12FP.3_22 Electricity generation and transmission Web viewالقوة المحركة...

1

ونقلها الكهرباء Electricity generation andتوليدtransmission

[Type text]

2


التأثيرية الكهربائية المحركة FME decudnI القوة 1.22.F21األهداف

الفيض وكثافة الفيض يذكر.المغناطيسي

بداللة المغناطيسي الفيض يحسب.كثافته

الحث ظاهرة يفسر.الكهرومغناطيسي

الكهربائية المحركة القوة يحسبالتأثيري والتيار .التأثيرية

مقدار في المؤثرة العوامل يعددالتأثيرية الكهربائية المحركة القوة

األساسية المصطلحاتالمغناطيسي الفيض

xulf citengaMالمغناطيسي الفيض كثافة

xulf citengaM ytisned

الكهرومغناطيسي الحث citengamortcelE

noitcudnIالتأثيرية الكهربائية المحركة القوة

ecrof evitomortcelEالتأثيري التيار

tnerruc decudnI

[Type text]

خطوط عن عبارة مغناطيسي مجال بالمغناطيس يحيط. المغناطيسي المجال شدة تراصها مدى يبين وهمية

أو نوع كان مهما المجال لهذا أمثلة التالية األشكال وتبين. المغناطيس شكل

: المغناطيسي الفيض وكثافة المغناطيسي الفيض

المغناطيسي للمجال المهمة الفيزيائية الكميات ومنالمغناطيسي- )1 (:magnetic fluxالفيض

سطحا عموديا تجتاز التي المجال خطوط عدد بأنه ويعرفبالرمز ) له ويرمز : Φما، ويلفظ( : فاي، ويبر قياسه ووحدة ،

Weber( Wb.)المغناطيسي- )2 الفيض (:magnetic flux densityكثافة

وحدة عموديا تجتاز التي المجال خطوط عدد بأنه ويعرفبالرمز ) له ويرمز : Bالمساحات، تسال( قياسه )Teslaووحدة

T.)

المجال في رياضية بعالقة الفيض وكثافة الفيض يرتبطمستقيمات مجاله خطوط تكون الذي المنتظم المغناطيسي

نقطة أي عند الفيض وكثافة متساوية، أبعاد وعلى متوازية. ثابت مقدار داخله

: منتظم مغناطيسي مجال على أمثلة هي التالية واألشكال

3


[Type text]

4


12F.22.1

[Type text]

المغناطيسي المجال في الفيض وكثافة الفيض ويرتبط: بالعالقة المنتظم

Φ=NABcosθ

حيث:Φ :بوحدة يقاس المغناطيسي الفيض(Wb.)N. الملف: لفات عددA :وتقاس الملف، مقطع مساحة

(.m2بوحدة )B :وتسمى المغناطيسي الفيض كثافة

شدة المنتظم المجال في أيضابوحدة وتقاس المغناطيسي، المجال

(.Tتسال )θ :اتجاه بين المحصورة الزاوية

كما السطح على والعمودي المجال. المقابل الشكل في

مثال:شدته ) منتظم مغناطيسي B=5×10−3مجال T ) عموديا يجتاز

من ) يتكون مقطعه( )300ملف ومساحة A=0.1لفة m2.) . الملف يجتاز الذي المغناطيسي الفيض احسب

الحل:Φ=NABcosθΦ=300×0.1×5×10−3× cos0Φ=0.15 Wb

5


12F.22.1

[Type text]

المجال من كهربي تيار على الحصول إمكانیة فارداي توقعبين النسبية الحركة خالل من وذلك المتغير المغناطيسي

.) هذه ) سميت حيث أورستد عكسطريقة والمجال الموصل. الكهرومغناطيسي الحث الظاهرة

: الكهرومغناطيسي الحث ظاهرةفي تأثيري وتیار تأثيرية كھربائیة محركة قوة تولد ظاھرة ھي

. متغير مغناطیسي مجال بتأثیر مغلقة موصل دائرة

تولد توضح عديدة أنشطة تأثيرية وهناك كهربائية محركة قوة: تأثيري وتیار

دائرة- 1 في المغناطيسي المجال لخطوط الموصل قطعالتيار تولد الجلفانوميتر مؤشر حركة توضح حيث مغلقة

: الشكل في كما التأثيري تأثيريا تيارا فإن المغناطيس أو الموصل شكل كان مهما

. والمغناطيس الموصل بين النسبية الحركة عند يتولد

مغلقة- 2 دائرة في الملف داخل المغناطيسي الفيض تغيرإخراجه أو الملف داخل مغناطيس كإدخال كانت طريقة بأي

. العكس أو

هذا- 3 وانتقال ابتدائي ملف في المغناطيسي الفيض تغير.) الكهربائي ) المحول ثانوي ملف إلى التغير

4.) المتردد- ) التيار مولد مغناطيس مجال داخل ملف دوران

6


[Type text]

7


12F.22.1التأثيرية الكهربائية المحركة القوة

بالرمز لها يرمز ولذلك التأثيري، الجهد أيضا عليها : )(يطلق ، : إبسلون )( ويلفظ ، بالرمز لها يرمز أن ويمكن ،كما

الرمز إلى باإلضافة )(. هذا

[Type text]

فرق بأنها التأثيرية الكهربائية المحركة القوة تعرفالحث ظاهرة من ينشأ موصل طرفي بين الجهد

. الكهرومغناطيسيفولت ) بوحدة بالرمز )،( Vوتقاس لها ( emfويرمز اختصارا ،

(.Electromotive forceلـ: )

حسب التأثيرية الكهربائية المحركة القوة حساب عملية تتم: منها ولدت التي الطريقة

طوله: ) موصل قطع إذا شدته )( lأوال مغناطيسيا (Bمجاالمقدارها ) التأثيرية( vبسرعة الكهربائية المحركة القوة فإن

: العالقة من تحسب المتولدة

emf=Blv sin θ

حيث:emf :بوحدة وتقاس التأثيرية، الكهربائية المحركة القوة

(.Vفولت )B( :تسال بوحدة وتقاس المغناطيسي، المجال (.Tشدةl( : متر: بوحدة ويقاس الموصل، (.mطولv( :بوحدة وتقاس الموصل، حركة (.m/sسرعةθ :المجال واتجاه الموصل حركة اتجاه بين الزاوية

المغناطيسي.

دائرته في الموصل عبر المار التأثيري التيار شدة ولحساب: أوم قانون نستخدم المغلقة

I= emfR

: )R)حيث: أوم( بوحدة وتقاس الموصل، (. Ωمقاومة(I( : أمبير( بوحدة وتقاس التأثيري، التيار (.Aشدة

مقدار المتولدة وتعتمد التأثيرية الكهربائية المحركة القوةعلى:

1. الموصل- طول2. المغناطيسي- المجال شدة3. الموصل- حركة واتجاه سرعة

8


12F.22.1

[Type text]

اتجاه التيار ويعرف أو التأثيرية الكهربائية المحركة القوةالتي اليمنى اليد كف قاعدة خالل من الحالة هذه في التأثيري

: الشكل يوضحهاالكف أصابع اتجاه يشير حيث

المجال اتجاه إلى اليمنى(.Bالمغناطيسي )

حركة اتجاه إلى اإلبهام واتجاهالسرعة ) اتجاه أي (.vالموصلهو اليد راحة دفع اتجاه فيكون

التأثيري ) التيار (.Iاتجاه

:مثال: أن المقابل الشكل من نالحظ

الصفحة، أعلى إلى المجال اتجاهخارج إلى الموصل حركة واتجاه

الصفحة،اليمنى اليد كف قاعدة وبتطبيق

إلى التأثيري التيار اتجاه يكوناليسار.

:مثالطوله ) مستقيم موصل 0.5قطع m( )شدته مغناطيسيا مجاال

0.4 T( )وبسرعة عمودي، 10بشكل m/s: احسب( ،. المتولدة- التأثيرية الكهربائية المحركة القوة أ

الدائرة- في الكلية المقاومة كانت إذا التأثيري التيار شدة ب(5Ω.)

الحل:أ-

emf=Blv sin θ e mf=0.4×0.5×10sin 90e mf=2 V

ب-I= emf

R

I=25

I=0.4 A

9


[Type text]

10


المتردد التيار rotareneG CA مولد 4.22.F21األهداف

المولد أهمية .يستنتجالمولد أجزاء .يعدد

المولد عمل طريقة .يفسرالمولد من الناتجة التأثيرية الكهربائية المحركة القوة لحساب مسائل .يحل

األساسية المصطلحاتrotareneG مولد

[Type text]

إذا إال بقيمتها نشعر ال التي عم الن من الكثير حياتنا فياألجهزة أو المصابيح بتشغيل نقوم أن تعودنا فقد فقدناها،

المفتاح على الضغط بمجرد المكتب في األجهزة أو المنزليةالكهرباء أن تخيلنا لو ولكن للجهاز، المجاور الكهربائي

إلى االستماع تستطيع ال أنك ستجد أيام لمدة انقطعتاالنترنت استخدام حتى أو التلفاز مشاهدة أو األخبار نشرات

المنزل غادرت وإذا الميكروويف، أو الغسالة أو الهاتف أوأن استطعت ولما توقفت الوقود محطات أن لوجدت

. وكيف إلينا، الكهرباء تأتي فكيف النقود سحب آلة تستخدمإنتاجها؟ يتم

المتردد التيار AC generatorمولد.وظيفته: كهربائية طاقة إلى الميكانيكية الطاقة تحويل

: عمله الحث مبدأ مبدأ على الكهربائي المولد يعملتأثيرية كهربائية محركة قوة توليد يتم حيث الكهرومغناطيسي

. منتظم مغناطيسي مجال في دورانه نتيجة ملف في

: من الشكل في كما البسيط الكهربائي المولد يتركبمادة- 1 من ملف

ملفوفة معزولة موصلة. حديدي قلب حول

مغناطيسي- 2 مجالمنتظم.

نحاسيتان- 3 حلقتان. بعضهما عن مفصولتان

من- 4 فرشاتانالكربون.

معدنيتان- 5 حلقتان. الملف بطرفي ترتبطان

: عمله طريقةالمغناطيسي الفيض يبدأ بالدوران المولد ملف يبدأ عندما

بين المحصورة الزاوية لتغير تبعا بالتغير الملف يعبر الذيالملف مستوى على والعمود المجال خطوط ،اتجاه

كهربائية محركة قوة توليد على يعمل الفيض في التغير وهذامتردد تيار فسيمر مغلقة الملف دائرة كانت وإن تأثيرية،

. الملف دوران باستمرار ذلك ويستمرالمتولدة التأثيرية الكهربائية المحركة القوة قيمة وتعتمد

على:الملف- )1 سطح (. Aمساحة

11


[Type text]

الملف- )2 لفات (. Nعددالمغناطيسي- )3 المجال قلب( Bشدة حول الملف يلف لذا ،

حديدي. 4. تردده- لزيادة الملف دوران سرعة

12


12F.22.4

[Type text]

أثناء التأثيرية الكهربائية المحركة القوة قيمة تغير ولمعرفة : الملف دوران

الزاوية )- 1 تكون 0عندما على ،(° عمودي الملف أن أيالمجال، لخطوط قطع حدوث خاللها يتم ال المجال خطوط

المحركة القوة مقدار وبالتالي صفرا، التيار قيمة فتكون: . الشكل في كما صفرا تساوي التأثيرية الكهربائية

زاوية )- 2 الملفمن تحرك 0عند 90إلى( )° يقطع (° ، قيمة أعلى على فنحصل المجال، خطوط من المزيد الملف

في كما بالموجب، التأثيرية الكهربائية المحركة للقوةالشكل:

الملفمن )- 3 تحرك 90عند 180إلى( )° القوة (° تتناقص ، الصفر، إلى العظمى قيمتها من التأثيرية الكهربائية المحركة

: الشكل في كما

13


12F.22.4

[Type text]

الملفمن )- 4 يتحرك 180عندما 270إلى( )° يحصل (° ، السالب باالتجاه لكن المجال لخطوط قطع عملية أكبر

قيمة أعلى التأثيرية الكهربائية المحركة القوة فتكون: الشكل في كما بالسالب،

ي - 5 الملفمن )عندما 270تحرك 360إلى( )° تتناقص (° ، الملف ويكون الصفر، إلى التأثيرية الكهربائية المحركة القوة

: الشكل في كما كاملة، دورة أكمل قد عندها

أن ذلك من تتغير نستنتج التأثيرية الكهربائية المحركة القوةللزاوية ) القوة ،( θتبعا دالة أن يبين التالي البياني والشكل

جيب دالة هي التأثيرية الكهربائية .sinusoidalالمحركة

14


12F.22.4فيزيائية كميات

-1 هيرتز )( التردد: ووحدته ، ورمزه الثانية، في الملف دورات عدد هو .)(

-2 : الدوري ووحدته )( الزمن ، ورمزه واحدة، دورة زمن هو .)(

-3 الزاوية : )( السرعة الثانية: )( في راديان ووحدتها أوميغا، ويلفظ ، ورمزها الثانية في الملف يدورها التي بـالراديان الزاوية هي .

: ثانية لكل بدورة أيضا الزاوية السرعة تقاس أن ويمكن الدوران، معدل أحيانا الزاوية السرعة على )(. يطلق

بالعالقة )( الزاوية السرعة مع بالراديان الزاوية :ترتبط

العالقة من التردد بداللة الزاوية السرعة قيمة :تحسب

أو )( أيضا التأثيرية الكهربائية المحركة للقوة القصوى للقيمة )(. يرمز

[Type text]

للقوة الجيبية الدالة معادلة كتابة يمكن المحركةوبالتاليالتأثيرية ) :emfالكهربائية التالي( بالشكل

emf=emfmax sinθ

أو:

emf=emfmax sinωt

حيث:

emf max=NBAω

للقوة العالقة كتابة التأثيرية )ويمكن الكهربائية (emfالمحركة: التالي بالشكل

emf=NBAω sinωt

حيث:N :الملف لفات عددB( :تسال بوحدة وتقاس المغناطيسي، المجال (.TشدةA( :بوحدة وتقاس الملف، سطح (. m2مساحةω( :بوحدة وتقاس الزاوية، (.rad/sالسرعة

emf :اللحظية القوة التأثيرية الكهربائية وتقاس المحركة ، فولت (.V )بوحدةemf max :القوة. العظمى التأثيرية الكهربائية المحركة

القوة: مثال العظمى احسب التأثيرية الكهربائية المحركةمقطعه ) مساحة 0.01لمولد m2( )الملف لفات عدد كان إذا ،

وتردده( )100 50لفة Hz( )المغناطيسي المجال شدة وكانت ،0.05 T .)الحل:

emf max=NBAωemf max=100×0.05×0.01×2 π×50emf max=15.7 V

15


الكهرباء توليد noitats rewoP محطة 5.22.F21األهداف

األحفوري بالوقود الكهرباء توليد محطة أجزاء . يعددالكهرباء توليد محطة في الغاز مصدر .يذكر

بالتوربينات المدارة الكهرباء توليد محطة أجزاء من جزء كل أهمية .يفسراألحفوري بالوقود الكهرباء توليد محطة في الكهرباء توليد طريقة .يفسر

األساسية المصطلحاتأحفوري sleuf lissoF وقود

الطاقة noitats rewoP محطة

[Type text]

الحقيقة في هي الكهربائية الطاقة إنتاج أو توليد عملية إنمصادر حسب آخر إلى شكل من الطاقة تحويل عملية

الطاقة، لهذه المطلوبة الكميات وحسب المتوفرة الطاقةأنواع وكذلك التوليد محطات أنواع يحدد الذي األمر

نوع تحديد في تؤثر كلها ومصادره الوقود وأنواع االستهالك. وطاقتها ومكانها المحطة

. البخارية الكهرباء توليد محطة الوحدة هذه في يهمنا ما

: البخارية التوليد محطات مكونات

األجزاء من عامة بصورة البخارية التوليد محطات تتألف: الشكل في كما التالية الرئيسية

1: والمرجل- الفرن. الفرنأ( ويختلف: الوقود لحرق كبير وعاء عن عبارة وهو

ويلحق المستعمل، الوقود لنوع وفقا الوعاء هذا ونوع شكلالمخلفات ورمي الوقود وتداول ونقل تخزين وسائل به

الصلبة.تسخن: المرجلب( نقية مياه على يحتوي كبير وعاء وهو

. بخار إلى المياه هذه لتتحول الوقود حرق بواسطةواحد حيز في والمرجل الفرن يكون األحيان من كثير فيالمراد والماء المحترق الوقود بين المباشر لالتصال تحقيقا

تسخينه.2: التوربين-

. دورانه على فيعمل بالتوربين البخار يصطدم3 : الكهربائي- المولد

محور مع مباشرة مربوط كهربائي مولد عن عبارة هوللتوربين الحركية الطاقة تحويل على يعمل الذي التوربين

. كهربائية طاقة إلى

16


[Type text]

4: المحول- أسالك في ذلك بعد نقله ليتم التيار وخفض الجهد برفع يقوم

النقل.

17


12F.22.5الطاقة توليد محطات أنواع

- البخارية التوليد محطة - النووية التوليد محطة - المائية التوليد محطة

- بالرياح توليد محطة - الشمسية بالطاقة توليد محطة

.وغيرها

العذبة المياه مصادر فيها تقل التي البالد في خاصة اإلنتاج ثنائية يجعلها الذي األمر المالحة، المياه لتحلية استعمالها بإمكانية تمتاز كما الضخمة، إلمكاناتها بالنسبة تكاليفها ورخص للتبريد كثيرة مياه إلى تحتاج ال وهي صيانتها، وسهولة تركيبها وسرعة حجمها بكبر البخارية المحطات .تمتاز )( الوقود )( من كبيرة كمية وتستهلك نسبيا قصير الزمني عمرها أن كما و بين يتراوح الذي المردود ضعف فهي سيئاتها .وأما

الوقود وحرق وتداول وتخزين نقل طرق حيث من إال المختلفة الوقود أنواع تستعمل التي البخارية التوليد محطات بين أساسية فوارق يوجد . الغازي )( أو سائل وقود بصورة كان إن وحرقة وتخزينه نقله لسهولة بنسبة يستعمل أصبح حيث الحرارية التوليد محطات في جذريا تغييرا أحدث ومنتجاته البترول واستخراج اكتشاف أن إال القرن، هذا وأوائل الماضي القرن أواخر في شائعا الحجري الفحم استعمال كان .وقد

[Type text]

بالتوربينات الطاقة توليد محطات تلخيصعمل ويمكن: الشكل في كما األحفوري، والوقود الغازية

الطاقة -1 تحويل ليتم خاصة أفران في الوقود حرق يتم. حرارية إلى الكيميائية

في -2 المياه تسخين في الحرارية الطاقة تستعملوضغط حرارة درجة في بخار إلى وتحوله مراجل

معين.بالدوران -3 تبدأ التي توربينات على البخار تسليط يتم

حركية طاقة إلى الحرارية الطاقة فتتحولمحور -4 مع مباشرا ربطا الكهربائي المولد محور يربط

من الحركية الطاقة فتتحول البخارية التوربينات. المولد في كهربائية طاقة إلى التوربينات

وخفض -5 الجهد رفع على يعمل بمحول المولد يربطوأماكن لمنازلنا النحاس أسالك عبر ينتقل الذي التيار

عملنا.

18


[Type text]

19


التيار قيم مربع لمتوسط التربيعي eulaV erauqS naeM tooR الجذر 6.22.F21األهداف

للتيار الفعالة القيمة .يذكررياضية مسائل حل في والجهد للتيار الفعالة القيمة مفهوم .يطبق

األساسية المصطلحاتمتردد تيار

tnerruc gnitanretlAycneuqerF التردد

الدوري doireP الزمنالفعالة القيمة

tnerruc evitceffE

والجهد للتيار الفعالة القيمة يمثل الكهربائية األجهزة جميع على المكتوب .الرقم

الفعالة القيم تقيس المتردد التيار قياس أجهزة .جميع

[Type text]

( عند فإن ) مصباح مقاومة خالل كهربائية دائرة في تيار مرور. حرارية لطاقة تتحول الكهربائية الطاقة

شدته ) مستمر تيار مرور يبين التالي وخالل( 1Aالشكل ، العظمى ) قيمته متردد تيار مر الزمن 1نفس A )نفس في

المقاومة.

التيار بفعل المقاومة في ارتفعت الحرارة درجة أن نالحظإلى ) إلى( 100المستمر المتردد التيار بفعل ارتفعت بينما ،

(70.7.): التيارين لكال الحراري األثر نسبة نحسب أن أردنا ولو

المتردد التيار أحدثه الذي الحراري األثر ∶األثرالمستمر التيار أحدثه الذي الحراري

: يساوي لوجدناه100 :70.7

تساوي ) النسبة (.0.707وهذه

تسمى المتردد للتيار قيمة اعتبرت الفعالة ولهذا القيمةIللتيار ) eff( )للتيار التربيعي الجذر متوسط Iأو rms)،

: بأنها وتعرفالتي الحرارة كمية نفس يولد الذي المستمر التيار شدة

نفس في الزمنية الفترة نفس خالل متردد تيار يولدهاالمقاومة.

المتردد ) للتيار الفعالة القيمة حساب Iويمكن eff=I rms )من خالل:

I eff=Imax√2

20


[Type text]

أو:I eff=0.707× Imax

21


12F.22.6 )( للجهد بالنسبة وكذلك ، بـ للتيار قيمة ألقصى الرمز )(. يمكن

[Type text]

للجهد ) الفعالة القيمة لحساب بالنسبة Vوكذلك eff=V rms:)

V eff=V max

√2أو:

V eff=0.707×V max

Iحيث ) eff( Vو( eff . والجهد( التيار من لكل الفعالة القيم تمثالنالقيم )ويسميان مربع لمتوسط التربيعي (.rmsالجذر

)Imaxأما ) Vو( max )التيار من لكل القصوى القيم فتمثالنوالجهد.

يمر: (1مثال ) متردد لتيار التربيعي الجذر متوسط احسبللتيار ) القصوى القيمة كانت إذا كهربائي، مصباح 6.8في A.)

I eff=Imax√2

I eff=6.8√2

I eff=4.8 A

فولتميتر،: (2مثال ) بجهاز تقاس متردد تيار دائرة في الجهدالجهاز ) قراءة كانت 120إذا V )في للجهد قيمة أقصى احسب ،

الدائرة.V eff=

V max

√2

⟹V max=V eff √2

V max=120×√2

V max=169.7 V

22


الكهربائية sremrofsnarT المحوالت 7.22.F21األهداف

الكهربائية المحوالت تركيب . يصفالكهربائية المحوالت عمل آلية .يفسر

المحوالت نوعي بين .يقارنالكهربائية المحوالت استخدامات .يفسر

الكهربائية الطاقة نقل على مسائل .يحل

األساسية المصطلحاتremrofsnarT محولnoissimsnarT نقلابتدائي lioc yramirP ملف

ثانوي lioc yradnoceS ملفeroC القلب

[Type text]

: الكهربائي المحول ) أو ) رفع منه الغرض متحرك غير ستاتيكي جهاز عن عبارة

.) المترددة ) التأثيرية الكهربائية المحركة القوة خفض

: المحول تركيب: هي رئيسة أجزاء ثالثة من المحول يتركب

ابتدائي- 1 المتردد )primary coilملف التيار بمصدر يوصلV p .)ثانوي- 2 بالحمل )secondary coilملف Vيوصل s.) مغلق coreقلب- 3

مادة من مصنوعحديد ) فيرومغناطيسية) ، سليكوني مطاوع

عن عبارة ويكونمعزولة رقيقة شرائح

للحد وذلك بعضها، عن. الدوامية التيارات من

مالحظة: الملف يكتسب إنما و الملفين بين مباشر اتصال يوجد ال

من الناتج الكهرومغناطيسي الحث بواسطة جهده الثانوي. فاراداي قانون حسب االبتدائي الملف

: المحول عمل شرح) المتناوب ) المتردد للتيار بمصدر االبتدائي الملف توصيل عند

القلب عبر ينتقل متغير مغناطيسي مجال التيار تغير عن ينشأكهربائية محركة قوة فتتولد الثانوي الملف إلى الحديدي

ويعتمد فاراداي، قانون حسب الثانوي الملف في تأثيريةالثانوي ) الملف في المتولد الجهد فرق Vمقدار s )مقدار على

االبتدائي ) الملف في المؤثر الجهد Vفرق p )لفات عدد وعلىالثانوي ) Nالملف s( )االبتدائي لفات Nوعدد p: العالقة( حسب

V p

V s=N p

N s

أسالك مقاومة بسبب المحول حرارة درجة ترتفع وعادةالقلب في المتولدة الدوامية التيارات وبسبب ملفاته،

خاص زيت في تغمر الضخمة المحوالت فإن ولهذا الحديدي،. الملفات تبريد أجل من مضخة بواسطة يدار

23


[Type text]

24


12F.22.7

[Type text]

: المحوالت أنواعرافع- 1 : Step-upمحول

الملف في التأثيرية الكهربائية المحركة القوة يرفع محول. االبتدائي الملف في عنها الثانوي

لفات عدد من أكبر الثانوي الملف لفات عدد فيه ويكون. االبتدائي الملف

جهد من أكبر الثانوي الملف جهد ألن رافع محول ويسمى. االبتدائي الملف

خافض- 2 :Step-downمحولالملف في التأثيرية الكهربائية المحركة القوة يخفض محول

. االبتدائي الملف في عنها الثانويلفات عدد من أكبر االبتدائي الملف لفات عدد فيه ويكون

. الثانوي الملفجهد من أقل الثانوي الملف جهد ألن خافض محول ويسمى

. االبتدائي الملف

لفات: مثال عدد كان إذااالبتدائي ) (500الملفالملف لفات وعدد لفة

في( 50الثانوي ) لفة . احسب كهربائي محول

إذا الثانوي الملف جهد

V p

V s=N p

N s

⟹V s=V pN s

N p

V s=220×50

500=22 V

25


[Type text]

المصدر جهد كاناالبتدائي للملف المغذي

(220 V.)

26


12F.22.7

[Type text]

: الكهربائي المحول نوعي بين المقارنة يبين التالي الجدولللجهد رافع خافض محول محول

للجهد

رسمتخطيطي عددNاللفات p<N sN p>N s

جهدVالملف p<V sV p>V s

شدةIالتيار p> I sI p< I s

االستخدام

توليد محطات فيالطاقة

على التيار توزيعالمستهلكين

: المحول كفاءةإلى الثانوي الملف في الكهربائية الطاقة بين النسبة هيبين النسبة هي أو االبتدائي الملف في الكهربائية الطاقة

. االبتدائي الملف وقدرة الثانوي الملف قدرة

e=Ps

Pp×100%

: النقل كفاءةأماكن إلى تصل التي الكهربائية الطاقة بين النسبة هي

. التوليد محطات في الناتجة الكهربائية والطاقة االستهالك

27


11A.31.7الكهربائية القدرة :عالقات

الكهربائية الطاقة :عالقات

:حيث

واط بوحدة وتقاس الكهربائية، )(. القدرة

فولت بوحدة ويقاس الكهربائي، )(. الجهد

أمبير بوحدة وتقاس الكهربائي، التيار )(. شدة

أوم بوحدة وتقاس الكهربائية، )(. المقاومة

جول بوحدة وتقاس الكهربائية، )(. الطاقة

الثانية بوحدة ويقاس التشغيل، )(. زمن

[Type text]

: المثالي للمحول القدرة قانونوكانت مغلقة، دائرة في بجهاز الثانوي الملف وصل إذا

الكهربائية ) مساوية( Ppالقدرة االبتدائي للملف المغذيةالثانوي ) الملف دائرة في المستهلكة الكهربائية ،(Psللقدرة

. مثاليا الحالة هذه في المحول سمي

مساوية الثانوي الملف قدرة تكون المثالي المحول في إذن: أن أي االبتدائي، الملف لقدرة

Pp=I pV p=P s=I sV s

: المثالية المحوالت في صحيحة التالية المعادلة تكون وأيضاV s

V p=

N s

N p=I p

I s

المثالي ) المحول كفاءة أن نستنتج 100ومنه معظم( % لكن ، كفاءتها ) تكون ال وبالتالي الطاقة، من جزءا تفقد المحوالت

100 %.)

: التالية المعادلة من الكفاءة تحسب الحالة هذه وفي

e=Ps

Pp×100%

e=V s I sV p I p

×100 %

28


12F.22.7المحوالت

الكهربائية الوظيفة حيث من المحوالت :تصنيف

-1 قدرة محوالتremrofsnart rewoP

الكهربائية التوليد ومحطات الكهربائية النقل شبكات في المستخدمة المحوالت .وهي

-2 توزيع محوالتremrofsnart noitubirtsiD

الكهربائية التوزيع شبكات في المستخدمة المحوالت .وهي

-3 قياس محوالتنوعين إلى :وتنقسم

جهد( محوالت أremrofsnart egatloV

تيار( محوالت بremrofsnart tnerruC

[Type text]

وكيفية المحوالت في الطاقة فقد أوجه يوضح التالي الجدول: منها الحد

الطاقة فقد فقد أسباب من الحد طرقالطاقة

الكهربائية الطاقة من جزءحرارية طاقة إلى يتحول

. األسالك مقاومة بسبب

الملفات أو األسالك تصنعمقاومة له الذي النحاس من

. منخفضة نوعيةالكهربائية الطاقة من جزء

التيارات بسبب يفقدالقلب في المتولدة الدوامية

الحديدي.

من الحديدي القلب يصنعالحديد من رقيقة شرائح

معزولة السليكوني المطاوع . بعضها عن

الكهربائية الطاقة من جزءطاقة صورة في يفقد

تحريك في تستنفذ ميكانيكيةالمغناطيسية الجزيئات

للقلب.

الحديد من القلب يصنعحركة لسهولة المطاوع

. المغناطيسية جزيئاته

الفيض خطوط من جزءخارج يتسرب المغناطيسي

تقطع فال الحديدي القلب. الثانوي الملف

داخل االبتدائي الملف يوضع. عنه ويعزل الثانوي الملف

29


12F.22.7

[Type text]

: المحوالت استخداماتالكهربائية القدرة نقل هي المحوالت استخدامات أهم من

توزيعها أماكن إلى توليدها أماكن من بعيدة لمسافاتواستخدامها.

في فيوجد أغراض لعدة أيضا الكهربائي المحول ويستخدماألجهزة وأغلب واسع، بشكل الكهربائية الدوائر معظم

إنها بل والخالطات، والمسجل والغسالة كالمكيف الكهربائيةنظام في أساسيا جزءا وصارت السيارات في تستخدم باتت

. السيارات عمل

مسافات إلى الكهربائية للطاقة المحوالت نقلبعيدة:

في الكهربائية الطاقة من كبيرة كميات تنقل المحلية الشبكة وغالبا المستهلكين، إلى الطاقة توليد محطات من ثانية، كل

( : . أن وبما كبيرة مسافات عبر P=Iتكون ×V )فيمكن ، : الكهربائية الطاقة لنقل الطريقتين إحدى استخدام

. عالي وتيار منخفض جهد. منخفض وتيار عالي جهد

الطريقة دوما المحلية الشبكة تستخدم لماذا نتساءل ولعلناالثانية؟

. المقاومة في حرارة ينتج التيار أن تذكرمقاومة ) تمتلك الكابالت كانت ( )Rوإذا تيارا وتحمل ،I )فإن ،

: هي الثانية في حرارة إلى المتحولة الطاقة

P= Et=I 2R

.Pحيث ) المفقودة( أو المتحولة أو المستنفذة القدرة هي

الكثير ينتج األولى الطريقة في العالي التيار أن يعني وهذاعلى إال المستهلك يحصل وال الكابالت، في الحرارة من

الطريقة في أما الكهرباء، توليد محطة من الطاقة من القليل . الطاقة فقدان من يقلل المنخفض فالتيار الثانية

30


[Type text]

في المحوالتنظام كل نهاية

ثم الجهد ترفعقبل تخفضهإلى وصوله

كما المنازل. الرسم في

31


12F.22.7

[Type text]

:مثالنقل ) 2يتم MW )نقل كابالت عبر الكهربائية الطاقة من

إذا(. 2Ωمقاومتها ) الكابالت في المفقودة القدرة احسب: جهد فرق تحت الطاقة انتقلت

40أ( ) kV)4ب( ) kV)

الحل:للحالتين الكابالت في التيار حساب يجب البداية في

: المعادلة باستخدام

P=I ×V

⟹ I= PV

= 2×106

40×103 =50A

I= PV

=2×106

4×103 =500 A

باستخدام الحالتين في المفقودة القدرة حساب يمكننا واآلن: التالية المعادلة

P=I 2R

P=502×2=5000W=5kW

P=5002×2=500,000W=500 kW

القدرة في الفقد فإن مرات عشر التيار تضاعف كلما إذنبمقدار ) أكبر .100يكون مرة(

32


[Type text]

المغناطيسي تجتاز: الفيض التي المجال خطوط عدد هوبالرمز ) له ويرمز ما، سطحا قياسه( Φعموديا ويبرووحدة

Weber( Wb).

المغناطيسي الفيض التي: كثافة المجال خطوط عدد هوبالرمز ) له ويرمز ، المساحات وحدة عموديا ووحدة( Bتجتاز

تسال Tesla( T.)قياسه

: الفيضهي بكثافة الفيض تربط التي العالقةΦ=NABcosθ

الكهرومغناطيسي الحث قوة: ظاهرة تولد ظاھرة ھيمغلقة موصل دائرة في تأثيري وتیار تأثيرية كهربائية محركة

. متغير مغناطیسي مجال بتأثیر

: تساوي الثأثيرية الكهربائية المحركة القوةemf=Blv sin θ

الطاقة تحويل على يعمل ميكانيكي جهاز الكهربائي المولد. كهربائية طاقة إلى الحركية

: من البسيط الكهربائي المولد يتركبo. قلب حول ملفوفة معزولة موصلة مادة من ملفo. منتظم مغناطيسي مجالo. بعضهما عن مفصولتان نحاسيتان حلقتانo. الكربون من فرشاتان

: يستخدم اللحظية التأثيرية الكهربائية المحركة القوة لحسابemf=NBAω sinωt

طريق عن التوربينات باستخدام الكهربائية التيارات توليد يمكندوران على يعمل لبخار الماء فيتحول أفران في الوقود حرق

. الكهربائية الطاقة يولد بمولد المرتبط التوربين

( للتيار التربيعي الجذر متوسط المتردد للتيار الفعالة القيمةمعدل(: نفس ينتج الذي المستمر التيار قيمة هي المتردد

. الظروف نفس تحت المتردد التيار ينتجه الذي الطاقة

: والجهد للتيار الفعالة القيم لحسابI eff=

Imax√2

=0.707×Imax

V eff=V max

√2=0.707×V max

... أن تذكر

33


[Type text]

تعمالن: المحول دائرتين بين الكهربائية القدرة لنقل أداة هوهو المحول استخدام من الغرض أن أي مختلفين جهدين على

. التردد على المحافظة مع الجهد فرق قيمة تغيير

: هي رئيسة أجزاء ثالثة من الكهربائي المحول يتركبo. الكهرباء بمصدر يوصل ابتدائي ملفo.) الكهربائي ) الجهاز بالحمل يوصل الثانوي ملفo. حديدي قلب

المحوالت :أنواعo عدد من أكبر الثانوي الملف لفات عدد رافع، محول

. االبتدائي الملف لفاتo عدد من أقل الثانوي الملف لفات عدد خافض، محول

. االبتدائي الملف لفات

من لكل والتيار اللفات وعدد الجهد بين تربط التي العالقة: والثانوي االبتدائي الملف

V s

V p=N s

N p=I p

I s

لمسافات الكهربائية القدرة نقل المحوالت استخدامات أهم من. واستخدامها توزيعها أماكن إلى توليدها أماكن من بعيدة

34


[Type text]

الكهرومغناطيسي : - (1) الحث عرف

التأثيرية - الكهربائية المحركة القوةالمحركة (2) القوة عليها تتوقف التي العوامل اذكر

. التأثيرية الكهربائية

(3): يأتي ما عللالمحول .1 في االبتدائي الملف في طاقة تستهلك

الثانوي الملف دائرة تكون عندما الكهربائيمغلقة.

2.. المستمر بالتيار الكهربائي المحول يعمل ال3.. المطاوع الحديد من المحول في القلب يصنعفي .4 والثانوي االبتدائي الملفين أسالك تصنع

. النحاس من المحولكفاءته .5 محول يوجد 100ال %

الكهربائي؟ (4) للمحول الرئيسية األجزاء اذكر

(5). المحول عمل مبدأ ما

اللفات – –(6) عدد حيث من المحوالت أنواع بين قارناالستخدام.

(7): التالي الشكل في المرقمة األجزاء اسم بكتابة قم

35


[Type text]

36


[Type text]

: حسابية مسائلمساحته )(1) 3−10×4.0ملف m2( )لفاته يدور( 100وعدد لفة

20بتردد ) Hz( )شدته مغناطيسي مجال 5−10×7.5في T)، احسب:

.ا. الملف في المتولدة المحركة للقوة العظمى القيمة

مستوى ب. يصنع عندما المتولدة، اللحظية المحركة القوةزاوية ) 45الملف °. المجال( مع

على )(2) يحتوي مقطعه( )200مولد ومساحة 100لفة cm2) شدته ) منتظم مغناطيسي مجال في 2−10×4يدور T)

مقدارها ) منتظمة زاوية 157بسرعة rad/s: احسب( ،.ا. التأثيرية المحركة للقوة قيمة أقصىمستوى ب. يصنع عندما المتولدة اللحظية المحركة القوة

زاوية ) 30الملف °. المجال( مع

الفعالة )(3) قيمته جهد فرق على تعمل كهربائية 300مدفأة V) مقدارها ) :600Ωومقاومة احسب( ،

.ا. للجهد العظمى القيمة

.ب. المدفأة في المار للتيار الفعالة القيمة

ساعة ج. لمدة المدفأة في المتولدة الحرارية الطاقةواحدة.

من )(4) يتكون )1000محول و( االبتدائي الملف في (500لفةاالبتدائي التيار قيمة كانت إذا الثانوي، الملف في لفة

( ) 40الدخل) mA) ؟( ) الخرج الثانوي التيار قيمة هي ما ،

على )(5) يحتوي رافع )400محول و( االبتدائي الملف في لفة600 . االبتدائي( الملف وصل إذا الثانوي الملف في لفة

جهده ) المتردد للتيار 120بمصدر V )الجهد قيمة هي ما ، ) ؟ ) الخرج الثانوي

لتحويل )(6) استخدم 120محول V( )3وتيار A( )2500إلى V.)؟ ا. المستخدم المحول نوع هو مالفات ب. عدد إلى الثانوي الملف لفات عدد نسبة هي ما

؟ االبتدائي الملفالملف ج. في سينشأ الذي التي التيار قيمة هي ما

؟ الثانوي

على )(7) يحتوي مثالي )50محول و( االبتدائي الملف في لفة250( . المتردد( التيار وجهد الثانوي الملف في (12Vلفة

. ؟ الثانوي الملف قدرة أوجد االبتدائي بالملف وصل

في (8) الرئيسة المحوالت بين النقل لخطوط المقاومة مقدارهو ) وبيتك الخاص( 2000Ωمنطقتكم الكهربي الجهد وفرق ،

هو ) 220بالمأخذ V .)بسبب فقدت التي القدرة مقدار هو ماالكهربائي؟ التيار مقاومة وجود

37


[Type text]

38


[Type text]

(9): أدناه المحول دائرة في الحمل وجهد الحمل تيار احسب

مع (10) كهربائي لجهاز الجهد فرق تغير يمثل التالي الشكل: أوجد الزمن،

1.. الدوري الزمنالتردد..23.. للجهد العظمى القيمة4.. للجهد الفعالة القيمةالجهاز ).5 مقاومة أن علما للتيار الفعالة (.150Ωالقمة

39


[Type text]

12FP.3_22 Electricity generation and transmission Web viewالقوة المحركة...

Documents

Transcript of 12FP.3_22 Electricity generation and transmission Web viewالقوة المحركة...