ما هي الدائرة الكهربائية

هناك عدد من النصائح التصميمية التي يمكن اتباعها لتصميم أنظمة الخرائط الذهنية التي تسهل عملية تحليل الدوائر الكهربائية، ومن هذه التلميحات:

1- ابدأ برسم الدائرة الكهربائية الأساسية على الورقة وقم بربط جميع العناصر بشكل صحيح قبل بدء رسم الخريطة الذهنية.

2- استخدم الألوان بحكمة لتحديد العناصر المختلفة في الدائرة. على سبيل المثال: يمكن استخدام اللون الأسود للموصلات المحايدة، واللون الأحمر للدائرة الكهربائية الرئيسية، واللون الأزرق للواجهات الخرجية للدائرة الكهربائية.

3- استخدم الرموز القياسية للعناصر الدائرة الكهربائية، بحيث يمكن للمستخدمين الآخرين أن يفهموا الخريطة الذهنية بسهولة.

4- استخدم الأشكال الهندسية لوضع العناصر في الخريطة الذهنية. على سبيل المثال: يمكن وضع المصابيح والمفاتيح في مستطيلات، كما يمكن وضع المكثفات والمدرجات في دوائر أو مربعات.

5- قم بتنظيم العناصر بشكل منطقي ومتسلسل في الخريطة الذهنية، حتى يمكن للمستخدمين العثور على العناصر بسهولة.

6- استخدم الخطوط المتعددة لتمثيل المسارات المختلفة في الدائرة الكهربائية، وتأكد من استخدام الألوان الصحيحة لتمييز كل مسار.

7- قم بإضافة عناصر إلى الخريطة الذهنية عند الحاجة، مثل الرموز الإضافية والتفاصيل التفصيلية لتحقيق فهم أعمق للدائرة الكهربائية.

بشكل عام، يحتاج تصميم نظام الخرائط الذهنية لتحليل الدوائر الكهربائية إلى تحديد وتنظيم العناصر بطريقة سهلة ومفهومة، واستخدام الألوان والرموز والأشكال بشكل متسق لتحسين الفهم والانتقال السريع من جزء إلى آخر من الدائرة الكهربائية.

قد يؤدي التحميل الزائد إلى عدة آثار على الدائرة الكهربائية، بما في ذلك:

1- ارتفاع درجة حرارة الموصلات الكهربائية: حيث يتولد حرارة إضافية نتيجة القوة الكهرومحركة العالية المارّة في الموصلات الكهربائية، وهذا يتسبب في احتراق الأسلاك، وحدوث ضرر في المفاتيح والصمامات الكهربائية.

2- إنفجار الدائرة الكهربائية: يمكن للتيار العالي المار على طول الدائرة الكهربائية أن يتسبب في تحطيم الدوائر الإلكترونية والمكونات الأخرى، وحتى انفجار المصابيح.

3- انخفاض جودة التيار الكهربائي: يؤدي التحميل الزائد على الدائرة الكهربائية إلى تقليل قدرة الدائرة على توفير جودة تيار كهربائي مستقر.

4- تلف الأجهزة الكهربائية: يمكن أن يؤدي التحميل الزائد على الدائرة الكهربائية إلى تكسير وتلف المعادن والمواد الكهربائية داخل الأجهزة، ويؤدي هذا في النهاية إلى حدوث عطل في الأجهزة وتلفها.

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 الدوائر الكهربائية للمحركات في التقنيات الكهربائية للطيران يتطلب مراعاة عدة أسس، منها:

1- التصميم الكهربائي: يجب أن تتم مراعاة المواصفات الكهربائية للمحركات، مثل التيار والجهد والتردد والسرعة القصوى، وكذلك عوامل الكفاءة والكثافة الطاقوية للمواد المستخدمة في تصميم الدائرة الكهربائية.

2- التصميم الميكانيكي: يجب أن يتم تصميم الدائرة الكهربائية بما يتناسب مع هيكل المحرك وأدائه الميكانيكي، ويتضمن ذلك اختيار المواد المناسبة وتصميم الهيكل الداعم للمحرك.

3- الموثوقية: يجب أن تتم مراعاة عوامل الموثوقية في تصميم الدوائر الكهربائية للمحركات، مثل تنظيم درجة الحرارة وتوفير التهوية الكافية لتجنب العواطف الزائدة، وتصميم دوائر حماية للحفاظ على استمرارية العمل في حالات الأعطال.

4- توافقية النظام: يجب أن تكون الدوائر الكهربائية تتوافق مع النظام العام للطائرة وتحقق التنسيق المناسب مع بقية الأنظمة الكهربائية والإلكترونية الأخرى في الطائرة.

5- المساهمة في الصيانة: يجب أن يتم تصميم الدوائر الكهربائية للمحركات بطريقة يسهل الوصول إليها أثناء الصيانة والإصلاح، ويجب أيضًا توفير وثائق تفصيلية للصيانة والإصلاح لهذه الدوائر.

تصميم الدوائر الكهربائية في أنظمة الصناعة يعتمد على عدة أسس، منها:

1- دراسة الشحنات الكهربائية: حيث يتم دراسة تدفق الشحنات الكهربائية في الدائرة وكيفية تفاعلها مع المكونات الكهربائية المختلفة.

2- اختيار المكونات الكهربائية: حيث يتم اختيار المكونات الكهربائية المناسبة لتلبية متطلبات الدائرة، بما في ذلك الحد من التكلفة وتقليل المساحة المستخدمة.

3- تصميم الدائرة الكهربائية: حيث يتم تصميم الدائرة الكهربائية للحصول على أداء محسن بما في ذلك زيادة الكفاءة وتقليل فقد الطاقة.

4- تصميم دوائر الحماية: حيث يتم تصميم دوائر الحماية اللازمة لضمان سلامة النظام الكهربائي في حالة الأعطال كالتيار الزائد والقصر الكهربائي.

5- الالتزام بالمعايير الصناعية: حيث يتم الالتزام بالمعايير الصناعية القياسية والمواصفات الفنية المطبقة لتصميم وتشغيل الدوائر الكهربائية.

مخطط الدائرة الكهربائية لمحرك الخطوة يُستخدم لتوضيح توصيل المحرك بدائرة الكترونية. يتكون المحرك الخطوة من عدد محدد من الملفات الكهربائية والتي تتصل بالأقطاب المختلفة للمحرك. وعادةً ما يوضح المخطط الدائرة الكهربائية للمحرك الخطوة عدد الملفات وطريقة توصيلها بمصدر الطاقة والمثبتات المختلفة والمتحكم الإلكتروني إذا كان موجودًا. يتم استخدام المخطط الدائرة الكهربائية لتعديل الدائرة وتحديد الإشارات الكهربائية المطلوبة لتحريك المحرك بالطريقة المطلوبة.

يؤثر الجهد والتيار والمقاومة على الدوائر الكهربائية على النحو التالي:

1- الجهد: يعد الجهد هو فارق الطاقة الكهربائية بين نقطتين في الدائرة الكهربائية. ويؤثر الجهد في الدوائر الكهربائية على حجم التيار الذي يمر فيها، حيث يزداد حجم التيار مع ارتفاع قيمة الجهد والعكس صحيح.

2- التيار: يعد التيار هو حركة الشحنات الكهربائية في الدائرة الكهربائية، وهو يؤثر بشكل كبير على توليد الحرارة، حيث يزيد التيار المار بمحرك كهربائي عن الحد المسموح به يجعل المحرك يسخن بشكل كبير، كما يتحكم التيار في شدة الإضاءة في اللمبات.

3- المقاومة: تمثل المقاومة مقدار صعوبة المرور للتيار الكهربائي في الدائرة الكهربائية، وتؤثر المقاومة في تنظيم قيمة التيار في الدائرة الكهربائية، وتحد من حركة الشحنات الكهربائية وتوليد الحرارة. ويرتبط الجهد والتيار والمقاومة معًا بقانون أوم الذي يصف العلاقة بينهم.

تختلف المكونات المستخدمة في الدوائر الكهربائية والإلكترونية حسب التطبيقات والأغراض المختلفة، ولكن هناك بعض المكونات الشائعة التي يتم استخدامها في معظم الدوائر الكهربائية والإلكترونية، وتشمل:

1. المقاومات (Resistors): وهي تستخدم لتقليل تيار الكهرباء وتنظيمه، وتحديد الجهد اللازم للدائرة.

2. المكثفات (Capacitors): وهي عبارة عن عناصر تخزين الطاقة الكهربائية، وتستخدم بشكل كبير في الدوائر الأكثر تعقيدًا.

3. الدوائر المتكاملة (Integrated Circuits): وتعد هذه المكونات من الأشهر، وتتكون من شرائح متعددة الطبقات تحتوي على العديد من العناصر الإلكترونية المتكاملة.

4. الثنائيات (Diodes): وتستخدم للسيطرة على اتجاه التيار الكهربائي في الدوائر.

5. الترانزستورات (Transistors): وتستخدم لتكبير أو تقليل تيار الكهرباء في الدائرة الكهربائية.

6. الأحمال (Loads): ويمثلون المكونات التي تستهلك التيار الكهربائي، مثل المحركات والمصابيح.

7. الدوائر المطبوعة على الألواح (Printed Circuit Boards): وتشكل هذه المكونات الأساسية للتثبيت والاتصال بين مكونات الدائرة.

تحتاج الدوائر الكهربائية والإلكترونية إلى التخطيط والتصميم وتطوير الدائرة، ثم تحتاج إلى تصنيع الدائرة نفسها. ويتم ذلك عادةً عن طريق الخطوات التالية:

1. التخطيط والتصميم:
إنشاء التصميم الابتدائي للدائرة باستخدام البرمجيات الخاصة بتصميم الدوائر الإلكترونية. يتم في هذه المرحلة تحديد وظيفة الدائرة وحجم الدائرة والمكونات المستخدمة والتأكد من توافقها، وتصميم المسارات الكهربائية وتحديد الصفائح الدائرية PCB واختيار حجم الدائرة.

2. تحويل التصميم إلى ملف PCB:
يتم تحويل تصميم الدائرة إلى ملف PCB يحتوي على جميع البيانات اللازمة للتصنيع.

3. التصنيع:
تصنّع الدوائر الإلكترونية باستخدام آلات الحفر PCB المحوسبة، والتي تقطع المسارات والفجوات في الصفائح الدائرية PCB. وتدخل المكونات الإلكترونية إلى المنطقة المخصصة لها على PCB ، بالاستناد إلى التوصيلات والصور التي تم إنشاؤها في الملف PCB.

4. التجميع:
يتم ربط المكونات الإلكترونية في PCB باستخدام أسلاك رفيعة ويتم اللحام بين المكونات والأسلاك باستخدام السخان الحراري.

5. الاختبار:
تخضع الدائرة الآن للاختبار للتأكد من أن جميع المكونات تعمل كما يشترطه التصميم. يتم اختبار كل مكون بشكل مستقل قبل تثبيته في الدائرة الكهربائية. تستخدم عدة طرق للاختبار، بما في ذلك الاختبار اليدوي والضغط على الدائرة بطريقة منتظمة وتوصيل القطبية وقياس معدلات الجهد الكهربائي.

يمكن أن تؤدي الجهود والتيارات العالية إلى حدوث مشاكل ومضاعفات في الدوائر الكهربائية، ومن أهم هذه المضاعفات:

1. السخونة: تزيد درجة حرارة الموصلات والأجزاء الداخلية في الدائرة مما يؤدي إلى تفاقم العيوب والتلف وفي بعض الحالات الإشتعال وتغير خواص وأداء التجزئات الإلكترونية.

2. الانفجار: كلما زاد التيار المار في الدائرة الكهربائية، كلما زادت احتمالية حدوث انفجار في الدوائر الالكترونية.

3. التحلل: من الممكن أن تسبب الجهود العالية التحلل في العوازل الخاصة بالموصلات الكهربائية، مما يؤدي إلى نقص في سماكتها وميزاتها الكهربائية ويؤدي في النهاية إلى تصدعها وتقويض عازل الجهد بشكل عام.

4. الإرتفاع اللمعي: يحدث عندما يكون هناك تيار كهربائي جاف (عبارة عن تمرير التيار في الهواء بدون مسارات توصيل) على سطح الموصل أو على نقاط عرض الفتحات في الدائرة الكهربائية، مما قد يؤدي إلى نشوء قوس كهربائي يولد حرارة كبيرة، ويمكن أن يؤدي هذا القوس إلى النيران.

5. الرطوبة والتآكل في الدوائر الحساسة. يمكن أن يتسبب التيار الزائد في حرق الأجزاء الداخلية للدائرة الكهربائية ويؤدي إلى الصدأ والتآكل من قبل الأجزاء المعدنية المكشوفة.