الموضوع
·
الات التيار المستمر
واستخدامتها فى الحياة العملية :
الاجابة
الآلات الكهربائية
electrical machines هي تجهيزات تقوم بتحويل الطاقة
من طاقة ميكانيكية إلى طاقة كهربائية فتسمى عندئذٍ بالمولّدات الكهربائية electrical
generators، أو تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة
ميكانيكية فتسمى بالمحرِّكات الكهربائية electrical motors.
وتقوم بعض الآلات الكهربائية بتحويل الطاقة الكهربائية من طاقة ذات مواصفات محددة إلى
طاقة كهربائية ذات مواصفات أخرى. وتسمى هذه الآلات بالمحوّلات transformers.
وتُصنّف أحياناً الآلات الكهربائية ضمن مجموعتين: الآلات الدوّارة rotating
machines التي تشمل جميع أنواع المولّدات
والمحرّكات الكهربائية والآلات الساكنة التي تضم مختلف أنواع المحوّلات. يجب في ضوء
ما سبق التفريق بين مصطلح الآلة الكهربائية، وبين المعدّات الكهربائية الأخرى بما تشمله
من أجهزة apparatus وعُدَدٍ instruments وأدوات كهربائية
·
آلات التيار المستمر :
تعدّ آلات التيار
المستمر من أقدم أنواع الآلات الكهربائية، ففي المراحل الأولى لاستخدام الطاقة الكهربائية
لم يكن التيار المتناوب معروفاً؛ واقتصرت التطبيقات على استخدام التيار المستمر فقط،
لذلك كانت آلات التيار المستمر هي السائدة في تلك المرحلة. واستُخدمت هذه الآلات إما
مولّدات للتيار المستمر
1 - مولّدات التيار
المستمر:
يبين الشكل(1)
البنية المبدئية المبسطة لمولد التيار المستمر، حيث يتكون هذا المولد في أبسط أشكاله
من مغنطيس دائم (NS) permanent magnet الذي يكون ثابتاً وساكناً عن
الحركة؛ والوشيعة AD) coil) القابلة للدوران
في التجويف الموجود بين القطبين N وS بسرعة دوران محددة بالاتجاه المبيّن على الشكل. ويمكن للوشيعة A D أن تضم لفة واحدة أو عدداً معيناً من اللفات. يرتبط طرفا الوشيعة A وD بحلقة تسمى المجمّع commutator تدور مع الوشيعة بسرعة دورانها ذاتها ما بين مسفرتين brushes ثابتتين مصنوعتين من فحم الغرافيت ذي الناقلية العالية للتيار الكهربائي.
وتُربط المسفرتان من طرفيهما الآخرين بزوج من النواقل الكهربائية إلى الحمل load المغذى من المولد.
يعمل المولد على
مبدأ التحريض induction وفق قانون فاراداي الذي ينص
على أنه إذا تحرك ناقل كهربائي طوله ℓ متراً ضمن حقل مغنطيسي كثافته B تسلا بسرعة ν مقيسة بالمتر في الثانية؛ تتولد
في هذا الناقل عن طريق التحريض قوة محركة كهربائية
مقدرة بالفولط
تساوي جداء طول الناقل ℓ بالسرعة ν بشدة الحقل المغنطيسي B، أي:
فإنه عند تدوير
وشيعة المولد ضمن الحقل المغنطيسي المؤثر ما بين القطبين N وS تتولد بين طرفيها A وD قوة محركة كهربائية E تحسب قيمتها من العلاقة (1). وعند ربط خرج المولد- المتمثل بالمسفرتين y وx بحملٍ كهربائي يمر تحت تأثير
القوة المحركة الكهربائية E تيار كهربائي من المولد إلى
الحمل لتزويده بالطاقة الكهربائية المطلوبة.
إن القوة المحركة
الكهربائية (التوتر) المتولدة عند دوران وشيعة المولد ضمن الحقل المغنطيسي هي توتر
مستمر، وذلك بفضل دور المجمّع. والمجمّع المبيّن هو حلقة من النحاس ذات سطح أملس شديد
النعومة تنزلق بسهولة ما بين المسفرتين. وتُجزّأ حلقة المجمّع إلى نصفين تفصل بينهما
طبقة عازلة لا تمرّر التيار الكهربائي. إن هذه البنية لحلقة المجمّع تجعله يقوم بدور
المقوِّم rectifier لموجة التوتر التي تتولد في
الأصل متناوبة ثم يقوم المجمّع بتحويلها إلى توتر مستمر. فالجزء العلوي من حلقة المجمع
المرتبط بالناقل A والمسفرة x يكون واقعاً مقابل القطب N ويتولد فيه توتر موجب. أما الناقل D الموجود مقابل القطب S والمرتبط بالمسفرة y عبر النصف السفلي لحلقة المجمع فيتولد فيه توتر سالب. وعندما تدور الوشيعة
نصف دورة يصبح الناقل D مقابل القطب N ويتولد فيه توتر موجب، في حين ينتقل الناقل A إلى مقابل القطب S ويصبح توتره سالباً. وهكذا
مهما كانت وضعية نواقل الوشيعة تبقى قطبية التوتر في النقطة (المسفرة) x موجبة، وقطبية توتر المسفرة y سالبة وذلك بفضل وظيفة المجمّع التقويمية.
البنية المبدئية
المبسطة لمولد التيار المستمر
في مولد التيار
المستمر الحقيقي يُستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية مكوِّنٌ رئيسي بدلاً من الوشيعة
الدوارة يسمى المتحرض أو المنتِج armature (الشكل 2). ويمثل
هذا المكوِّن وملحقاته الجزء الدوار rotor من الآلة. يتكون هذا المكوِّن
من جسم أسطواني مشكل من رقائق الفولاذ المغنطيسي العالي الجودة، ويحتوي هذا الجسم الأسطواني
من الخارج على أخاديد تدعى بالمجاري slots مخصصة لتركيب الوشائع coils الناقلة بداخلها. ويشكّل الجزء
الأخير من أسطوانة المتحرض ما يدعى بالمجمع الذي يتكون من عدد من القطاعات النحاسية
الناقلة المفصولة بعضها عن بعض بفواصل عازلة. ويكون عدد قطاعات المجمع مساوياً لعدد
وشائع المتحرض، حيث يتصل جانبا كل وشيعة بزوج من قطاعات المجمع. وتُركّب كتلة المتحرض
مع الوشائع والمجمع على محور الدوران shaft الذي يسمح بدوران المتحرض بأقل احتكاك ممكن.
بنية المتحرض
(الدوار) لآلة التيار المستمر
أما مهمة العضو
المولّد للحقل المغنطيسي في مولّد التيار المستمر الحقيقي فيقوم به ما يدعى بالعضو
المحرِّض inductor أو الثابت stator
(الشكل3). وهو أسطوانة مفرَّغة من الداخل ومشكَّلة من رقائق الفولاذ المغنطيسي العالي
الجودة . تركب على الوجه الداخلي لأسطوانة الثابت الأقطاب poles التي يتعلق عددها باستطاعة الآلة وسرعة دورانها، ويُلَف على هذه الأقطاب
ملف تسلسلي يغذى بالتيار المستمر من أجل أن يشكِّل الحقل المغنطيسي اللازم لعمل المولد،
وتتم عملية اللف بحيث يتم الحصول على مجموعة من الأقطاب المتعاكسة بالقطبية .
عندما يجري تدوير
المتحرض حتى سرعة دورانه الاسمية بوساطة محرّك أولي ما؛ يتولد في خرج المولد توتر مستمر
يحسب بالعلاقة:
حيث:
عدد النواقل الكلي
لوشائع المتحرض، (التدفق) المغنطيسية المتولّدة ما بين قطبين متجاورين من أقطاب الثابت
مقيسة بالويبر، سرعة دوران المتحرِّض مقدَّرة بالدورة/دقيقة.
أن قيمة التوتر
الذي يمكن الحصول عليه في مولد التيار المستمر يتناسب طرداً مع كل من: سرعة دورانه،
وعدد نواقل المتحرض، والسيالة المغنطيسية. ومن جهة أخرى تتعلق سرعة دوران المولد بالاستطاعة
المقدَّمة إليه من المحرِّك الأولي prime mover التي يجري تحويلها من النمط
الميكانيكي إلى النمط الكهربائي. ويمكن أن يكون المحرِّك الأولي أي آلة تستطيع تزويد
المولد بالطاقة الميكانيكية؛ كمحرِّك الديزل أو العنفة البخارية أو الغازية وغيرها.
أما السيالة المغنطيسية
فتتعلق بعلاقة غير خطية بالتيار المغذي لوشائع الأقطاب الذي يسمى بتيار التهييج excitation
current. فكلما ازداد تيار التهييج ازدادت قيمة السيالة؛
ولكن زيادة غير طردية. ويمكن الحصول على تيار التهييج (الإثارة) من منبع مستقل عن المولد،
فيسمى عندئذٍ بمولد التيار المستمر ذي التهييج المستقل separately
excited DC generator، كما يمكن أحياناً الحصول على هذا التيار من
متحرض المولد نفسه حيث يربط ملف التهييج على التوازي مع الحمل، فيسمى المولد عندئذٍ
بمولد التيار المستمر ذي التهييج التفرعي
·
استعملات الات
التيار المستمر فى الحياة العملية :
تُستخدم مولّدات
التيار المستمر في الوقت الحاضر على نطاق ضيق، وتُصنَع بتوترات واستطاعات اسمية محدودة
لا تتجاوز بضعة ميغاواط. ويعود ذلك إلى جملة المشكلات الفنية المصادفة عند استثمار
هذه الآلات، فالمشكلة الرئيسية لآلات التيار المستمر ناجمة عن استخدام المجمع والفحمات
في هذه الآلات التي تتسبب بحدوث الشرر حول هذه العناصر من المتحرّض. ويؤدي الشرر إلى
تأكل الفحمات وقطاعات المجمّع، وهذا يقتضي الاستبدال الدائم لهذه العناصر بعد مراحل
غير طويلة من الاستخدام. وتتفاقم مشكلة الشرر مع ازدياد التوتر وشدة التيار في آلة
التيار المستمر إلى درجةٍ أوجبت تصنيع هذه الآلات بتوترات واستطاعات محدودة. ومما أدى
إلى تراجع استخدام مولدات التيار المستمر في الوقت الحاضر التطورُ الكبير الذي لاقته
القالبات (المبدلات) الإلكترونية الحديثة التي تقوم بتحويل التيار المتناوب إلى تيار
مستمر بالاستطاعات المطلوبة.
2 - محرّكات التيار
المستمر: لها بنية مولّدات التيار المستمر نفسها والمذكورة آنفاً،
لكن وظيفة المحرك - بعكس وظيفة المولد- تتمثل بتحويل الاستطاعة الكهربائية المقدَّمة
للمحرك إلى استطاعة ميكانيكية لازمة لتشغيل آلة معينة كالمراوح والروافع والمضخات وما
شابه ذلك. فعند تطبيق التوتر المستمر V على مرابط المحرك؛ يمر التيار
I بملفات المتحرض مؤدياً إلى
تولّد قوة محركة كهربائية E0 تُحسب بالعلاقة 2 نفسها المذكورة
آنفاً، لكن هذه القوة المحركة تعاكس بالاتجاه التوتر المطبق، وتبقى عند حالة العمل
الاسمية أصغر منه بقليل. يُحسب تيار محرّك التيار المستمر بالعلاقة:
يتضح من هذه العلاقة
أن تيار المحرّك يتعلق بقيمة E0 التي تتناسب طرداً مع سرعة
الدوران. ففي اللحظة الأولى لتطبيق التوتر على المحرّك- عندما يكون متوقفاً- تكون E0 معدومة، ويكون التيار مساوياً
ولما كانت قيمة
مقاومة المتحرض RA ضئيلة؛ فإن قيمة التيار في
اللحظة الأولى لدوران المحرك- الذي يسمى تيار الإقلاع- تكون كبيرة جداً، ويمكن أن تزيد
بنحو 10 إلى 20 ضعفاً عن التيار الاسمي، لذلك لابد من اتخاذ إجراءات محدّدة لتصغير
تيار الإقلاع إلى حدود مقبولة بما لا يزيد على ضعف التيار الاسمي لضمان عملية إقلاع
سليمة لا تتسبب بأضرار للمحرّك أو الدارة المغذّية له. وبعد أن يقلع المحرك ويصل إلى
سرعة الدوران الاسمية تزداد قيمة E0 لتصبح قريبة من قيمة توتر التغذية
V، وهذا ما يقود إلى انخفاض التيار I حتى قيمته الاسمية.
من أجل توفير عمل
محرك التيار المستمر لا بد من توفير منبع تغذية لملفات التهييج المولِّدة للحقل المغنطيسي
ولتبسيط بنية محرك التيار المستمر تجري تغذية كل من المتحرِّض وملف التهييج من المنبع
ذاته، فإذا رُبط ملفا المتحرِّض والتهييج على التفرع؛ سمي المحرك بمحرك التيار المستمر
ذي التهييج التفرعي أما إذا رُبط هذان الملفان على التسلسل فيسمى المحرك بمحرك التيار
المستمر ذي التهييج التسلسلي ولتحسين أداء محرك التيار المستمر يُزوّد في بعض الأحيان
بملفي تهييج؛ أحدهما تفرعي والآخر تسلسلي، فيسمى عندئذٍ بمحرك التيار المستمر ذي التهييج
المركّب (المختلط)
بعض المكوّنات
الرئيسية لمحرّك التيار المستمر التي تشمل: المتحرض أو الدوّار
rotor، والجزء الثابت مع ملفات التهييج ومحور الدوران،
والغلاف الخارجي frame وغيرها.
تتميز محركات التيار
المستمر- على عكس المولّدات المذكورة آنفاً- بأنها بقيت محافظة على
الكثير من أهميتها بين أنواع المحركات الكهربائية الأخرى حتى الآن، وذلك بفضل بعض الميزات
التي تستأثر بها، ومن أهمها إمكانية التحكم في سرعة دورانها بنعومة فائقة وضمن مجال
واسع. ومع ذلك فقدت هذه المحركات الكثير من مكانتها مع التطور الكبير لدارات التحكم
الإلكترونية التي سمحت بالتحكم في سرعة دوران الأنواع الأخرى من المحركات الكهربائية
بسهولة أكبر.
·
المكونات الرئيسية
لمحرك التيار المستمر:
3 - بعض الأنواع
الخاصة لمحركات التيار المستمر: تُستخدم في الوقت الحاضر أنواع عدة من محركات التيار
المستمر ذات التصميم الخاص المختلف إلى حد ما عن البنية التقليدية لمحركات التيار المستمر
المذكورة آنفاً. وتتميز معظم الأنواع الخاصة لمحركات التيار المستمر باستطاعتها الصغيرة
التي لا تتجاوز عشرات أو مئات الواطات، لذلك تُستخدم هذه المحرّكات في التطبيقات الحساسة
كجُمل التحكم ووسائط النقل والتجهيزات الدقيقة. وتتميز الأنواع الخاصة لمحركات التيار
المستمر من المحرّكات التقليدية بخصائص تمكّنها من اكتساب سعة الاستخدام في تطبيقات
كثيرة. ومن أهم الأنواع الخاصة لمحرّكات التيار المستمر يأتي محرك التيار المستمر ذو
المغانط الدائمة ومحرك التيار المستمر العديم المسفرات.
محرك التيار المستمر
ذو المغانط الدائمة يتميز هذا المحرّك من محرك التيار المستمر العادي بعدم وجود ملف
تهييج يحتاج إلى منبع تيار مستمر، ويستعاض عنه بمغنطيسات دائمة
محرك التيار المستمر
ذا المغانط الدائمة يتكون من العضو الدوار الذي يقوم بدور المتحرِّض، كما يشتمل هذا
العضو على المجمّع commutator وملفات الدّوار. ويجري إيصال
التغذية إلى هذه الملفات من منبع التيار المستمر عن طريق المسفرات. أما الثابت في هذا
المحرك فهو على شكل مغانط دائمة stator magnets.
يتميّز هذا المحرّك من محرك التيار المستمر العادي بأنه أبسط من حيث البنية وأعلى موثوقية،
لكنه أعلى كلفة بسبب الكلفة العالية للمغانط الدائمة العالية الجودة.
محرّك التيار المستمر
العديم المسفرات تتمثل الميزة الرئيسية لهذا المحرّك بعدم وجود المسفرات والمجمّع في
تكوينه، ومن ثَمَّ عدم وجود مشكلة الشرر في أثناء عمله. فمحرك التيار المستمر العديم
المسفرات يتكون من عضو دوار أسطواني الشكل مصنوع من مادة مغنطيسية ثابتة، أي إن الدوّار
يمثل في هذا المحرك مغنطيساً دائماً، أما الجزء الثابت فيحتوي على عدد من الوشائع الموزّعة
بانتظام على محيطه.
محرك التيار المستمر
العديم المسفرات
يجري تشغيل المحرك
عن طريق تغذية وشائع الثابت بنبضات من التيار المستمر بشكل متناوب فيولِّد حقلاً مغنطيسياً
يحرّك معه الدوّار بسرعة دوران معينة تبعاً لتواتر نبضات التغذية. وبفضل هذه البنية
الخاصة لمحرّك التيار المستمر التي تغيب فيها المسفرات والمجمع يكتسب المحرّك ميزات
ممتازة تجعله أكثر موثوقية وأقل أعطالاً وأطول عمراً للخدمة. كما يتميز هذا المحرّك
بإمكانية تشغيله بسرعة دوران مختلفة يمكن أن تصل إلى عشرات آلاف الدورات في الدقيقة،
بيد أن العنصر الرئيسي الذي يحقق وظيفة هذا المحرك هو دارة التحكم الإلكترونية التي
تقوم بتوليد نبضات التغذية المطلوبة.
وإضافة إلى أنواع
المحوِّلات المذكورة آنفاً ثمة أنواع خاصة أخرى من المحوّلات أقل انتشاراً كالمحوِّلات
المغيّرة لفرق الصفحة (الطور) phase shifting transformers،
ومحوّلات التأريض، والمحوِّلات المغيرة لعدد الأطوار، ومحولات العزل وغيرها.
·
وظيفة كل عنصر من عناصر الة التيار المستمر
- الهيكل
الخارجي : يصنع من الصلب المسبوك حيث يفضل عن الحديد الزهر لكبر معامل نفاذه المغناطيسي
مما يجعل حجم الهيكل صغير عما إذا كان من الحديد الصلب كما أنه يمتاز عنه بخواصه الميكانيكية
وفائدة الهيكل هي :
(أ) حمل الأقطاب
المغناطيسية التى تثبت به بواسطة مسامير رباط أو عن طريق وصلة غنفارية
(ب) تكملة الدائرة
المغناطيسية للأقطاب
الأقطاب المغناطيسية
:
وهي عبارة عن أقطاب
مغناطيسية كهربية تتركب من القلب الحديدي الذي يصنع من صلب المولدات وعلى هيئة رقائق
معزولة عن بعضها لتقليل التيارات الإعصارية والتعويق المغناطيسي الناشئ عن تيار المنتج
، ثم تجمع وتربط مع بعضها ثم تنتهي بحذاء القطب لتسهيل مرور وانتظام المجال المغناطيسي
خلال الثغرة الهوائية ، ثم تلف عليها ملفات نحاسية معزولة عزلا جيدًا ثم تصل هذه الملفات
بالتوالي مع بعضها بحيث تعطي مجالا مغناطيسيًا متعاقبًا أي شمالي ثم جنوبي …
العضو الدوار ويتكون
من :
(أ) المنتج (
عضو الاستنتاج ) : ويصنع من رقائق من صلب المولدات على هيئة دوائر
معزولة عن بعضها ( لتقليل التيارات الإعصارية والتعويق المغناطيسي ) وعن محور الدوران
ويشكل بمحيطها الخارجي مجاري لوضع الموصلات النحاسية بعد عزلها ويتولد التيار الكهربي
بالموصلات نتيجة حركة المنتج أما الأقطاب المغناطيسية ويكون التيار الناتج متردد .
يوضح شكل صفائح عضو الاستنتاج.
(ب) عضو التوحيد
: وتتكون من أسطوانة نحاسية مكونة من قطاعات نحاسية معزولة
عن بعضها وعن محور الدوران وتتصل هذه القطاعات مع أطراف ملفات المنتج . وفائدة عضو
التوحيد هو توحيد التيار المتغير المستنتج في ملفات المنتج إلى تيار مستمر في المولد
بينما يعكس اتجاه التيار في ملفات المنتج فى المحرك .
الفرش الكربونية
:
تصنع من الكربون
المضغوط أو من النحاس الأحمر وتثبت على عضو التوحيد بواسطة بيت الفرشة المثبت على حامل
الفرش بوجه المولد وبحيث تكون دائمة الاتصال بعضو التوحيد ولذلك يلزم أن يضغط عليها
بواسطة يأي وأن يكون سطح التماس للفرش متماسكا جيدًا بسطح عضو التوحيد لتجنب الشرارة
التي تنتج نتيجة لعدم الاتصال الجيد مع عضو التوحيد وفائدة الفرش الكربونية هو توصيل
التيار الناتج من المنتج وعضو التوحيد إلى الدائرة الخارجية ( دائرة الحمل ) ويكون
عددها زوجيًا .
3- مولدات التيار
المستمر
المولد الكهربي
: لا يَستحدِث المولد
طاقة، ولكنه يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، ولذا فإن كل مولد يديره توربين
أو محرك ديزل أو أي آلة تنتج طاقة ميكانيكية. فمولد السيارة مثلاً، يدار من المحرك
نفسه الذي يدفع السيارة.
ويشير المهندسون
عادة إلى الأداة الميكانيكية التي تدير المولد بالمحرك الأساسي. ولكي نحصل على طاقة
كهربائية إضافية من المولد يلزم للمحرك الأساسي أن يبذل طاقة ميكانيكية إضافية. فإذا
كان المحرك الأساسي توربينًا بخاريًا، على سبيل المثال، يلزم زيادة سريان البخار في
التوربين للحصول على كهرباء بكمية أكبر.
نظرية المولد الكهربي
: بنيت على قانون فاراداي للمولد الكهربي والذي ينص على أنه
(إذا قطع موصل ساحة مغناطيسية فإنه يتولد قوة دافعة كهربية E.m.f.
بالاستنتاج تكون قيمتها أكبر ما يمكن عندما تكون زاوية القطع 90 كهربية )
حيث يتركب من أربعة
أجزاء رئيسية هي :-
1- الأقطاب المغناطيسية (عضو التنبيه ) : ينتج المجال
المغناطيسي
2- لفات السلك
(المنتج) : يتولد به التيار الكهربي المتغير
3- عضو التوحيد
: يوحد التيار الكهربي المتولد بالمنتج
4- الفرش : تجميع
التيار من على عضو التوحيد وتوصله إلى الدائرة الكهربية
نظرية عمل المولد
: مولد تيار مستمر بسيط ذو قطبين مغناطيسيين دائمين يتحرك
بينهما ملف مستطيل الشكل ( المنتج) متصل طرفيه بنصفي أسطوانة نحاسية تمثل عضو التوحيد
ويجمع التيار من عضو التوحيد بواسطة فرشتين .
عند دوران الملف
بواسطة محرك خارجي – يقطع خطوط المجال المغناطيسي ويستنتج به قوة دافعة كهربية E.m.f.
تسبب مرور تيار من الجانب الواقع تحت القطب الجنوبي إلى نصف الاسطوانة النحاسية ( عضو
التوحيد ) إلى فرشة وبذلك تصبح هذه الفرشة موجبة والفرشة الأخرى سالبة .
وبدوران الملف
يقع هذا الجانب تحت القطب الشمالي ومعه نصف الاسطوانة النحاسية لعضو التوحيد بينما
الجانب الآخر يقع تحت القطب الجنوبي حيث يخرج التيار منه إلى الفرشة الموجبة ومن ذلك
يتضح أن الفرشة الموجبة موجبة باستمرار والسالبة سالبة بإستمرار ونحصل بذلك على تيار مستمر مقوم أي موحد الاتجاه
ولكن قيمته غير ثابتة ، وللحصول على تيار مستمر موحد القيمة يجب زيادة عدد الملفات
وكذلك عدد قطاعات عضو التوحيد .
·
أنواع الات التيار المستمر :
و يمكن تقسيم أنواع
مولدات التيار المستمر من حيث تغذية الأقطاب وهي :
1- المولد ذو المغناطيس
الدائم ( المجنيتو)
تكون أقطاب هذا
المولد على شكل حذا الفرش مصنوعة من الصلب الناشف الذي يحتفظ بمغناطيسيته مدة طويلة
وهذا النوع يستعمل في السيارات والدراجات.
2- المولد ذو الأقطاب
المغناطيسية الكهربية : وينقسم إلى نوعين
(أ) المولد ذو
التغذية المستقلة ( الخارجية )
يتم تغذية أقطاب
هذا المولد من ينبوع كهربي خارجي عن المولد كبطارية أو مولد تيار مستمر أخر (يطلق عليه
أسم المغذي) وتستخدم هذه الطريقة في المعامل المدرسية وفى تغذية مغذي مولدات التيار
المتغير في محطات الكهرباء حيث يكون التحكم في جهد المنتج سلس .
(ب) المولد ذو
التغذية النفسية ( الذاتية ) :
تتغذى أقطاب هذا
المولد من نفس التيار المستمر الخارج من المنتج بشرط أن تكون هناك مغناطيسية متبقية
فى الأقطاب . وتتم التغذية بثلاث طرق:
- توصل ملفات الأقطاب بالتوالي مع المنتج ويسمي في
هذه الحالة بمولد التوالي
- توصل ملفات الأقطاب بالتوازي مع المنتج ويسمي في
هذه الحالة بمولد التوازي
- توصل جزء من ملفات الأقطاب بالتوالي مع المنتج
والجزء الآخر بالتوازي معه ويسمي في هذه الحالة بمولد مركب .
* خواص الات التيار
المستمر :
تمتلك محركات التيار
المستمر العديد من الخصائص التي تختلف من نوع إلى آخر ومنها
يتناسب عزم الدوران
تناسباً طرديا مع التيار المار بالمُنتج، أي أنه بزيادة التيار الكهربائي في الجزء
المتحرك من المحرك فإنه يزداد عزم دورانه.
تعتمد سرعة مُنتج
الحركة على الحِمل المطبق عليه عند ثبات فرق الجهد الكهربائي.
عند ثبات الحِمل
تعمد سرعة منُتج الحركة على فرق الجهد الكهربائي.
يتسبب وجود مجالين
كهربائين مختلفين بالاتجاه توليد ممانعة تسمى بالممانعة الداخلية للمحرك بالإضافة لوجود
نوع آخر من الممانعة وهي ممانعة ميكانيكية وتسمى بالاحتكاك.
·
رسم الدائرة الخطية لألة تيار مستمر مع توصيل
الاجهزة اللازمة لقياس الكميات الكهربية :
من المفيد غالبًا
تسمية العقد المحددة في المخطط. يمكن إسقاط عقدة الاسم على السلك أو مباشرة إلى نقطة
النهاية لأي عنصر دائرة. يمكنك "توصيل" عقدتين في دائرتك ، مع استدعاءهما.
توفير عقدتين بنفس الاسم يعادل سلك سلكي بين عقدتين.
يجوز أن يكون هناك
أكثر من اسم على العقدة نفسها. إذا كان الأمر كذلك ، يمكن الرجوع إلى العقدة بواسطة
أيٍّ من الأسماء التي تم إنشاؤها بشكل صريح. لا ينبغي أن تعتمد هذه الأسماء التي تم
تعيينها تلقائيًا على أن تكون متناسقًا بينما تستمر في العمل على دائرتك ، لذلك يوصى
بتسمية العقد التي تريد قياسها أو تكوينها. يمكن استخدام عناصر الفولتميتر والقياس
لعرض الجهد من خلال أو من خلال عنصر في الدائرة.
تنقسم الدائرة
الكهربائية إلى أجزاء داخلية وخارجية. مصدر الطاقة الكهربائية ينتمي إلى الجزء الداخلي
من الدائرة الكهربائية. يشمل الجزء الخارجي من الدائرة أسلاك التوصيل والمستهلكين وقواطع
الدوائر الكهربائية والمفاتيح والمقاييس الكهربائية ، أي كل شيء متصل بأطراف مصدر الطاقة
الكهربائية.
خطط الدائرة
·
أعطال ألة التيار المستمر وطرق العلاج :
العطل:(المحرك
لا يبدأ دورانه)
الأسباب المحتملة إجراءات الإصلاح
- احتراق المصهر - بدل المصهر
- اتساخ الفرش
أو ارتخاء نابض الفرش. - نظفه وتأكد من
حرية حركتها وتبديل النابض عند اللزوم.
- فتح في ملفات
الأقطاب - صل دارة
الملف المفتوح
- قصر في ملفات
الأقطاب - استبدل الملف
التالف
- تآكل في كراسي
المحور - استبدل كراسي
محور المحرك
- تلامس حامل الفرش
مع جسم الآلة. - افصل التلامس وإذا
تعذر يبدل الحامل
- زيادة الحمل - صل المحرك
مع حمل مناسب أو استبدله بأخر مناسب للحمل.
- قصر في المبدل
(الموحد). - قم بالتنظيف بين
نحاسات المبدل المقصورة
العطل ( حدوث شرارة
أثناء الدوران)
الأسباب المحتملة إجراءات
الإصلاح
- عدم التلامس
الجيد بين الفرش والمبدل - ضبط التلامس
- اتساخ المبدل - ينظف جيدا
وبالطريقة المناسبة
- فتح في بعض ملفات
المبدل - اعد لف المنتج
- خطأ في قطبية
أقطاب التوحيد - مراجعة التوصيل
وإعادته للتوصيل الصحيح
- قصر في الملفات - صل الأقطاب
بالطريقة المناسبة
- قصر مع جسم الآلة - يفصل القصر وإذا تعذر تبدل الملفات
- عكس توصيل طرفي
ملفات المنتج - ضبط التوصيل
- عدم وجود الفرش
في الوضع السليم - ضبط وضع الفرش
الكربونية
- وجود قضبان عالية
أو منخفضة - ضبط الوضع السليم
- خطأ في توصيل
الأطراف - التوصيل الصحيح
العطل (الآلة تدور
وتصدر ضجيج عالٍ أثناء الدوران)
الأسباب المحتملة إجراءات
الإصلاح
- تآكل كراسي المحور - بدل كراسي المحور
العطل (لآلة تدور
ببطء)
الأسباب المحتملة إجراءات
الإصلاح
- قصر ملفات الأقطاب - بدل الملفات
- قصر في المبدل - يزال القصر
- تآكل كراسي المحور - بدل كراسي المحور
- فتح فى ملفات
المنتج - صل الملفات
بالطريقة المناسبة
- الفرش الكربونية ليست في الوضع السليم - اضبط وضع الفرش
- زيادة الحمل - قلل الحمل
، أو أعد ضبط شد السيور إن وجدت
- خطأ في قيمة
فولطية المنبع - التحري
عن سبب خطأ الفولطية وإصلاحه
العطل (زيادة سرعة
الآلة عن السرعة الاسمية لها)
الأسباب المحتملة إجراءات
الإصلاح
- فتح في دائرة
ملفات التوازي - صل الملفات
بالطريقة الصحيحة
- دوران آلة التوالي
بدون حمل - يجب التحميل
قبل التشغيل
- قصر في ملفات
المجال - بدل الملفات
- تلامس بين الملفات
وجسم المحرك - يفصل التلامس ، وإذا
تعذر ذلك تبدل الملفات
العطل (زيادة حرارة
المحرك أثناء الدوران)
الأسباب المحتملة إجراءات الإصلاح
- زيادة الحمل - قلل الحمل
أو ضبط شد قشاط نقل الحركة إن وجد
- تآكل كراسي المحور - بدل كراسي المحور
- قصر في الملفات - بدل الملفات
- زيادة ضغط الفرش
أكثر من اللازم - ضبط وضع الفرش
* اجراءات الامن والسلامة عند استخدام التيار المستمر :
تنشأ معظم أخطار
التيار الكهربائي من التعامل لغير الفنيين للتجهيزات والآلات الكهربائية، لذلك يتحتم
على فنيين الكهرباء المتخصصين من واقع تأهيلهم التعليمي والتدريبي تفادي مصادر الخطر
وإزالتها فوراً .
ولوقاية المنتجين
وجميع العاملين في مجال الكهرباء من المخاطر والحوادث المحتمل حدوثها، لذلك يجب اتباع
وتطبيق قواعد وإرشادات السلامة والصحة المهنية التالية :
1 . نظراً لأن
التيار الكهربائي الذي شدته 13 مللي أمبير يسبب لدى انسيابه خلال الجسم تقلصات عضلية،
فانه يتحتم تأريض الأجزاء الواقعة تحت جهد أعلى من 25 فولت تيار متغير، أو 60 فولت
تيار مستمر، أو منع تلامسهما ببعضهما البعض مباشرة على الإطلاق.
2 . لتفادي منع
الأخطار الناشئة عن التيار الكهربائي، ضمان ألا يتم إطلاقاً العمل دون داع على الأجزاء
الواقعة تحت جهد ثانوي أو جهد أقل من الجهد المقنن، وإذا لم يمكن تنفيذ العمل مع انعدام
الجهد، فإنه يجب أن يقوم بالعمل، فني متخصص مؤهل مع استخدام عدد وملابس معزولة جيداً.
3 . ينبغي توصيل
الأجزاء القابلة للتوصيل، والغير حاملة لجهد كهربائي بموصل حماية منخفض للمقاومة، ويتحتم
مراعاة تعليمات إجراءات الحماية الخاصة بهذه الحالة.
4 . عدم استخدام
سوى وسائل التشغيل والمواد التي تتوافق مع اللوائح الخاصة بهذه الحالة.
5 . معاينة التجهيزات
باستمرار أثناء العمل.
6 . استخدام عدد
تحقق متطلبات الأمن والسلامة.
7 . يجب أن تتوفر
أجهزة القياس اللازمة لإجراء الفحوص والاختبارات الهامة مثل التيار، الجهد، مقاومة
العزل، ومقاومة التأريض.
8 . التأكد من
وجود المواد العازلة على الأجهزة والعدد الكهربائية وكسوتها بغلاف واقي في حالة عدم
وجوده عليها.
9 . الاختبار الدوري
لوسائل الحماية للتأكد من صلاحيتها وخلوها من الأعطال مثل تمزق العوازل –لفائف المحركات
... وغيرها.
10 . استخدام الجهد
الكهربائي المنخفض (أقل من 42 فولت) في العدد اليدوية والأدوات الكهربائية المعرضة
لمخاطر معينة.
11 . إيقاف تشغيل
المعدات والأجهزة الكهربائية المعيبة واصلاحها بأسرع وقت ممكن.
12 . توعية جميع
المنتجين بمخاطر الكهرباء، وطرق الوقاية منها، وأهمية التزامهم بقواعد وتعليمات السلامة،
واستخدام معدات الوقاية الشخصية.
13 . عدم لمس خطوط
نقل الكهرباء العلوية المتقطعة، حتى يتم فصل التيار عنها، وإبلاغ عن أي عطل كهربائي
للمسؤول بسرعة.
14 . التوصيل بين
غلاف الجهاز الكهربائي الموصل للتيار ولوح أرضي ذو مقاومة منخفضة جداً بواسطة سلك يوصل
بالأرض، بهدف فصل التيار عندما يزيد عن الحد المسموح به في حالة حدوث ملامسة .. ويسمى
بالعزل الأرضي.
15 . عزل الأجهزة
التي تعمل بالضغط العالي عن بقية الأجهزة، ووضع اللوحات التحذيرية والإرشادية، وعدم
السماح لغير المختصين بالوصول إليها.
16 . إبعاد المواد
سريعة الاشتعال (الغازات – الكيماويات ... وغيرها) عن مواقع الأجهزة الكهربائية
خوفاً من حدوث
الحرائق.
17 . تبريد بعض
الأجهزة الكهربائية (المحولات) بالسوائل المناسبة لخفض درجة حرارتها، وعدم تعرض الأجهزة
الكهربائية ومكوناتها للرطوبة والغبار والغازات.
18 . توفير أجهزة
ومعدات إطفاء الحريق المناسبة وتوزيعها بشكل يغطي جميع أماكن العمل وخاصة الخطرة منها.
19 . للوقاية من
الكهرباء الساكنة يجب استخدام المواد غير المولدة للكهرباء الساكنة، والحد من تولد
الشحنات السالبة، برش المواد برذاذ من السائل الملائم لذلك، بهدف تسريب الشحنات إلى
الأرض.
·
كيفية الوقاية من فيرس الكورونا والحفاظ على
الامن والسلامة والصحة الشخصية وعلى البئة المحيطة لك :
حالة من الرعب أصيب بها العالم أجمع حول قوة وزيادة انتشار
فيروس كورونا، أو متلازمة الشرق الأوسط ، فجميع الأشخاص يشعرون بالخوف من تعرضهم للإصابة
به، ونظرا لكثرة الاحتكاك بالأشخاص سواء في العمل أو في وسائل النقل العام، أو في المحيط الأسري، يجب علينا التعرف علي أفضل النصائح
وطرق الحماية من الإصابة بفيروس كورونا في
مكان العمل، وذلك وفقا لموقع " coronavirus".
كيف تحمي نفسك من الإصابة بفيروس كورونا في مكان العمل؟
. هذا السؤال أوضح
التقرير المنشور إجابته في عدة نقاط تساعدك في حماية نفسك من التعرض والإصابة بفيروس
كورونا وخاصة في أماكن العمل التي نقضي فيها معظم أوقتنا، ومنها:
- اغسل يديك جيدا بالماء والصابون عدده مرات علي مدار اليوم، فأنت بهذه الطريقة تتخلص
من تراكم الجراثيم والبكتيريا المضرة.
- يجب تجنب لمس العين
أو الأنف أو الفم بأيدي غير مغسولة جيدا، لأن
هذا الأمر يساعد في انتشار الفيروس.
- تجنب الاتصال المباشر مع المحيطين بك في العمل، وأيضا تجنب
العناق والتقبيل.
-ارتداء الكمامة من الحيل الهامة لحماية جهازك التنفسي من
العدوي.
-تنظيف وتطهير أسطح المكتب وزر المصاعد وأجهزة الكمبيوتر،
لأنها من الممكن أن تكون حاملة للفيروس.
وهناك بعض الحيل الطبيعية، التي قدمها التقرير المنشور عبر
موقع "HEALTHLINE"، لتقوية الجهاز المناعي والحد من الإصابة
بفيروس كورونا، ومنها:
-تناول 8 أكواب من الماء.
-تناول المشروبات الطبيعية الدافئة كالزنجبيل والينسون.
-الإكثار من تناول الخضروات والفواكه لأنها أغذية غنية بمضادات
الأكسدة والألياف.
-تقوية الجهاز المناعي عن طريق تناول الأطعمة الغنية بالأوميجا
3 وفيتامين أ ود.
-وأخيرا ينصح بأخذ القسط الكافي من النوم، ويكون من 7 إلي
8 ساعات.
المراجع
الكتاب المدرسى
المنصة التعليمية
المكتبة الرقمية
موقع البحث الحر (ويكبيديا)
الموسوعة العربية
التعلم عن بعد
