دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية

amr كتب:: جزاك الله خير اخى ماجد على هذا الشرح

شكرا اخى عمرو على مرورك الطيب

دوائر التوالى – التوازى Series-Parallel Circuits

تعرف دوائر التوالى –التوازى أيضا بالدوائر المركبة compound.ويلزم ما لا يقل عن ثلاثة مقاومات لتشكيل دائرة التوالى – التوازى .

الرسوم التوضيحية التالية تظهر طريقتين لدوائر التوالى – التوازى .

تبسيط (إختزال) دائرة توالى – توازى :

الصيغ (القوانين) المطلوبة لحل مشاكل (مسائل) إيجاد التيار والجهد والمقاومة قد تم بالفعل التعرف عليها .
لحل دائرة التوالى – التوازى يتم تخفيض (تبسيط) الدائرة المركبة إلى دائرة مكافئة بسيطة . فى الشكل التوضيحى التالى المقاومة R1 موصلة على التوازى مع المقاومة R2 , والمقاومة R3 موصلة على التولى معهما معا.

أولا : نستخدم صيغة تحديد المقاومة الكلية لإيجاد المقاومة الكلية لدائرة التوازى المكونة من R1 و R2 . عندما تتساوى مقاومات دائرة التوازى نستخدم الصيغة :
المقاومة الكلية (المكافئة) = قيمة أحد المقاومات مقسومة على عددها.

ثانيا : إعادة رسم الدوائر مبينا عليها القيم المكافئة .والنتيجة تكون دائرة توالى بسيطة تم التعرف عليها كما فى الشكل.

تبسيط (إختزال) دائرة التوالى – التوازى إلى دائرة توازى :

فى الشكل التوضيحى التالى المقاومة R1 موصلة على التوالى مع المقاومة R2 والمقاومة R3 موصلة على التوازى معهما معا .

أولا: نستخدم صيغة تحديد المقاومة الكلية لإيجاد المقاومة الكلية لدائرة التوالى المكونة من R1 و R2 .
لذلك تستخدم الصيغة :

R = R1 + R2
R = 10 Ω + 10 Ω
R = 20 Ωثانيا : : إعادة رسم الدوائر مبينا عليها القيم المكافئة .والنتيجة تكون دائرة توازى بسيطة تم التعرف عليها كما فى الشكل.

القدرة Power

الشغل Work:

كلما تسببت قوة force فى أي نوع من الحركة motion فأنه يتم بذل (إنجاز) شغل .في الرسم التوضيحي أدناه يتم عمل (بذل) الشغل عند استخدام القوة الميكانيكية لرفع الوزن.إذا أثرت قوة دون التسبب في الحركة لا يعمل هناك شغل مبذول .

القدرة الكهربية Electric Power :

في الدائرة الكهربائية الجهد المطبق على موصل يؤدي إلى تدفق الالكترونات. الجهد هو القوة وتدفق الالكترونات هى الحركة.معدل بذل الشغل يسمى "الطاقة" power وتمثل بالرمز “P” .تقاس الطاقة بوحدات "الواط " watts وتمثل بالرمز “W” .يعرف الواط بأنه "معدل الشغل المبذول فى دائرة عند مرور تيار قدره 1 amp نتيجة تطبيق جهد قدره 1 volt .

قوانين (صيغ) القدرة :

الطاقة المستهلكة في المقاومة تعتمد على مقدار التيار الذي يمر عبر المقاومة عند تطبيق جهد معين .وهو ما يعبر عنه بحاصل ضرب الجهد فى التيار .

P = E x I
or
P = EI
ويمكن أيضا أن تحسب الطاقة عن طريق استبدال (التعويض) المكونات الأخرى لقانون أوم.

P = I2R
and
P = E2 / R حل مسائل القدرة :

فى الشكل التوضيحى التالى يمكن حساب القدرة باستخدام أى صيغة من صيغ القدرة .

مواصفات قدرة (معدل إستهلاك) المعدات Power Rating :

يقدر معدل إستلاك المعدات بالواط .هذا المعدل مؤشر على المعدل الذي تقوم به المعدات الكهربائية بتحويل الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة مثل الحرارة أو الضوء.معدل الإستهلاك لمصباح المنزل الشائع لجهد 220 volts )110 volts) هو 100 watts .باستخدام قانون أوم يمكن حساب مقاومة المصباح .

باستخدام قانون أوم الأساسى يمكمن حساب قيمة التيار المار فى مصباح جهده 120 volt وقدرته100 watt .

وإذا كان معدل جهد المصباح 120 volts وقدرته 75 watts تكون مقاومته192 Ω والتيار المار به 0.625 amps عند توصيله بالجهد المقنن ( 120 volts ) .

يمكن ملاحظة أن المصباح 100 watt يحول الطاقة على نحو أسرع من المصباح 75 watt.المصباح
100 watt وسوف يعطى مزيد من الضوء والحرارة .

الحرارة : Heat

مرور التيار من خلال المواد المقاومة يسبب حرارة .يمكن ان تتضرر (تتلف) العناصر الكهربائية إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة جدا.لهذا السبب تم تصنيف المعدات الكهربائية في كثير من الأحيان على أساس أقصى معدل استهلاك للقدرة وتسمى " القوة الكهربائية" wattage .كلما أرتفع معدل القوة الكهربائية wattage كلما زادت إمكانية المعدات يمكن على تبديد (تشتيت) dissipate الحرارة .

اهلا بالجديد من اخى العزيز ماجد شكرا لك وفى انتظار القادم

amr كتب:: اهلا بالجديد من اخى العزيز ماجد شكرا لك وفى انتظار القادم

بارك الله فيك اخى عمرو وان شاء الله معا نكمل المشوار

المغناطيسية Magnetism

مبادئ المغناطيسية هي جزء لا يتجزأ من الكهرباء.يستخدم المغناطيس الكهربائى في بعض دوائر التيار المستمر الحالي مباشرة.
التيار المتردد (المتناوب) لا يمكن أن يفهم من دون فهم المغناطيسية أولا .

أنواع المغناطيسات :

الأشكال الثلاثة الأكثر شيوعا للمغناطيس هي حدوة الحصان والقضيب وإبرة البوصلة.

جميع المغناطيسات مشتركة فى خاصيتين :

1- تجذب الحديد اليها وتحتفظ به .
2- إذا كانت حرة الحركة مثل إبرة البوصلة فانه يأخذ الوضع التقريبى من الشمال إلى الجنوب .

خطوط الفيض المغناطيسى : Magnetic Lines of Flux :

كل مغناطيس له قطبين أحدهما القطب الشمالي north pole والآخر القطب الجنوبي south pole.الخطوط المغناطيسية الغير مرئية تخرج من القطب الشمالي وتدخل إلى القطب الجنوبي .في حين أن خطوط الفيض غير مرئية لكن تأثير المجالات المغناطيسية يجعلها مرئية.عندوضع ورقة فوق مغناطيس ونثر (بعثرة) برادة الحديد بكمية وفيرة وبحرية فوق الورقة فإن البرادة سوف ترتب نفسها على طول الخطوط الغير مرئية للفيض .

برسم خطوط على طريق برادة الحديد حيث رتبت نفسها نحصل الصورة التالية.الخطوط المقطعة (المنقطة) تشير إلى مسارات خطوط الفيض المغناطيسي.خطوط المجال توجد خارج وداخل المغناطيس.خطوط الفيض المغناطيسي دائما تشكل حلقات مغلقة .خطوط الفيض المغناطيسي تخرج (تغادر) من القطب الشمالي وتدخل إلى لقطب الجنوبي وتعود إلى القطب الشمالي من خلال المغناطيس .

التفاعل بين مغناطيسان :

عندم وضع مغناطيسان متجاوران فإن مجال التدفق المغناطيسي حول المغناطيس يسبب شكل من أشكال التفاعل.عند وضع قطبين غير متماثلين معا يحدث تجاذب بينهما . عند وضع قطبين متماثلين معا يحدث تنافر بينهما .

الكهرومغناطيسية Electromagnetism

قاعدة اليد اليسرى لموصل يمر به تيار :

المجال الكهرومغناطيسي هو المجال المغناطيسي الناتج عن مرور تيار فى موصل .كلما مر تيار تواجد مجال مغناطيسى حول الموصل .كل تيار كهربائي يولد مجال المغناطيسي . توجد علاقة محددة بين اتجاه مرور التيار واتجاه المجال المغناطيسي.قاعدة اليد اليسرى للموصلات توضح هذه العلاقة.إذا قبضنا باليد اليسرى على موصل يحمل تيار بحيث يشير الإبهام إلى اتجاه مرور الإلكترونات فإن الأصابع سوف تشير إلى اتجاه خطوط الفيض المغناطيسى .

ملف يحمل تيار Current-Carrying Coil:

الملف المكون من سلك يحمل تيار يعما عمل المغناطيس .حلقات السلك (لفات) الفردية تعمل كمغناطيسات صغيرة . الحقول الفردية تضاف إلى بعضها لتشكل مغناطيس واحد .ويمكن زيادة شدة المجال عن طريق إضافة المزيد من اللفات إلى الملف.ويمكن أيضا زيادة شدة المجال بزيادة التيار .

قاعدة اليد اليسرى للملفات Left-Hand Rule for Coils :

تحدد قاعدة اليد اليسرى للملفات إتجاه المجال المغناطيسى .لف أصابع اليد اليسرى حول الملف في اتجاه مرور الإلكترونات. يشير الإبهام إلى القطب الشمالى للملف .

المغناطيس الكهربائى :

يتألف المغناطيس الكهربائي من ملف من الاسلاك ملفوف حول قلب core .القلب عادة ما يكون من الحديد المطاوع والذى يوصل خطوط القوة المغناطيسية بسهولة نسبية.عندما يمر تيار فى الملف يصبح القلب ممغنط. القدرة على التحكم فى شدة واتجاه القوة المغناطيسية تجعل المغناطيس الكهربائى مفيد .كما هو الحال مع المغنطيسات الدائمة الأقطاب المتضادة تتجاذب .يمكن التحكم فى شدة المجال فى المغناطيس الكهربائى وبالتالى التحكم فى شدة الأقطاب المغناطيسية.وهناك مجموعة كبيرة من الأجهزة الكهربائية مثل المحركات motors ، وقواطع الدوائر الكهربائية circuit breakers ، والملامسات (الكونتاكتور) contactors والريلايات relays وبوادىء المحركات motor starters تستخدم مبادئ الكهرومغناطيسية.

بارك الله فيك اخى ماجد ... مجهود رائع

Admin كتب:: بارك الله فيك اخى ماجد ... مجهود رائع

شكرا لك استاذى على المرور والتشجيع

مقدمة للتيار المتردد
Introduction to AC

التيار المغذى للأجهزة الكهربائية بالتيار الكهربائى 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.وتمرالالكترونات من خلال موصل من الطرف السالب إلى الطرف الموجب ، أولا في اتجاه ثم فى الاتجاه الآخر .

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 الرأسى يمثل اتجاة direction وقيمة (مقدار – سعة) magnitude التيار أو الجهد . المحور الأفقى يمثل الزمن .

عندما يكون الشكل الموجى فوق محور الزمن يمر التيار في اتجاه معين . يعرف هذا الاتجاه بالاتجاه الموجب . عندما يكون الشكل الموجى 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 والتى تعرف "بالدورة الواحدة " one cycle . التيار المتردد يشكل العديد من هذه الدورات في كل ثانية.وحدة قياس عدد الدورات في الثانية الواحدة هي الهيرتزhertz. في الولايات المتحدة التيار المتردد عادة يولد عند 60 هيرتز.

التيار المتردد أحادى الوجة (الطور – الفاز) والثلاثى الأوجه :
Single-Phase andThree-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 التى توجد فى التطبيقات التجارية والمنشآت الصناعية. التيار المتردد أحادى الوجه مبين أعلاه. التيار المتردد ثلاثى الأوجه مبين بالشكل التوضيحى التالى وهو عباره عن سلسلة مستمرة من ثلاثة دورات متداخلة (متراكبة) overlapping من التيار المتردد . كل موجة تمثل وجه ومزاحة 120 درجة .

مولدات التيار المتردد AC Generators

المولد الأساسى : Basic Generator:

يتكون المولد الأساسى من مجال مغناطيسى magnetic field وعضو دوار(متحرك) armature وحلقات إنزلاق slip rings وفرش كربونية brushes وحمل مقاوم resistive load.المجال المغناطيسى عادة يكون نتيجة لمغناطيس كهربائي .العضو الدوار عبارة عن أسلاك موصلة ملفوفة في شكل ملفات (حلقات) والتي تدور فى المجال المغناطيسى.
للتبسيط نبين لفة (حلقة) واحدة. عندما يتحرك موصل خلال مجال مغناطيسى يتولد فيه جهد .

كلما دار العضو الدوار خلال المجال المغناطيسى ، يتم إنتاج جهد فى العضو الدوار والذي يؤدي إلى مرور تيار. حلقات الانزلاق موصلة بالعضو الدوار وتدور معه .الفرش الكربونية مركبة أمام (بمقابلة) حلقات الانزلاق وملامسة لها لتوصيل التيار من العضو الدوار (المتحرك) إلى الحمل المقاوم (الثابت).

عمل المولد الأساسى :

يدور العضو الدوار خلال المجال المغناطيسى . فى الوضع الابتدائى عند صفر درجة تكون موصلات العضو الدوار موازية للمجال المغناطيسى ولا تقطع أى خط من خطوط الفيض المغناطيسى . فى هذا الوضع لا يتولد جهد .

عمل المولد من صفر إلى 90 درجة :

يدور العضو الدوار من صفر إلى 90 درجة . الموصلات تقطع خطوط فيض أكثر فأكثر ويزداد بناء الجهد المتولد حتى يصل إلى أقصى قيمة فى الاتجاه الموجب .

عمل المولد من 90 إلى 180 درجة :

يستمر العضو الدوار فى الدوران من 90 إلى 180 درجة . الموصلات تقطع خطوط فيض أقل فأقل ويقل الجهد المتولد من القيمة القصوى الموجبة إلى الصفر .

عمل المولد من 180 إلى 270 درجة :

يستمر العضو الدوار فى الدوران من 180 إلى 270 درجة . الموصلات تقطع خطوط فيض أكثر فأكثر لكن فى الاتجاه المضاد . ويزداد بناء الجهد المتولد حتى يصل إلى أقصى قيمة فى الاتجاه السالب عند 270 درجة .

عمل المولد من 270 إلى 360 درجة :

يستمر العضو الدوار فى الدوران من 270 إلى 360 درجة.من 270 إلى 360 درجة يقل الجهد المتولد من أقصى قيمة سالبة إلى الصفر . وبهذا تتم دورة . يستمر العضو الدوار فى الدوران بسرعة ثابتة . يستمر تكرار الدورات طالما أن العضو الدوار يدور .

التردد Frequency

عدد الدورات في الثانية الواحدة التى يصنعها الجهد المتولد (المستحث) في العضو الدوار هى تردد المولد.
إذا دار العضو الدوار بسرعة 60 لفة (دورة) في الثانية فإن الجهد المتولد سوف يكون بمعدل 60 دورة في الثانية. الاصطلاح المتفق عليه لعدد الدورات لكل ثانية (التردد) هو الهيرتز hertz . التردد القياسى فى الولايات المتحدة هو 60 hertz . الشكل التوضيحى التالى يبين 15 دورة فى ربع ثانية وهو يكافىء 60 دورة فى الثانية .

مولد التيار المتردد ذات الأربع أقطاب Four-Pole AC Generator :

يكون التردد هو عدد الدورات في الثانية الواحدة اذا استخدم قطبان فقط لإنتاج المجال (الحقل) المغناطيسى .
ومن شأن الزيادة في عدد من الأقطاب أن تسبب زيادة في عدد الدورات الكاملة لكل دورة .فمن شأن مولد ثنائي القطب أن يكمل دورة واحدة لكل لفة ومولد بأربعة أقطاب أن يكمل دورتين لكل لفة .مولد التيار المتردد ينتج دورة واحدة لكل لفة لكل زوج من الاقطاب .

شكرا لاخى ماجد على الاستمرار فى الموضوع

شكرا لك اخى ماجد على هذه الاضافات الرائعة .. تمنياتى لك بالتوفيق
ومزيد من التقدم

الجهد والتيار Voltage and Current

قيمة الذروة (القمة) Peak Value

الموجة الجيبية توضح كيفية الارتفاعات والانخفاضات للجهد والتيار في دائرة التيار المتردد مع مرور الوقت.قيمة ذروة (قمة) الموجة الجيبية تحدث مرتين في كل دورة ، مرة عند قيمة الحد الأقصى الموجب ومرة عند قيمة الحد الأقصى السالب .

القيمة من الذروة إلى الذروة Peak-to-Peak Value

قيمة الجهد أو التيار بين الذروة الموجبة والذروة السالبة تسمى قيمة "الذروة إلى الذروة".

القيمة اللحظية (الفورية) Instantaneous Value

القيمة اللحظية (الفورية) هي القيمة عند لحظة زمنية معينة .ويمكن أن تكون في أى مكان من المدى (النطاق) من الصفر إلى قيمة الذروة.

حساب الجهد اللحظى :

الشكل الموجي للجهد الناتج عن دوران العضو الدوار خلال دورانه 360 درجة يسمى "شكل موجى جيبى" لأن الجهد اللحظى مرتبط بدالة مثلثية تسمى "الجيب" sine (sin θ = جيب الزاوية ).منحنى الجيب يمثل الرسم البياني للمعادلة التالية :

e = Epeak x sin θ

الجهد اللحظى يساوى جهد الذروة مضروبا فى جيب زاوية العضو الدوار .الجدول التالى يعطى بعض الزوايا وقيم جيبها .

المثال التالي يوضح القيم اللحظية عند 90 ، 150 ، و 240 درجة. جهد الذروة يساوى 100 فولت .

يمكن حساب اللجهد اللحظى بالتعويض عن قيمة الجيب لكل زاوية لحظة .

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-eb7126e00b

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-eb7126e00b

يمكن حسلب أى قيمة لحظية . على سبيل المثال :

240°
e = 100 x -0.866
e = -86.6 volts

القيمة الفعالة (التأثيرية ) للتيار المتردد ذات الشكل الموجى Effective Value

القيمة الفعالة للجهد والتيار المتردد متغيرة القيمة باستمرار .
نحتاج إلى طريقة لترجمة (تحويل) القيم المتغيرة إلى قيمة مكافئة ثابتة . القيمة الفعالة للجهد والتيار هى الطريقة الشائعة للتعبير عن قيمة التيار المتردد. وتعرف أيضا بقيمة " بجذر - متوسط - المربعات "RMS (root-mean-square) . إذا قيل أن الجهد في المنزل 120 فولت فهذه القيمة هى قيمة RMS .

القيمة فعالة تساوى 0.707 من قيمة الذروة .

تعريف القيمة الفعالة للتيار المتردد بدلالة التأثير الحرارى المكافىء لتأثير التيار المستمر .مرور تيار قدره أمبير واحد قيمة فعالة RMS خلال مقاومة سوف ينتج الحرارة بنفس المعدل الذى ينتجه واحد أمبير تيار مستمر DC .

لغرض تصميم الدوائر نحتاج أيضا لقيمة الذروة . على سبيل المثال العزل insulation يجب أن يصمم لتحمل قيمة الذروة وليس فقط القيمة الفعالة.قد يكون المعلوم هو فقط القيمة الفعالة. لحساب قيمة الذروة نضرب القيمة الفعالة فى 1.41 .على سبيل المثال إذا كانت القيمة الفعالة هى 100 فولت فإن قيمة الذروة (القصوى) هي 141 فولت.

الحث و ملف الحث "المحاثة"Inductance

الدوائر التى درست حتى الآن هى دوائر مقاومات فقط . المقاومة والجهد ليست الخصائص الوحيدة التى تؤثر فى مرور التيار . الحث Inductance هو خاصيىة معاوقة الدائرة الكهربية لأي تغيير في التيار الكهربائي.
المقاومة تعارض مرور التيار بينما المحاثة تعارض التغيير في مرور التيار. يرمز للمحاثة بالحرف “L” .وحدات قياس المحاثة هى "الهنرى" henry (h) .

شدة المجال المغناطيسى الناتج عن مرور تيار فى موصل :

عند مرور تيار كهربائى فى موصل ينتج مجال مغناطيسي يحيط يالموصل .مقدار التيار يحدد شدة المجال المغناطيسي .كلما زاد مرور التيار زادت شدة المجال ، وكلما قل مرو التيار قلت شدة المجال .

أى تغيير في التيار يسبب تغيير مناظر في المجال المغناطيسي الذي يحيط موصل.فى التيار المستمر DC يكون التيار ثابتا إلا عندما يتم تشغيل ON الدائرة وفصلها OFF أو عندما يكون هناك تغيير فى التحميل .فى التيار المتردد AC يكون التيار متغير باستمرار لذلك تكون المحاثة عامل مستمر(دائم) .أى تغيير في المجال المغناطيسي الذي يحيط بالموصل يولد بالحث (بالتأثير) جهد في الموصل يسمى الحث الذاتى . جهد الحث الذاتى يعاكس (يضاد) التغير فى التيار وهو يعرف بالقوة الدافعة الكهربية العكسية (المضادة)
counter emf . هذه المعارضة تؤدي إلى تأخير في الوقت الذى يستغرقه التيار لبلوغ قيمة ثابتة جديدة.إذا زاد التيار فإن المحاثة تحاول أن تحفظه منخفض ,وإذا انخفض التيار فإن المحاثة تحاول أن تحفظه مرتفع .المحاثة نوعا ما مثل القصور الذاتى الميكانيكى والذى يجب التغلب عليه لجعل كائن ميكانيكى يتحرك من سكون أو جعله يسكن من حركة , السيارة على سبيل المثال تأخذ لحظات قليلة للإسراع إلى السرعة المطلوبة أو التباطىء لتتوقف .

ملفات الحث (المحاثة) Inductors :

عادة يمثل الحث رمزيا فى الرسومات الكهربية بطريقتين ,إما بخط لولبى أو بمستطيل محشو (مظلل) .

المحاثة هى ملف coilمن السلك و قد تكون ملفوفة حول قلب core.
تحدد محاثة ملف بعدد اللفات بالملف والمسافة (البعد) بين الملفات وقطر الملف ومادة القلب وعدد طبقات اللفات ونوع (طريقة) اللف وشكل الملف.أمثلة للمحاثات هى المحولات transformers والملفات الخانقةchokes والمحركات motors.

دوائر ملف الحث البسيطة Simple Inductive Circuit :

في دائرة المقاومات يعتبر تغيير التيار لحظى .إذا استخدم ملف حث فإن التيار لا يتغير بسرعة ,ففي الدائرة التالية في البداية يكون المفتاح مفتوح ولا يمر التيار .عندما يغلق المفتاح سيرتفع التيار بسرعة في البداية ، ثم يبطء أكثر فأكثر كلما اقترب من قيمتة القصوى .استخدمنا دائرة تيار مستمر DC لأغراض الشرح.

الثابت الزمنى لملف الحث Inductive Time Constant :

الزمن اللازم لوصول التيار إلى قيمته القصوى يتحدد بالنسبة بين المحاثة بالهنرى (henrys) إلى المقاومة بالأوم ( أوم) . هذه النسبة تسمى "الثابت الزمنى"time constant لدائرة ملف الحث (المحاثة) . الثابت الزمنى هو الزمن بالثوانى اللازم ليرتفع تيار الدائرة بنسبة63.2% من القيمة القصوى. عند إغلاق المفتاح فى الدائرة السابقة يبدأ التيار فى المرور .خلال فترة الثابت الزمنى الأولى يرتفع التيار بنسبة 63.2% من قيمته القصوى.وخلال فترة الثابت الزمنى الثانية يرتفع التيار بنسبة 63.2% من القيمة المتبقية وهى 36.8%, ليصل إلى86.4% من قيمته القصوى ,ويأخذ حوالى خمس فترات من الثابت الزمنى ليصل إلى قيمته القصوى .

بالمثل عند فتح المفتاح سوف يستغرق وقت خمسة ثوابت زمنية ليصل التيار إلى الصفر.ويمكن ملاحظة أن المحاثة عاملا مهما في دوائر التيار المتردد .فإذا كان التردد 60 هيرتز فإن التيار سوف يرتفع ويهبط من قيمة ذروته إلى الصفر 120 مرة في الثانية.

حساب الثابت الزمنى فى دائرة حثية :

يرمز للثابت الزمنى بالرمز " τ".لتعيين الثابت الزمنى لدائرة حثية نستخدم أحد الصيغ التالية :

فى الدائرة التوضيحية الآتية L1 = 15 millihenrysو R1 = 5 Ω. عند غلق المفتاح يستغرق التيار 3 milliseconds لكى يرتفع من الصفر إلى 63.2% من قيمته القصوى .

المحاثة الكلية المكافئة لعدة محاثات موصلة على التوالى :

يمكن تطبيق نفس القواعد المتبعة لحساب مجموع المقاومات .في الدائرة التالية يتم استخدام مولد تيار متردد لتوفير الطاقة الكهربائية لأربعة من المحاثات .يكون هناك دائما مقاومة وحث في أي دائرة.الأسلاك الكهربائية المستخدمة في الدائرة والمحاثات على حد سواء لها بعض المقاومة والحث.تحسب المحاثة الكلية المكافئة باستخدام الصيغة التالية :

Lt = L1 + L2 + L3

المحاثة الكلية المكافئة لعدة محاثات موصلة على التوازى :

في الدائرة التالية يستخدم مولد تيار متردد لتوفير الطاقة الكهربائية لثلاث محاثات.تحسب المحاثة الكلية المكافئة باستخدام الصيغة التالية:

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-de25a6e311

السعة الكهربائية Capacitance

السعة الكهربية والمكثف Capacitance and Capacitors :

السعة الكهربية هي مقياس لقدرة الدائرة على تخزين الشحنة الكهربائية.الجهاز المصنع ليكون له مقدار معين من السعة الكهربائية مكثف.المكثف مكون من زوج من الصفائح الموصلة يفصل بينهما طبقة رقيقة من مادة عازلة .تعرف المادة العازلة باسم dielectric (مادة عازلة) . عند تطبيق جهد بين الألواح فإن الإلكترونات تجبر على التوجه إلى أحد الألواح .هذا اللوح يصبح لديه فائض من الإلكترونات في حين أن اللوح الآخر يكون لديه نقص في الإلكترونات.اللوحالذى يوجد به فائض من الإلكترونات يكون سالب الشحنة .واللوح الذى يوجد به نقص فى الإلكترونات يكون موجب الشحنة .

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-4d94a26152

التيار المستمر لا يستطيع المرور من خلال المواد العازلة لأنها عوازل ولكن يمكن استخدامه لشحن المكثف.المكثفات لديها القدرة (سعة) على الاحتفاظ بكمية محددة من الإلكترونات.سعة المكثف تعتمد على مساحة الألواح والمسافة بينها ونوع المادة العازلة .وحدة قياس السعة هي الفاراد (F) وغالبا ما يكون المكثف بوحدات μF (microfarads) أوpF (picofarads).

رموز دائرة المكثف :

عادة ما يوضح المكثف رمزيا فى الدوائر الكهربية إما بخطين أحدهما مستقيم والآخر منحنى أو بخطين مستقيمين .

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-ee91fedecc

دائرة المكثف البسيطة :

فى دائرة المقاومات التغير فى الجهد يعتبر لحظيا .إذا استخدام مكثف فإن الجهد عبر المكثف لا يتغير بنفس السرعة . فى الدائرة التالية فى البداية يكون المفتاح مفتوح ولا يطبق جهد على المكثف . عند غلق المفتاح يرتفع الجهد عبر المكثف بسرعة فى البداية ثم يبطأ أكثر فأكثر كلما أقترب الجهد من القيمة القصوى . لغرض الشرح نستخدم دائرة تيار مستمر DC .

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-fd0c39524f

الثابت الزمنى لدائرة مكثف (دائرة سعوية ) :

الزمن اللازم لوصول الجهد إلى قيمته القصوى في دائرة تحتوي على مكثف ذو سعة يتحدد بحاصل ضرب السعة بالفاراد فى المقاومة بالأوم ويعرف بالثابت الزمنى لدائرة بها سعة . الثابت الزمن يعطى (يحدد) الزمن بالثوانى الذى يستغرقه الجهد عبر المكثف فى الوصول إلى 63.2% من قيمته القصوى . عند غلق المفتاح فى الدائرة السابقة يتم تطبيق الجهد . خلال فترة الثابت الزمنى الأولى يرتفع الجهد إلى 63.2% من قيمته القصوى . خلال فترة الثابت الزمنى الثانية يرتفع الجهد إلى 63.2% من الجهد المتبقى ليصبح 86.4% من قيمته القصوى .لكى يصل الجهد إلى قيمته القصوى يستغرق خمس فترات من الثابت الزمنى .

بالمثل خلال نفس الزمن يصل التيار المار خلال المقاومة إلى الصفر .

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-435e7b0e96

حساب الثابت الزمنى لدائرة سعوية :

لحساب الثابت الزمنى لدائرة سعوية يستخدم أحد الصيغ التالية :

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-5ccb42f012

فى الشكل التوضيحى التالى C1 = 2 μFو R1 = 10 Ω. عند غلق المفتاح يستغرق الجهد عبر المكثف زمن قدره 20 microseconds ليرتفع من الصفر إلى 63.2% من قيمته القصوى وسوف يستغرق خمس فترات من الثابت الزمنى أى 100 microseconds ليرتفع إلى قيمته القصوى .

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-1d35d96b57

المكثف الكلى المكافىء لعدد من المكثفات الموصلة على التوالى :

توصيل المكثفات على التوالى يقلل من المكثف الكلى . التأثير يشبه زيادة المسافة بين الألواح .صيغة توصيل المكثفات على التوالى تماثل صيغة توصيل المقاومات على التوازى . فى الدائرة التالية مولد تيار متردد يغذى قدرة كهربائية لثلاثة مكثفات . يتم حساب السعة الكلية المكافئة من العلاقة :

دروس فى الهندسة الكهربائية والإلكترونية - صفحة 2 Domain-bd2f92e2b7

المكثف الكلى المكافىء لعدد من المكثفات الموصلة على التوازى :

. فى الدائرة التالية مولد تيار متردد يغذى قدرة كهربائية لثلاثة مكثفات . يتم حساب السعة الكلية المكافئة من العلاقة :