التيار الكهربائي (تقويم ـ)

تكون القوى المحركة الكهربائية المولَّدة في ملفات الآلات الكهربائية الدوارة، أو المحولات، ذات طبيعة متناوبة، لها قيمة متوسطة معدومة. وللحصول على توتر مقوم، أو مستمر بدءاً من هذه التوترات المتناوبة، يجب استخدام نظام  تبديل أو تقويم و ذلك لتحقيق تعديل في التوصيل، وبشكل دوري، بين أطراف منبع التوتر المتناوب والجهة التي سيطبق عليها التوتر المقوم الوحيد الاتجاه المرغوب الحصول عليه.

يمكن أن يتم التقويم باستخدام تجهيزات ميكانيكية دوارة، وهذا ما يُعرف منذ نشوء الآلات الكهربائية ويطبق في مولدات التيار المستمر وفي آلات التيار المتناوب ذات التبديل، معتمدة في عملها على مبدأ المبدّل والمَسافر (جمع المَسْفرَة). ويُحتفظ عموماً باسم أنظمة التقويم أو مجموعات التقويم، للأنظمة الإلكترونية التي تستخدم عناصر إلكترونية ساكنة لتحقيق عملية التقويم مثل الديود diod أو الثايرستور[ر] thairestor.

لا تختلف مجموعات التقويم بكافة أنواعها، والتي تقوم بتحويل التوتر المتناوب إلى توتر مستمر،عن بعضها البعض بنوعية العناصر الإلكترونية المستخدمة، وإنما تختلف بطريقة ربط مجموعة الملفات الحاملة للتوتر المراد تقويمه وعليه يتم توصيل عناصر التقويم بطريقتين:

1- مجموعات ذات اتجاه موجب، يربط فيها بنقطة واحدة جميع مهابط العناصر نصف الناقلة، ويطبق التوتر المتناوب على المصاعد (الشكل-1).

2- مجموعات ذات اتجاه سالب، يربط فيها بنقطة واحدة جميع مصاعد العناصر نصف الناقلة، ويطبق التوتر المتناوب على المهابط.

تربط الملفات الحاملة للتوتر المتناوب لدى استخدام المجموعة ذات المهابط المشتركة بشكل نجمي، ويؤخذ التوتر المستمر بين المهابط المشتركة ونقطة النجمة، تسمى مجموعات التقويم هذه مجموعات التقويم التفرعية البسيطة أو ذات نقطة الوسط.

 وقد تكون أحادية الطور أو متعددة الأطوار كما يمكن استخدام المجموعات ذات المصاعد المشتركة للغاية نفسها. لدى وضع كلتا المجموعتين ذات المهابط المشتركة وذات المصاعد المشتركة على نهايات الملفات المتناوبة، يُحصل على مجموعات التقويم أو جسور التقويم وتختلف هذه الجسور تبعاً لعدد الأطوار المتناوبة المستخدمة.

 يُطلق على مجموعات التقويم عند وصل الملفات الحاملة للتوتر المتناوب بشكل نجمي اسم مجموعة التقويم التفرعية المضاعفة. ويُحصل على جسر كريتنر الشهير (الشكل-3). وعند كون عدد الأطوار (3) وربط الملفات تسلسلياً يُحصل على مجموعات التقويم التسلسلية.

- تعمل مجمعات التقويم المبنية أعلاه، بنقل الاستطاعة الفعالة من الشبكة إلى الحمل، عندما تكون زوايا الإزاحة بالطور أقل من 90 درجة كهربائية، وعند زيادة قيمة زاوية الإزاحة بالطور، لقيم أكبر من 90 درجة، تستطيع هذه الأنظمة نقل الاستطاعة بالاتجاه المعاكس، من الحمل، وحقن الاستطاعة بالمنبع عند كون الحمل تحريضي، تطلق على نظام عمل هذه المجموعات في هذه الحالة معرجات غير مستقلة أو عاكس invertor.

واستخدام التعبير غير مستقل يعود إلى أن هذا النظام لا يقوم إطلاقاً بتحويل التيار المستمر إلى تيار متناوب، بل يقوم بعكس اتجاه الاستطاعة من الحمل المستمر إلى المنبع المتناوب.

والتطبيقات الهندسية للعواكس متعددة وتستخدم بشكل أساسي في أنظمة نقل الطاقة الكهربائية بالتيار المستمر. كما تستخدم لقيادة محركات التيار المستمر بالإحداثيات الأربعة للتوتر والتيار، باستخدام جسرين تقويمين مربوطين رأساً إلى عقب. وتستخدم أيضاً في قيادة المحركات التحريضية ذات الدائر الملفوف، وفي مبدلات التردد الإلكترونية التي نطلق عليها المبدلات الدائرية cyclic converter. يجب في مثل هذه التطبيقات وعند العمل بالإحداثيات الأربعة للتوتر والتيار أن تكون عناصر التقويم المستخدمة عناصر مقادة من الثايرستور.

تصنيف المقومات الساكنة

يمكن للأحمال أو للمنابع أن تكون حمل تيار أو حمل توتر. ولا يمكن ربط منبع توتر إلى منبع توتر، و لا يمكن ربط منبع تيار إلى منبع تيار لدى استخدام المقومات الساكنة ويجب مراعاة ربط منبع توتر إلى حمل تيار أو بالعكس.

- تصنف المقومات الساكنة تبعاً لطبيعة المنبع أو الأحمال المرتبطة إليها.

(منابع تيار مستمر أو منابع تيار متناوب) وتبعاً لاتجاه الاستطاعة المراد نقلها. وتوجد أربعة أنواع للمقومات يمكن متابعتها على الشكل 4 و يشير السهم  إلى اتجاه الاستطاعة ويمكن الوصول بين هذه الحالات الأربعة باستخدام أنظمة التبديل الآتية:

1- المقوم: هو مبدل يغذي حمل مستمر بدءاً من منبع تيار متناوب.

2- العاكس: هو مبدل يغذي حمل تيار متناوب بدءاً من تيار منبع تيار مستمر.

3- المقطع: هو مبدل يغذي حمل تيار مستمر بدءاً من منبع تيار مستمر.

4- مبدل التردد: هو مبدل يغذي حمل تيار متناوب بتردد F2 بدءاً من منبع تيار متناوب ذي تردد F1.

عناصر التقويم

عنصر التقويم هو تركيب إلكتروني مكون من مواد سلكونية مشوبة (نوع N ونوع P)، قد يكون غير مقود مثل الثنائي أو الديود، و قد يكون مقوداً مثل الثايرستور (المقوم السلكوني المقود). تسمح هذه العناصر بمرور التيار (I) من المصعد (A) إلى المهبط (K)، ولا تسمح للتيار بالمرور بالاتجاه المعاكس، لذا يطلق عليها أيضاً اسم عناصر نصف ناقلة. تعمل هذه العناصر قواطع ساكنة لذا يطلق على المبدلات التي تستخدمها بالمبدلات الساكنة static converters.

ويكون عنصر التقويم إما في حالة توصيل (القاطع مغلق) أو في حالة حجز (القاطع مفتوح). أي عند تحقيق التبديل، نعني نقل التيار من العنصر الذي كان موصولاً إلى عنصر آخر، وحجز العنصر الذي كان يمرر التيار، من دون أن ينقطع تيار الحمل.يتم التبديل عادة  لحظياً، أي  أن فترة التبديل مهملة أمام فترة العمل أو التوصيل للعنصر نصف الناقل، وتؤثر فترة التبديل على تردد العمل للنظام، كما أن المفقود الأعظمي على العناصر يَظهر في فترة التبديل. تزداد جودة عنصر التقويم كلما صغر هبوط التوتر المباشر عليه في فترة التوصيل وتعطى مواصفاته الأساسية تبعاً للقيمة العظمى للتوتر العكسي الذي يتحمله في فترة الحجز، كما أن تيار التسريب العكسي والتوتر الأمامي هما من القيم المؤثرة على جودة العنصر.

المراجع

/arab-ency.com.sy

التصانيف

العلوم التطبيقية  تقنية  تكنولوجيا   العلوم البحتة