موسوعة كهرباء القوي الموجزه من الألف الي الياء - من البحث العلمي

عنوان الموضوع : موسوعة كهرباء القوي الموجزه من الألف الي الياء - من البحث العلمي
مقدم من طرف منتديات المرأة العربية

بسم الله نبدأ ظ…ظˆط³ظˆط¹ط© 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

هذا الموضوع حصريا للدي في دي فقط


الباب الأول
الكميات الكهربائيه الأساسيه

وحدات القياس الأسايه:-

https://img525.imageshack.us/img525/9571/qw5gn.jpg

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:-

https://img356.imageshack.us/img356/3589/d7ve.jpg

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.

https://img399.imageshack.us/img399/9048/16nc1.jpg

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:-

https://img526.imageshack.us/img526/3919/117di.jpg

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

*تيار موضعيPulsating Current:-

https://img526.imageshack.us/img526/9687/128an.jpg

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

*تيار مستمرAC Current

https://img526.imageshack.us/img526/21/135wa.jpg

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

https://img516.imageshack.us/img516/9153/148lo.jpg

-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:-
https://img439.imageshack.us/img439/6127/154hb.jpg

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

https://img439.imageshack.us/img439/4416/162in.jpg

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
https://img398.imageshack.us/img398/2185/171ez.jpg
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

https://img399.imageshack.us/img399/7946/181rp.jpg

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

>>>>> ردود الأعضـــــــــــــــــــاء على الموضوع <<<<<
==================================

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
https://img483.imageshack.us/img483/3761/192ag.jpg

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

https://img523.imageshack.us/img523/4948/204up.jpg
الخلاصه:-https://img523.imageshack.us/img523/6176/218nd.jpg

__________________________________________________ __________

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


https://img385.imageshack.us/img385/8780/222qc.jpg

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

https://img435.imageshack.us/img435/7649/239ex.jpg

احدي صور القدرة المختلفه يمكن الحصول عليها بتعويض قانون اوم للجهد
V=IR
https://img364.imageshack.us/img364/2324/244pr.jpg

وهناك صورة اخري للقدرة:-

https://img364.imageshack.us/img364/1305/256cy.jpg

الخلاصه:-

https://img364.imageshack.us/img364/6053/269ml.jpg

__________________________________________________ __________

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.

https://img515.imageshack.us/img515/2289/271zm.jpg

المقاومه الكليهTotal Resistance:

المقاومه الكليه لعدد من المقاومات متصله علي التوالي هي عبارة عن مجموع المقاومات أي أن:
https://img515.imageshack.us/img515/7594/289gw.jpg

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:
https://img459.imageshack.us/img459/5710/307kl.jpg

https://img459.imageshack.us/img459/5236/310dy.jpg

ومثال اخر:

https://img459.imageshack.us/img459/5168/322lg.jpg

https://img459.imageshack.us/img459/2443/332sm.jpg

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

https://img383.imageshack.us/img383/4958/342jc.jpg

https://img383.imageshack.us/img383/8531/351mf.jpg

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 الVol***e Dropعلي مقاومات المسار المتواليه

يعرف الVol***e 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
https://img481.imageshack.us/img481/4534/383cv.jpg

https://img481.imageshack.us/img481/3981/396av.jpg

مثال:-

https://img481.imageshack.us/img481/1528/405hy.jpg

https://img481.imageshack.us/img481/3572/412cl.jpg

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:

https://img470.imageshack.us/img470/4821/422hf.jpg

بتطبيق قانون كيرشوف للتيار KCLنجد أن:
https://img470.imageshack.us/img470/2677/423tt.jpg


https://img470.imageshack.us/img470/2277/438my.jpg

يتــــــــــــبع

__________________________________________________ __________

مجزئ الجهد Vol***e 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:-

https://img377.imageshack.us/img377/7518/28xd1.jpg

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
https://img400.imageshack.us/img400/1066/34sp.jpg

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:-

https://img400.imageshack.us/img400/9013/10dl.jpg

https://img400.imageshack.us/img400/8196/28lr.jpg

للايضاح هناك مثال بسيط

https://img400.imageshack.us/img400/7569/10gn.jpg

https://img400.imageshack.us/img400/7972/23sx.jpg
https://img512.imageshack.us/img512/5580/40jy.jpg

القدرة في دوائر التوالي:-

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

https://img461.imageshack.us/img461/1351/38iw1.jpg

https://img461.imageshack.us/img461/3567/17nd.jpg

https://img461.imageshack.us/img461/1259/25hn1.jpg

https://img461.imageshack.us/img461/4022/37ab.jpg

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

https://img363.imageshack.us/img363/9149/17fm.jpg
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

https://img469.imageshack.us/img469/8516/20wp.jpg

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.


https://img398.imageshack.us/img398/2951/38hl.jpg
https://img398.imageshack.us/img398/9561/20si.jpg

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:-

https://img365.imageshack.us/img365/6233/119co.jpg

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.
https://img413.imageshack.us/img413/7752/19qw.jpg

مثال:-

https://img413.imageshack.us/img413/5459/29xq.jpg

والحل:-

https://img413.imageshack.us/img413/5076/31bw.jpg
https://img413.imageshack.us/img413/1249/45ny.jpg
https://img413.imageshack.us/img413/5420/54wu.jpg