منخفض الجهد

توجد عدة أنواع من الأجهزة التي يمكن استخدامها في قياس الجهد في الصناعة، ومن هذه الأنواع:

1- الملتيميتر: وهو جهاز يستخدم عادة في لقياس الجهد والتيار والمقاومة، ويمكن استخدامه في مجالات عديدة من الصناعة.

2- فولتميتر: وهو جهاز مخصص لقياس الجهد منخفض الجهد، ويستخدم عادة في تطبيقات الأمان والتحكم والتشغيل.

3- أوسكيلوسكوب: وهو جهاز يستخدم لرسم موجات الجهد على شاشة، ويستخدم في مراقبة وتحليل مختلف الأنظمة الإلكترونية.

4- ترانسفورمر الجهد: وهو جهاز يستخدم لتحويل الجهد من مستوى عال مثل 220 فولت إلى مستوى منخفض مثل 12 فولت، ويستخدم في تشغيل الأنظمة المتداولة المنخفضة الجهد.

5- تيارمتر: وهو جهاز يستخدم لقياس التيار الكهربائي ويمكن استخدامه في مجالات مختلفة من الصناعة.

الشبكة الكهربائية هي نظام عالمي يتكون من محطات توليد الطاقة الكهربائية وشبكة من خطوط النقل والتوزيع الكهربائية ومحطات التوزيع. يتم توليد الطاقة الكهربائية في المحطات باستخدام مصادر مختلفة مثل الفحم والغاز الطبيعي والطاقة الشمسية والرياح والمياه.

تنتقل الطاقة الكهربائية بواسطة الكابلات الكهربائية ذات التوتر العالي عبر خطوط النقل إلى محطات التوزيع ، حيث يتم توزيعها إلى منازلنا ومبانينا ومصانعنا وتم تحويلها إلى تيار منخفض الجهد من خلال المحولات الكهربائية.

يتم تشغيل الشبكة الكهربائية بواسطة النظام الكهربائي الذي يتكون من مجموعة من المكونات الهامة مثل المولدات والمحولات والتحكم الآلي والحماية. يعمل هذا النظام على ضمان عدم حدوث انقطاعات في التيار الكهربائي وضمان توفير الكهرباء بطريقة آمنة وفعالة لجميع المستهلكين المتصلين بالشبكة.

يتم توزيع الطاقة الكهربائية في مناطق سكنية وصناعية عن طريق شبكات الكهرباء التي تمتد من المحطات الكهربائية. تبدأ هذه الشبكات بواسطة شبكات فرعية صغيرة وتتوسع إلى شبكات أكبر وأعلى جهد. ثم تتم توزيع الكهرباء عبر شبكات التوزيع التي تحمل التيار الكهربائي بإمدادات منخفضة الجهد لتوفير الطاقة الكهربائية للمستهلكين النهائيين ، وتحتوي هذه الشبكة على محولات تقوم بتحويل التيار العالي الجهد إلى تيار منخفض الجهد قبل وصوله إلى المستهلكين. هذا النظام يتم حمايته بآليات حماية كهربائية لتجنب حوادث الكهرباء وأعطال النظام الكهربائي.

تحويل الشدة في التيار الكهربائي المستمر (DC) هو عملية تغيير قيمة الشدة (الجهد الكهربائي) التي تغذي الدائرة الكهربائية. يمكن تحويل الشدة باستخدام مكبر الشدة (Amplifier) أو محول الجهد (Voltage converter) ، أو عن طريق تغيير مقاومة (Resistor) في الدائرة الكهربائية. يستخدم تحويل الشدة في العديد من التطبيقات الصناعية والطبية والإلكترونية. بعض الأمثلة على استخدام تحويل الشدة تشمل تعزيز الإشارات الكهربائية ، وتقليل الضوضاء في الدوائر الإلكترونية ، وتحويل تيار مستمر عالي الجهد إلى تيار مستمر منخفض الجهد لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المعينة.

يتم تحويل التيار الكهربي المستمر إلى قوة حركية من خلال استخدام محولات DC-DC ومحركات كهربائية. المحولات DC-DC تحول التيار الكهربائي المستمر عالي الجهد (بين 200 و400 فولت) الموجود في بطارية السيارة الكهربائية إلى تيار كهربائي منخفض الجهد (عادةً بين 12 و48 فولت) المطلوب لتشغيل الأجهزة الكهربائية في السيارة.

أما المحركات الكهربائية فتحول الطاقة الكهربائية إلى قوة حركية، وتسمى هذه العملية بالحركية الكهربائية. تعمل المحركات الكهربائية عن طريق توليد مجال مغناطيسي يدير الدوار الموجود داخلها، ويعتمد حجم الدوار وعدد التفاعلات المغناطيسية المولدة من قبل الملفات الكهربائية التي تحيط بالدوار على كمية الطاقة التي يمكن للمحرك الكهربائي توليدها.

يمكن تحويل التيار الكهربائي التناوبي إلى تيار مستمر باستخدام جهاز يسمى “جهاز تحويل التيارات” أو “المحول الكهربائي الإلكتروني”. تعمل هذه الأجهزة عن طريق استخدام دوائر كهربائية تستخدم التحويل الإلكتروني للتيار المتناوب المستخدم في شبكة التيارات إلى تيار مستمر.

أحد الأمثلة الشائعة لجهاز تحويل التيارات هو محول الطاقة الذي يستخدم في الشواحن المحمولة والحواسيب المحمولة والهواتف الذكية. يقوم محول الطاقة بتحويل التيار الكهربائي التناوبي المتوفر في مأخذ الكهرباء إلى تيار مستمر منخفض الجهد والذي يتم استخدامه في شحن البطارية.

بعض الأجهزة الأخرى التي تستخدم التحويل الإلكتروني لتحويل التيار الكهربائي إلى تيار مستمر هي المولدات الكهربائية الشمسية والرياح والسيارات الكهربائية. في هذه الحالات، يتم استخدام بطاريات تخزين الطاقة لتخزين التيار المستمر الذي يتم توليده.

يستخدم التيار الكهربي المتردد في الأجهزة الكهربائية المنزلية لأنه يسهل نقله عبر المسافات الطويلة وتوزيعه بسهولة. كما أنه يمكن تحويله بسهولة إلى تيار منخفض الجهد والتردد المناسب للاستخدام في الأجهزة الكهربائية المنزلية. بالإضافة إلى ذلك، فإن التيار المتردد يتيح للأجهزة الكهربائية المنزلية العمل بكفاءة عالية ويمكن التحكم فيه بسهولة باستخدام أجهزة التحكم الكهربائية.

يعتبر المحول العام هو المحول الذي يمكن استخدامه في أي تطبيق حيث يقوم بتحويل التيار المتردد من مستوى الجهد إلى مستوى آخر. بينما المحول غير العام هو المحول الذي يتم تصميمه لتلبية احتياجات تطبيقات محددة مثل توفير تيار كهربائي منخفض الجهد لمناطق العمل الخاصة. وبالتالي، فإن الفرق الرئيسي بين المحول العام وغير العام هو أن المحول العام يستخدم عادة في تطبيقات أكثر عمومية بينما المحول غير العام يستخدم في تطبيقات تخصصية.

جهاز المحول الكهربائي هو جهاز يستخدم لتغيير قيمة التيار الكهربائي المتردد من كمية إلى أخرى وذلك بتحويل التيار الكهربائي عن طريق تأثير المجال المغناطيسي. ويتكون من لفات متعددة الأسلاك ونواة حديدية تستخدم لتركيز خطوط المجال المغناطيسي الناشئة عن تمرير التيار الكهربائي بها، ويتم استخدامه في الكثير من التطبيقات مثل تحويل التيار الكهربائي المنزلي من 220 فولت إلى 110 فولت أو العكس، وفي أنظمة الطاقة الكهربائية لتحويل التيار الكهربائي العالي الجهد إلى تيار كهربائي منخفض الجهد قابل للاستخدام في المنازل والمباني السكنية والتجارية.

محول التيار الكهربائي المتردد هو جهاز يستخدم لتحويل التيار الكهربائي من مصدر معين إلى تيار كهربائي آخر بجهد وتردد مختلف، ويستخدم عادة لتحويل التيار الكهربائي المرتفع الجهد إلى تيار كهربائي منخفض الجهد يمكن استخدامه في المنازل والمكاتب والمصانع وغيرها من الأماكن. ويشكل المحول النواة الأساسية التي تؤدي دوراً هاماً في عملية التحويل الكهربائي.