أسس الهندسة الكهربائية

[مهندس بالخيال]

[CENTER][SIZE="5"]أسس الهندسة الكهربائية



الباب الأول
الكميات الكهربائية الأساسية

وحدات القياس الأساسية:-

http://img525.imageshack.us/img525/9571/qw5gn.jpg


تعتبر هذه هي الوحدات الاساسية ويوجد بعض الوحدات الفرعية من الوحدات الاساسية كالقوة ووحدة قياسها هي النيوتن وهي تتكون من كيلوجرام لكل ثانيه تربيع أماالفدرة الكهربية فتقاس بالوات ويتكون من نيوتن متر لكل ثانية.


وحدات القياس المرادفة لوحدات القياس:-



http://img356.imageshack.us/img356/3589/d7ve.jpg






الكميات الكهربائية الأساسية:-
الكميات الكهربائية الأساسية هي الشحنة والتيار والفولت وأخيرا المقاومة الكهربائية وسنبدأتباعا في سرد كلا منهم

1-الشحنةQ:-
ويرمز لها بالرمز Qوهي نوعان شحنة سالبة تمثل الكترون واخري موجبه تمثل البروتون

وحدة قياس الشحنة كولوم ويرمز له بالرمزC

2-التيار:-

يعتبر التيار الكهربائي من أهم الوحدات الاساسة ويرمز له بالرمزI
وهو معدل مرور الشحنة الموجبة باتجاه ما بالنسبه للزمن تحت تأثير قوة ما (فرق الجهد|)
I=dQ\dt
حيث:
I: هو التيار ويقاس بالامبيرA
Q:هو الشحنه ويقاس بالكولوم
t:هو الزمن ويقاس بالثانيه

ولكي يمر تيار في دائرة كهربائيه فيتطلب ذلك وجود مصدر خارجي يحرك الالكترونات خلال الموصل بين نقطتين وينشأما يسمي بفرق الجهد بين هاتين النقطتين.


http://img399.imageshack.us/img399/9048/16nc1.jpg


ويمكن التعبير عن مسار التيار الكهربائي بأنه يسري من القطب الموجب الي القطب السالب لمصدر الجهد خارجيا لذلك فأن حركة التيار تكون من النقطه الأعلي جهدا الي نقطه اخري تكون اقل جهدا.

ويمكن القول بأت للتيار الكهربائي أنواع مختلفه باختلاف شكل المصدر كما يلي:-

*التيار المستمرDC Current:-


http://img526.imageshack.us/img526/3919/117di.jpg


التيار المستمر ثابت القيمه ولا يغير اتجاهه بالنسبه للزمن كما هو مبين بالشكل

*تيار موضعيPulsating Current:-


http://img526.imageshack.us/img526/9687/128an.jpg



وهو تيار مستمر تتغير قيمته دوريا ولا يتغير اتجاهه كما هو مبين بالشكل


تيار مستمرAC Current


http://img526.imageshack.us/img526/21/135wa.jpg




وهو تيار متغير القيمه والتجاه دوريا مثل موجةsin wave

3-الجهد:-

يعرف الجهد بأنه الشغل اللزم لنفل وحدة الشحنات من نقطة لأخري ويقاس بالفولت volt

V=J/C=dW/dt
حيث أنه:-
v:الجهد
W:الشغل ويقاس بالجول
Q:الشحنه وتقاس بالكولوم

4-المقاومة:-
تعتبر المقاومة من العناصر الرئيسية المكونة للدوائر الكهربائية حيث تعتمد عليها قيمة بقية العناصر الأخري مثل التيار والقدرة.
والمقاومة هي النسبة بين الجهد والتيار وهذا التناسب اثبته العالم أوم وتتناسب عكسيا مع التيار اي انه كلما زاد التيار قلت قيمة المقاومة والعكس صحيح


http://img516.imageshack.us/img516/9153/148lo.jpg





-مقاومة السلك الموصل:-
تعتمد مقاومة الموصلات علي التالي:
1-طول الموصل ويرمز له بالرمزL
2-مساحة المقطع ويرمز لهاA
3-نوع الماده(المقاومة النوعيه) ويرمز لها بسيجما
4-درجة الحرارة ويرمز لها بالرمز T
من هذه العوامل يمكن تحديد قيمة مقاومة الموصل:-


أنواع المقاومات:-

1- المقاومة الضوئية:-
في هذا النوع نجد أنه قيمتها تقل عند تسليط الضوء عليها وتزيد عند حجب الضوء عنها وتصل قيمتها الي قيمه كبيرة جدا عندما يحجب الضوء عنها كليا

2- المقاومة الحراريه:-
تعتمد قيمة هذه المقاومة علي الحرارة حيث ان قيمتها تقل عند زيادة درجة الحرارة



http://img439.imageshack.us/img439/4416/162in.jpg





3- المقاومات التي تعتمد قيمتها علي الجهد:-
يرمز لهذه المقاومات بالرمز VDR
وهي التي تقل قيمتها بزيادة الجهد المطبق عليها.

4-المقاومة الخطية:-
يوجد منها ثلاث انواع

أ-مقاومات السلك الملفوف:
حيث يوجد منها قيم مختلفه
ب- المقاومات المتغيرة:
يمكن من خلال هذه المقاومات الحصول علي قيم مختلفه من المقاومات علي حسب وضع الطرف المنزلق لهذه المقاومات ويوجد نوعان منها

الأول:
مقاومات مجزيء الجهد:
من الممكن ان تستخدم كمجزيء للجهد ولهل ثلاثة أطراف



http://img398.imageshack.us/img398/2185/171ez.jpg



وأخيرا أن مدي التحكم في مثل هذه المقاومات قد يصل الي عدة ميجا أوم

الثاني:
ريوستات:
لها عدة خواص مثل ان مدي التحكم اقل مما هو عليه في النوع السابق ويصل الي عدة كيلو أوم وتستخدم غالبا كأداة تحكم دقيقه في نظم التحكم الصناعيه زكذلك للتحكم في قيمة التيار في التطبيقات الضغيرة



http://img399.imageshack.us/img399/7946/181rp.jpg



الثالث:
المقاومة الكربونيه:
يعتبر هذا النوع هو الاكثر انتشارا واستخداما ويرجع ذلك للمادة المستخدمه وهي الكربون ويمكن معرفة قيم المقاومات عن طريق شفرة الألوان أو قياسها بجهاز الاوميتر


الموصليه:
ويرمز لها بالرمزGوتقاس بالسيمنز والذي يكافيء امبير لكل فولت وهو مقلوب المقاومه

G=1/R


الباب الثاني
قانون اوم


أثبت جورج سيمون اوم من خلال دراسته أن التيار الكهربي يتناسب طرديا مع الجهد المطبق علي الدائرة وأن العلاقه بين التيار والجهد في دائرة كهربيه هي علاقه خطيه كذلك فأن التيار يتناسب عكسيا مع قيمة المقاومة الكلية للدائرة كما بالشكل التالي



http://img483.imageshack.us/img483/3761/192ag.jpg



قانون اوم:-
ينص قانون اوم علي ان التيار المار في مقاومة يتناسب مباشرة مع الجهد المطبق علي المقاومه ويتناسب عكسيا مع قيمة المقاومة.
الصيغه الرياضيه :-
I=V/R
V=IR
R=V/I




ملاحظة


القدرة والطاقة

أوجد قانون أوم العلاقه بين العناصر الثالثة في الدائرة الكهربائيه من هنا نجد أن وجود هذه العناصر أوجد كمية رابعة أخري تسمي القدرةPowerوسوف ندرس في هذا الفصل العلاقة بين القدرة وكل من الجهد والتيار والمقاومة.
القدرةPower:-
هي الشغل المبذول بالنسبه للزمن ووحدتها الواتWattويرمز لها بالرمزP
ويمكن تعريفها بصورة أخري بأنها معدل الطاقة المستخدمة بالنسبه للزمن

Power=Energy/time
P=E/t
حيث :-
P:هي القدرة بالوات
E:هي الطاقه بالجول
t:الزمن بالثانيه



ملاحظة:يعرف الوات بأنه كمية الشغل المبذول مقداره واحد جول لفترة زمنية ثانية واحدة
Watt=Joule/Second


http://img385.imageshack.us/img385/8780/222qc.jpg




القدرة في الدائرة الكهربية:-
هناك ضررا مختلفة للقدرة في الدائرة الكهربيه وذلك بسبب الصور المختلفة لقانون اوم ويمكن تمثيل الصورة الاساسيه للقدرة في العلاقه التالية:
P=VI
حيث:
P:القدرة بالوات
V:الجهد بالفولت
I:التيار بالامبير


احدي صور القدرة المختلفه يمكن الحصول عليها بتعويض قانون اوم للجهد
V=IR


http://img364.imageshack.us/img364/2324/244pr.jpg


وهناك صورة اخري للقدرة:-



http://img364.imageshack.us/img364/1305/256cy.jpg


الخلاصة:

http://img364.imageshack.us/img364/6053/269ml.jpg

[مهندس بالخيال]

التوصيل علي التوازي في الدوائر الكهربائيه


عندما يكون هناك عدد من المقاومات متصلة بحيث تكون مسارا واحدا بمرور التيار وأن التيار ثابت في جميع المقاومات في هذه الحاله فقط تكون المقاومات متصلة علي التوالي والشكل

التالي يوضح حالات مختلفة من التوصيل.
تذكر بأنه اذا كانت هناك قيمه واحده للتيار بين اي نقطتين تصبح جميع المقاومات بين النقطتين موصله علي التوالي.


http://img515.imageshack.us/img515/2289/271zm.jpg



المقاومه الكليهTotal Resistance:
المقاومه الكليه لعدد من المقاومات متصله علي التوالي هي عبارة عن مجموع المقاومات أي أن:



http://img515.imageshack.us/img515/7594/289gw.jpg


تطبيق قانون اوم في دوائر التوالي:-
سوف نوضح كيفيه تطبيق قانون اوم سواء في اي جزء في الدائرة او التعامل مع الدائرة وذلك من خلال تطبيق بعض الامثله


http://img459.imageshack.us/img459/5710/307kl.jpg


ومثال اخر:



http://img459.imageshack.us/img459/2443/332sm.jpg




التوصيل علي التوازي في الدوائر الكهربائيه



عندما يكون هناك عدد من المقاومات متصلة بحيث تكون مسارا واحدا بمرور التيار وأن التيار ثابت في جميع المقاومات في هذه الحاله فقط تكون المقاومات متصله علي التوالي والشكل

التالي يوضح حالات مختلفة من التوصيل.
تذكر بأنه اذا كانت هناك قيمة واحده للتيار بين اي نقطتين تصبح جميع المقاومات بين النقطتين موصله علي التوالي


http://img515.imageshack.us/img515/2289/271zm.jpg

المقاومة الكليةTotal Resistance:


المقاومة الكلية لعدد من المقاومات متصلة علي التوالي هي عبارة عن مجموع المقاومات أي أن:


http://img515.imageshack.us/img515/7594/289gw.jpg


تطبيق قانون أوم في دوائر التوالي:-
سوف نوضح كيفيه تطبيق قانون اوم سواء في اي جزء في الدائرة او التعامل مع الدائرة وذلك من خلال تطبيق بعض الامثله:


http://img459.imageshack.us/img459/5236/310dy.jpg


ومثال اخر:


http://img459.imageshack.us/img459/2443/332sm.jpg



مصادر الجهد علي التوالي:-

عندما يكون موجودا في الدائرة الكهربيه اكثر من مصدر جهد واذا كان الجهد الكلي الناتج عبارة عن مجموع مصادر الجهد في هذه الحاله يكون توصيل هذه المصادر علي التوالي.
توصيل مصادر الجهد علي التوالي بأن يكون الطرف الموجب للمصدر الاول متصل مع الطرف السالب للمصدر الثاني الذي يليه ثم الطرف الموجب للمصدر الثاني يكون متصلا مع الطرف السالب الذي يليه وهكذا وكمثال انظر الشكل التالي


http://img383.imageshack.us/img383/4958/342jc.jpg

[مهندس بالخيال]

قانون كيرشوف:-
يعتبر قانون كيرشوف من القوانين الرئيسيه للدائره الكهربيه وهو ينص علي أن المجموع الجبري للجهود في اي دائرة او مسار مغلق يساوي صفرا.
في اي مسار مغلق يكون جهد المصدر يساوي الVoltage Dropعلي مقاومات المسار المتواليه.
يعرف الVoltage dropبأنه الجهد المطبق علي المقاومات ونتيجه مرور التيار في المقاومات فأنه ينشأ جهد معاكس في القطبيه بالنسبه لاتجاه المصدر الرئيسي للدائرة وبالتالي فانه يعمل علي هبوط جهد المصدر الي الصفر وهذا ما حققه كيرشوف والشكل التالي يوضح قطبية كل من المصدر والجهد الناشيء علي المقاومات.



قانون كيرشوف للتيار:-
ينص قانون كيرشوف للتيار علي الآتي:
عند اي عقدةNodeفي الدائرة الكهربيه فان مجموع التيارات الكهربيه الداخله الي العقده تساوي مجموع التيارات الكهربيه الخارجه منها.


http://img470.imageshack.us/img470/4821/422hf.jpg


بتطبيق قانون كيرشوف للتيار نجد أن:


http://img470.imageshack.us/img470/2677/423tt.jpg



http://img470.imageshack.us/img470/2277/438my.jpg



مجزئ الجهدVoltage Divider:
في دوائر التوالي نجد ان جهد المصدر يتجزأ بين جميع المقاومات المتصله علي التوالي وبالتالي فيمكن القول بأن عمل دوائر التوالي يشبه عمل مجزءات الجهد الداخل للدائرة
والمثال التالي سيوضح ذلك باذن الله:-



http://img377.imageshack.us/img377/7518/28xd1.jpg





في الدائرة توجد مقاومتان لذلك يوجد علي كل مقاومه قيمة من الجهد نتيجة مرور التيار في المقاومتين وبالتالي يصبح:
V1=IR1
V2=IR2

وحيث أن التيار ثابت في المقاومتين لذلك نجد ان كلا من V1,V2 يتناسب مع قيمةR1,R2لكي نتحقق من هذا اذا كانت قيمة
Vs=10V
R1=50
R2=100


http://img400.imageshack.us/img400/1066/34sp.jpg


لذلك نجد ان الجهدV1 يمثل ثلث قيمة المصدر وكذلك V2يمثل الثلثين
نستنتج ان الجهد علي مقاومات التوالي يتناسب مع قيمة المقاومات
الصيغه العامه لتوزيع الجهد:-
يمكننا استخدام المثال التالي:-


http://img400.imageshack.us/img400/8196/28lr.jpg



للايضاح هناك مثال بسيط


http://img400.imageshack.us/img400/7569/10gn.jpg

[مهندس بالخيال]

القدرة في دوائر التوالي:-


القدرة المستهلكه في دوائر التوالي هي عبارة عن مجموع القدرات التي تستهلك في كل مقاومة وبالتالي تصبح:



http://img461.imageshack.us/img461/3567/17nd.jpg


قياس الجهد بالنسبه للأرضي:-دائما عند قياس او قراءة الجهد يكون منسوب الي نقطه اخري(نقطه مرجعيهReference Point).
واذا تم توصيل هذه النقطه بالارض فانها تأخذ جهد الارض وتساوي صفرا.
وتأريض الدائرة يعني أن تكون هناك نقطه مشتركه لتوصيل الدائرة أو عناصر الدائرة تكون مشتركه في نقطه واحده وهي ماتسمي الارضيGroundاذا تم توصيلها بالارض كما مبين بالشكل

http://img363.imageshack.us/img363/9149/17fm.jpg




قياس الجهد يكون موجب عند النقطه aبالنسبه للارض

اكتشاف الاعطال:-

عندما نتحدث عن دوائر التوالي فانه من المهم ان نعرف اهم المشاكل فيما يلي:
1-فتح الدائرةOpen Circuit
2-قصر الدائرةShort Circuit
وعندما نتكلم عن فتح الدائرة فيجب ان نعرف ماهو السبب فعلي سبيل المثال عندما تحترق مقاومة من مقاومات التوالي فان ذلك يؤدي الي خروج هذه المقاومه من الدائرة وتتسبب في فتح الدائرة ومعني ذلك ان التيار لا يمر في الدائرة نتيجة عدم وجود مسار مغلق وعند اختبار الدائرة واكتشاف العطل هناك ملاحظتان:-1-فرق الجهد علي كل مقاومة صالحه يساوي صفرا
2-عند فحص المقاومه المحترقه نجد ان الجهد علي الجزء الذي احدث عملية الفتح يساوي جهد المصدر


http://img469.imageshack.us/img469/8516/20wp.jpg


اما قصر الدائرة فيحدث عند تلامس موصلين او عنصرين مختلفين فينتج عنهما زيادة مفاجئه لقيمة التيار المار في الدائرة وتنتهي بحدوث مشكله نتيجه لارتفاع التيار.
هذه الظاهره معروفه وشائعه في الدوائر ذات الكثافه العاليه.



http://img398.imageshack.us/img398/2951/38hl.jpg





التوصيل علي التوازي في الدوائر الكهربائية:
يعرف التوازي بأنه اذا كان هناك اكثر من فرع (مقاومه) بين نقطتين وكذلك ان الجهد بين النقطتين يكون مطبق علي جميع الافرع في هذه الحاله يكون جميع الافرع متصله علي التوازي او بمعني اخر تكون بدايات جميع المقاومات متصله مع بعضها في نقطه واحده وجميع نهايات هذه المقاومات تتصل في نقطه اخري وتوضح الدوائر اشكال مختلفه لهذا التوصيل




http://img516.imageshack.us/img516/1520/12pb1.jpg



حساب ال Voltage Dropفي دوائر التوازي:-

لقياس انخفاض الجهد في دوائر التوازي نجد ان جميع المقاومات متصله علي التوازي تكون محصورة بين نقطتين وقياس الجهد بين النقطتين يعني قياس الجهد علي اي مقاومه من المقاومات المتصله علي التوازي ومن قياس الجهد نجد ان جميع المقاومات يكون لها نفس الجهد

قانون كيرشوف للتيار:-

لقد سبق تقديم قانون كيرشوف للتيار في الفصل السابق وهو يطبق في دوائر التوازي وينص علي انه عند اي عقدة Nodeيكون مجموع التيارات الداخله للعقده يساوي مجموع التيارات الخارجه منها

مثال:-



http://img504.imageshack.us/img504/1502/40sh.jpg





المقاومه الكليه لعدد من المقاومات متصله علي التوازي:-المقاومه الكليه لمقاومتين متصلتين علي التوازي تكون اقل من اصغرهما وهذا يعني ان المقاومه المكافئه تقل دائما كلما يتزايد عدد المقاومات المتصله علي التوازي.



http://img364.imageshack.us/img364/4200/57mz.jpg


في هذا المثال اذا طبقنا قانون كيرشوف نجد ان:


http://img364.imageshack.us/img364/4598/68eh.jpg


ثم بتطبيق قانون اوم للتعويض عت التيارات بدلاله


http://img364.imageshack.us/img364/338/19xq1.jpg


حيث ان الجهد ثابت وهو نفس قيمة جهد المصدر



http://img364.imageshack.us/img364/6032/28qm.jpg


وهذه تسمي المعادله العامه لايجاد المقاومه المكافئه لمقاومتين واكثر من مقاومتين


http://img364.imageshack.us/img364/783/33ic.jpg


ايجاد المقاومه المكافئه لثلاث مقاومات:-


http://img364.imageshack.us/img364/5760/58jp.jpg



بنفس خطوات الطريقه السابقه نستنتج ان


http://img364.imageshack.us/img364/7061/14ev2.jpg


اي انه المقاومه المكافئه هي عبارة عن حاصل ضربهم مقسوما علي حاصل ضربهم مثني مثني
وبالتالي يمكننا ان نضع الصورة العامه للمقاومه الكليه لاي عدد من المقاومات:-


http://img455.imageshack.us/img455/9496/27ta.jpg


حالة تساوي المقاومات المتصله علي التوازي:-
عندما تكون المقاومات المتوازيه متساوية القيمه فالقيمه الكليه في هذه الحاله ستساوي:-



http://img455.imageshack.us/img455/3840/34tm.jpg


ايجاد مقاومه مجهوله في دوائر التوازي:-
قد يصادف احيانا وجود مقاومه غير معلومه القيمه في اي دائره كهربيه وبالتالي فمن الضروري ايجاد هذه القيمه المجهوله بدلاله المقاومه الكليه والمقاومات الاخري المكونه للدائرة.
فاذا كانت الدائرة الكهربيه تحتوي علي مقاومتين متصلتين علي التوازي وكانت احدي قيم المقاومتين والمقاومه الكليه معلومه فانه يمكن ايجاد القيمه المجهوله.
مثال بسيط:-


http://img482.imageshack.us/img482/2231/10qg.jpg




تجزئ التيار في دوائر التوازي:-
في الجزء السابق اوجدنا المقاومه الكليه لاي عدد من المقاومات المتصله علي التوازي ونريد ان نشير الي انه في دوائر التوازي يتجزأالتيار الي عدد من المقاومات او الافرع وفي هذا الجزء سوف نستنتج قانون تقسيم التيار.



http://img482.imageshack.us/img482/1778/30ya.jpg



لايجاد قيم التيارات الفرعيه I1,I2 بدلاله التيار الكلي I وبتطبيق قانون اوم نجد ان:-
V=IRt
V=I1R1
V=I2R2
اي ان
IRt=I1R1
I1=IRt/R1
وكذلك
I2=IRt/R2

ويمكن وضع هذه الصيغه لقانون تجزئ التيار
Ix=IRt/Rx
القدرة في دوائر التوازي:-
في دوائر التوازي تمثل القدرة الكليه Ptمجموع القدرات الجزئيه المنفرده بمعني ان:
Pt=P1+P2+P3+...+Pn



http://img475.imageshack.us/img475/7605/12al1.jpg



او بهذه الطريقه



http://img475.imageshack.us/img475/3400/18fr2.jpg



يتواصل انشاء الله

[مهندس بالخيال]

الدوائر المركبة:

في الفصول السابقه درسنا دوائر التوالي والتوازي كل علي حده ويأتي الدور الان علي الدوائر المركبه والتي تشمل الاثنين معا

تعريف التوالي التوازي:-

أوصف عناصر التوالي والتوازي في الدائرة المبينه


نجد من الدائرة أن المقاومات R1,R7 موصله علي التوالي حيث ان التيار المار فيهما يمقل التيار الكلي للدائرة وكذلك يوجد ثلاث مجموعات من العناصر تمثل التوازي وعند ايجاد المقاومه الكليه للدائره نحصل علي الاتي


http://img485.imageshack.us/img485/4653/21zp.jpg


او بصورة اخري



http://img485.imageshack.us/img485/9344/35ri.jpg


مثال يوضح الامر:-


http://img485.imageshack.us/img485/2927/46ua1.jpg


ومثال آخر:-


http://img485.imageshack.us/img485/4139/12zl1.jpg



تحليل دوائر التوالي التوازي:-

غالبا ما تشمل اي دائرة كهربيه علي مقاومات متصله علي التوالي واخري علي التوازي وتمثل هذه الدائرة في معظم الاحيان دائره عمليه.

لذلك عند ايجاد المقاومه الكليه للدائرة يتبع الطريقه التاليه:
نحدد المقاومات المتصله علي التوازي ونحسب المقاومه المكافئه لها ثم نرسم الدائره بعد تبسيطها
نحدد المقاومات المتصله علي التوالي ونحسب المقاومه المكافئه لها ثم نرسم الدائرة بعد تبسيطها
في النهايه تصبح الدائرة الاصليه دائرة بسيطه يمكن ايجاد المقاومه الكليه لها

ايجاد الهبوط في الدوائر المركبة:-
من المفيد حساب الهبوط في الجهد علي اي جزء من اجزاء الدائرة ويمكن ايجاد الهبوط في الجهد وذلك باستخدام قانون تجزئ الجهد والذي سبق شرحه ويمكن ايضا استخدام قانون كيرشوف للجهد وقانون اوم وسوف نتناول الامثله لحساب الهبوط في الجهد


http://img457.imageshack.us/img457/170/18la.jpg



الجهد والتيار في الدوائر المركبة:-
عرفنا من الوحدات السابقه ان مجموع الهبوط في الجهد في دوائر التوالي تساوي جهد مصدر التغذيه.
هذا ايضا صحيح في دوائر التوالي-التوازي. حيث ان الجهد علي مجموعه التوازي يمكن التعامل معه علي انه عنصر واحد بمعني ان الجهد متساو علي مقاومات التوازي وبالتالي فان الهبوط في الجهد علي مجموعة التوازي يساوي الهبوط في الجهد علي اي مقاومة من مقاومات التوازي.
مثال:


http://img458.imageshack.us/img458/9995/15zf.jpg



الخلاصة:-


http://img458.imageshack.us/img458/5075/38ht1.jpg



مثال:-



http://img471.imageshack.us/img471/38/30zg.jpg



تحليل الدوائر الكهربية:
درسنا في الفصول السابقه تحليل بعض انواع الدوائر باستخدام كل من قانون اوم وكذلك قانون كيرشوف ولكن هناك نماذج اخري من الدوائرنجد من الصعوبه استخدام هذه القوانين مما يتطلب ايجاد طرق اضافيه لتحليل مثل هذه الدوائر بغرض تبسيط الدائره.
والنظريات التي سوف نتعرض لها بالشرح وكذلك التحويلات نجد انها سوف تعمل علي تسهيل هذه الانواع من الدوائر.
علما بأن دراسة هذه النظريات وكذلك التحويلات لا تعني الغاء القوانين السابقه ولكن دراستها سوف تكون مدعمه ومسانده لها.

أنواع مصادر تشغيل الدوائر الكهربية:-
جميع الدوائر الكهربيه يمكن تشغيلها عن طريق مصدر جهدVoltage Source أو مصدر تيار Current Source لذلك لابد ان نعرف هذه المصادر واهمية استخدامها.
مصدر الجهد الثابت:-
هو مصدر تغذيه للحمل بجهد ثابت في الدائرة الكهربيه ويكون متصلا معه علي التوالي مقاومته الداخليه Rs وهي صغية جدا ويكون شكل الدائرة كالتالي:-



http://img394.imageshack.us/img394/3396/19kb1.jpg


ولكي يكون المصدر مثاليا Ideal Voltage Source يجب ات تكون Rs اصغر مما يمكن
اي يتحقق الشرط التالي:-
RL››Rs

مصدر تيار ثابت:-
هو مصدر تغذيه لتيار ثابت للحمل في الدائرة ويكون متصلا معه علي التوازي مقاومته الداخليه Rs وتظل قيمة التيار ثابته مهما تغيرت مقاومة الحمل ويكون شكل الدائرة الكهربيه في حالتي عدم وجود حمل كهربي أو في وجود حمل كهربي كالتالي وبالترتيب


http://img380.imageshack.us/img380/7534/24ad.jpg



حتي يصبح مصدر التيار مثاليا يجب ان تكون Rs››RL

نلاحظ ان المقاومه الداخليه لمصدر التيار عالية القيمه علي الاقل تساوي عشر مرات من مقاومة الحمل المتصل.

تحويلات المصدر Source Conversions:-يفضل في بعض الاحيان وعلي حسب نوعية الدائرة تحويل مصدر الجهد الي مصدر تيار او العكس وذلك بغرض تسهيل عملية التحليل.

من دائرة مصدر الجهد نجد ان تيار الحمل IL يساوي:
IL=Vs/(Rs+RL)

ومن دائرة مصدر التيار وبتطبيق علاقة توزيع التيار نجد ان التيار المار في الحمل ILيساوي:
IL=Rs*Is/(Rs+RL)

وبمساواة العلاقه نجد ان:
Vs=Rs*Is


مثال آخر:



http://img527.imageshack.us/img527/5313/77yk.jpg

[مهندس بالخيال]

نظرية التركيبSuperposition:-
هي نظرية المصادر المتعددة المغذية للدائرة وتستخدم هذه النظرية عندما يوجد اكثر من مصدر تغذية سواء مصدر جهد او مصدر تيار او كليهما معا.

وتتلخص طريقة نظرية التركيب واستخدامها ضمن تحليل الدائرة الكهربائية كما يلي:
انه اذا اردنا ايجاد قيمة التيار الكهربائي المار في عنصر ما في الدائرة فان هذا التيار يمكن ايجاده عن طريق حاصل جمع التيارات الكهربائية الناتجة من تغذية الدائرة لكل مصدر علي حده ووضع جميع المصادر خارج الخدمة.
• لجعل مصدر الجهد خارج الخدمة يستبدل بمقاومته الداخليهRs وحيث ان مقاومته الداخليه اصغر ما يمكن لذلك نعمل عملية قصر دائرة علي مصدر الجهد اي Short Circuit.
• لجعل مصدر التيار خارج الخدمه يستبدل بمقاومته الداخلية حيث ان مقاومته الداخلية اكبر ما يمكن لذلك نعمل عملية فتح دائرة علي مصدر التيار Open Circuit.

وسوف يتضح هذا علي الدائرة المبينة:-


من الواضح انه يوجد مصدران جهد لتغذية الدائرة فاذا اردنا ايجاد التيار المار في المقاومه R3 تصبح الدائرة السابقه عبارة عن دائرتين تحتوي كلا منهنا علي مصدر جهد واحد ثم بحساب كل من التيارات I1,I2 في الدائرتين واستخدام علاقة التيار الفرعيه لايجاد قيمة التيار المار في المقاومه R3 ثم بالجمع او الطرح حسب اتجاه التيار لكل منهما يمكن ايجاد التيار الكلي الناتج عن المصدرين.




تحويلات الدلتا-نجمه والنجمه-دلتا:-
في بعض الدوائر نجد من الصعوبه حلها بالطرق السابقه ومن هنا تبرز اهمية التحويل من ∆←Υ والمبينه بالشكل:-



http://img490.imageshack.us/img490/4770/290di.jpg


غالبا التوصيله ∆ترمز لها بالرمز A,B.C أو a,b,c
وكذلك التوصيله Υ ترمز لها بالرمز 1و2و3.

قاعدة التحويل من المثلثي الى النجمي:-

يفضل هنا ادخال التوصيله Υ داخل التوصيله ∆ كما هو مبين بالشكل. حتي تكون المقارنة بينهما سهلة حيث كل منهما تنحصر بين ثلاث نقاط


http://img390.imageshack.us/img390/4382/311ht.jpg


قاعدة التحويل من النجمي الي المثلثي:-



http://img390.imageshack.us/img390/607/327zk.jpg

[مهندس بالخيال]

مثال:-


http://img390.imageshack.us/img390/8917/338nh.jpg



والحل


http://img390.imageshack.us/img390/5800/342gc.jpg



ومثال اخر:-


http://img390.imageshack.us/img390/760/372dx.jpg



الحل:



http://img390.imageshack.us/img390/1458/385lg.jpg



تحليل الدوائر عن طريق تكوين معادلات التيار في المسارات المغلقة (الحلقة المغلقة):-
عند دراستنا للنظريات السابقه وجدنا انها قابلة للتطبيق لمعرفة كل من التيار والجهد عند جزء من الدائرة أو لعنصر واقع بين نقطتين مثلا.
لذلك فان هذه النظريات صالحة فقط لهذا الغرض. واذا أردنا ايجاد جميع التيارات الكهربائيه في جميع العناصر وهذا يتطلب تكرار تطبيق تلك النظريات عند كل عنصر في الدائرة مما يأخذ وقتا كبيرا لهذا هناك طرق اخري يمكن عن طريقها تحليل الدائرة الكهربائية تحليلا كافيا لمعرفة التيار وفرق الجهد علي كل عنصر من عناصر الدائرة من هذه الطرق طريقة تكوين معادلات التيار لكل مسار مغلق من المسارات التي تشملها الدائرة وسنوضح ذلك في الجزء التالي باذن الله.
وتعريف كلمة مسار مغلق Mesh تعني المسار الذي لا يحتوي علي مسار اخر داخله وكمثال علي ذلك الدائرة المبينه ويطلق علي كل من المسارات a,b مسارات مغلقة.



http://img357.imageshack.us/img357/4515/406qy.jpg



خطوات طريقة التحليل باستخدام المسارات المغلقة:-
• رسم الدائرة وتقسيمها الي عدة مسارات مغلقة وهو ما يطلق عليها Mesh
• تحديد المسارات وتطبيق قوانين كيرشوف للتيار وكتابة معادلات التيار.
• تطبيق قوانين كيرشوف للجهد وكتابة المعادلات التي تحقق قانون الجهد.
• تكوين عدد من المعادلات الرياضية الناتجة من عدد المسارات المغلقة.
• عدد المعادلات الرياضية = عدد المسارات المغلقة.
• يتم حل هذه المعادلات آنيا أو بواسطة المحددات أو المصفوفات.

مثال:-


http://img529.imageshack.us/img529/8316/417bm.jpg



والحل:-


http://img529.imageshack.us/img529/1913/424pd.jpg



والآن يوجد ثلاث معادلات يمكن حلهم آنيا او بالمصفوفات او بالمحددات.



http://img529.imageshack.us/img529/3107/471ph.jpg

[engineer.3sl]

صرآآحه بدعت اخوي وعساك عالقوة
شرح كافي ووافي للأسس
وعقبال مانردها لك بتخرجكـ

[..الطمـ فتى مكة ـوح..]

يعطيك العافية والله عالمشاركة الرائعة
والطرح الأروع
ماقصرت .. كل شيء طرحته
ربي يديك العافية

[__أنا__]

تيار مستمرac current


http://img526.imageshack.us/img526/21/135wa.jpg










مهندس بالخيال





يعطيك العافية ابدعت و مشكووور على مجهودك الرائع



بس عندي تعديل بسيط



بالنسبة للموجة الموضحة في الرسمة فهي للتيار المتردد (متغير القيمة و الاتجاه ) وليس المستمر ( ثابت القيمة و الاتجاه )




تقبل مروري و دمت بود ...

[الشمري]

8

8

8

انا معاك ..

***

اخوي مهندس بالخيال استفدت كثير من موضوع وذلك لعملي في غير تخصصي مما ادى الى نسيان بعض المعلومات ..

تقبل مروري ..

اخوك الشمري

[فارس الرومانسيه]

بصراحه انت جاااااااااااااامد موضع فاجر تسلم ايدك

[المتووووهق ..]

ما اقوول غيييير ابدعت من جد ع الموضووع وتمت اضااافته للمفضلة ,,,


الله يجزآك خييير ...

:)

[ALYOUSIFF]

تسلم يا الغالي

[noor_IT]

مشكور ويعطيك العافيه