ما هي المحولات الكهربائية

هناك عدة أنظمة يمكن استخدامها لتبريد المحولات الكهربائية، ومنها:

1- نظام التبريد بالزيت: يتم تحسين قدرة التبريد باستخدام الزيوت الخاصة، ويستخدم هذا النظام بشكل شائع في المحولات الكبيرة.

2- نظام التبريد بالهواء: يتم استخدامه في المحولات الصغيرة والمتوسطة الحجم، حيث تتم محاطة المحول بمشعات حرارة لتسمح بخروج الحرارة المولدة عند عملية التحويل.

3- نظام التبريد بالماء: يستخدم في المحولات الكهربائية التي تتطلب تحمل كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، حيث تمر الماء في داخل المحول لتبريده وتجنب ارتفاع درجة الحرارة.

تستخدم الدوائر الكهربائية في الأنظمة الميكانيكية لتشغيل المحركات الكهربائية وتحكم في حركتها، وكذلك للحصول على الإشارات الحساسة من الاستشعارات.

وهناك عدة أنواع من الدوائر الكهربائية المستخدمة في الأنظمة الميكانيكية، ومنها:

1- دائرة التحكم الكهربائية للمحركات: تستخدم هذه الدائرة لتحكم في الدوران الثابت للمحرك، وتحديد سرعة المحرك، وتحديد اتجاه الدوران. وتتكون هذه الدائرة من العناصر الكهربائية مثل المسرَّعة والمكثفات والمفاتيح والمقاومات.

2- دائرة الاستشعار الكهربائية: تستخدم هذه الدائرة للحصول على الإشارات الحساسة من الاستشعارات في النظام الآلي، مثل الحرارة والضغط والرطوبة والاهتزاز وغيرها. ويتم تصميم هذه الدائرة بحيث يتم تضمين المحولات الكهربائية والمكثفات والمقاومات لتحويل هذه الإشارات إلى إشارة كهربائية.

3- دائرة التحكم في درجة الحرارة: تستخدم هذه الدائرة للحفاظ على درجة حرارة محددة في نظام الآلي. ويتم تصميم هذه الدائرة باستخدام وسائل التحكم في الحرارة مثل المروحة والمبردات والمحركات الكهربائية.

4- دائرة التحكم في الإضاءة: تستخدم هذه الدائرة للتحكم في الإضاءة في الأنظمة الميكانيكية، حيث تتحكم في شدة الإضاءة ووقت التشغيل وغيرها. ويمكن تصميم هذه الدائرة باستخدام النظم الفلكية أو النظم الزمنية أو النظم المنطقية.

المكثفات تستخدم بشكل شائع في الروبوتات الطبية لأغراض مختلفة مثل:

1. تحسين كفاءة الطاقة: يتم استخدام المكثفات كمخازن للطاقة الكهربائية في الروبوتات الطبية، مما يساعد في تحسين كفاءة الطاقة وتوفير الطاقة.

2. تثبيت الجهد: يتم استخدام المكثفات في الروبوتات الطبية لتثبيت الجهد وتوفير الطاقة لمكونات الروبوت.

3. توفير تيار عالي الاستقرار: يستخدم المكثفات لتوفير تيار عالي الاستقرار، مما يساعد على تشغيل محركات الروبوت الطبي بشكل فعال ودقيق.

4. الحد من التداخل الكهرومغناطيسي: يتم استخدام المكثفات في الروبوتات الطبية للحد من التداخل الكهرومغناطيسي الذي يمكن أن يؤثر على المعدات الطبية الحساسة.

5. تحسين استجابة المحولات: يستخدم المكثفات في الروبوتات الطبية لتحسين استجابة المحولات الكهربائية وتحويل الطاقة الكهربائية إلى التيار المناسب وتقليل الخسارة في الطاقة.

تعمل مصادر الحرارة عن طريق إطلاق الطاقة الحرارية المتولدة من التفاعلات الكيميائية أو النووية أو الكهربائية. ومن أشهر أمثلة مصادر الحرارة:

1. المحركات الحرارية: تعمل بحرق الوقود داخل الأسطوانات وإطلاق الطاقة الحرارية المتولدة لتحريك الشوط الكامل للجزء الدوار.

2. الأفران: تحتوي على عناصر تسخين كهربائية أو منحوتة من المعدن، والموجودة داخلها تولد الطاقة الحرارية اللازمة لطهي الطعام أو لعمليات صناعية.

3. المحولات الكهربائية: تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية من خلال مقاومة تدفق التيار.

4. الغلايات: تولد مصادر الحرارة المائية الصغيرة التي تحلل الماء إلى بخار.

إن الحرارة عبارة عن طاقة موجودة في المادة، وتنتقل عبر التوصيل الحراري بين الأجسام والمواد ذات درجات الحرارة المختلفة. ويمكن استخدام المصادر المختلفة لتوليد الحرارة للاستخدام في العديد من التطبيقات المختلفة.

الترانزستور هو جهاز إلكتروني يستخدم في العديد من التطبيقات الصناعية والمعدات، ومن بين استخداماته:

1- تحكم في المحركات الكهربائية: يمكن استخدام الترانزستور في تحكم سرعة المحركات الكهربائية، وذلك عبر تحويل تيار الكهرباء المستمر إلى تيار متردد.

2- الإضاءة: يمكن استخدام الترانزستور في تحكم الإضاءة، وذلك عبر تحويل تيار الكهرباء المستمر إلى تيار متردد.

3- المنظمات الكهربائية: يمكن استخدام الترانزستور في المنظمات الكهربائية لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر.

4- الحواسيب: يستخدم الترانزستور في صناعة الحواسيب، حيث يتم استخدامه في المعالجات المركزية والذاكرة العشوائية.

5- الإلكترونيات الصناعية: يمكن استخدام الترانزستور في الإلكترونيات الصناعية، وذلك لتحكم في الكميات الكهربائية المختلفة.

6- المحولات: يمكن استخدام الترانزستور في المحولات الكهربائية، حيث يمكن استخدامه لتحويل التيارات الكهربائية بين المحولات.

7- الأجهزة الطبية: يمكن استخدام الترانزستور في الأجهزة الطبية، وذلك لتحكم في الكميات الكهربائية المختلفة في الجهاز.

تتضمن الأجزاء الرئيسية لأدوات الصناعات الإلكترونية المستخدمة في صنع الأجهزة الطبية ما يلي:
– اللوحات الدوائرية (PCBs) التي تحتوي على المكونات الإلكترونية المختلفة والتي تقوم بتحويل الطاقة وتحكم في عمل الجهاز الطبي.
– المعالجات (Microprocessors) وحدات المعالجة المركزية (CPUs) التي تستخدم للسيطرة على الجهاز وتشغيل البرامج والتطبيقات.
– الأجزاء الكهربائية والإلكترونية الأخرى مثل المحولات الكهربائية والمكثفات والمقاومات والأسلاك الإلكترونية والدوائر المتكاملة.
– الشاشات التي تعرض المعلومات والبيانات والنتائج المختلفة للمستخدمين.
– وحدات التحكم والاستشعار التي تستخدم لقياس البيانات الحيوية والفيزيولوجية مثل ضغط الدم ومعدل ضربات القلب ودرجة الحرارة ومستويات الأكسجين في الدم.

تتضمن التقنيات المستخدمة في النظام الإلكتروني للطائرات الكهربائية:

1- البطاريات الليثيوم:
تستخدم البطاريات الليثيوم في العديد من الأنظمة الإلكترونية ، وهي عبارة عن بطارية شحن يمكن إعادة استخدامها ، تستخدم في تزويد الطائرة بالطاقة الكهربائية.

2- المحولات الكهربائية:
تستخدم المحولات الكهربائية لتحويل الطاقة الكهربائية من الكفاءة المنخفضة إلى الكفاءة العالية ، وبالتالي زيادة شحن البطاريات.

3- السويتشات الإلكترونية:
يستخدم السويتشات الإلكترونية للمساعدة في توجيه التيار الكهربائي للمحولات والتحكم فيها.

4- محولات التيار المتناوب:
تستخدم محولات التيار المتناوب لتحويل التيار المتناوب إلى تيار مستمر ، والذي يتم استخدامه لتحريك المحركات الكهربائية الموجودة في الطائرة.

5- مراقبة الجهد والتيار:
تستخدم مراقبة الجهد والتيار لتحديد مستوى الجهد الكهربائي والتيار الذي يتم تطبيقه على كل قسم من الأنظمة الإلكترونية في الطائرة.

6- مراقبة الثبات:
يتم استخدام مراقبة الثبات لمراقبة موقع الطائرة وحركتها ، حيث يتم استخدام مستشعرات لتحديد الحركة وجهة الاتجاه والارتفاع.

7- الأجهزة الحساسة:
تستخدم الأجهزة الحساسة للكشف عن التغييرات في الحركة والضغط والحرارة ، مما يتيح للطائرة بالتكيف مع التغييرات في البيئة المحيطة بها.

تتضمن أدوات التحكم في الطاقة في الصناعات الإلكترونية مجموعة متنوعة من المعدات والأدوات، بما في ذلك:

1- محولات الطاقة: وهي تستخدم لتحويل الكهرباء من تيار متردد إلى تيار مستمر، أو العكس بالعكس.

2- المحركات الكهربائية: وهي تستخدم لتشغيل الماكينات والمعدات في الصناعات الإلكترونية.

3- السويتشات والمفاتيح: وهي تستخدم لتشغيل وإيقاف التيار الكهربائي.

4- البطاريات: والتي تستخدم لتزويد الأجهزة الإلكترونية بالطاقة المطلوبة.

5- الوحدات الشمسية: والتي تستخدم لتوليد الطاقة الشمسية.

6- المحولات الكهربائية: والتي تستخدم لتحويل الجهد الكهربائي.

7- الأسلاك الكهربائية والكابلات: والتي تستخدم لتوصيل الأجهزة ببعضها البعض.

8- جهاز الحماية من الزيادة الكهربائية: والذي يساعد على حماية الأجهزة الإلكترونية من الزيادة الكهربائية المفاجئة.

المحولات الكهربائية في الأجهزة الإلكترونية تستخدم لتحويل الجهد الكهربائي من مستوى معين إلى مستوى آخر. وهذا يتم من خلال عملية التحويل الكهرومغناطيسي في المحولات، حيث يتم تعديل قيمة الجهد المتناوب الذي يمر عبرها مع الحفاظ على نفس التردد. وبتحفيز التيار الكهربائي في المحول، يتم إنتاج تغير في الجهد الكهربائي ليتناسب مع متطلبات التشغيل للاجهزة الالكترونية. وبالتالي، فإن المحولات الكهربائية تعد جزءًا أساسيًا من الأجهزة الإلكترونية وتساعد في توفير تيار كهربائي مستقر ومنتظم لتشغيل هذه الأجهزة بشكل فعال.

تصميم نظام القوى الكهربائية في الصناعة يتضمن العديد من الأساسيات التي يجب على المهندسين الكهربائيين أخذها في الاعتبار قبل الشروع في تصميم النظام، منها:

1- تحديد الحمل الكهربائي: يتم تحديد هذا العامل بناء على احتياجات العميل ومتطلبات معدات الإنتاج وهو حاسم لحساب تصميم النظام الكهربائي.

2- تحديد نوع الجهد والتردد: يتم تحديد هذا العامل بناء على تحديد أفضل أداء لكل مرحلة من مراحل الإنتاج وتوفير الطاقة الكهربائية.

3- تحديد نوع الكابلات والأطوال المحددة: يجب تحديد مواصفات الكابلات اللازمة وكيفية توصيلها لتلبية حاجيات الموقع وضمان سلامة التشغيل.

4- تحديد حجم المحولات الكهربائية: يتم تحديد هذا العامل بناء على حجم الحمل الكهربائي وفقًا للجهد والتردد المحددين.

5- تحديد الموارد المتاحة: عند تصميم نظام القوى الكهربائية للصناعة يجب أخذ في الحسبان الموارد المتاحة مثل مساحة النظام الكهربائي، الميزانية المخصصة،والموارد البشرية المطلوبة للصيانة والتشغيل.

6- تصميم نظام التوزيع الكهربائي: يجب تصميم مسار توزيع الكهرباء بدقة وفقًا للأنظمة الكهربائية الحالية وتحديد المسافات المفروضة بين الأسلاك داخل الدوائر الكهربائية.

7- تحديد وإعداد النظام الأمني للطاقة: يجب إيجاد حلول لحماية النظام الكهربائي من التلف والاجهاد الزائد، كما يجب وضع حماية ضد التيار المفرط (Overcurrent).