيل توربينات بخارية ضخمة تقوم بدورها بتشغيل مولدات كهربائية . كما   تدار المولدات الصغيرة والمتوسطة بوساطة محركات الديزل . أما في محطات توليد الطاقة الكهربائية الحركية فتستخدم الهواء أو الماء .

انواع الطاقة


                            يوجد ثلاثة انواع من الطاقه نتعامل معها :
اولا الطاقه الفعاله
 وهى الطاقه التى تستهلك فعلا فى الاناره وادارة المحركات الكهربيه وهى الاساس فى التحاسب وتقاس بالكيلووات/ ساعه. او الميجاوات /ساعه
ثانيا الطاقه الغير فعاله : وهى طاقه لازمه لادارة المحركات ولكنها لاتدخل ضمن الاستهلاك وتقاس بالكيلوفار/ ساعه وهى تقاس فقط ليتم منها احتساب معامل القدره وتعتمد على نوعية احمال المشترك .
ثالثا الطاقه الكليه : هى اجمالى الطاقه التى يتم الحصول عليها من المحول وتنقسم الى مركبتين , الفعاله والغير فعاله وتقاس بالكيلو فولت. امبير وتسمى ايضا بالقدره الظاهريه ويتم التعاقد مع المشترك عادة عليها وكذلك فى احتساب قدرات المحولات.
معامل القدره  وهو النسبه بين القدره الفعاله والقدره الكليه



مفهوم الطاقه الكهربية


الطاقه الكهربيه: هى معدل تشغيل القدره الكهربيه اى مقدار ما يتم تشغيله من القدره الكهربيه فى الساعه وتقاس بالكيلووات / ساعة . وايسط تعريف لفهم الكيلووات / ساعه  هو ان الكيلووات / ساعه هو انارة لمبه قدرتها 100 وات لمدة 10 ساعات .
تقاس القدره الكهربيه لحظيا بينما الطاقه الكهربيه تقاس تراكميا باستخدام عداد الطاقه الكهربيه وتكون قيمة الاستهلاك هى الفرق بين القراءه الحاليه والقراءه السابقه للعداد .

مفهوم القدرة الكهربية


* القدره الكهربيه :
تعريف القدره هو المقدرة على بذل شغل والقدره الكهربيه هى استخدام الطاقه الكهربيه فى اداء الاعمال وتحويلها الى صور متعدده من الطاقات مثل الاضاءه والطاقه الحراريه وطاقة الحركه والقدره الكهربيه يرمز لها بالرمزP  وتقاس بالوات WATT  وهى تساوى حاصل ضرب التيار فى الجهد فى جيب تمام الزاويه بينهما .

مفهوم الجهد الكهربى


الجهد الكهربى: من اهم مستلزمات مرور التيار الكهربى هو وجود قوة مؤثرة خارجية او جهد يجبر الشحنات على الحركة والتى يتم الحصول عليها من البطاريات والمولدات. وتسمى هذه القوة بالجهد الكهربى وينشأ فرق الجهد نتيجة وجود فرق فى الشحنات الكهربية بين نقطتين حيث تتحرك الشحنات من المنطقة الغنية بالشحنات الى المنطقة الفقيرة  
   
ويقاس الجهد الكهربى بوحدة الفولت v باستخدام جهاز الفولتميتروالذى يوصل فى الدوائر الكهربية على التوازى

مفهوم التيار الكهربى


التيار الكهربى:  هو عبارة عن حركة موجهة للالكترونات الحرة من نقطة للأخرى عبر الموصل وتتحرك هذه الالكترونات نتيجة تأثير قوة خارجية نحصل عليها من مصدر الطاقة الكهربية.
وتقاس كمية التيار الكهربى المار بالأمبير باستخدام جهاز الأميتر أو كلامب ميتر ويوصل فى الدائرة على التوالى  

معلومات اساسيه عن الكهرباء (المواد الموصلة والمواد العازلة)

                                                  المواد الموصلة والمواد العازلة

يتم نقل وتوزيع الطاقة بواسطة نواقل من انواع ومقاسات مختلفة. وتتكون هذه النواقل من قلب وغلاف فالقلب عبارة عن مادة موصلة للكهرباء والغلاف عبارة عن مادة عازلة للكهرباء وعموما تقسم المواد من حيث توصيلها للكهرباء الى ثلاثة أقسام:
1-الموادالموصلة.2-المواد العازله.3-المواد شبه الموصله.

         1-  المواد الموصلة: وهى المواد التى تسمح بمرور التيار الكهربى عبرها مثل المعادن       بمختلف أنواعها ويعتبر الذهب والفضة والنحاس والالومنيوم من أجود الموصلات ونادرا ما يستخدم الذهب أو الفضة لارتفاع ثمنها بينما يستخدم النحاس فى التمديدات الداخلية وفى الأجهزة الكهربائية والالكترونية فى حين يستخدم الألومنيوم فى شبكات نقل وتوزيع الكهرباء الخارجية.


     -       المواد العازلة: وهى المواد التى لا تسمح بمرور التيار الكهربى غبرها مثل الخشب والمطاط والزجاج والبلاستيك وللمواد العازلة أهمية كبيرة فى المنظومة الكهربية حيث تستخدم تغطية الأسلاك الكهربية وذلك لحماية الأشخاص من الصدمة الكهربية.
- الموادالعازلة: وهى المواد التى لا تسمح بمرور التيار الكهربى غبرها مثل الخشب والمطاط والزجاج والبلاستيك وللمواد العازلة أهمية كبيرة فى المنظومة الكهربية حيث تستخدم تغطية الأسلاك الكهربية وذلك لحماية الأشخاص من الصدمة الكهربية.





-       أشباه الموصلات: هى مواد وسط بين المواد العازلة والمواد الموصلة أى أنها فى حالتها النقية تكون عازلة للكهرباء ولكن باضافة بعض الشوائب تصبح موصلا جيدا للكهرباء. وتستخدم اشباه الموصلات فى صناعة جميع العناصر الالكترونية. ومن اهم المواد الشبه موصلة السيليكون والجرمانيوم.



كابلات الجهد المتوسط:-

              مقاطع الكابلات الشائع استخدامها في شبكات التوزيع للجهد المتوسط

التيار المقنن بالأمبير
الوزن التقريبى كجم/ كم
القطر الخارجى التقريبى مم
مساحة المقطع مم2
275
1240
33.6
1* 150 
360
1680
38.3
1* 240
395
1950
40.9
1* 300
445
2370
44.6
1* 400
520
3430
53
1* 630
180
3140
58.8
3* 70
260
4320
70.4
3* 150
340
6170
80.8
3* 240
390
7110
86.2
3* 300