كهرباء الاستعمال: المحولات والمحركات الكهربائية والتحكم فيها

مقدمة

كهرباء الاستعمال هي فرع من فروع الهندسة الكهربائية يهتم بكيفية استخدام الطاقة الكهربائية في تشغيل الأجهزة والأنظمة المختلفة، وتشمل فهم مكونات الشبكات، المحولات، المحركات، وأنظمة التحكم المرتبطة بها. تعتبر المحولات والمحركات من أهم العناصر التي تُستخدم في معظم التطبيقات الصناعية والتجارية والمنزلية.

1. المحولات الكهربائية (Transformers)

1.1 تعريف المحول

المحول الكهربائي هو جهاز ثابت يستخدم لنقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى عبر الحث الكهرومغناطيسي، مع تغيير قيمة الجهد والتيار حسب الحاجة.

1.2 مكونات المحول

• الملفات الابتدائية والثانوية: لنقل الطاقة.

• القلب الحديدي: لتجميع خطوط الفيض المغناطيسي.

• مواد العزل: لفصل الملفات كهربائيًا.

1.3 أنواع المحولات

1. محولات رفع الجهد (Step-up).

2. محولات خفض الجهد (Step-down).

3. محولات العزل (Isolation Transformers).

1.4 تطبيقات المحولات

• شبكات النقل والتوزيع.

• أنظمة الطاقة في المصانع.

• أجهزة الإلكترونيات والتحكم.

2. المحركات الكهربائية (Electric Motors)

2.1 تعريف المحرك

المحرك الكهربائي هو جهاز يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، ويستخدم في تشغيل الآلات والمعدات.

2.2 أنواع المحركات

1. محركات التيار المستمر (DC Motors): تستخدم في التحكم الدقيق بالسرعة والعزم.

2. محركات التيار المتردد (AC Motors):

   • محركات تحريضية (Induction Motors).

   • محركات متزامنة (Synchronous Motors).

2.3 مكونات المحرك الكهربائي

• الجزء الثابت (Stator): يولد المجال المغناطيسي.

• الجزء الدوار (Rotor): يتحرك بفعل المجال المغناطيسي.

• المحامل (Bearings): لتقليل الاحتكاك.

3. التحكم في المحركات الكهربائية

3.1 طرق التحكم في السرعة

• التحكم في الجهد.

• التحكم في التردد (VFD – Variable Frequency Drive).

• التحكم بالمجال المغناطيسي.

3.2 أنظمة الحماية

• قواطع التيار (Circuit Breakers).

• مرحلات الحماية (Relays).

• مستشعرات الحرارة والضغط.

3.3 التحكم الآلي (Automation)

• وحدات التحكم المنطقي المبرمج (PLC).

• أنظمة SCADA للمراقبة والتحكم عن بعد.

4. الصيانة والفحص

• للمحولات: قياس مقاومة العزل، فحص مستوى الزيت، التأكد من عدم وجود تسرب.

• للمحركات: فحص المحامل، تنظيف الأجزاء الداخلية، التأكد من سلامة الملفات.

الخاتمة

فهم أساسيات المحولات والمحركات الكهربائية والتحكم فيها هو حجر الأساس لأي فني أو مهندس كهرباء. هذه الأجهزة هي العمود الفقري للصناعة والمرافق العامة، وصيانتها وتشغيلها بكفاءة يضمن استمرار العمل بأعلى كفاءة وأمان.

تحميل كتاب كهرباء استعمال لشرح المحولات و المحركات الكهربائية و التحكم فيها