في حالة التيار المستمر

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.

أنظمة الشحن الشمسية عبارة عن أنظمة تستخدم الطاقة الشمسية النظيفة والمتجددة لشحن البطاريات وتزويد الأجهزة الكهربائية بالطاقة اللازمة. وتتكون أنظمة الشحن الشمسية من الآتي:

1- الخلايا الشمسية: وهي الألواح الشمسية التي تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.

2- المتحكم الشمسي: وهو الجهاز الذي يتحكم في الطاقة الكهربائية المولدة من الخلايا الشمسية، ويتأكد من أن التيار الناتج يكون متوافقًا مع الشحن والاستخدام المطلوب للأجهزة.

3- البطارية: وهي عبارة عن خزانة تخزن الطاقة الكهربائية المولدة من الخلايا الشمسية والتي تستخدم لتغذية الأجهزة الكهربائية عند الحاجة.

4-العاكس: وهو الجهاز الذي يقوم بتحويل الطاقة المخزنة في البطارية من التيار المستمر إلى التيار المتردد، الذي يمكن استخدامه في معظم الأجهزة الكهربائية.

استخدام الشحن الشمسي في الدوائر الكهربائية يمكن أن يكون مفيدًا في الأماكن التي تعاني من قطع الكهرباء المتكررة، وتحتاج إلى طاقة شاملة ومستدامة. كما يمكن استخدام أنظمة الشحن الشمسية في الفعاليات الخارجية مثل الرحلات التخييم والتنزه والتخييم.

تتكون دوائر الطاقة الشمسية من مجموعة من المكونات الكهربائية المختلفة التي تعمل معًا لتحويل طاقة الشمس إلى طاقة كهربائية يمكن استخدامها. وتتضمن هذه المكونات:

1. الخلايا الشمسية: وهي الأجزاء الرئيسية في أي نظام طاقة شمسية، وتعمل على تحويل طاقة الشمس إلى طاقة كهربائية.

2. المحولات: وهي تستخدم لتغيير الجهد الكهربائي وتحويل الطاقة الكهربائية من التيار المستمر إلى التيار المتردد.

3. المراقب المتعدد: وهو نظام يستخدم للتحكم في تدفق الطاقة الكهربائية وضمان عدم تلف الأجهزة الكهربائية.

4. المفاتيح الكهربائية: وهي تستخدم للتحكم في تدفق الطاقة الكهربائية وتوصيلها إلى المكونات المختلفة في النظام.

5. البطاريات: وتستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية لاستخدامها في وقت لاحق.

6. الشاحن الشمسي: وهو جهاز يستخدم لشحن البطاريات باستخدام الطاقة الشمسية.

7. العواكس: وهي تستخدم لتحويل التيار المباشر إلى تيار متردد بشكل دائم للاستخدام في المنازل والمباني.

تختلف الدوائر الكهربائية المستخدمة في الأنظمة الكهربائية بالطاقة الشمسية وفقاً لنوع النظام وحجمه. ومن أهم الدوائر الكهربائية المستخدمة في هذه الأنظمة:

1- دائرة التحويل (Inverter): وهي الدائرة المسؤولة عن تحويل التيار الكهربائي الذي يتم توليده بواسطة الخلايا الشمسية من التيار المستمر (DC) إلى التيار المتناوب (AC) الذي يستخدمه المنازل والأجهزة الكهربائية.

2- دائرة المراقبة والتحكم (Control Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لرصد ومراقبة أداء النظام الكهربائي الشمسي وتعديله، وتحكم في التشغيل والإيقاف ونظام الشحن وفصل البطاريات والحماية من الأضرار.

3- دائرة البطاريات (Battery Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية التي تتم توليدها بواسطة الخلايا الشمسية، وتوفيرها للأجهزة الكهربائية والمنازل خلال فترات عدم توليد الطاقة، مثل الليالي أو الفترات الغير مشمسة.

4- دائرة التوزيع (Distribution Circuit): وهي الدائرة التي تستخدم لتوصيل الطاقة الكهربائية من النظام الشمسي إلى الأجهزة والأنظمة المختلفة في المنزل أو المحطة الكهربائية. ويتم ذلك من خلال استخدام الكابلات والمفاتيح والأجهزة الكهربائية المناسبة.

تقنية الـ UPS (وهي اختصار لـ Uninterruptible Power Supply) هي نظام يستخدم لتوفير الطاقة الكهربائية المستمرة في حالة حدوث انقطاع للتيار الكهربائي. يتكون النظام من جهاز حوسبة، بطارية ومحولات كهربائية. يستخدم الـUPS بشكل خاص في الأنظمة الحساسة للتيار الكهربائي مثل أجهزة الحوسبة، الشبكات، الأجهزة الطبية، المختبرات والمعدات الإلكترونية الأخرى.

تعمل تقنية UPS بتحويل التيار المتردد (AC) إلى التيار المستمر (DC) لتشحن البطارية الموجودة في النظام، وعند حدوث انقطاع للتيار الكهربائي، سيعمل النظام على تحويل التيار المخزن في البطارية إلى التيار المتردد لتشغيل الأجهزة الحساسة. يوفر نظام الـ UPS حماية كبيرة للأجهزة الحساسة من التلف أو الضرر الناجم عن انقطاع التيار الكهربائي السريع والمفاجئ.

تستخدم الفلاتر الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية لتصفية الطاقة الكهربائية المستخدمة في تشغيل الأجهزة، وذلك لتقليل التشويش والتداخل الكهرومغناطيسي الذي يمكن أن يؤثر على أداء الأجهزة أو يسبب توقفها أو تلفها.

وتختلف الفلاتر الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية بحسب نوع الطاقة الكهربائية المستخدمة في تشغيل الأجهزة، فمنها ما يستخدم في تصفية التيار المتردد (AC) ومنها ما يستخدم في تصفية التيار المستمر (DC) ومنها ما يستخدم في تصفية الإشارات الصوتية والفيديو.

تستخدم المغناطيسية الكهربائية في توليد البخار عن طريق استخدام مولد كهربائي يعمل بالتناوب ويولد تيارًا مترددًا يتم تحويله إلى تيار مستمر. يتم استخدام هذا التيار المستمر للتحكم في كمية التيار المار في السلك الملفوف حول الملف الادوات الدائم الخارجي في مبادل الحرارة، والذي يعمل على تسخين الماء وتحويله إلى بخار. يتم توليد البخار باستخدام الحرارة الناتجة عن تلك العملية ويتم استخدامه في توليد الطاقة الكهربائية.

بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المغناطيسية الكهربائية في توليد البخار في توليد الطاقة النووية، حيث تستخدم الطاقة الحرارية المنبعثة من تفاعلات التحلل النووي لتسخين الماء وتحويله إلى بخار. وفي هذه الحالة، يتم استخدام ملفات معدنية مغنطة للتحكم في تيار الإلكترونات الذي يتم توليده من قبل النواة المشغلة، وبالتالي يتم توليد تيار كهربائي قوي يتم استخدامه للتحكم في مولد البخار وتوليد الطاقة الكهربائية.

تستخدم أنظمة محولات الكهرباء مختلف الجهود الكهربية حسب الحاجة والتطبيق المستخدم، ومن أبرز هذه الجهود الكهربية:

1- جهد التيار المستمر (DC Voltage): ويستخدم هذا النوع من الجهد الكهربائي في بعض تطبيقات المحولات الصغيرة مثل شواحن الهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية الصغيرة.

2- جهد التيار المتردد (AC Voltage): يستخدم هذا النوع من الجهد الكهربائي في أغلب تطبيقات المحولات، ويكون في العادة 110 فولت أو 220 فولت AC.

3- جهد التيار المرتفع (High Voltage): يستخدم هذا النوع من الجهود الكهربائية في المحولات العالية الجهد والمتوسطة الجهد مثل تلك التي تستخدم في شبكات الطاقة الكهربائية، وقد تكون بمستويات تتراوح بين 10 كيلو فولت حتى 500 كيلو فولت.

4- جهد التيار العالي المنخفض (HV/LV): يستخدم هذا النوع من الجهود الكهربائية في المحولات الوسطى والصغيرة الحجم، وقد تكون بمستويات تتراوح بين 200 فولت حتى 33 كيلو فولت.

ويراعى اختيار الجهد الكهربائي اللازم لتطبيق محولات الكهرباء بناءً على نوع الشبكة الكهربائية المتوفرة واحتياجات التيار الكهربائي المطلوب.

المحول الكهربائي في الحاسوب هو جهاز يستخدم لتحويل التيار الكهربائي المتردد الذي يتم توريده من مصدر الطاقة الرئيسي إلى التيار المستمر الذي يستخدمه الحاسوب. يحتوي المحول الكهربائي على ملفات تحوي جزءاً من الطاقة الكهربائية المترددة، ويتم تحويلها إلى تيار مستمر بواسطة دائرة الإمداد الكهربائية المدمجة في الحاسوب. يستخدم المحول الكهربائي في الحواسيب المحمولة والأجهزة الإلكترونية الأخرى لتوفير الطاقة اللازمة للتشغيل.

دور شركات الكهرباء في صناعة الكهرباء هو توليد وتحويل وتوزيع الكهرباء للمستهلكين. وتعمل الشركات على توليد الكهرباء من مصادر مختلفة مثل الفحم والغاز والنفط والطاقة النووية والمائية والرياح والطاقة الشمسية وغيرها. كما تحويل الكهرباء من التيار المتناوب إلى التيار المستمر والعكس، وتوزيعها عبر شبكات كهربائية وصلات تصل إلى المنازل والمؤسسات والصناعات. كما تعمل الشركات على تقديم خدمات الصيانة والإصلاح وتحسين الكفاءة الطاقوية وتقديم النصح الفني والاستشارات للمستهلكين.