التفاعل الحثي
في دائرة التيار المتردد المقاومة البحتة، تكون المقاومة هي المعارضة الوحيدة لتدفق التيار. في دائرة التيار المتردد ذات المحاثة فقط، السعة، أو كل من المحاثة والسعة، ولكن لا توجد مقاومة، والمعارضة لتدفق التيار تسمى التفاعل، ويشار إليها بالرمز X. المعارضة الكاملة لتدفق التيار في دائرة التيار المتردد التي تحتوي على كل من المفاعلة والمقاومة تسمى المعاوقة، ويشار إليها بالرمز Z.
تؤثر المحاباة فقط على تدفق التيار عندما يتغير التيار، ولكن في دائرة التيار المتردد، يتغير التيار باستمرار. وبالتالي، فإن الحث في دائرة التيار المتردد يسبب معارضة مستمرة لتدفق التيار الذي يسمى التفاعل الاستقرائي. المفاعلة الحثية تتناسب مع كل من المحاثة والتردد المطبق.
Current and Voltage Phases -Resistive and Inductive Circuits (باللغة الإنجليزية)
في الدائرة المقاومة البحتة، التيار و الجهد يرتفعان و يهبطان في نفس الوقت. يقال إنها في المرحلة بالنسبة للدائرة في الرسم التوضيحي العلوي، ليس هناك محاثة. لذلك، المقاومة والمعاوقة هي نفسها.
في الدائرة الحثية البحتة، يقود الجهد التيار بمقدار 90 درجة. يُقال إن التيار والجهد هما خارج الطور بالنسبة للدائرة في الرسم التوضيحي الأوسط، فإن المعاوقة والتفاعل الحثي متساويان.
جميع الدوائر لديها بعض المقاومة، ومع ذلك، في دائرة التيار المتردد مع كل من المقاومة والتفاعلية الحثية الجهد يقود التيار بأكثر من 0 درجة وأقل من 90 درجة. بالنسبة للدائرة في الرسم التوضيحي السفلي، تكون المقاومة والمفاعلية الحثية متساويتين ويقود الجهد التيار بمقدار 45 درجة.
طريقة أخرى لقول هذا هو أن التيار يتخلف عن الجهد في الدائرة مع المقاومة والحث. تعتمد الكمية الدقيقة للتأخر على الكميات النسبية للمقاومة والمفاعلة الحثية. وكلما كانت الدائرة أكثر مقاومة، كلما اقتربت من كونها في الطور. كلما كانت الدائرة أكثر تفاعلية، كلما كانت خارج الطور.
السعة و المكثفات
السعة هي مقياس لدائرة كهربائية#قدرته على تخزين شحنة كهربائية. ويطلق على الجهاز المصنع للحصول على كمية محددة من السعة اسم المكثف.
يتكون المكثف من زوج من الألواح الموصلة مفصولة بطبقة رقيقة من المواد العازلة. اسم آخر للمادة العازلة هو المادة العازلة.
عندما يتم تطبيق الجهد على اللوحات، يتم إجبار الإلكترونات على لوحة واحدة. هذه اللوحة لديها فائض من الإلكترونات في حين أن اللوحة الأخرى لديها نقص في الإلكترونات. الصفيحة التي تحتوي على إلكترونات زائدة سالبة الشحنة. الصفيحة ذات نقص الإلكترونات مشحونة بشحنة موجبة.
لا يمكن للتيار المباشر أن يتدفق عبر المادة العازلة لأنها عازل ؛ ومع ذلك، فإن المجال الكهربائي الناتج عن شحن المكثف يتم الشعور به من خلال العازل الكهربائي. يتم تصنيف المكثفات لمقدار الشحنة التي يمكن أن تحتفظ بها.
تعتمد سعة المكثف على مساحة الألواح والمسافة بين الألواح ونوع المادة العازلة المستخدمة. وحدة قياس السعة الحرارية هي فاراد (F)، ولكن نظرا لكونها وحدة كبيرة، غالبا ما تصنف المكثفات في ميكروفاراد أو بيكوفاراد.
التفاعل اللاإرادي
المكثفات أيضا تعارض تدفق التيار في دائرة التيار المتردد. وتسمى هذه المعارضة بالمفاعلة الموازية. يتناسب التفاعل السعوي عكسيًا مع التردد والسعة. لذلك، كلما كان المكثف أكبر أو التردد أعلى، كلما كان التفاعل السعوي أصغر.
Current and Voltage Phases -Capacitive Circuits (باللغة الإنجليزية)
بالنسبة للدوائر السعوية، فإن علاقة الطور بين التيار والجهد تكون عكس علاقة الطور للدائرة الحثية. في دائرة سعوية بحتة، يؤدي التيار الجهد بمقدار 90 درجة.
في دائرة التيار المتردد مع كل من المقاومة والمفاعلية السعوية، يقود التيار الجهد بأكثر من 0 درجة وأقل من 90 درجة. تعتمد الكمية الدقيقة للرصاص على الكميات النسبية للمقاومة والمفاعلة السعوية. وكلما كانت الدائرة أكثر مقاومة، كلما اقتربت من كونها في الطور. كلما كانت الدائرة أكثر تفاعلية، كلما كانت خارج الطور.
في الرسم التوضيحي السفلي، المقاومة والمفاعلية السعوية متساوية وجهد التوصيل الحالي 45 درجة.
العراقيل
المعاوقة (Z) هي المعارضة الكاملة لتدفق التيار في دائرة التيار المتردد. غالبا ما يتم تمثيل المعوقة كناقل. المتجه هو كمية لها مقدار واتجاه.
يوضح مخطط متجه المعاوقة متجهات المقاومة والمفاعلة على اليمين لبعضها البعض مع متجه المعاوقة مرسوم بزاوية ما بين متجهات المعاوقة والمقاومة. يتم رسم المقاومة عند 0 درجة، والمفاعلة الاستقرائية عند 90 درجة، والمفاعلة السعوية عند -90 درجة.
يوضح الرسم التوضيحي المرفق دائرتين تتساويان في قيم المقاومة والمفاعلة. تحتوي الدائرة العلوية على مفاعلة حثية ومقاومة والدائرة السفلية على مفاعلة سعوية ومقاومة.
كما هو مبين في الرسم التوضيحي المصاحب، يمكن تحديد حجم متجهات المقاومة بأخذ الجذر التربيعي لمجموع مربعات متجهات التفاعل والمقاومة.
على الرغم من أن حجم متجه المعاوقة (141.4 أوم) هو نفسه لكلا الدائرتين، إلا أن زوايا متجه المعاوقة مختلفة. بالنسبة للدائرة العلوية، فإن زاوية المعاوقة تكون +45 درجة، أما بالنسبة للدائرة السفلية فتكون الزاوية -45 درجة. لاحظ العلاقة بين زاوية متجه المعاوقة وعلاقة الطور بين الجهد والتيار لكل دائرة.
الطاقة في دائرة التيار المتردد
في الدوائر المقاومة الطاقة تتبدد في الحرارة وتسمى هذه القوة الحقيقية أو القوة الفعالة لأنها معدل استخدام الطاقة. القوة الحقيقية تساوي مربع التيار مضروبا في المقاومة وحدة الطاقة الحقيقية هي الواط.
على الرغم من أن المكونات التفاعلية لا تستهلك الطاقة، إلا أنها تزيد من كمية الطاقة التي يجب توليدها للقيام بنفس القدر من الشغل. ويطلق على معدل توليد هذه الطاقة غير العاملة اسم الطاقة التفاعلية. وحدة الطاقة التفاعلية var (أو VAr)، والتي تعني فولت -أمبير التفاعلية.
المجموع المتجه للقوة الحقيقية والقوة التفاعلية يسمى القوة الظاهرية. كما أن القدرة الظاهرية تساوي التيار الكلي مضروبًا في الجهد المطبق (P = IE). وحدة الطاقة الظاهرة هي فولت -أمبير (VA).
عامل الطاقة
عامل القدرة هو نسبة القدرة الحقيقية إلى القدرة الظاهرة في دائرة التيار المتردد. هذه النسبة هي أيضا جيب التمام لزاوية الطور.
في الدائرة المقاومة البحتة، يكون التيار والجهد في الطور. وهذا يعني أنه لا توجد زاوية إزاحة بين التيار والجهد. جيب التمام لزاوية درجة الصفر هو واحد. وبالتالي، فإن عامل القوة هو واحد. وهذا يعني أن كل الطاقة التي يوفرها المصدر تستهلك من قبل الدائرة وتبدد في شكل حرارة.
في الدائرة التفاعلية البحتة، الجهد والتيار هما 90 درجة منفصلة. جيب التمام لزاوية 90 درجة هو صفر. وبالتالي، فإن عامل القوة هو صفر. وهذا يعني أن كل الطاقة التي تتلقاها الدائرة من المصدر تعود إلى المصدر.
بالنسبة للدائرة في الرسم التوضيحي المصاحب، معامل القدرة هو 0.8. وهذا يعني أن الدائرة تستخدم 80 ٪ من الطاقة التي يزودها المصدر وتعود 20 ٪ إلى المصدر.
طريقة أخرى للتعبير عن القوة الحقيقية هي ضرب القوة الظاهرة في عامل القوة. وهذا يساوي أيضا التيار (I) مضروبا في الجهد (E) مضروبا في جيب تمام زاوية الطور.
تغيرات الجهد
حتى أفضل أنظمة التوزيع تخضع لتغييرات دورية في جهد النظام. يمكن أن تتراوح تغيرات الجهد من تقلبات الجهد الصغيرة لمدة قصيرة إلى انقطاع كامل لفترة طويلة من الزمن. تستخدم مصطلحات الصناعة التالية لوصف ظروف الجهد المختلفة.
يمكن أن تنتج التأخيرات ونقص الجهد عندما يتم تشغيل أحمال التيار العالي، مثل المحركات الكبيرة. كما يحدث انخفاض الجهد بسبب المحولات المحملة بشكل زائد أو الموصلات غير مناسبة الحجم. قد يحدث نقص الجهد أيضا عندما يقوم مرفق الطاقة بخفض مستوى الجهد للحفاظ على الطاقة خلال ذروة الاستخدام.
يمكن أن تنتج التورمات والجهد الزائد عندما يتم إيقاف الأحمال عالية التيار، كما هو الحال عندما تغلق الآلات. قد يحدث الجهد الزائد على الأحمال الواقعة بالقرب من بداية نظام توزيع الطاقة أو عندما تكون هناك صنابير جهد مضبوطة بشكل غير صحيح على المحول الثانوي.
التغيُّرات والتخلُّفات والتورُّمات القصيرة المدة، التي تدوم عادة أقل من دقيقة واحدة ؛ )، في حين أن نقص الفولتية وفرطها أطول من ذلك. تحدث الهزات والتورمات الشائعة من أعطال، بدء تشغيل المحرك، أو تشغيل شركة الطاقة#معدات الحماية من طراز 39.
عدم توازن الجهد
يحدث عدم توازن الجهد عندما يكون جهد الطور في نظام ثلاثي الطور غير متساوي. أحد الأسباب المحتملة لعدم توازن الجهد هو التوزيع غير المتكافئ للأحمال أحادية الطور.
في الرسم التوضيحي الذي ترونه عندما لا يكون الماوس فوق المستطيل الاحمر، تكون الاحمال متوازنة. قم بالماوس فوق المستطيل لرؤية مثال لنظام تحميل غير متوازن. في هذا المثال، يتم توصيل الإضاءة الإضافية وأحمال الأجهزة الصغيرة بالطور C. وقد تسبب هذا في انخفاض الجهد في الطور C.
لأن عدم التوازن الصغير في الجهد يمكن أن يسبب عدم توازن التيار العالي، في هذا المثال، قد حدث ارتفاع في درجة الحرارة في اللف الطور C لمحرك ثلاثي الطور. بالإضافة إلى ذلك، فإن المحركات أحادية الطور المتصلة بالمرحلة C تعمل على جهد منخفض. هذه الأحمال قد تواجه أيضا مشاكل السخونة الزائدة.
أهمية عامل القوة
ومثل قضايا جودة الطاقة التي نوقشت في الصفحات السابقة، يؤثر عامل الطاقة أيضًا على تكلفة القيام بالأعمال. ومع ذلك، في حالة عامل القدرة، يكون التأثير فوريًا. كلما قل معامل القوة للشركة#نظام توزيع الطاقة 39، كلما زادت كمية الكهرباء التي تشتريها الشركة، كلما تساوت جميع الأشياء الأخرى.
على سبيل المثال، كما يظهر الرسم البياني المرافق، إذا كان نظام توزيع الطاقة لديه عامل قوة 0.7، فإنه يتطلب ما يقرب من 29 ٪ من القدرة لكل وحدة من القوة الحقيقية أكثر من إذا كان لديه عامل قوة 0.9.
بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون نظام توزيع الطاقة قادرا على التعامل مع تيار أكبر إذا كان لديه عامل طاقة أقل من إذا كان لديه عامل طاقة أعلى. وهذا يعني أنه إذا انخفض عامل القوة، يتم وضع ضغوط أكبر على الشركة#نظام توزيع الطاقة 39. وهذا غالبا ما يؤدي إلى زيادة تكلفة الصيانة.
ولأن عامل الطاقة يعتمد على المعدات والعمليات في التشغيل في وقت معين، يجب مراقبة عامل الطاقة والتحكم فيه باستمرار للتحكم في تكاليف تشغيل الأعمال.
الإنجليزية
الروسية
الفرنسية
الإسبانية
العربية
تايلاندي
