أسئلة وأجوبة حول التكنولوجيا الكهربائية (1.1)

1. ما هو المحتوى الأساسي لقانون كيرشوف؟

(1) قانون كيرشوف الأول، المعروف أيضًا بقانون كيرشوف للتيار، أو اختصارًا KCL، هو قانون يدرس العلاقة بين التيارات في مختلف فروع الدائرة الكهربائية. وينص على أنه: بالنسبة لأي عقدة في الدائرة، فإن مجموع التيارات الداخلة إلى العقدة يساوي مجموع التيارات الخارجة منها. ويُعبر عنه رياضيًا بالمعادلة: σI = 0.

(2) يُطلق على قانون كيرشوف الثاني أيضًا اسم قانون جهد كيرشوف، أو KVL، وهو يدرس العلاقة بين الجهود في أجزاء مختلفة من الدائرة. ويشير إلى أنه: بالنسبة لأي دائرة مغلقة، فإن المجموع الجبري للجهود في كل قسم يساوي صفرًا. وصيغته الرياضية هي: σ U=0؛

2. ما هو تأثيره على الجلد؟

عند مرور التيار المتردد عبر الموصل، لا يكون توزيع التيار منتظمًا في جميع نقاط المقطع العرضي للموصل، حيث تكون الكثافة أقل ما يمكن في مركز الموصل، وتزداد كلما اقتربنا من سطحه. وتميل هذه الظاهرة في توزيع التيار إلى الانتشار على طول سطح الموصل، وهو ما يُعرف بتأثير الجلد.

3. ما هي مفاهيم وخصائص الرنين المتوازي؟

في الدائرة المتوازية المكونة من ملف ومكثف، تُسمى ظاهرة توافق جهد طرفي الدائرة مع التيار الكلي بالرنين المتوازي. يتميز الرنين المتوازي بما يلي: عند حدوثه بتغيير سعة المكثف (C)، تكون المعاوقة الكلية للدائرة في أعلى قيمة لها، وبالتالي يكون التيار الكلي في أدنى قيمة له. ولكن قد يكون تيار كل فرع أكبر بكثير من التيار الكلي، ولذلك يُسمى الرنين المتوازي أيضًا برنين التيار. إضافةً إلى ذلك، في حالة الرنين المتوازي، ولأن جهد الطرفين والتيار الكلي متوافقان في الطور، يصل معامل القدرة للدائرة إلى أعلى قيمة له، أي أن جيب تمام الزاوية (cos θ) يساوي 1، ولن يُنتج الرنين المتوازي جهدًا زائدًا رنينيًا يُهدد سلامة الجهاز. لذلك، فهو يوفر لنا طريقة فعالة لتحسين معامل القدرة.

4. كيف تتشكل الدوامات؟ ما هو فقدان التيار الدوامي؟

يمر تيار متردد عبر ملف ذي قلب حديدي، مما ينتج عنه تدفق مغناطيسي متردد وجهد مستحث. تحت تأثير هذا الجهد، يشكل القلب حلقة تيار ذاتية الحث، تسمى التيار الدوامي.

يُطلق على فقدان الطاقة الناتج عن التيارات الدوامية اسم فقدان التيارات الدوامية.

5. ما هي عملية الانتقال؟ ما الذي يسبب عملية الانتقال؟

إن عملية الانتقال هي عملية عابرة، وهي عملية تحدث على مدى فترة زمنية من حالة مستقرة إلى أخرى.

يعود سبب عملية الانتقال إلى وجود عناصر تخزين الطاقة. لا يمكن لمكونات تخزين الطاقة، مثل المحاثات والمكثفات، أن تتغير فجأة في الدائرة، أي أن تيار المحاثة وجهد المكثف لا يمكن أن يتغيرا أثناء عملية التغيير. لذلك، لا بد من وجود آلية للانتقال من حالة مستقرة إلى حالة أخرى في الدائرة.

6. ما هو مبدأ التراكب؟

في الدائرة الخطية، يكون التيار (أو الجهد) لأي فرع هو المجموع الجبري للتيار (أو جهد الطرف) المتولد في ذلك الفرع عندما تعمل عدة مصادر طاقة في آن واحد. عند تطبيق مبدأ التراكب، يُعتبر مصدر الجهد دائرة قصر، ومصدر التيار دائرة مفتوحة.

7. ما هي مزايا استخدام مولد ثلاثي الأطوار ومعدات إمداد الطاقة؟

حجم المولد ثلاثي الأطوار أصغر من حجم المولد أحادي الطور عند توليد نفس القدرة الكهربائية. كما أن عدد خطوط النقل والتوزيع ثلاثية الأطوار أقل من خطوط النقل والتوزيع أحادية الطور، مما يوفر الكثير من المواد. إضافةً إلى ذلك، تتميز المحركات ثلاثية الأطوار بأداء أفضل من المحركات أحادية الطور. لذلك، تُستخدم المعدات ثلاثية الأطوار على نطاق واسع.

8. لماذا يمكن استخدام نظام ثلاثي الأطوار بثلاثة أسلاك لتزويد المحركات ثلاثية الأطوار بالطاقة، بينما يجب استخدام نظام ثلاثي الأطوار بأربعة أسلاك لتزويد الإضاءة بالطاقة؟

نظرًا لأن المحرك ثلاثي الأطوار هو حمل متناظر ثلاثي الأطوار، سواءً كان التوصيل نجميًا أو مثلثيًا، يكفي توصيل خطوط الطور الثلاثة للمحرك بخطوط الطور الثلاثة لمصدر الطاقة، دون الحاجة إلى خط محايد رابع، لذا يُمكن استخدام نظام تغذية ثلاثي الأطوار بثلاثة خطوط. أما بالنسبة لحمل الإضاءة، فهو مصباح كهربائي، وجهده المقنن هو جهد الطور، ويجب توصيل أحد طرفيه بخط طور، والطرف الآخر بخط محايد، لضمان عدم تأثر جهد كل طور بالآخر، لذا يجب استخدام نظام ثلاثي الأطوار بأربعة خطوط، ويُمنع منعًا باتًا استخدام نظام إضاءة أحادي الطور بأرضي واحد.

ما هي المعايير الرئيسية للترانزستور؟

(1) عامل التضخيم (β)، هو لقياس قدرة الترانزستور على التضخيم؛

(2) تيار التشبع العكسي (Icbo)، مما يشير إلى جودة وصلة الترانزستور؛

(3) تيار الاختراق (Iceo)، يوضح أداء الصمام الثلاثي.

10. ما هي التغذية الراجعة للترانزستور؟ ما هي أنواع التغذية الراجعة؟

في مكبر الترانزستور، يتم عكس جزء من الجهد أو التيار عند المخرج إلى المدخل بواسطة طريقة تسمى التغذية الراجعة.

هناك نوعان من التغذية الراجعة: بعد إدخال التغذية الراجعة، يزداد عامل التضخيم للمضخم ويسمى التغذية الراجعة الإيجابية، ويقل عامل التضخيم ويسمى التغذية الراجعة السلبية.

11. ما هي الدوائر التفاضلية والدوائر التكاملية؟

باستخدام مبدأ عدم إمكانية تغيير الجهد بين طرفي المكثف، تسمى الدائرة التي يمكنها تحويل الموجة المستطيلة إلى موجة نبضية حادة بالدائرة التفاضلية، وتسمى الدائرة التي يمكنها تحويل الموجة المستطيلة إلى موجة سن المنشار بالدائرة التكاملية.

12. ما هو دور دائرة الترشيح؟

تقوم المقومات بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، ولكن شكل الموجة بعد التقويم يحتوي على كمية كبيرة من التيار المتردد. لا يمكن استخدام هذا التيار المستمر إلا في الأجهزة ذات متطلبات الطاقة المنخفضة. تتطلب بعض الأجهزة، مثل الأدوات الإلكترونية ودوائر التحكم الآلي، أن يكون مكون النبضات في مصدر الطاقة المستمر ضئيلاً للغاية. لذلك، ولتحسين جودة جهد المقوم وتحسين شكل موجة الجهد في دائرة المقوم، غالبًا ما يتم تركيب دائرة ترشيح لتصفية مكون التيار المتردد.

13. كيف يتم استخدام مقوم السيليكون المتحكم به؟

في دائرة المقوم، يقوم SCR بتغيير وقت إدخال نبضة التشغيل أثناء وجود الجهد الأمامي، أي تغيير حجم زاوية التحكم، ويمكن للحمل الحصول على قيم مختلفة لجهد التيار المستمر، وبالتالي التحكم في حجم جهد الخرج.