مدونة كهربائي

        تمهيد :        جميع أنظمة القوى ثلاثية الأوجه إما أن تكون دلتا أو ستار (نجمة) ، ببساطة لا بد من التحديد الدقيق لطريقة التوصيل الصحيحة ، فمثلا ً عند توصيل محرك ٍ ما ستار  بنفس جهد دلتا في حين أنه يجب توصيله دلتا سيعمل المحرك بنصف قدرته ، أي أنه عند توصيله بالحمل الكامل فهو حتما ً سيحترق .  دعونا الآن نبدأ في شرح طريقتي التوصيل ستار ودلتا  أولا ً: توصيلة ستار (نجمة)             ما رأيكم لو  أجرينا تجربة عملية نستبين من خلالها الخصائص الأساسية لتوصيلة ستار , موافقون ؟؟؟ لإجراء تجربتنا علينا توفير مصدر طاقة ثلاثي الأوجه و إحضار عدد 6 لمبات قدرة كل منها 100 وات وجهد تشغيلها 220 فولت ، ثم نقوم بتكوين ثلاث مجموعات كل مجموعة عبارة عن لمبتين متصلتين على التوالي . نقوم بربط نهايات المجموعات الثلاث مع بعضها في نقطة واحدة (نقطة التعادل) نربطها  بخط التعادل ،ونربط البدايات بمصدر التيار الكهربائي الثلاثي الأوجه ، وكذلك علينا إحضار فولتميتر.  والآن : ماذا لدينا ؟؟ إنها توصيلة ستار ونستطيع أن نلخص خصائصها الأساسية في الآتي  1- جهد الخط = 1.73 × جهد الوجه  بقياس فرق الجهد بين L1 و L2 سنجده 380

    دائرة القوى لمحرك يدور في اتجاهين        في كثير من تطبيقات المحركات ثلاثية الأوجه نحتاج إلى عكس اتجاه الحركة ، ولعكس اتجاه حركة محرك ثلاثي الأوجه ما علينا إلا تبديل طرفين من الثلاثة أطراف الداخلة إلى المحرك ،  وكما ذكرت من قبل في التدوينة " شروط تشغيل المولدات على التوازي " فقد قمنا باستخدام محرك حثي ثلاثي الأوجه كأداة اختبار لتعاقب الأوجه في المولد ، والآن نقوم بتغيير تعاقب الأوجه ( phase sequence ) لنحصل على اتجاهين للحركة. وكما هو معلوم فإن الطاقة الكهربائية تنتج عن ثلاث ملفات ( a,b,c )  تتحرك في مجال مغناطيسي ، بين كل ملف والآخر  زاوية مقدارها 120 درجة بتعاقب وجهي معين a ثم b ثم c ، وعند تغذية المحرك بالطاقة يدور في اتجاه معين كأن يكون في اتجاه عقارب الساعة ، فإذا بدل الطرف c مكان b يكون التعاقب الوجهي   a ثم c ثم b  ، ليدور المحرك في اتجاه عكس الاتجاه الأول. دائرة التحكم لمحرك يدور في اتجاهين       لتنفيذ دائرة عكس الحركة نحتاج إلى عدد 2 كونتاكتور وأوفر لود واحد (طالما أن الحمل في الاتجاهين متساوي) ويراعى في تصميم دائرة التحكم أخذ نقطة ( norm

                       كما هو معلوم ، تسمى النسبة بين القدرة الفعالة (P) بالكيلو وات والقدرة الظاهرية (S) بالكيلو فولت أمبير " معامل القدرة " وتتراوح قيمته بين الصفر والواحد الصحيح ، وكلما اقترب معامل القدرة من الواحد الصحيح ، كلما كان هذا يعني اقتراب القدرة الفعالة من القدرة الظاهرية . أي أن الطاقة المستهلكة في حملٍ ما يُترجَم معظمها إلى شغل مبذول (حركة ، ضوء ، تسخين ، تبريد ، .... إلخ) ، أما إذا كان معامل القدرة متدني فهذا يعني استهلاك نسبة كبيرة من الطاقة بدون أن تتحول إلى شغل مبذول (القدرة الغير فعالة Q بالكيلو فار). ولنا أن نوجز أضرار تدني قيم معامل القدرة فيما يلي  1- غرامات معامل القدرة power factor penalty       تفرض شركات توزيع الكهرباء غرامات مالية على كبار المستهلكين في حالة وجود معامل قدرة سئ أقل من 0.9 مثلا ً ، ولنضرب مثالا ً على ذلك ، في جمهورية مصر العربية يخضع المستهلكون الذين تزيد أحمالهم التعاقدية عن 500 كيلو وات ويقل معامل القدرة لديهم عن 0.9 إلى غرامات مالية متزايدة تحسب كالتالي :  يحسب متوسط معامل القدرة السنوي بدلالة  قراءات عداد الكيلو وات ساعة ( kwh

ألواح البطارية          تناولت في التدوينة السابقة " بطارية السيارة " تركيب البطارية وكيفية تحديد أقطابها وتبقى لنا أن نلقي الضوء معا ً على عمليات الشحن والتفريغ في البطارية . وكما هو معلوم تقوم البطارية بتحويل الطاقة الكيميائية المختزنة في ألواحها الموجبة والسالبة والمغمورة في حمض الكبريتيك إلى طاقة كهربية على أطرافها أثناء عملية التفريغ (تشغيل الأحمال)، أما أثناء الشحن فإن التفاعل ينعكس بداخل البطارية لتختزن الطاقة الكهربية الداخلة إليها عن طريق الشاحن على هيئة طاقة كيميائية مختزنة في ألواحها .  ماذا يحدث أثناء التفريغ ؟          أثناء عملية التفريغ يخف تركيز حمض الكبريتيك بتكون الماء و  تكون كبريتات الرصاص على الألواح السالبة (الرصاص الاسفنجي فضي اللون Pb) والألواح الموجبة(أكسيد الرصاص شيكولاتي اللون PbO2) معادلة التفريغ في البطارية  PbO2 +2H2SO4 + Pb = 2PbSO4 +2H2O ماذا يحدث أثناء الشحن ؟           مرور التيار الكهربي خلال حمض الكبريتيك المخفف يحلله إلى أيونات موجبة (H2) وأيونات سالبة (SO4) فتحدث عملية الأكسدة عند االقطب الموجب أو الآنود وذلك بتحول كبريتات الرصا

         تمثل  البطارية الحامضية أو السائلة أهمية كبيرة للمعدات والسيارات ، حيث أنها مصدر القدرة لدائرة بدء الحركة (المارش) ، ومصدر القدرة لدائرة الاشعال (شمعات الإشعال) ، ومصدر القدرة للاكسسوارات (اللمبات ، الإشارات ، إلخ ....) . وغالبا ً ما تكون البطاريات السائلة 12 فولت ولكنها تختلف في السعة (الأمبير.ساعة).          تعتبر البطارية السائلة أو الحامضية من البطاريات الثانوية لأنها تقبل الشحن وعكس التفاعل فيها ، أي أنها تعود إلى الحالة الكهربية التي كانت عليها قبل التفريغ مع انخفاض طفيف في جودة البطارية ، عكس البطاريات الابتدائية التي لا يمكن إعادة شحنها ولكنها تُستبدل. تركيب البطارية         تتكون البطارية من صندوق البطارية (شاسيه البطارية) وهو مصنوع من مادة البيكالايت ومن أهم خصائص هذه المادة أنها لا تتفاعل أبدا ً مع الحمض  (حمض الكبريتيك H2SO4)، وينقسم الصندوق إلى 6 خلايا أو إربع بلغة السوق ، جهد كل خلية منها 2 فولت متصلة على التوالي لتعطي 12 فولت ، و يوجد بين كل خلية والأخرى فاصل أو عارضة من نفس مادة الصندوق (يجب أن تكون تلك العوارض سليمة وليس بها أي كسور أو شروخ لمنع تسرب المحلو

وحدة توليد احتياطي             قبل أن نتطرق إلى مميزات تشغيل المولدات على التوازي ، يوجد سؤال ملح : عند الحاجة إلى قدرة كهربية كبيرة لتأمين تغذية موقع ما أيهما أفضل ، استخدام مولد كبير يكافئ هذه القدرة أم استخدام عدة مولدات على التوازي مجموع قدراتها يكافئ هذه القدرة ؟؟؟؟ بلا شك استخدام عدة مولدات هو الأفضل ، وذلك على الرغم من أن تكلفتها أكبر من تكلفة المولد الكبير ، لماذا ؟؟؟؟ لأن تشغيل عدة مولدات على التوازي يحقق مجموعة من المميزات  1- تأمين التغذية الكهربية عند تعطل أحد المولدات خصوصا ً للأحمال الهامة ، بدلا من انقطاع التيار كلية ً عند فصل المولد الكبير .  2- عند زيادة الطلب على القدرة مستقبلاً (وجود توسعات في المنشأة) يمكن إضافة وحدات توليد جديدة. بدلاً من استخدام مولد بقدرة كبيرة لتأمين زيادة الحمل .  3- رفع كفاءة التشغيل ، حيث أن تشغيل عدة وحدات على التوازي يسمح بإجراء الصيانة الدورية دون حدوث إرتباك في تغذية الأحمال المطلوبة . 4- تطوير القدرة المولدة تبعاً لزيادة الأحمال وحتى الوصول إلى الحمل الأقصى ، بمعنى أنه في بعض الأوقات تكون المنشأة ليست بحاجة إلى الحمل

زاوية الإزاحة بين المولين       كما أشرت في التدوينة السابقة " شروط تشغيل المولدات على التوازي " تُستخدَم طريقة اللمبات المضيئة في حالة الربط اليدوي  للتحقق من الشرط الرابع من شروط التزامن وهو عدم وجود زاوية إزاحة بين الجهود (phase shift) ، بداية ً ما يحدد هذه الزاوية هو موضع أقطاب المولد في الفراغ بالنسبة لأوجه العضو الثابت  (stator). وعند اختلاف موضع الأقطاب في المولدين تنشأ هذه الزاوية ، كما هو موضح في الشكل.  وللتغلب على هذه الزاوية نزود أو نقلل سرعة المولد  لحظيا ً ثم نعود إلى نفس السرعة . ولكن كيف لنا أن نعرف بوجود زاوية الإزاحة هذه ؟ باستخدام طريقة اللمبات المضيئة  طريقة اللمبات المضيئة           توصل  اللمبات ، بحيث  يكون لدينا ثلاث مجموعات كل مجموعة مكونة من لمبتين على التوالي (لأن فرق الجهد 380 من الممكن أن يتلف اللمبة ال220) ثم توصل المجموعة الأولى فيما بين L1 للشبكة (أو مجموعة المولدات) و L2 للمولد ، و المجموعة الثانية فيما بين L2 للشبكة (أو مجموعة المولدات) و L1 للمولد ، والمجموعة الثالثة توصل فيما بين L3 للشبكة (أو مجموعة المولدات) و L3 للمولد

مولد ديزل     في بيئة العمل في المواقع النائية ، نحتاج كثيراً إلى تشغيل مولدين أو أكثر على التوازي ، أو نحتاج إلى ربط مولد كهربي بشبكة الكهرباء ، وفي كلتا الحالتين لا بد من تحقق شروط التوازي ، لضمان أن يساهم المولد المضاف بجزء من القدرة الكلية للشبكة ، ويتحمل نصيبه من الحمل الكلي ، مما يترتب عليه تحسن في أداء الشبكة ككل ، بالإضافة إلى ميزة إجراء الصيانة الدورية للمولدات بالتبادل. والسؤال الآن ما هي  شروط التشغيل على التوازي أو شروط التزامن؟ شروط التزامن : 1-  لا بد أن يكون تردد المولد مساوياُ لتردد الشبكة. 2-لا بد أن يكون الجهد الناتج على أطراف المولد مساوياً لجهد الشبكة (أو المولد الآخر). 3- أن يكون توصيل أطراف المولد إلى الشبكة بالتعاقب الوجهي المضبوط (تماثل تعاقب الأوجه في المولد والشبكة) 4- عدم وجود زاوية إزاحة بين الجهود. 5- أن يكون لهم نفس المعاوقة المئوية (percentage impedance) حتى تكون نسبة الفقد في الجهد على أطراف كلا المولدين متساوية  ما هي الوسائل المتبعة لضمان تحقق هذه الشروط ؟       توجد عدة أنظمة لضمان تحقق شروط التزامن (يدوي، نصف أوتوماتيكي، أوتوماتيكي) و

دائرة كهربية بسيطة   الدائرة الكهربية         الدائرة الكهربية ما هي إلا مسار مغلق يمر فيه تيار كهربي ، وباعتبار   أبسط دائرة كهربية مكونة من بطارية ، سلك موصل ، مفتاح و مصباح متوهج . نجد البطارية تمد الطاقة اللازمة لتسيير الإلكترونات (التيار الكهربي) عبر الدائرة فتسخن فتيلة المصباح ليشع المصباح الكثير من الحرارة وبعض الضوء . نلاحظ هنا أن الطاقة انتقلت من   المصدر   ( ا لبطارية) ، إلى الحمل   (المصباح) . وغني عن التعريف أن جهد البطارية و  المقاومة الكهربية للمصباح تتدخل في تحديد مقدار التيار المار في الدائرة (قانون أوم) . وكما هو معلوم أنه لن يمر أي تيار في الدائرة الكهربية حتى يغلق المفتاح - هذا بالنسبة لأي دائرة كهربية على وجه العموم -  ويكتمل المسار في الدائرة بمرور الالكترونات من البطارية إلى المصباح والعودة مرة أخرى للبطارية ، وفي هذه الحالة يجب أن ندرك أنه  إذا كان طول السلك  الواصل بين البطارية والمصباح بوصة أو بوصتين  أو أكثر من ذلك قليلاً فهو لا يمثل تأثيراً يذكر من حيث هبوط الجهد ، أما  إذا كان أطول من ذلك (100 متر مثلا)،  فيجب أن يؤخذ في الحسبان . مخطط الدائر

التيار الكهربي              كثيراً ما نسمع عن معامل القدرة أو (power factor) وهو أحد الموضوعات الهامة في مجال القوى الكهربائية  ولكن قبل أن نبدأ في تعريف معامل القدرة يجب أن نعلم  أنواع القدرة الكهربائية ،والتي هي ثلاثة أنواع :   أولاً: القدرة الظاهرية أو القدرة الكلية(S)           وهي تعبر عن القدرة الكهربائية الكلية للحمل وهي حاصل ضرب الجهد في التيار ، ولذا تقاس بالفولت أمبير أو بالكيلوفولت أمبير (KVA) ، فمثلا محول كهربائي سعته 500 كيلو فولت أمبير تعني أن قدرة هذا المحول الكلية أو الظاهرية هي 500 كيلوفولت أمبير أي أن حاصل ضرب الجهد على أطراف الملف الابتدائي في التيار الداخل يساوي هذا الرقم.  (يُعَبرُ عن المحولات دائماً بدلالة القدرة الكلية لأن المحول جهاز كهربائي ساكن لا يستهلك التيار كالمحرك مثلا  يدخله تيار وجهد ويخرج منه  تيار وجهد أي أن الطاقة الكهربائية تمر بالمحول دون أن تتحول إلى صورة أخرى) ثانياً: القدرة الفعالة (P)             وهي تعبر عن القدرة الحقيقة المستفاد بها في صورة حركة في المحركات أو في صورة ضوء في المصابيح أو في صورة حرارة في السخانات  ،.................

      إديسون  ما هي أهمية المحولات في الحياة الحديثة ؟       بفضل توماس أ إديسون ، ظهر َ أول نظام توزيع للقوى الكهربية في الولايات المتحدة الأمريكية لإمداد القدرة للمصابيح المتوهجة عند جهد 120 فولت تيار مستمر ، حيث أنه في شهر سبتمبر من العام 1882دشن إديسون أول محطة مركزية للطاقة في مدينة نيويورك , ولسوء الحظ ، فإن توليد ونقل الطاقة عند هذه الجهود المتدنية في نظام إديسون ، أدى إلى تبديد كميات ضخمة من التيار لإمداد كميات معقولة من القدرة ، هذه التيارات الضخمة تسببت في إحداث هبوطات حادة للجهد ، وكذا فقدان كبير للقدرة في خطوط النقل ، مما حجَّم َ منطقة الخدمة التي يمكن أن تغطيها محطة التوليد . وللتغلب على هذه المشكلة في ثمانينات ذلك القرن (القرن التاسع عشر) ، أُنشِأت بجوار كل مجموعة من الوحدات السكنية محطة للتوليد . وبما أن  الطاقة في أنظمة التيار المستمر لا يمكن أن تُنقل لمسافات بعيدة تحت  قيم متدنية للجهد ، فإن محطات التوليد هذه لا بد وأن تكون صغيرة الحجم وذات كفاءة محدودة .       بظهور المحول وما تزامن معه من تطور لمصادر الطاقة الكهربية المترددة ، أزيلت للأبد كل العوائق التي تعترض طري

الكهرباء اللاسلكية      ببساطة شديدة الكهرباء اللاسلكية ، تعني نقل الطاقة الكهربائية بدون أسلاك ، وعادة ما يربط الناس بين النقل اللاسلكي للطاقة الكهربائية ونقل المعلومات ، مثلا موجات الراديو ، والهاتف الخلوي ، نقل البيانات عبر شبكات الواي فاي ، والاختلاف الأساسي بين موجات الراديو أو موجات الهاتف الخلوي ، هو التقنية المستخدمة في معالجة المعلومات بغض النظر عن الطاقة المنقولة أو بمعنى أدق بدون الإلتفات إلى مقدار الطاقة الكهربية المنقولة المهم هو معالجة المعلومات وفك شفراتها ، ولكن مع مفهوم الكهرباء اللاسلكية يجب أن تكون كفاءة نقل الطاقة هي الأساس . 

محول الجهد          محولاتُ الجهد ِ ما هي إلا وسيلة لتقليل الجهود العالية - كجهود الشبكات - إلى القيمة التي يمكن قياسها بسهولة وعادة ً ما تكون هذه القيمة " 100 أو 110 فولت " على الملفات الثانوية لمحول الجهد والمتصلة مباشرة ً بملفات الجهد لدوائر الحماية الاتجاهية ، ومتممات الجهد ، وأجهزة قياس الجهد ( الفولتميترات) ، وأجهزة قياس القدرة الفعالة والقدرة الغير فعالة ، وأجهزة قياس معامل القدرة .        محولات الجهد تمكن من استخدام الأجهزة ذات العزل المنخفض لقياس المتغيرات في الشبكات ذات الجهد العالي بطريقة آمنة وإقتصادية .          محول الجهد لا يختلف كثيرا ً عن محول القدرة من حيث الملف الابتدائي ، والملف الثانوي ، والقلب المغناطيسي المصنوع من رقائق الصلب السليكوني إلا أنه يراعى في التصميم أن تكون مقاومة الأحمال أكبر بكثير من مقاومة القلب الحديدي وعدد لفات الملف الابتدائي أكبر بكثير من عدد لفات الملف الثانوي .        الملف الابتدائي لمحول الجهد يتكون من عدد لفات أكبر ويوصل على التوازي ما بين الأوجه للجهد العالي والمتوسط بينما يتكون الملف الثانوي من عدد أقل من اللفات ويوصل على ال

تمثيل جيبي لنظام جهود ثلاثي الأوجه        معظم أنظمة القوى الكهربائية في العالم تعتمد التوصيل ثلاثي الأوجه حيث أن نظام القوى ثلاثي الأوجه يتكون من مولدات ثلاثية الأوجه وخطوط نقل وأحمال ويمتاز النظام ثلاثي الأوجه عن النظام أحادي الوجه بعدة مميزات : الحصول على قدرة أكبر لكل رطل من المعدن من المولد ثلاثي الأوجه (معيار اقتصادي) القدرة المغذاه لحمل ثلاثي الأوجه تكون ثابتة في جميع الأوقات .  النظام ثلاثي الأوجه يشغل المحركات الحثية ثلاثية الأوجه بسهولة ودون الحاجة لملفات ثانوية (كملفات البدء في المحركات أحادية الوجه)

محول تيار ملفه الابتدائي خط الجهد العالي         محولات التيار ما هي إلا وسيلة لتقليل التيارات العالية - كتيارات الشبكات - إلى القيمة التي يمكن قياسها بسهولة وهي توصل مباشرة ًعلى الأحمال مثل ملفات التيار لأجهزة الوقاية والقياس .       محولات التيار تمكن من استخدام الأجهزة ذات العزل المنخفض لقياس المتغيرات في الشبكات ذات الجهود العالية والمتوسطة بطريقة آمنة واقتصادية .       محول التيار يشبه محول القدرة من حيث أن له ملف ابتدائي وملف ثانوي وقلب حديدي مصنوع من رقائق الصلب السليكوني المعزولة إلا أن عدد ملفات الملف الثانوي أكبر بكثير من عدد ملفات الملف الابتدائي .        يراعى أن تكون دائرة الملف الثانوي مغلقة دائما بالأحمال أو مقصورة . وذلك لأنه عند فتح دائرة الملف الثانوي يتولد فيض مغناطيسي عالي يؤدي إلى توليد قوة دافعة مغناطيسية -ق . د . ك - ذات جهد أكبر بكثير مما يتحمله عزل المحول مما يسبب انهياره واحتراقه بالاضافة إلى الخطورة الشديدة التي يتعرض لها العامل أو الفني .       الملف الابتدائي يتكون من عدد قليل جدا من اللفات ذات مقطع كبير يكفي لمرور تيار الحمل الكامل في الدائرة الرئيسي

1-1 الآلات الكهربية والمحولات والحياة العصرية   محرك كهربي                        الآلة الكهربية هي ذلك الجهاز الذي يستطيع تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية أو الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية . فإذا استـُخدِمَ في تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية فإنه يُعرَف بالمُولِّد ، وإذا استـُخدِمَ في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية فإنه يُعرَف بالمُحرِّك . وطالما أن أي آلة كهربية تستطيع تحويل القدرة في كلا الاتجاهين ، فإنه من الممكن تشغيل الآلة الكهربية كمُولِّد أو كمُحرِّك . ونلاحظ أن كل المحركات والمولدات تقريبا ً تحول الطاقة من صورة إلى أخرى بفعل المجال المغناطيسي .                                               ويرتبط ارتباطا ً وثيقا ً بالآلات الكهربية جهاز آخر هو المحول ، والمحول هو ذلك الجهاز الذي يحول الطاقة الكهربائية المترددة عند مستوى جهد معين إلى طاقة كهربائية مترددة عند مستوى جهد آخر . وطالما أن المحولات تعتمد على فاعلية المجال المغناطيسي في تغيير مستوى الجهد فعادة ً ما تُدرَس مع المولدات والمحركات .                     هذه الأنواع الثلاثة من ال