التردد الكهربي Electrical Frequency (الجزء الاول)

التردد الكهربي Electrical Frequency


في عام 2015 ، استهلكت المملكة المتحدة ما يقرب من 303 تيراوات من الكهرباء (303TWh) وفقًا للإحصاءات الحكومية  ، وهي قوة هائلة توجد حولنا وتوحي بأن العالم الحديث يواجه شبكة هائلة من الكهرباء  و من الضروري التحكم فيها حتي يتم تزويد منزلك ومكان عملك بالطاقة الكهربية الموثوق بها وهذا يعني أن هاتفك المحمول سوف يستمر في الشحن وستستمر الغسالة والثلاجة وجميع الاجهزة الاخري في اداء وظائفها بالشكل المطلوب .
لكن توليد الكهرباء وتداولها بمستويات آمنة وقابلة للاستخدام ليست مهمة سهلة ، فأحد أكثر الجوانب التي يتم تجاهلها للقيام بذلك هو التردد الكهربائي وكيفية تنظيمه ، فما هو التردد الكهربي ؟ لفهم التردد ، نحتاج نبذة حول توليد الطاقة الكهربية ، 

 فالمولدات بمختلف انواعها التقليدية تعمل عن طريق تحويل الطاقة الحركية للتوربينات المتصلة بالجزء الدوار في المولد (Rotor) إلى طاقة كهربائية ،  فمثلا في المولدات البخارية مثلا، يقوم البخار ذو الضغط العالي بتدوير التوربينات التي تقوم بدورها بلف وتدوير الجزء  الدوار (Rotor) الموجود داخل الجزء الثابت بالمولد(Stator) ، ليتحول الجزء الدوار الي مغناطيس له قطبان يدور داخل كتلة نحاسية متمثلة في الجزء الثابت ويتم توليد تيار كهربائي ، نظرًا لأن المجال المغناطيسي له قطبين شمالي وجنوبي ، فإن اللفائف النحاسية الخاصة بالجزء الثابت تواجه تغييراً في اتجاه المجال المغناطيسي في كل مرة يتحول فيها الدوار. وهذا يجعل اتجاه التيار الكهربائي يتغير مرتين لكل دورة  ولذلك يسمى التيار المتردد (AC) ، وهنا يأتي تعريف التردد الكهربائي والذي يعبر عن عدد الدورات في الثانية - ويقاس بوحدة هرتز HZ تقديرا للعالم الالماني هرتز والعلاقة بين التردد والزمن هي F=1/T   حيث T الزمن بالثانية ، F هو التردد بالهرتز 

ولقياس التردد يستخدم جهاز الهرتزميتر او ملتيميتر مزود بهذه الميزة او بجهاز الاوسكليسكوب Oscilloscope ، 
وهناك نطاقات مختلفة من الترددات حسب التطبيق المستخدمة فيه مثل  ترددات الصوت (نطاق السمع البشري) من 15 هرتز إلى 20 كيلو هرتز  وترددات الراديو(Radio frequencies) من  30-300  كيلو هرتز ومتحكمات تغييرالتردد (variable-frequency drive (VFD)) والتي تستخدم نطاقات للتردد من 1 إلى 20 كيلو هرتز 
Variable Frequency Drive
Hertz meter

    لماذا 50 & 60 هرتز هما الاكثر شيوعا في الشبكة العامة


عندما تكون قيمة التردد عالية  ستؤدي إلى زيادة المعاوقة impedance  في خطوط النقل وزيادة الحرارة بالمعدات وبالتالي تقليل كفاءة النقل ،
 اما إذا كان التردد منخفضًا ، فستزداد احجام وتكلفة المعدات الكهربائية ، كما اننا سنلاحظ ان الاضاءة تومض بوضوح ،  لقد أثبتت التجارب ان استخدام 50 هرتز و 60 هرتز هو الافضل بين باقي الترددات .

العالم الالماني هرتز

                           طريقة التحكم في التردد


التحكم في التردد شيء صعب اذا لم تكن كمية الكهرباء التي يتم توليدها متطابقة مع الكمية التي تستهلك ، بمعنى إذا كان هناك طلب على الكهرباء يفوق الانتاج ، فسوف ينخفض ​​التردد ، إذا كان هناك الكثير منها متوفر بدون استهلاك  فسوف يزيد التردد ، وهماك هامش تفاوت بسيط يجب الا يزيد عنده الارتفاع او الانخفاض في التردد  يقدر ب 1% أعلى أو أقل من قيمة التردد ،  واذا زاد او قل عن ذلك فانه يهدد بإتلاف المعدات ، وهذا رابط يوضح مدي اختلاف التردد ببريطانيا العظمى عن  50 هرتز
(http://www.gridwatch.templar.co.uk/)
محطات توليد drax 

ونجد انه في بريطانيا مثلا يتم التحكم في التردد تلقائيا وتحت ادارة نظام نقل الجهد العالي في البلاد (الشبكة الوطنية في المملكة المتحدة) بحيث يمكن للشبكة أن تصدر تعليمات لمحطات الطاقة الموجودة بالبلد (Drax power station) لجعل وحدات التوليد الخاصة بهم تستجيب تلقائيًا للتغيرات في التردد ، فمثلا إذا زاد التردد فسوف يقلل التوربين من تدفق البخار. وبالتالي ستتغير كمية الكهرباء الناتجة من المحطة ، وهذا رابط لمحطات التوليد بالمملكة المتحدة
http://www.powerstations.uk/drax-power-station-turbines/ 
                                  
                                    المصادر 
- http://tiny.cc/0d79fz
- http://tiny.cc/fe79fz
- http://tiny.cc/8e79fz

سبحانك اللهم وبحمدك أشهد أن لا إله إلا أنت أستغفرك وأتوب إليك

تعليقات

إرسال تعليق

المشاركات الشائعة من هذه المدونة

Capacitor Characteristics خصائص المكثفات

صورة
  Capacitors Characteristics خصائص المكثفات هناك مجموعة مذهلة من خصائص المكثفات والمواصفات المرتبطة بالمكثف وقراءة المعلومات المطبوعة على جسم المكثف قد يصعب فهمها خاصةً عند استخدام الألوان أو الرموز الرقمية. إن أفضل طريقة لمعرفة خصائص المكثف أولاً تحديد نوع العائلة التي ينتمي إليها المكثف سواء كانت سيراميك أو فيلمية   أو بلاستيك أو إلكتروليتيك ، وقد يكون من الأسهل تحديد خصائص المكثف المحددة بعد ذلك . فعلى الرغم من أن اثنين من المكثفات قد يكون لهما نفس قيمة السعة بالضبط ، إلا أنه قد يكون لهما معدلات جهد مختلفة وإذا تم استبدال مكثف جهد مصنّف أصغر بدلاً من مكثف جهد مصنّف أعلى ، فقد يؤدي الجهد الزائد إلى إتلاف المكثف الأصغر . والمكثف ، كما هو الحال مع أي مكون إلكتروني آخر يتم تعريفه بسلسلة من الخصائص ويمكن دائمًا العثور على خصائص المكثفات في أوراق البيانات التي توفرها الشركة المصنعة ، وفيما يلي بعض الخصائص الأكثر أهمية للمكثفات :- 1.     السعة الاسمية Nominal Capacitance ( C ) القيمة الاسمية للسعة ( C ) هي أهم خصائص المكثف وتُقاس بوحدات بيكوفاراد ( pF ) أو نانوفاراد ( nF ) أو ميكروفار
اقرأ المزيد

المفاعلة الحثية Inductive Reactance

صورة
المفاعلة الحثية Inductive Reactance     المفاعلة الحثية   هي المقاومة التي يلقاها التيار عند المرور في  ملف من السلك  وسبب هذه المقاومة هو  الحث الذاتي للملف   فعندما يمر التيار في الملف يتسبب في حدوث  مجال مغناطيسي والذي بدوره يولد  جهد مستحث يعاكس  الجهد الاصلي في الدائرة ،  وهذا هو سبب وجود مقاومة لتدفق التيار في الملفات ،  ونرمز لهذه المقاومة  ب XL وهي تعتمد  على قيمة المحاثة L والتردد f   وتكون المفاعلة الحثية بهذه الصيغة :- ولكن هذا في الحالة المثالية  اي لا يوجد اي نوع من المقاومة او مفاقيد في الدائرة وهذا  مستحيل ،  لان السلك نفسه المصنوع منه الملف له مقاومة بالاضافة الى وجود احمال  اخرى في   الدائرة ، وتكون معادلة     V(t) = V max  sin ωt  و شكل الدائرة كما بالصورة  ونذكر ان كل ما سبق في الحالة المثالية اي انه لا توجد اي مقاومة او مفاقيد في الدائرة ،  وبزيادة التردد "F" او قيمة المحاثة "L" نجد ان قيمة المفاعل ةالحثية XL تزداد وتصبح الدائرة  كأنها مفتوحة والعكس صحيح اي بتقليل ايا منهما تقل المفاعلة  تصبح كأنها سلك كما في حالة التيار  المستمر ، ويتم تمثيلهما
اقرأ المزيد

فرق الجهد الكهربي Potential difference

صورة
فرق الجهد الكهربي   Voltage(Potential)difference   لتشغيل الاجهزة والانارة بالمنزل لا بد من وجود مصدر طاقة كهربية   سواء مصدر يعطي فرق جهد مستمر ( DC ) أو مصدر فرق جهد متغير ( AC ) ، ولكي تعمل هذه المصادر لا بد من وجود ما يسمى بفرق الجهد الكهربي في كل مصدر ويختلف من↔ نوع لاخر فمثلا   الجهود المستمرة يمكن ان تتراوح من 1.5 فولت كما في البطاريات الصغيرة مرورا بمصادر 6 فولت & 12 فولت .... الخ حيث نستطيع مضاعفة الجهود حسب الحاجة بمضاعفة البطاريات وتوصيلها على التوالي او التوازي حسب المطلوب ، اما في مصادر الجهود المتغيرة ( AC ) نجد اننا يمكن ان نحصل ايضا على جهود متعددة لكن اشهرها هو 220 فولت كما بالمنازل & 380 فولت كما بالمصانع   ، ولكن ما هو الجهد الكهربي وما هو تعريف فرق الجهد الذي يمكننا من تشغيل اجهزتنا وتوفير الكثير من سبل الراحة في حياتنا ؟؟ اولا يجب ان نعلم ان هناك فرق بين ( الجهد الكهربي – Voltage or Electric potential ) & (فرق الجهد الكهربي Voltage difference or   Potential difference ) & (القوة الدافعة الكهربية Electromotive force )   كما في السطور التالية :-  
اقرأ المزيد