انواع التيارات الكهربيه


انواع التيارات الكهربيه



التيار الكهربائي هو تدفق من الشحنات الكهربائية كالإلكترونات أو الأيونات في الدوائر

الكهربائية او مقطع موصل في وحدة زمن واحدة.

طبقًا للنظام الدولي للوحدات فإن شدة التيار الكهربي تقاس بوحدة الأمبير A. بينما يقاس

التيار الكهربائي بجهاز الأميتر ويمكن أن يقاس بأحد أجهزة الحديثة مثل الافوميتر .

لماذا تسخن المكواة او يتوهج الضوء عند وضعهم بمصدر كهربائي ؟ ان تفسير ذلك هو ان

مرور التيار الكهربائي في هذه الادوات المختلفة انتج تاثيرات مختلفة تبعا لخواصها ويمكن

تصنيف التاثيرات التي تنتج من التيار الكهربائي الى ما يلي:



التأثير الحراري كما في المدفأة الكهربائية والمكواة وجهاز تسخين الماء

التاثير الضوئي كما في المصابيح الكهربائية المختلفة

التاثير المغناطيس ي كما في الاجراس الكهربائية والمحركات الكهربائية

التاثير الكميائي كما في عمليات الطلاء الكهربائي للمعادن

التيار المتردد الجيبي

أو التيار المتناوب الجيبي

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 فارداي 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 الأجه زة 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.

شكل موجة التيار المتردد هي الموجودة في المنازل والشركات. والشكل الموجي المعتاد هي

موجة جيب ) Sin wave (، ولكن في بعض التطبيقات من الممكن استخدام موجة مثلثية أو مربعة.




 وغالبًا ما تستخدم الاختصارات ( للتيار المترددAC) ( للتيار المستمرDC) كما

يمكن التعبير عنها مع الجهد الكهربائي.

مزايا التيار المتردد :

ربما يتسائل البعض لماذا يستخدم التيار المتردد في نقل الطاقة الكهربائية على الرغم من

أنه أكثر تعقيدا من التيار المستمر!. ولكن يمتاز التيار المتردد بعدد من الميزات عن التيار

المستمر:

1 - حيث 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 المغناطيس ي. 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 المغانط 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.

كان توماس إديسون يفضل التيار المستمر على المتردد في نقل الطاقة الكهربائية في الأيام

الأولى لإنشاء الشبكات الكهربائية ولكن زملاؤه رؤوا أن التيار المتردد يمكن أن يعمل بشكل

أفضل وقد أخذ اديسون وقتا حتى اقتنع بخطأ موقفه لكن ربما كان يعلم شيئا لم يكن

يعرفه زملاؤه. هناك ميزة زائدة للتيار المستمر في الشبكات الكهربائية عند نقل الطاقة

الكهربائية لمسافات يعيدة حيث أنها تنتقل بشكل أكثر فعالية عند التوترات العالية من

التيار المتردد لأن ا لأسلاك لها مقاومة أصغر عند مرور التيار المستمر منها عند مرور التيار

المتردد وأيضا تقل الطاقة المغناطيسية الضائعة على شكل حقل مغناطيس ي حول

الاسلاك.

و يعتبر نقل الطاقة باستخدام التيار المستمر ذي التوتر العالي واعدا جدا في المستقبل

ولكن في الوقت الحالي تكمن المشكلة الأساسية في الكلفة لأنه يلزم تجهيزات تحويل للطاقة

مدروسة بشكل كبير



التيار والدورة:

عدد الذبذبات في الثانية يسمى التردد ويقاس بوحدة هيرتز واختصارها Hz .

والدورة هي تغير حالة تعيد نفسها على فترات زمنية متساوية وتسمى تلك الفترة زمن

الدورة. يرمز لزمن الدورة في الفيزياء بالحرف T .

بالنسبة للتيار المتردد تكون الدورة هي الزمن بين قمتين متتاليتين ، أو الزمن بين قاعين

متتاليين على منحنى الجهد )بالمثل يتغير أيضا منحنى التيار( . يمكن القول أن الدورة في

التيار المتردد تتكون من نصفي اهتزازة متتابعتين أحدهما موجبة والأخرى سالبة. ويمكن

حساب زمن الدورة T بمقلوب التردد f .

𝑇=1𝑓

في معظم بلاد العالم يكون تردد التيار المتردد المستخدم في البيوت له زمن دورة قدرها 50

هيرتز .

𝑇=150𝐻𝑧=150𝑠=20 𝑚𝑠

وفي حسابات الهندسة الكهربائية )حساب التيار المتردد ( نستخدم التردد الزاوي ω حيث

يسهل كتابة المعادلات :

₩= 2π.f

فعندما يكون لدينا تيار متردد وله تردد 50 هرتز )أي يتذبذب بمعدل 50 مرة في الثانية(:

₩= 2π.50 Hz = 314 s-1



وإذا كان هذا الجهد المتردد يغذي آلة كهربائية بواسطة قطبين ، فهي تدور ولها نصف

دورة موجبة تتبعها نصف دورة سالبة ، ... وهكذا . بذلك تدور الآلة وتكمل 360 ° )وهي

دورة واحدة(.

أنواع التيارات المترددة الجيبية :

التيار المتردد نحصل عليه من مولدات التيار المتغير وهذا النوع من التيار متغير القيمة

والاتجاه وهو شائع الاستخدام في المنازل والمصانع ويمكن الحصول عليه بقدرات عالية

ومن مميزات هذا النوع من التيار أنه يمكن رفعه أو خفضه باستخدام المحولات الكهربائية

ويمكن نقله إلى مسافات بعيدة بأقل فقد في القدرة المنقولة والتيار المتردد نوعين :


1 - تيار متردد أحادي الطور Single Phase

التيار أحادي الطور هو تيار كهربائي يمكن

أن يكون تيار مستمر أو تيار متردد لكنها

مرتبطة أكثر بالمتردد، كان هذا التيار هو

السائد والمنتشر في بدايات صناعة

المحطات الكهربائية، لكن بعدها وحين

انتشرت المصانع وزادت الأحمال إلى

مستويات عالية تم الاستغناء عنه .

بسبب الزيادة في أعداد المستفيدين وضخامة الطلب وتوسع المدن حتم إيجاد وسيلة

جديدة لمجابهة الطلب المتزايد على الطاقة، وبعث الطاقة محملة على تيار واحد لن يمكن

معامل إنتاج الكهرباء من توفير الطاقة بالكميات المطلوبة بسبب أن قدرة الموصل



الكهربي )سلك التوصيل( محدودة ومحددة مسبقا فلا يمكن تجاوزها مطلقا وتحميل

السلك ما لا يحتمل وبالتالي حصل عجز في تلبية الطلب على الطاقة الكهربائية.

2 - (تيار متردد ثلاثي الطور ( Three Phase


التيار الثلاثي الأطوار هو نظام كهربائي متعدد

الأطوار خاص بالتيار المتردد وهو المستعمل

والأكثر شيوعا في محطات الطاقة التي تنتج

الكهرباء . وسميت ثلاثية الأطوار لأن ثلاثة

تيارات تسير في ثلاثة أسلاك ، وكل تيار من

هؤلاء الثلاثة يبدأ بطور منزاح عن الآخر بمقدار 120 درجة ، أي ثلث دائرة . وهذا النظام

هو الأكثر انتشارا في تشغيل المحركات الكهربائية التي تعمل بقدرة عالية في المصانع

والمركبات ويسير بواسطتها المترو و القطارات الكهربائية كما لها استخدامات أخرى ولكن

بشرط وجود طرف أخر يسمي طرف التعادل.

يتمتع هذا النظام بقدرات كبيرة جدا واستقرارية كبيرة وكذلك يحظى بكفاءة ممتازة

بالنسبة لنقل الكهرباء وإنتاج الطاقة الحركية في محركات التيار الثلاثي أطوار حيث تصل

كفاءتها بين 80 % إلى 97 %. هذا النظام استطاع تلبية حاجة العالم الصناعي بتوفير طاقة

آمنة وكافية ، يمكن الاعتماد عليها .

ويمكنه تدوير المحرك بسرعة كبيرة وقدرات تصل حتى 10 أضعاف محركات التيار أحادي

الطور وبكفاءة تفوق 90 .%



طور الموجة :



طور موجة أو طور حركة اهتزازية، phase هو جزء من طول موجة، له أهميته من وجهة

توافق الموجات ذات طول موجة واحد أو عدم توافقها.

ويمكن اعتبار طورالموجة أو طور التردد مثالا للحركة التوافقية البسيطة )هي حركة

مع مقدار الإزاحة، ويعاكسها

ً

إهتزازية في خط مستقيم يتناسب فيها تسارع الكتلة طرديا

في الإتجاه، أو الحركة التي تكرر نفسها كل

فترة زمنية، وتكون سعة اهتزاز الحركة

ثابتة، تتناسب السرعة مع إزاحة الجسم

من موضع الإتزان ويكون اتجاهها دائما إلى

موضع الإتزان. ومن الأمثلة عليها: حركة

كتلة مربوطة بنابض.

حركة الرقاص البسيط.(. فالموجه يمكن وصفها ب طول الموجة المطال وطور الموجه.

إي إذا أردنا حساب موقع رقاص ساعة عند لحظة معينة نحتاج لمعرفة تلك الثلاثة

خواص للرقاص بالاضافة إلى الزمن . وينطبق نفس النظام على الحركة الموجية لجيبية

عند نقطة ما في المكان ولمدة فترة زمنية ، أو عبر مسافة معينة وعند نقطة معينة من

الزمن. والحركة التوافقية البسيطة ما هي إلا إزاحة تتغير دوريا كما يوضحها الشكل. وكما

اسلفنا سابقا الحركة بالتردد f يقترن بزمن دورة الموجة بالمعادلة التالية:

𝑇=1𝑓



التيار المستمر

التيار المستمر او التيار المباشر )يرمز له DC أي Direct Current (هو عبارة عن تدف ق

ثاب ت للإلكترونات من منطقة ذات جهد عا ل إلي أخرى ذات جهد أقل، ويتم توليده من

البطاريات الكهربائية، والخلايا الشمسية، والمزدوجات الحرارية، ومن المبادل الكهربائي

المستخدم في الآلآت الكهربائية. ويتم انتقاله عادة في الفلزات كالأسلاك الكهربائية، ولكن

قد يحدث أيضًا خلال أشباه الموصلات أو العوازل أو حتى في الفراغ كما في حالة الأشعة

الأيونية أو الإلكترونية. وتتدفق الشحنة الكهربائية في حالة التيار المباشر في نفس

الاتجاه، وبذلك فهو يختلف عن التيار المتردد ) AC .)

ويُمكن الحصول على التيار المستمر من التيار المتناوب عن طريق مفتاح كهربائي أو بما

يُسمى موحد او دائرة قنطرة والذي يتكون من عناصر إلكترونية )عادة( أو من عناصر

ميكانيكية )تاريخيًا(، كما يمكن أيضًا تحويل التيار المستمر إلى تيار متناوب عن طريق

العاكس أو عن طريق بعض المولدات والمحركات.

كما يستخدم التيار المستمر في شحن البطاريات الكهربائية، وكل الأنظمة الإلكترونية

تقريبًا، وتستخدم كميات كبيرة جدًا من طاقة التيار المستمر في إنتاج الألمينيوم والعمليات

الكهروكيميائية الأخرى. ويستخدم التيار المستمر لدفع بعض السكك الحديدية، وخاصة

في المناطق الحضرية. نظام تيار الجهد العالي المستمر يستخدم في النقل من المناطق النائية

أو لربط شبكات التيار المتناوب.

يستخدم التيار المباشر ذو الجهد العالي لنقل الطاقة من نقطة لأخرى لمسافات طويلة

وللكابلات التي تمر تحت الماء، وقد تكون قيمة الجهد بضعة كيلوفولت إلى حوالي واحد

ميجا فولت



و يظهر التيار المباشر في العديد من التطبيقات المنخفضة الجهد، خصوصًا تلك التي

تعمل بالبطاريات، التي ت ولد تيارًا مباشرًا فقط، أو أنظمة الطاقة الشمسية، حيث أن

الخلايا الشمسية بإمكانها توليد تيارات

مباشرة فقط.

ويكون شكل التيار المستمر تقريبا كالتالي


علاقه الجهد الكهربائي بالتيار

يوضٍّح قانون أوم العلاقة التي تربط بين الجهد الكهربائي والتيار، حيث أجرى العالم أوم

العديد من التجارب لقياس قيمة فرق الجهد الكهربائي في الدائرة الكهربائيٍّة البسيطة

وشدٍّة التيار الكهربائي الساري فيها، وقد استنتج قانون أوم الكهربائي

والذي يوضٍّح أنٍّ

فرق الجهد مع ش

طرديا

الكهربائي الواقع بين نقطتين يتناسب تناسبا دٍّة التيار الكهربائي

المار بينهما. كما أنٍّ هناك نسبة ثابتة بين فرق الجهد وشدٍّة التيار الكهربائي تسمٍّى بالمقاومة

الكهربائيٍّة، وهي عبارة عن قيمة ثابتة لا تتغيٍّر قيمتها في حالة تغيٍّر قيمة فرق الجهد

الكهربائي بين أطراف الموصل، ويُمكن التعبير عن قانون أوم رياضي بالمعادلة الآتية:



المقاومة الكهربائيٍّة = مقدار فرق ا على شدٍّة

لجهد الكهربائيٍّ بين أطراف المقاومة مقسوما

التيار الكهربائي. أو R = V \ I .

ل:

حيث إنٍّ الرموز السابقة في المعادلة تمث

R : هو الرمز الدال قاس بوحدة الأوم.



على مقاومة الناقل للتيار وت

V : هو ال رمز الدال على مقدار فرق الجهد الكهربائي الواقع بين أطراف المقاومة ويُقاس بوحدة الفولت.

I : هو الرمز الدٍّال على مقدار شدٍّة التيار الكهربائيٍّ ويُقاس بوحدة الأمبير.




TAG

عن الكاتب :

ليست هناك تعليقات

إرسال تعليق

سيتم الرد علي الرساله في اقرب وقت

الاسم

بريد إلكتروني *

رسالة *