التيار المباشر - المفاهيم العامة ، التعريف ، وحدة القياس ، التعيين ، المعلمات

DC - التيار الكهربائي الذي لا يتغير في الوقت والاتجاه. لكل الاتجاه الحالي تأخذ اتجاه حركة الجسيمات موجبة الشحنة. في حالة تشكيل التيار من خلال حركة الجسيمات سالبة الشحنة ، فإن اتجاهه يعتبر عكس اتجاه حركة الجسيمات.

بالمعنى الدقيق للكلمة ، يجب فهم "التيار الكهربائي المباشر" على أنه "تيار كهربائي ثابت" ، وفقًا للمفهوم الرياضي "للقيمة الثابتة". ولكن في الهندسة الكهربائية ، تم تقديم هذا المصطلح بمعنى "ثابت تيار كهربائي في الاتجاه وثابت تقريبًا في الحجم".

تعني عبارة "التيار الكهربائي الثابت عمليًا" التيار الذي تكون تغيراته مع مرور الوقت ضئيلة جدًا من حيث الحجم بحيث عند النظر في الظواهر في الدائرة الكهربائية التي يمر من خلالها مثل هذا التيار الكهربائي ، يمكن إهمال هذه التغييرات تمامًا وبالتالي ، من الممكن تجاهل لا الحث ولا سعة الدائرة.

في أغلب الأحيان مصادر التيار المباشر - الخلايا الجلفانية والبطارياتومولدات التيار المستمر والمعدلات.

في الهندسة الكهربائية ، تُستخدم ظواهر التلامس والعمليات الكيميائية (الخلايا والبطاريات الأولية) والتوجيه الكهرومغناطيسي (مولدات الآلات الكهربائية) للحصول على التيار المباشر. كما يتم استخدام تصحيح التيار المتردد أو الجهد على نطاق واسع.

من جميع مصادر e. إلخ. ج.المصادر الكيميائية والحرارية ، وكذلك ما يسمى بالآلات أحادية القطب ، هي مصادر مثالية للتيار المباشر. تعطي الأجهزة المتبقية تيارًا نابضًا ، والذي يتم تنعيمه بمساعدة الأجهزة الخاصة إلى حد أكبر أو أقل ، مع الاقتراب فقط من التيار المباشر المثالي.

لقياس التيار في الدائرة الكهربائية يستخدم مفهوم التيار.

التيار هو كمية الكهرباء Q المتدفقة عبر المقطع العرضي للسلك لكل وحدة زمنية.

إذا تحركت كمية الكهرباء Q خلال الوقت الذي انتقلت فيه عبر المقطع العرضي للسلك ، فإن القوة الحالية I = Q / T

وحدة قياس التيار هي الأمبير (A).

كثافة التيار هذه هي النسبة الحالية I إلى منطقة المقطع العرضي F للموصل - I / F. (12)

وحدة قياس كثافة التيار هي الأمبير لكل مليمتر مربع (A / mm) 2).

في الدائرة الكهربائية المغلقة ، يحدث التيار المباشر تحت تأثير مصدر للطاقة الكهربائية الذي يخلق ويحافظ على فرق الجهد عبر أطرافه ، ويقاس بالفولت (V).

يتم التعبير عن العلاقة بين فرق الجهد (الجهد) عند أطراف الدائرة الكهربائية والمقاومة والتيار في الدائرة بقانون أوم ... وفقًا لهذا القانون ، بالنسبة لجزء من الدائرة المتجانسة ، فإن قوة التيار يتناسب طرديا مع قيمة الجهد المطبق ويتناسب عكسيا مع المقاومة I = U / R ،

حيث أنا - التيار. A ، U - الجهد عند أطراف الدائرة B ، R - المقاومة ، أوم

هذا هو أهم قانون في الهندسة الكهربائية. لمزيد من التفاصيل انظر هنا: قانون أوم لقسم من الدائرة

يُطلق على العمل الذي يقوم به التيار الكهربائي لكل وحدة زمنية (ثانية) الطاقة ويُشار إليه بالحرف P. وتميز هذه القيمة شدة الشغل الذي يقوم به التيار.

الطاقة P = W / t = واجهة المستخدم

وحدة إمداد الطاقة - واط (وات).

يمكن تحويل التعبير عن قوة التيار الكهربائي عن طريق استبدال الجهد U منتج IR ، بناءً على قانون أوم. نتيجة لذلك ، نحصل على ثلاثة تعبيرات لقوة التيار الكهربائي P = UI = I2R = U2 / R

تكمن الأهمية العملية الكبيرة في حقيقة أنه يمكن الحصول على نفس قوة التيار الكهربائي عند الجهد المنخفض والتيار العالي ، أو عند الجهد العالي والتيار المنخفض. يستخدم هذا المبدأ في نقل الطاقة الكهربائية عبر مسافات.

يولد التيار المتدفق عبر السلك حرارة ويسخنها. يتم تحديد مقدار الحرارة Q المنبعثة في الموصل بواسطة الصيغة Q = Az2Rt.

هذا الاعتماد يسمى قانون جول لينز.

أنظر أيضا: القوانين الأساسية للهندسة الكهربائية

استنادًا إلى قوانين أوم وجول لينز ، يمكنك تحليل ظاهرة خطيرة تحدث غالبًا عندما تكون الأسلاك متصلة ببعضها البعض مباشرة ، مما يوفر التيار الكهربائي للحمل (جهاز استقبال كهربائي). هذه الظاهرة تسمى دائرة مقصورة، حيث يبدأ التيار في التدفق بطريقة أقصر ، متجاوزًا الحمل. هذا الوضع طارئ.

يوضح الشكل مخططًا لتوصيل مصباح وهاج EL بالتيار الكهربائي. إذا كانت مقاومة المصباح R هي 500 أوم ، والجهد الرئيسي هو U = 220 فولت ، فإن التيار في دائرة المصباح سيكون A = 220/500 = 0.44 أ.

رسم بياني يوضح حدوث ماس كهربائي

ضع في اعتبارك الحالة التي يتم فيها توصيل الأسلاك بالمصباح المتوهج من خلال مقاومة منخفضة جدًا (Rst - 0.01 أوم) ، على سبيل المثال ، قضيب معدني سميك. في هذه الحالة ، ستتفرع نقطة اقتراب تيار الدائرة A في اتجاهين: سيتبع معظمها مسار مقاومة منخفضة - على طول قضيب معدني ، وجزء صغير من Azln الحالي - على طول مسار مقاومة عالية - إلى مصباح وهاج.

حدد التيار المتدفق عبر القضيب المعدني: I = 220 / 0.01 = 22000 A.

في حالة حدوث ماس كهربائي (ماس كهربائى) ، سيكون جهد التيار الكهربائي أقل من 220 فولت ، لأن التيار الكبير في الدائرة سيؤدي إلى خسارة كبيرة في الجهد ، وسيكون التيار المتدفق عبر القضيب المعدني أصغر قليلاً ، ولكن ومع ذلك ، سوف يتجاوز المصباح المتوهج المستهلك سابقًا.

كما تعلم ، وفقًا لقانون Joule-Lenz ، فإن التيار الذي يمر عبر الأسلاك ينبعث منه حرارة ، وتسخن الأسلاك. في مثالنا ، تم تصميم مساحة المقطع العرضي للأسلاك لتيار صغير يبلغ 0.44 أ.

عندما يتم توصيل الأسلاك بطريقة أقصر ، مع تجاوز الحمل ، سيتدفق تيار كبير جدًا عبر الدائرة - 22000 أ. مثل هذا التيار سيؤدي إلى إطلاق كمية كبيرة من الحرارة ، مما يؤدي إلى تفحم واشتعال العزل ، ذوبان مادة السلك ، إتلاف عدادات الكهرباء ، الذوبان من خلال ملامسة المفاتيح ، قاطع السكين ، إلخ.

قد يتلف مصدر الطاقة الكهربائية الذي يغذي مثل هذه الدائرة. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة حرارة الأسلاك إلى نشوب حريق. نتيجة لذلك ، أثناء تركيب وتشغيل التركيبات الكهربائية ، من أجل منع العواقب غير القابلة للإصلاح لقصر الدائرة الكهربائية ، يجب مراعاة الشروط التالية: يجب أن يتوافق عزل الأسلاك مع جهد التيار الكهربائي وظروف التشغيل.

يجب أن تكون مساحة المقطع العرضي للأسلاك بحيث لا يصل تسخينها تحت الحمل العادي إلى قيمة خطيرة. يجب أن تكون نقاط الاتصال وفروع الأسلاك ذات نوعية جيدة ومعزولة جيدًا. يجب وضع الأسلاك الداخلية بطريقة تحميها من التلف الميكانيكي والكيميائي ومن الرطوبة.

لتجنب حدوث زيادة مفاجئة وخطيرة في التيار في دائرة كهربائية أثناء حدوث دائرة كهربائية قصيرة ، يتم حمايتها بواسطة الصمامات أو قواطع الدائرة.

من العيوب المهمة للتيار المباشر أنه من الصعب زيادة جهده. هذا يجعل من الصعب نقل الطاقة الكهربائية الثابتة لمسافات طويلة.

أنظر أيضا: ما هو التيار المتردد وكيف يختلف عن التيار المباشر