الكهربائي

ترتيب الأعداد يستخدم في الرياضيات لحل مشاكل العد والتنقيص والتعامل مع الأعداد الكبيرة والصغيرة. ويشمل ترتيب الأعداد مصفوفات الأعداد والمجموعات والفئات والتسلسلات والأعداد العشوائية والإحصائيات. على سبيل المثال، يمكن استخدام ترتيب الأعداد لحساب المتوسط الحسابي لسلسلة من الأعداد، ولحساب المتوسط الهندسي والهندسي الكهربائي والوسيط والنموذجي للأعداد. كما يمكن استخدام ترتيب الأعداد لتحويل الأعداد إلى النسب المئوية ولتحديد الأرقام العشرية وحساب مقدار الانحراف المعياري والوسط الحسابي وتحديد قيمة r والانتقال إلى المتغيرات الناقصة وحساب الإحصائيات المختلفة.

توجد العديد من الرموز الرياضية لشبكات الكهرباء، ومن أبرزها:

1- رمز الجهد الكهربائي: يرمز له بالرمز (V).

2- رمز التيار الكهربائي: يرمز له بالرمز (I).

3- رمز المقاومة الكهربائية: يرمز له بالرمز (R).

4- رمز السعة الكهربائية: يرمز له بالرمز (C).

5- رمز الاندفاع الكهربائي: يرمز له بالرمز (E).

6- رمز التردد الكهربائي: يرمز له بالرمز (f).

7- رمز الزمن الكهربائي: يرمز له بالرمز (t).

8- رمز الطاقة الكهربائية: يرمز له بالرمز (P).

9- رمز الفولتية الكهربائية: يرمز له بالرمز (E).

10- رمز الكثافة الكهربائية: يرمز له بالرمز (ρ).

تتعرض الشبكات الكبيرة للعديد من المخاطر السيبرانية، ومن أبرزها:

1- هجمات الاختراق: حيث يحاول المهاجمون اختراق الشبكة والوصول إلى المعلومات الحساسة، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى سرقة البيانات أو التلاعب بها.

2- انتشار الفيروسات: حيث يمكن أن تنتشر الفيروسات والبرامج الضارة عبر الشبكة وتسبب تلفًا في الأنظمة والبيانات.

3- الهجمات المنسقة: حيث يمكن لمجموعة من المهاجمين تنفيذ هجمات متزامنة على الشبكة، مما يزيد من خطورة هذه الهجمات.

4- الهجمات المتكررة: حيث يتم تنفيذ هجمات متكررة على الشبكة في محاولة لتعطيلها وتقليل كفاءتها.

5- انقطاع الخدمة: حيث يمكن أن تتسبب عوامل مثل العواصف الجوية أو القطع الكهربائي في انقطاع خدمة الشبكة، مما يؤدي إلى تعطيل العمليات المهمة التي تعتمد على الشبكة.

الأرضي والمحايد هما نوعان من التوصيلات المستخدمة في الدوائر الكهربائية، حيث يتم استخدامهما لأغراض مختلفة.

– التوصيل الأرضي (Ground): يستخدم لتوصيل الدائرة إلى الأرض وتحديداً للسلامة، حيث يوصل التوصيل الأرضي المعدن الذي يتعرض للتيار الكهربائي إذا حدث تسرب في الطاقة، وذلك لتفادي حدوث صعود للجهد الكهربائي الخطر إلى أية أجزاء معدنية في الدائرة، مما يساعد في حماية الأشخاص من التعرض لصدمات كهربائية خطيرة.

– التوصيل المحايد (Neutral): يستخدم كمسار لعودة التيار الكهربائي من الأحمال (الأجهزة الكهربائية) إلى مصدر التيار (خط التيار)، حيث يكون توصيل المحايد محمياً بواسطة قواطع الدائرة الكهربائية، ويقوم بدور أساسي في توزيع التيار الكهربائي بين الأجهزة وتحديد الجهد الكهربائي الذي يصل إلى الأجهزة. ويتم إدخال التوصيل المحايد في الشبكة الكهربائية من خلال مدخل الطاقة (المفتاح الرئيسي)، والذي يتم إيقافه أحياناً للصيانة أو لتجنب حدوث انفجارات بسبب انقطاع الطاقة الرئيسية.

تحمي قواطع الدائرة الكهربائية المعدات الكهربائية عن طريق فصل التيار الكهربائي عند وجود أي خطر كهربائي، مما يؤدي إلى الوقاية من الحرائق والإصابات الخطيرة. ولتحميل المعدات الكهربائية بشكل صحيح، يجب على الافراد اتخاذ الإجراءات التالية:

1- تعيين الحماية الصحيحة للقواطع: يختلف حجم الحماية المطلوب من القواطع الكهربائية باختلاف حجم الحمل الكهربائي المرتبط به، ويجب تعيين الحماية الصحيحة للقواطع حسب حجم الحمل لتوفير الحماية المناسبة للمعدات الكهربائية.

2- التحقق من توافق فولطية التيار الكهربائي: يجب على المستخدمين التحقق من توافق فولطية التيار الكهربائي للمعدات الكهربائية مع قدرة قواطع الدائرة الكهربائية. فإذا كانت قواطع الدائرة الكهربائية غير متوافقة مع المقابس الكهربائية، فقد تتعرض الأجهزة الكهربائية لأضرار، وقد تؤدي إلى الحرائق.

3- التحقق من تركيب قواطع الدائرة الكهربائية بشكل سليم: يجب تثبيت قواطع الدائرة الكهربائية بشكل صحيح في مكانها، وتحقق من تركيب جميع الأسلاك والكابلات بشكل صحيح. ويجب الحرص على إجراء فحص دوري لتأكيد أن جميع أجهزة الحماية بحالة جيدة.

تصميم الأنظمة الكهربائية في الآلات الصناعية يحتاج إلى دراسة وتطبيق العديد من الأساسيات والمفاهيم الهامة، من بينها:

1- دراسة المتطلبات والمواصفات: يجب دراسة العديد من المتطلبات والمواصفات الخاصة بالآلة المراد تصميمها، والتي تشمل الأحمال الكهربائية، والأداء، والإنتاجية، وغيرها.

2- مخططات التوصيل: يجب تصميم مخططات التوصيل لتوصيل جميع الأجزاء الكهربائية المختلفة ببعضها البعض، مثل الأسلاك والكابلات والسويتشات والمحركات والمحولات والأجهزة الأخرى.

3- مخططات الدوائر الكهربائية: يجب تصميم مخططات الدوائر الكهربائية، والتي تحدد كيفية توصيل الأجهزة والأجزاء الكهربائية ببعضها البعض وكيفية التحكم فيها.

4- الحماية والأمان: يجب تصميم الأنظمة الكهربائية بطريقة تضمن الحماية والأمان، مثل وجود دوائر حماية وأدوات الفصل الكهربائي ووجود أجهزة الكشف عن الأخطاء المختلفة.

5- تقييم الحمل الكهربائي: يجب تحديد الحمل الكهربائي لكل جزء من الآلة، والذي يحدد الطاقة الكهربائية المطلوبة وحجم المحولات والمحركات وغيرها.

6- الطاقة الكهربائية: يجب تحديد مصدر التيار الكهربائي وكابلات التيار القوي والإضاءة والطاقة الاحتياطية.

7- توافق المعدات: يجب تصميم الأنظمة الكهربائية بحيث تكون متوافقة مع مختلف المعدات والأجهزة الكهربائية التي تستخدم في الآلة.

يعتبر الجسر الكهربائي Bridge من العناصر الأساسية في الدوائر الكهربائية، ويستخدم لتحويل التيار المتردد إلى التيار المستمر. يتكون الجسر الكهربائي من أربعة أجزاء وهي: قضيبان الإدخال، وقضيبان الإخراج، والمقاومات الداخلية. يتم توصيل المصدر المتردد إلى قضيبي الإدخال، ويتم توصيل حمل الدائرة إلى قضيبي الإخراج، وبفضل المقاومات الداخلية في الجسر يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر يمكن استخدامه في تشغيل الأجهزة الإلكترونية. يستخدم الجسر الكهربائي في عدد من التطبيقات الصناعية والتجارية مثل تحريك المحركات والآلات وتشغيل الأجهزة الإلكترونية الأخرى مثل المحولات والأضواء والمحركات الصغيرة وغيرها.

تتميز دائرة الكهربائية بعدة خصائص أساسية بما في ذلك:

1. الجهد الكهربائي: وهو فرق الجهد الكهربائي بين نقطتي الدائرة، ويتم قياسه بالفولت.

2. التيار الكهربائي: وهو تدفق الشحنات الكهربائية من نقطة الدائرة إلى الأخرى، ويتم قياسه بالأمبير.

3. المقاومة الكهربائية: وهي قدرة المواد على عرقلة تدفق التيار الكهربائي، وتتم قياسها بالأوم.

4. الطاقة الكهربائية: وهي الطاقة التي تحملها الشحنات الكهربائية وتحرك الأجهزة في الدائرة، وتتم قياسها بالواط.

5. المكونات الكهربائية: وهي العناصر التي تشكل الدائرة الكهربائية مثل المقاومات والمكثفات والملفات الكهربائية والترانزستورات والمكونات المتكاملة والمحولات.

6. الحماية الكهربائية: وهي الإجراءات التي يتم اتخاذها لحماية الأشخاص والأجهزة والبيئة من الأخطار الكهربائية، مثل قطع الطاقة عند وجود تسرب كهربائي أو قصر دائرة.

الحرارة الكهربائية هي الطاقة الحرارية التي تولد نتيجة تحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة، ويعتمد ذلك على مبدأ الاستقرار الحراري والذي يشير إلى أن الحرارة تتدفق من الجسم الأكثر سخونة إلى الجسم الأقل سخونة حتى يتم تحقيق التوازن الحراري.

يمكن استخدام الحرارة الكهربائية في العديد من الأنظمة الحرارية، ومن أمثلتها:

1- نظام التدفئة الكهربائي: حيث يتم استخدام الحرارة الكهربائية لتسخين الماء أو الهواء في نظام التدفئة الكهربائي.

2- نظام التبريد الكهربائي: حيث يتم استخدام الحرارة الكهربائية لتحويل البرودة من البيئة المحيطة إلى مكان معين، مثل المبردات والتكييفات.

3- الأفران الكهربائية: حيث يتم استخدام الحرارة الكهربائية لتسخين المعادن لإجراء عمليات التشكيل أو التصنيع.

4- السخانات الكهربائية: حيث يتم استخدام الحرارة الكهربائية لتسخين الماء في السخانات الكهربائية.

وبشكل عام، يمكن استخدام الحرارة الكهربائية في أي نظام يتطلب تسخين أو تبريد أو تشكيل المواد.

توجد العديد من أنظمة السلامة المستخدمة في الدوائر الكهربائية الصناعية، ومن بينها:

1. نظام الحماية من الحرارة الزائدة (Overtemperature Protection System): يتم استخدام هذا النظام لمراقبة درجة الحرارة في الدوائر الكهربائية ومنع حدوث حمل زائد على المكونات الكهربائية، وذلك بتشغيل نظام التبريد أو قطع التيار الكهربائي عندما ترتفع درجة الحرارة فوق حد معين.

2. نظام الحماية من الزيادة في التيار (Overcurrent Protection System): يتم استخدام هذا النظام لمراقبة تدفق التيار في الدوائر الكهربائية ومنع حدوث تيار زائد على المكونات الكهربائية، وذلك بتشغيل قواطع الدائرة أو قطع التيار الكهربائي عندما يتجاوز التيار الحد المسموح به.

3. نظام الحماية من القصر الكهربائي (Short Circuit Protection System): يتم استخدام هذا النظام للكشف عن وجود قصر كهربائي في الدوائر الكهربائية ومنع حدوث تيار كبير يمكن أن يتسبب في تلف المكونات الكهربائية، وذلك بتشغيل قواطع الدائرة أو قطع التيار الكهربائي عند اكتشاف القصر.

4. نظام الحماية من الفولتية الزائدة (Overvoltage Protection System): يتم استخدام هذا النظام لمراقبة الفولتية في الدوائر الكهربائية ومنع حدوث فولتية زائدة على المكونات الكهربائية، وذلك بتشغيل قواطع الدائرة أو قطع التيار الكهربائي عندما تتجاوز الفولتية الحد المسموح به.

5. نظام الحماية من التيار الخارجي (External Current Protection System): يتم استخدام هذا النظام لحماية الدوائر الكهربائية من التيار الخارجي الذي يمكن أن يتسبب في تلف المكونات الكهربائية، وذلك بتشغيل قواطع الدائرة أو قطع التيار الكهربائي عند اكتشاف تيار خارجي يتجاوز الحد المسموح به.