6/25/2018

أنواع وخاصيات التوتر والتيار الكهربائي


 أنواع وخاصيات التوتر والتيار 

الكهربائي.


الحمد لله الذي نور بجميل هدايته قلوب أهل السعادة، وطهر بكريم ولايته أفئدة الصادقين فأسكن فيها وداده. و أشهد أن لا إله إلا الله وحده لا شريك له وأن محمدا عبده ورسوله، اللهم صل وسلم عليه وعلى آله وأصحابه.


الموضوع: أنواع وخاصيات التوتر والتيار الكهربائي.


بقلم سعيد بن حماض

أما بعد،

     في الموضوع السابق عرفنا طبيعة التيار الكهربائي. هذا هو رابط الموضوع:اضغط هنا. اليوم سوف ندرس أنواع التوتر وعن بعض خاصياته وعن خاصيات التيار الكهربائي.

     التوتر الكهربائي:
     إن التوتر الكهربائي يمكن أن يكون ثابت القيمة والاتجاه، كما يمكنه أن يتطور بدلالة الزمن بشكل منتظم أو غير منتظم في القيمة والاتجاه.

     ويمكن تصنيف أشكال التوتر الكهربائي إلى صنفين:
-التوتر المستمر
-التوتر المتغير
    ولدراسة ومعاينة التيارات والتوترات الكهربائية وتغيراتها بدلالة الزمن، نحتاج إلى راسم التذبذب والذي تتكون شاشته من محورين متعامدين ومتقاطعين في النقطة صفر.المحور العمودي يسمى محور التوتر مدرج بوحدة التوتر (v). والمحور الأفقي يسمى محور الزمن مدرج بوحدة الزمن الثانية(s).

فما فوق محور الزمن يعبر عن التوترات الموجبة. أما أسفله فيعبر عن التوترات السالبة.

    أولا: ماهو التوتر المستمر؟
    لدراسة توتر عمود كهربائي نربط مدخل وهيكل راسم التذبذب على التوالي بالقطبين الموجب والسالب للعمود.


فنحصل على منحنى عبارة عن خط أفقي مواز لمحور الزمن، موجود في المنطقة الموجبة. مما يدل على أن إشارة وقيمة التوتر لا تتغيران مع الزمن. نقول بأن هذا التوتر مستمر موجب الإشارة.


     أما إذا قمنا بعكس قطبي العمود مع مربطي راسم التذبذب، أي ربط مدخل و هيكل الراسم على التوالي بالقطبين السالب والموجب للعمود.
   
     فإننا نحصل على منحنى على شكل خط أفقي مثل الحالة الأولى لكن في المنطقة السالبة. نقول بأن التوتر مستمر كذلك لكنه سالب الإشارة.

     التوتر المستمر
     التوتر المستمر هو توتر ثابت القيمة والاتجاه، إما أن يكون موجب أو سالب الإشارة. ونرمز إليه بـ DC أو بخطين متوازيين = أو

ونرمز إلى مولد التوتر المستمر بأحد الرموز التالية:

      هذا هو تعريف التوتر المستمر المعهود عند عامة الناس. فهل توجد أشكال أخرى من التوتر المستمر؟ الإجابة ستكون نعم.

    ولمعاينة بعض من أشكال التوتر المستمر، نستعين بهذا المولد للتوتر المنخفض و الذي نربطه مع راسم التذبذب.

    نأخذ كمثال هذا التوتر


نلاحظ أن المنحنى المحصل عليه أحادي الاتجاه، أي أن المنحنى يوجد في منطقة واحدة هي المنطقة الموجبة في هاته الحالة. وكما نلاحظ كذلك أن خط المنحنى ليس بمستقيم بل يتغير مع الزمن. نقول بأن التوتر ثابت الاتجاه ومتغير القيمة. ويعتبر توترا مستمرا كذلك مثله مثل جميع هاته الأشكال.


     التعريف العام للتوتر المستمر.
     التوتر المستمر هو توتر ثابت الاتجاه ويمكن لقيمته أن تتغير.

     يعني أن كل توتر ثابت أو متغير القيمة وثابت الاتجاه، سواء كان موجب أو سالب الإشارة يعتبر توترا مستمرا.

     ثانيا: التوتر المتغير
     التوتر المتغير هو توتر تتغير إشارته مع الزمن.

كيف ذلك؟
     إذا عاينا نموذجا من التوتر المتغير على راسم التذبذب نجد أن هذا التوتر تتغير قيمته بشكل غير منتظم ويكون موجب الإشارة إلى أن يصل إلى النقطة A فتنقلب إشارته ليصبح سالبا وذلك إلى غاية النقطة B ليعود من جديد موجب الإشارة.


وهذه أمثلة أخرى للتوتر المتغير.


    التوتر المتغير:
    التوتر المتغير هو توتر متغير القيمة وثنائي الاتجاه.

    معناه أن التوتر المتغير يغير إشارته بدلالة الزمن. فتارة يكون موجبا وثارة يصبح سالبا. فكيفما كان شكل التوتر المتغير، فإنه عندما يريد أن يغير إشارته من الموجب إلى السالب مثلا، فإن قيمته حثما ستتغير بدلالة الزمن متخذا قيما تنازلية موجبة إلى أن يصل إلى نقطة الصفر ثم يتخذ قيما أخرى سالبة تنازلية. والعكس عندما يريد التوتر أن يغير إشارته من السالب إلى الموجب، فإنه يتخذ قيما سالبة تصاعدية إلى أن يصل إلى النقطة الصفر، ثم يتخذ فيما بعد قيما موجبة تصاعدية. وهكذا دواليك. نستنتج من هذا أن كل توتر متغير الإشارة هو حتما متغير والقيمة. حيث لا يوجد على الإطلاق توتر متغير و ثابت القيمة.

     التوترالدوري
   نأخذ توترا على هذا الشكل:(صورة1)


إياكم أن تعتقدوا أن هذا التوتر متغير، وإلا راجع أول الموضوع. هذا التوتر مستمر لأن إشارته الموجبة لا تتغير.

    نقوم بقطع المنحنى إلى ثلاث قطع، وكل قطعة نعطيها لونا مخالفا لتبسيط الشرح(صورة2 أعلاه). ثم نزيح القطعتين الزرقاء والحمراء ونضعهما فوق القطعة الصفراء.
فنلاحظ أن القطع الثلاث متطابقة ومتساوية الأبعاد(صورة 3 أسفله). أي كأن التوتر يعيد نفسه مع الزمن. نقول في هاته الحالة بإن التوتر دوري ودوره هي المدة الزمنية الفاصلة بين النقطتين Aو B ويرمز له بالحرف T ووحدته هي الثانية(s). حيث T=AB=BC=CD (صورة 4 أسفله)


وهاته أمثلة أخرى للتوتر الدوري المستمر.


     تعريف الدور
    الدور هو المدة الزمنية التي يستغرقها التوتر لاسترجاع نفس القيمة وفي نفس المنحى.

     ثانيا: التوتر المتناوب الجيبي.

     نأخذ هذا التوتر الجيبي من مولد التوترات المنخفضة.


هذا التوتر ليس مستمرا بل متغيرا لأنه يغير إشارته مع الزمن. وهو توتر دوري ودوره T.
لكن ما يميز هذا التوتر هو انه إذا رصدنا أعلى قيمة يصلها التوتر وهو موجب الإشارة لوجدناها تساوي مقابل أدنى قيمة يصل إليها التوتر وهو سالب الإشارة. كمثال، نلاحظ أن هذا التوتر عندما يكون موجب الإشارة يصل كل مرة إلى أعلى قيمة وهي 4.2V، حيث أن مقابل هاته القيمة هي -4.2V وهي أدنى قيمة يصل إليها التوتر عندما يكون سالب الإشارة. في هاته الحالة نلاحظ بأن محور الزمن يعتبر محور تماثل بين المنطقة الموجبة والسالبة للتوتر.

    إذا كان التوتر جيبيا ودوريا وتتحقق فيه الخاصية الأخيرة نقول بأن هذا التوتر: توتر متناوب جيبي.

     فإذا أزحنا التوتر إلى الأعلى أو إلى الأسفل ولو بقليل لأصبح التوتر دوريا متغيرا وليس متناوب جيبيا.

 وللتوتر المتناوب الجيبي 4 مميزات وهي:

 1- الدور:
     الدور T مثله مثل ما رأيناه في التوتر الدوري.

     2- القيمة القصوى:
     القيمة القصوى هي أعلى قيمة يأخذها التوتر. أي القيمة الموافقة لقمم المنحنى. ويرمز لها ب Um وتعني U maximum، ووحدتها هي الفولط، وهي تساوي 4.2V بالنسبة للمثال السابق.
   
     3- القيمة الفعالة:
     القيمة الفعالة هي قيمة التوتر المستفاد منه. ويمكن تشبيهها بقيمة توتر مستمر. كمثال: مصباح عادي يشتغل بتوتر مستمر قيمته 6V، سيشتغل كذلك إذا ربطناه مع مولد لوتر جيبي متناوب قيمته الفعالة هي 6V.
وهاته القيمة هي التي تقيسها أجهزة القياس كالفولطمتر. وهي مخالفة للتوتر القصوي ويرمز لها بـ Ueff وتعني Tension efficace. ويمكن حسابها بالعلاقة التالية:


     4- التردد:
     تردد التوتر المتناوب الجيبي هو عدد الأدوار في الثانية الواحدة، ويرمز له بالحرف f ووحدته العالمية هي الهرتز Hz.

    في هذا المثال لدينا التوتر يقطع ثلاث أدوار خلال الثانية الواحدة، نقول بأن التوتر لديه تردد قيمته f=3Hz. ويمكن حساب التردد بالعلاقة التالية:

وT هو الدور بالثانية.
في المثال السابق(الصورة أعلاه) لدينا الدور يساوي ثلث الثانية مما يعني أن
أي أن
يعني

     إن هذا التوتر المتناوب الجيبي يشبه التوتر الكهربائي المنزلي. فمثلا عندنا في المغرب، فالتوتر الفعال هو Ueff=220V ودوره هو T=20ms وتردده هو f=50Hz
ويرمز إلى التيار المتناوب الجيبي برموز منها

     الملاحظة الأولى:
     قد جرت العادة على أن نطلق كذلك على التوتر المتغير اسم التوتر المتناوب أو التوتر المتردد.

     الملاحظة الثانية:
     هناك أشكال كثيرة من التوترات المتناوبة، وقد تختلف خصائص كل واحد منها خصوصا كيفية حساب التوتر الفعال، حيث كل توتر لديه معادلة خاصة به.

    وهاته أشكال أخرى من التوترات المترددة.

وقبل ختام هذا الموضوع، نأتي لعرض بعض خاصيات شدة التيار الكهربائي والتوتر. هنا سوف أقوم بعرض القوانين دون شرح. لأنه في الدروس القادمة إن شاء الله، سوف نطبق ونشرح هاته القوانين عمليا.

    خاصيات شدة التيار المستمر في دارة كهربائية.
     1-الدارة المتوالية:
بصفة عامة، شدة التيار الكهربائي هي نفسها لا تتغير في كل نقطة من نقط دارة كهربائية متوالية.

     2-الدارة المتفرعة: قانون العقد.
     نسمي عقدة بدارة كهربائية كل نقطة تلتقي فيها ثلاث موصلات أو أكثر

إذن مجموع شدات التيارات الكهربائية الداخلة إلى العقدة يساوي مجموع شدات التيارات الخارجة منها.

     خاصيات التوتر الكهربائي
     1-الدارة المتوالية
     التوتر بين نقطتين من دارة كهربائية يساوي مجموع توترات بين مربطي جميع الأجهزة المركبة على التوالي بين هاتين النقطتين.

      2-الدارة المتفرعة
   في دارة متفرعة جميع الفروع تخضع لنفس التوتر.

انتهى الموضوع
ترقبوا منا مزيدا من الدروس إن شاء الله
والسلام عليكم



هناك 3 تعليقات:

  1. تختلف أسعار الخدمات حسب الإمارة، حيث تبلغ أسعار خدمات كهربائي في ابوظبي في حدود 80 درهم إلى 120 درهم بالساعه حسب إجمالي الوقت المستغرق لديك وصعوبة العمل. أما الكهربائي في دبي، فقد تصل أجرة اليد لوحدها حتى 150 درهم بالساعه نظراً لإرتفاع كلفة المعيشة وصعوبة التنقل في شوارع دبي التي تستهلك وقت وكلفة المواصلات للكهربائي. ولذلك ستجد كهربائي العين الأرخص فقد تصل للساعه 50 درهم الى 80 درهم نظراً لسهولة التنقل في العين وكلفة المعيشة المنخفضة مقارنة في أبوظبي ودبي. ستجد كهربائي

    ردحذف
  2. موضوع رائع شكرا

    ردحذف
  3. هل تريد التأكد من سلامة التمديدات الكهربائية؟
    هل تريد الحصول على شهادة تثبت سلامة التمديدات الكهربائية؟
    هل تريد ان تستعين بـ متخصص من اجل فحص الكهرباء ؟
    نحن في خدمة سالم نقوم بتقديم خدمات فحص الكهرباء والتأكد من سلامة التمديدات الكهربائية وبعد التأكد من سلامتها نقوم بتقديم شهادة سلامة التمديدات الكهربائية معتمدة من مركز الاعتماد الخليجي والدفاع المدني
    https://salim.com.sa/

    ردحذف