قوس كهربائي

تشغيل المصابيح الإلكترونية يعتمد على أنظمة تشغيل مختلفة، وهي على النحو التالي:

1- الأنظمة الحالية: هذا النوع من الأنظمة يعتمد على تناظر الجهد والتيار في كهربائية المصباح، حتى يتم تحديد قوة الإضاءة المناسبة. يعد هذا النوع من الأنظمة موفرًا للطاقة ولا يستهلك الكثير من الطاقة الكهربائية.

2- أنظمة تشغيل PULSE-START: هي تقنية جديدة يستخدم بها بداية التشغيل حيث يقوم المستشعر بإنشاء فرق كهربائي قوي سريع جداً مما يؤدي إلى إنشاء قوس كهربائي بين أقطاب المصباح. وتستخدم هذه الأنظمة عادةً في المصابيح الصغيرة.

3- أنظمة تشغيل QUICK-START: تقوم هذه الأنظمة بتشغيل المصباح بأفضل وقت ممكن، وتعمل هذه الأنظمة بدون استخدام بدء التشغيل بالكوندنساتور.

4- أنظمة E-PULSE: هي تكنولوجيا حديثة في تشغيل المصابيح الالكترونية وهي تستخدم في المصابيح الضوئية الخاصة بالسيارات. تعمل هذه الأنظمة بتيار أقل من 20 فولت، وتعتمد على العديد من الحساسات للكشف عن الضوء وإعداد الإضاءة بنفس الوقت.

تستخدم العديد من الآلات والماكينات في عمليات اللحام والقطع، بما في ذلك:

1- جهاز اللحام TIG: وهو جهاز لحام يستخدم قوس كهربائي بين قطب ملئ بالتنجستن المنغنيز وقطب مرضي بالعامل المفيد المطلوب، ويستخدم هذا الجهاز للحام المعادن الرقيقة كالألمنيوم والنحاس.

2- جهاز اللحام MIG: وهو جهاز اللحام الذي يستخدم سلكًا يتم تغذيته بشكل أوتوماتيكي من خلال الجهاز، ويستخدم هذا الجهاز للحام المعادن المختلفة لأنه سريع ودقيق.

3- جهاز اللحام بالقوس الكهربائي: وهو جهاز لحام يستخدم قوس كهربائي بين قطب ملئ بمادة الكربون وقطب مرضي بالعامل المفيد، ويستخدم هذا الجهاز للحام المعادن السميكة كالفولاذ.

4- منشار القطع الآلي: وهو جهاز يستخدم لقطع المعادن بدقة وسرعة عالية عن طريق شفرة دائرية حادة.

5- البرشام الهيدروليكي: وهو جهاز يستخدم لقطع المعادن بواسطة شفرة حادة مزودة بضغط هيدروليكي شديد القوة.

6- الليزر: وهو جهاز يستخدم شعاعًا ليزريًا لقطع المعادن بدقة عالية وسرعة كبيرة.

تختلف الآلات والمعدات المستخدمة في صناعة اللحام باختلاف نوع اللحام ونوع المواد المستخدمة. ومن أبرزها:

1- جهاز لحام القوس الكهربائي: يستخدم للحام بين قطعتين من المعدن، وهو يعمل عن طريق توليد قوس كهربائي بين قطعتي المعدن.

2- ماكينة لحام الغاز: يستخدم للحام بين قطعتين من المعدن باستخدام غازات مثل الأرجون وثاني أكسيد الكربون.

3- جهاز لحام بالليزر: يستخدم للحام بين قطعتين من المعدن بواسطة شعاع ليزري عالي الطاقة.

4- مشغل اللحام: يستخدم لتشغيل الإضاءة الكهربائية لجهاز اللحام.

5- قفازات اللحام: تستخدم لحماية اليدين من الحرارة والشررات التي تنتج خلال اللحام.

6- خوذة اللحام: تستخدم لحماية العينين والوجه من الشررات والأشعة فوق البنفسجية التي تنتج خلال اللحام.

7- ماسحة الأشعة السينية: تستخدم لفحص اللحام والتأكد من جودته وخلوه من أي عيوب.

هناك عدة طرق لتصنيع الحديد والصلب، والأكثر شيوعًا منها هي:

1- عمليّة إزالة الأكسجين (Blast Furnace Process)
تتضمن هذه العملية تحويل الخامات الحديدية (مثل الحديد الخام والحجر الجيري والفحم) في فرن الانفجار إلى الفولاذ. يتطلب هذا العملية استخدام طحن الخامات وخلطها مع الفحم، ثم يتم تدفئة الخليط في فرن الانفجار حتى يصل إلى درجة حرارة فوق 1700 درجة مئوية، مما يؤدي إلى إزالة الأكسجين من الخليط وتشكيل الحديد السائل، ثم يتم إزالة الشحنات غير المصهورة من الفرن وصهرها مجددًا في فرن آخر قبل تصنيعها إلى الصلب.

2- الهيدروجين وظروف الطهي المنخفضة (Direct Reduction-Electric Arc Furnace Process)
تعتمد هذه العملية على استخدام الهيدروجين لإزالة الأكسجين عن الحديد الكريات المنتجان من خلال خطوات خاصة، تؤدي إلى إنتاج حديد الكريات النقي والذي سيتم تسخينه لاحقًا في فرن قوس كهربائي متحرك لتحويله إلى الصلب.

3- الفرن القوس الكهربائي (Electric Arc Furnace Process)
وتشمل هذه الطريقة تسخين الصلب بهدف إزالة بقايا الشوائب وإضافة عناصر أخرى، يتم الجمع بين المواد الخام (الحديد والمعادن الأخرى) ويتم تنفيذ عملية تكرير وإعادة تشكيل الخليط في غرفة الصلب لصنع المنتج المطلوب.

بالإضافة إلى هذه العمليات الرئيسية، هناك بعض الطرق الأخرى لتصنيع الحديد والصلب، والتي قد تختلف حسب الطريقة المستخدمة لكل عملية.

تتوفر العديد من أساليب اللحام في صناعة الحديد والصلب، ومن أهمها:

1- اللحام بالقوس الكهربائي المغمور (Submerged Arc Welding): يستخدم هذا النوع من اللحام الإمداد المستمر للأسلاك المغمورة في مسحوق لحام وتعرض هذه الأسلاك لتيار كهربائي عالي الجهد والتردد لتوليد قوس كهربائي. تُستخدم تقنية اللحام بالقوس الكهربائي المغمور بشكل واسع في صناعات الحديد والصلب لإنتاج الأجسام الثابتة والبنية المطابقة للمواصفات.

2- اللحام بالقوس الكهربائي (Shielded Metal Arc Welding): ويعرف أيضاً بلحام الكهربائي اليدوي، حيث يستخدم قوس كهربائي يتم توليده بين قطعة العمل المراد لحامها والأسلاك الكهربائية المغطاة بالأداء. يستخدم هذا النوع بشكل عام في تركيب القضبان والألواح والأسلاك في الصناعات الثقيلة والبنية التحتية.

3- اللحام بالغاز المحمي (Gas Tungsten Arc Welding): يستخدم هذا النوع من اللحام قوس كهربائي لتذويب الشغل المراد لحامه مع الأسلاك المغطاة بغاز (عادة الأرجون) لحماية المنطقة المذوبة من الأكسجين والنتروجين في الهواء. يستخدم عادة في صناعات الفضاء والطيران والعسكرية للحاجه المفضلة لعيون اللحام.

4- اللحام بالغاز المحمي بأسلاك (Gas Metal Arc Welding): يستخدم في هذا النوع من اللحام أسلاك مغطاة بالغاز (عادة الأرجون والثانيوم والهليوم) ويتم توليد قوس كهربائي بين قطعة العمل المراد لحامها والأسلاك الكهربائية المغطاة بالغاز. يستخدم هذا النوع في صناعتي السيارات والسفن والقطاع الصناعي الثقيل.

5- اللحام بالليزر (Laser Beam Welding): يستخدم الليزر في هذا النوع من اللحام لتكميم حواف العمل المراد تصليحه، حيث يعمل الليزر على توليد شعاع ضوئي واحد جديد الاولاد من الطاقة نفسها. وهو يستخدم عادة في صناعات الإلكترونيات بسبب قدرة الليزر على التركيز العالي والتحكم الدقيق.

تقنيات اللحام المستخدمة في صناعة الحديد والصلب تشمل:

1- لحام القوس الكهربائي المغمور (SMAW): وهو اللحام الأكثر استخدامًا في صناعة الحديد والصلب، حيث يستخدم قوس كهربائي للتسخين والانصهار بين القطع المراد لحامها.

2- لحام القوس الكهربائي محمي بالغاز (GMAW): ويستخدم في اللحام الخفيف والمتوسط، حيث يتم توجيه تيار كهربائي عبر قطعة العمل ويتم استخدام غاز حماية لحماية المنطقة الملحومة من الأكسدة.

3- لحام القوس الكهربائي بالتنشيط الغازي (GMAW-P): وهو نوع من لحام GMAW ولكن يستخدم غازات ممزوجة بنسب مختلفة لزيادة سرعة الانصهار وتحسين جودة اللحام.

4- لحام التنكست (TIG): ويستخدم في اللحام الدقيق للمعادن الرقيقة والهشة، حيث يتم استخدام قوس كهربائي بين قطعتين ويتم إضافة مادة لحام يدويًا.

5- لحام الليزر: وهو اللحام الأكثر دقة وتقدمًا، حيث يتم استخدام شعاع ليزر عالي الطاقة للتسخين والانصهار بين القطع المراد لحامها.

تأثير بورنولي هو التغيير في الضغط الذي يحدث عندما يتدفق السائل عبر منطقة ضيقة. تستخدم هذه الظاهرة في العديد من التطبيقات في الكيمياء الفيزيائية. ومن بين الأمثلة على ذلك:

1. تحويل الضغط: يمكن استخدام تأثير بورنولي لتحويل الضغط من خلال مضخات برج السائل وغيرها من المعدات.

2. التحليل الطيفي: تستخدم مجالات بورنولي في تطبيقات التحليل الطيفي لتوليد قوس كهربائي يسمح بفصل العناصر الكيميائية وتحديد تركيب المركبات الكيميائية.

3. توليد الكهرباء: يمكن استخدام تأثير بورنولي في إنتاج الطاقة الكهربائية من الطاقة الحركية للماء أو الهواء.

4. التحكم في التدفق: يمكن استخدام تأثير بورنولي للتحكم في تدفق السوائل في الأنظمة الهيدروليكية والبخارية.

– الأنواع الأكثر شيوعًا من البلازما الصناعية هي البلازما القوسية والبلازما الراديانية.
– تستخدم البلازما القوسية في التشغيل الآلي للقطع باللهب، حيث يتم توليد قوس كهربائي في الهواء بين الأقطاب المتصلة بمصدر تيار مستمر عالي الجهد. ويتم استخدام هذا النوع من البلازما لقطع المعادن والفولاذ والألومنيوم والنحاس والبرونز والحديد.
– تستخدم البلازما الراديانية في توليد الطاقة النووية وتحول النفايات النووية إلى مواد أكثر استقرارًا. كما تستخدم هذه البلازما في صناعة الإضاءة والإعلانات.
– تستخدم البلازما أيضًا في صناعة الأشباه الموصلة وفي تنقية المياه وتكرير النفط وفي تصنيع أدوات الجراحة والعلاج الطبيعي.

– الأنواع الأكثر شيوعًا من البلازما الصناعية هي البلازما القوسية والبلازما الراديانية.
– تستخدم البلازما القوسية في التشغيل الآلي للقطع باللهب، حيث يتم توليد قوس كهربائي في الهواء بين الأقطاب المتصلة بمصدر تيار مستمر عالي الجهد. ويتم استخدام هذا النوع من البلازما لقطع المعادن والفولاذ والألومنيوم والنحاس والبرونز والحديد.
– تستخدم البلازما الراديانية في توليد الطاقة النووية وتحول النفايات النووية إلى مواد أكثر استقرارًا. كما تستخدم هذه البلازما في صناعة الإضاءة والإعلانات.
– تستخدم البلازما أيضًا في صناعة الأشباه الموصلة وفي تنقية المياه وتكرير النفط وفي تصنيع أدوات الجراحة والعلاج الطبيعي.

عند العزل الكهربائي، يتم منع تدفق التيار الكهربائي وبالتالي يؤدي ذلك إلى زيادة الشحنة الساكنة على السطوح. ويزداد حجم الشحنات الساكنة على الموصلات عند العزل لأنه لا يوجد منفذ لتدفق التيار الكهربائي للتخلص منها. وتتسبب الشحنات الساكنة في تفريغ الكهرباء في شكل قوس كهربائي إذا تم وضع جسم مؤرض بالقرب من الموصل المشحون بشحنه كهربائية عالية. ويمكن للقوس الكهربائي أن يسبب حروق وحوادث إذا تم الاقتراب منه. ولتفادي هذه الحوادث يجب التأكد دائمًا من التأريض الجيد للأجهزة الكهربائية وتوخي الحذر عند التعامل مع الشحنات الساكنة.