ZamilPro

Just another WordPress site

  • RSS
  • Delicious
  • Digg
  • Facebook
  • Twitter

التيار المتردد AC alternating current

الكاتب Ahmed Comments Off on التيار المتردد AC alternating current

     التيار المتردد AC alternating current

1

التيار المتردد الجيبي أو التيار المتناوب الجيبي(بالإنجليزية: sinusoidal Alternating current) هو تيار كهربائي يعكس اتجاهه بشكل دوري ويتذبذب في مكانه ذهابا وإيابا 50 أو 60 مرة في الثانية حسب النظام الكهربائي المستخدم. يمكن توليده فقط حسب قانون فرداي عن طريق مولد كهربائي متردد.

ويتم الآن استخدام التيار المتردد لنقل الطاقة الكهربائية في كل دول العالم رغم أسبقية التيار المستمر التاريخية ، ورغم أن أول محطة تجارية لتوليد الكهرباء في العالم وهي التي أنشأها أديسون في نيويورك سنة 1882 م كانت كذلك محطة لتوليدة التيار المستمر حتى أن أولى الأجهزة الكهربية كانت تعمل على التيار المستمر مثل مصباح أديسون إلا أن الوضع انقلب رأسا على عقب بعيد حرب التيارات فأصبح التيار المتذبذب مفضلا في عملية ايصال الطاقة لأسباب لها علاقة بتقنتي نقل الطاقة من جهة ومعالجة الإشارات من جهة أخرى.

2

مقدمة للتيار المتردد
Introduction to AC

التيار المغذى للأجهزة الكهربائية بالتيار الكهربائي يمكن أن بالتيار تأتي إما من مصدر للتيار المستمر (DC) أو مصدر للتيار المتردد (AC) .
في كهرباء التيار المستمر تمر الالكترونات باستمرار في اتجاه واحد من مصدر القدرة عن طريق الموصل إلى الحمل ويعود مرة أخرى إلى مصدر القدرة . الجهد فى التيار المستمر يظل ثابتا . مصادر القدرة للتيار المستمر تشمل البطاريات ومولدات التيار المستمر .عند استخدام مولد التيار المتردد فإن الإلكترونات تمر فى اتجاه ثم تعكس اتجاهها . المولد generator له اسم آخر وهو alternator . مولد التيار المتردد يعكس قطبية الأطراف عدة مرات في الثانية , وتمر الالكترونات من خلال موصل من الطرف السالب إلى الطرف الموجب ، أولا في اتجاه ثم في الاتجاه الآخر .

3

التيار المتردد (المتغير – المتناوب )على شكل موجة الجيب
AC Sine Wave :

الجهد والتيار المتردد يتغيران بشكل مستمر .التمثيل البياني للتيار المتردد يكون على شكل موجة الجيب .يمكن لشكل موجة الجيب أن يمثل التيار أو الجهد .يوجد محوران . المحور الرأسي يمثل اتجاة direction وقيمة (مقدار – سعة) magnitude التيار أو الجهد . المحور الأفقى يمثل الزمن .

4
شكل موجة التيار المتذبذب AC

عندما يكون الشكل الموحى فوق محور الزمن يمر التيار في اتجاه معين . يعرف هذا الاتجاه بالاتجاه الموجب . عندما يكون الشكل الموحى أسفل محور الزمن يمر التيار فى الاتجاه المعاكس . يعرف هذا الاتجاه بالاتجاه السالب .
يتحرك (ينتقل) الشكل الموجى الجيبى من خلال دورة كاملة مكونة من 360 درجة والتي تعرف “بالدورة الواحدة ” one cycle . التيار المتردد يشكل العديد من هذه الدورات في كل ثانية.وحدة قياس عدد الدورات في الثانية الواحدة هي الهيرتز hertz . في الولايات المتحدة التيار المتردد عادة يولد عند 60 هرتز.

تلخيص و فهم  ودراسة التيار والجهد المتغير :
يمر التيار المتردد فى اتجاه ما ثم فى الاتجاه الآخر أى يعكس اتجاهه باستمرار .
جهد التيار المتردد يتغير باستمرار بين قيم موجبة ( + ) وقيم سالبة ( – )

5
معدل تغير الاتجاه ( عدد المرات كل ثانية ) يسمى تردد التيار المتردد frequency ويقاس بوحدة تسمى هرتز ورمزها (Hz) .
التردد هو عدد الدورات فى الثانية الواحدة ( الدورة هى الجزء الموجب + الجزء السالب ( .

يرمز لزمن الدورة في الفيزياء بالحرف T

يمكن القول أن الدورة في التيار المتردد تتكون من نصفي اهتزازة متتابعتين أحدهما موجبة والاخرى سالبة. ويمكن حساب زمن الدورة T بمقلوب التردد f.

6
تردد التيار العمومى ( الشبكة) فى بعض البلدان هو 60 HZ وفى بلدان أخرى50 HZ
ومنبع التيار المتردد مناسب لإمداد الطاقة مباشرة لبعض الاجهزة مثل المصابيح والسخانات ولكن معظم الدوائر الالكترونية تحتاج الى مصدر تيار مستمر (ثابت) .

خصائص الشكل الموجى الجيبى للتيار المتردد
الاشارة الكهربية إما أن تكون تيار أو جهد أيهما يحمل المعلومات ولكن عادة نعنى الجهد .
الرسم البيانى لتغير الجهد مع الزمن موضح بالشكل رقم 2 كما يوضح الخصائص المختلفة للأشارة الكهربية وبه عدة دورات , أما الشكل 3 فيوضح دورة واحدة .
الاشكال توضح الشكل الموجى الجيبى ولكن الخصائص تسرى على جميع الاشكال الموجية ذات الاشكال الثابتة .
  7 8 

خصائص الموجة المترددة :

  1. السعة أو المدى Amplitude : A
    هى أقصى جهد تصل اليه الاشارة وتقاس بالفولت .
  2. جهد القمة او الذروة Peak voltage :Vp
    هو اسم اخر للسعة .
  3. الجهد من القمة إلى القمة Peak-peak voltage : Vpp
    هو ضعف جهد القمة ( أو السعة ) . عند استخدام الاوسليسكوب عادة ما نقيس الجهد من القمة للقمة .
  4. الفترة الزمنية (الزمن الدورى) Time period :T هو الزمن الذى تأخذة الإشارة فى دورة كاملة ويقاس بالثوانى .
    عمليا تستخدم وحدات الملى ثانية ( 1ثانية = 1000 ملى ثانية ) والميكروثانية ( 1 ثانية = مليون ميكروثانية (.
    5- التردد Frequency :F
  5. هو عدد الدورات فى الثانية . ويقاس بالهرتز HZ .
    عمليا تستخدم وحدات الكيلو هرتز KHZ 1000 هرتز والميجا هرتز ( مليون هرتز ( .
  6. العلاقة بين التردد والزمن الدورى

9

7. قيمة جذر متوسط المربعات RMS – Values ) اوالقيمة التأثيرية (

قيمة جهد التيار المتردد تتغير باستمرار من الصفر فى الاتجاه الموجب حتى تصل الى القمة الموجبة ثم تهبط وصولا إلى الصفر ثم إلى القمة السالبة وتعود إلى الصفر مرة ثانية . وبوضوح فان قيمة الجهد أو التيار معظم الوقت تكون اقل من جهد القمة ولهذا السبب فلا تكون قيمة القمة مقياس جيد للتأثير الحقيقى للجهد أو التيار .

بدلا من ذلك نستخدم قيمة جهد ما يعرف باسم ( الجزر التربيعى لمتوسط المربعات واختصارها RMS ) وهى تساوى 0.7 من قيمة جهد القمة Vp أى أن :

VRMS = 0.7 × Vpeak

و

Vpeak = 1.4 × VRMS

هذه المعادلات تطبق أيضا على التيار .
هذه العلاقات صحيحة فقط للأشكال الموجية الجيبية لان قيم 0.7 و 1.4 تتغير من شكل موجى إلى اخر .
قيمة RMS هى قيمة التأثير للجهد المتغير (أو التيار ) , فهى تكافىء قيمة تيار مستمر DC والذى يعطى نفس التأثير .

مثال :
عند توصيل مصباح إلى منبع 6V RMS AC سوف يضىء بنفس الشدة عند توصيله بمنبع 6V DC .
ولكن سوف يكون المصباح معتم إذا وصل الى منبع 6V peak AC لأن قيمته التأثيرية RMS هى 4.2V فقط وتكافىء 4.2V DCفقط .
قد يقودك ذلك إلى الاعتقاد بأن قيمة RMS هى نوع من المتوسط ولكن من فضلك تذكر أنها فى الحقيقة ليست بقيمة متوسطة .
فى الحقيقة فان القيمة المتوسطة للجهد (أو التيار ) لاشارة التيار المتردد هى صفر لان كلا من الجزء الموجب والجزء السالب يلغي كل منهما الاخر كمتوسط .

السؤال :
ماذا يبين مقياس التيار المتردد ؟ هل هى قيمة RMS او قيمة Vp ؟

الاجابة :
مقياس الفولت للتيار المتردد (الفولتميتر) أو مقياس التيار المتردد (أمبيرميتر )يبين (يقيس) قيمة RMS للجهد او االتيار .
مقياس التيار المستمر أيضا يبين (يقيس) القيمة التأثيرية RMS للتيار المستمر المتموج وإذا كان تردد هذه التموجات أقل من حوالى 10Hz يمكنك رؤية مؤشر المقياس يتأرجح .

السؤال الاخر :
ماذا نعنى بالعبارة ‘6V AC’ هل نعنى RMS أو نعنى Vp ؟

الاجابة :
اذا كان المعنى هو قيمة الذروة فيجب ذكرها والا كانت القيمة هى القيمة التأثيرية RMS .
فى الحياة العادية نستخدم الجهد والتيار المتردد والقيم المذكورة تكون قيم RMS لانها القيمة التى تسمح بعمل مقارنة ملموسة ( محسوسة) مع الجهد أو التيار المستمر كمثل الذى نحصل عليه من البطاريات .

مثال :
العبارة ‘6V AC supply’ تعنى6V RMS بينما قيمة جهد الذروة يكون 8.6V .
العبارة 220V AC تعنى القيمة RMS بينما قيمة الذروة تكون 310V .

السؤال :
ماذا نعنى حقيقة بالعبارة : جذر متوسط المربعات RMS ؟

الاجابة :
نعنى : أولا تربيع كل القيم ثم إيجاد القيمة المتوسطة لهذه القيم على مدى دورة كاملة ثم إيجاد الجذر التربيعى للمتوسط . وهو ما تعنيه العبارة RMS .
وفى هذا المجال وبدون الدخول فى التفاصيل الرياضية ( المعقدة ) ولعدم حدوث خلط فقط ما عليك الا قبول ان قيمة RMS للجهد او التيار هى القيمة الاكثر فائدة من قيمة الذروة .

التيار المتردد أحادى الوجه (الطور – الفاز) والثلاثي الأوجه
Single-Phase and Three-Phase AC Power

يقسم التيار المتردد إلى نوعين : أحادى الوجه single phase وثلاثى الأوجه three phase . يستخدم التيار المتردد أحادى الوجه فى المطالب الكهربائية الصغيرة مثل التى توجد في المنزل.
ويستخدم التيار المتردد ثلاثى الأوجه حيث يكون المطلوب كتل كبيرة من الطاقة مثل التي توجد في التطبيقات التجارية والمنشآت الصناعية. التيار المتردد أحادى الوجه مبين أعلاه. التيار المتردد ثلاثي الأوجه مبين بالشكل التوضيحي التالي وهو عبارة عن سلسلة مستمرة من ثلاثة دورات متداخلة (متراكبة) overlapping من التيار المتردد . كل موجة تمثل وجه ومزاحة 120 درجة .

10

مزاياه

  1. يمكن نقل القدرة الكهربائية عبر التيار المتردد إلى مسافات بعيدة جدا وهذا ما لا يمكن للتيار المستمر أن يفعله بطريقة اقتصادية أو عملية. حيث يمكن خفض ورفع جهد المولد الكهربائي باستخدام جهاز يدعى المحول لا يمكن تطبيقه على التيار المستمر بسبب عدم وجود تغير في التدفق المغناطيسي. يقوم المحول برفع الجهد الكهربائي الآتي من المولد والذي يتراوح عادة بين 11-36 كيلو فولت ويقوم برفعه إلى مستويات تبلغ 110-765 كيلو فولت مما يجعل بالإمكان نقله إلى مسافات بعيدة جدا بين الدول أو حتى عبر القارات.
  2. تمتاز التيارات المترددة على المستمرة بقدرتها على نقل المعلومات. فمكبر الصوت مثلا يقوم بتحويل المعلومات المحتواة في كلمة إلى تيار متردد
  3. التيار المتناوب سهل التوليد من التوربينات حيث أن الوشائع والمغانط الدوارة تنتج تيارا متناوبا وللحصول على التيار المستمر منها يجب إجراء تقويم وترشيح وهذه العملية من الصعب تحقيقها في التوترات العالية.
  4. تنتج الخلايا الكهروكيميائة التيار المستمر مباشرة ولكنها تكون غير عملية لتلبية احتياجات مناطق سكانية كبيرة، بينما يمكن استخدام الطاقة الهائلة للمياه المخزونة خلف السدود على الأنهار، واستغلال طاقة المد والجزر للمحيطات وطاقة الرياح والوقود الاحفوري والتفاعلات النووية الآمنة لتدوير عنفات والتي بدورها تدير مولدات تيار متردد.

 

 

التصنيف: مقدمة

التعليقات مغلقة .

الاكثر شعبية

أحذر أن يكو

عن "السري رحمه الله تعالى قال: دخلت سوق النخاسين، فرأيت جارية ...

حلوان 300 HELW

حلوان 300  HELWAN HA 300 حلوان 300 طائرة مقاتلة صنعت وطورت ...

التيار الم

     التيار المتردد AC alternating current التيار المتردد الجيبي أو ...

الأضرار ال

الأضرار المترتبة على مرور التيار الكهربائي على الجسم   الأضرار المترتبة على ...

الحبيب علي

المولد  16 إبريل 1971م   جدة في السعودية الإقامة  من اليمن المذهب  شافعي العقيدة ...

اعلانات