books three phase current
If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.
تيار ثلاثي الأطوار (Info)
التيار الثلاثي الأطوار هو نظام كهربائي متعدد الأطوار خاص بالتيار المتردد وهو المستعمل والأكثر شيوعا في محطات الطاقة التي تنتج الكهرباء . وسميت ثلاثية الأطوار لأن ثلاثة تيارات تسير في ثلاثة أسلاك، وكل تيار من هؤلاء الثلاثة يبدأ بطور منزاح عن الآخر بمقدار 120 درجة، أي ثلث دائرة . وهذا النظام هو الأكثر انتشارا في تشغيل المحركات الكهربائية التي تعمل بقدرة عالية في المصانع والمركبات ويسير بواسطتها المترو و القطارات الكهربائية كما لها استخدامات أخرى ولكن بشرط وجود طرف أخر يسمي طرف التعادل .
يتمتع هذا النظام بقدرات كبيرة جدا واستقرارية كبيرة وكذلك يحظى بكفاءة ممتازة بالنسبة لنقل الكهرباء وإنتاج الطاقة الحركية في محركات التيار الثلاثي أطوار حيث تصل كفاءتها بين 80 % إلى 97%. هذا النظام استطاع تلبية حاجة العالم الصناعي بتوفير طاقة آمنة وكافية، يمكن الاعتماد عليها .
يفضل التيار الثلاثي كذلك بسبب قدرته على إدارة محركات الحث دون الحاجة لوسائل استهلال وبداية، بل يمكنه تدوير المحرك بسرعة كبيرة وقدرات تصل حتى 10 أضعاف محركات التيار أحادي الطور وبكفاءة تفوق 90%.
مبدأ الطريقة
في مولد التيار ثلاثي الأطوار توجد ثلاثة ملفات موزعة على دائرة، وفي وسطها يوجد مجال دوار فينتج في الثلاثة ملفات ثلاثة تيارات منزاحة عن بعضها البعض زاوية 120° (أي ثلاثة جهود مترددة منزاحة عن بعضها البعض بزاوية 120°.) في الحالة البسيطة يستخدم مغناطيس ذاتي يدور في وسط الثلاثة ملفات (انظر الشكل).كما يمكن الاستغاضة عن المغناطيس الذاتي بمغناطيسي كهربائي وهذا ما يتم في معظم الأحوال. وتصل الجهود المترددة أقصى قدر لها (مطال) منزاحة عن بعضها البعض بمقدار 1/3 دورة . وقد جرت العادة على تسمية الثلاثة أسلاك الموصلة لهذة التيارات L1 و L2 و L3 .
في السابق كانت الثلاثة اسلاك تميز ب "موصلات الطور" ويرمز لها Rو S و T .
أحد تقنيات تيارات الطور هي الدارة النجمية ، و يوجد في وسطها موصل متعادل (كهربائيا) ويرمز له N . وهذا الموصل لا يمر في تيار عند تحميل "موصلات الطور " بأحمال متساوية . أما في حالة عدم تحميل موصلات الطور بأحمال متساوية فيمر في الموصل المتعادل الفرق بين التيارات .
كما توجد دارة هامة أخرى للتيار ثلاثي الأطوار وهي تسمى دارة مثلثة ، ولا يوجد بها موصل متعادل .
يسمى الجهد بين أي اثنين من جهود الطور "الجهد التسلسلي" ، وأما الجهد بين أحد جود الطور وجهد الموصل المتعادل "الجهد النجمي" . تتميز "القيم الفعالة" لتلك الجهود بمعامل ثابت، وتبلغ في حالة التيار ثلاثي الأطوار .
في شبكات الضغط المنخفض في أوروبا تستخدم في العادة جهد نجمي اسمي يعادل 230 فولط ، أي أن الجهد بين سلكين من موصلات الكور تبلغ :
وهذا ما يسمى "الجهد التسلسلي".
بالنسبة إلى شبكات الضغط المنخفض المستخدمة في أوروبا فهي تسمى "شبكات 400 فولط للتيار المتردد".
يبين الرسم البياني المسار الزمني لمنحنيات الثلاثة جهود . وقد علمت في الشكل الجهود التسلسلية بخطوط غير مقطعة، كما تبين المسارات الزمنية للثلاثة جهود النجمية (ذات مطالات أعلى في مقاديرها بنسبة المعامل التسلسلي عن حهود الطور ) وهي مرسومة بخطوط متقطعة.
نقل الكهرباء
يستخدم التيار ثلاثي الأطوار بصفة رئيسية في نقل الكهرباء عن طريق الشبكة الكهربائية بغرض توفير استهلاك المواد ولكفاءته العالية (فاقد بسيط). ولكن تستخدم بعض البلاد توزيع التيار أحادي الطور في شبكتها الكهربائية وعلى الأخص لتشغيل القطارات الكهربائية والمترو، وهذا يرجع لأسباب تاريخية . وفي العصر الحاضر يستخدم التيار الأحادي الطور في نقل الجهد العالي للتيار المستمر بسبب زيادة إنتاج طاقة رياح بحرية في حقول بحرية لتوصيل الطاقة الكهربيائية المنتجة إلى السواحل .
يمكن نقل الكهرباء بواسطة محولات كهربائية عالية القدرة على هيئة تيار ثلاثي الأطوار في شبكة الكهرباء عند توزيع مستوات مختلفة من الجهد الكهربائي - من ضغط عالي يُنتج في محطات القوي إلى ضغط متوسط للنقل إلى ضغط منحفض للاستخدام في البيوت والمصانع - بكفاءة عالية تصل إلى 99%. ومن حيث المبدأ فيمكن أيضا استخدام ثلاثة محولات يعمل كل منها بطور واحد لتشغيل محركات وأجهزة تعمل بثلاثة أطوار للتيار . وتستخدم تلك الطريقة الأخيرة حينما تستدعيها صعوبات في النقل من حيث خفض الوزن وتصغير المقاييس . ولكن تطبيق محول لتيار ثلاثي الأطوار ذو ثلاثة أو خمسة أطراف في قلبه الحديدي يكفل أيضا استخدام اقتصادي للمواد. وعن طريق تسلسل التيارات المغناطيسية في الثلاثة جهود النجمية يمكن الاستغناء أيضا عن القلب الحديدي للمحول. وعلى وجه العموم فيتميز محول التيار ذو ثلاثة أطوار بفاقد أقل للقدرة في القلب الحديدي عن ثلاثة محولات ذات طور واحد لإنتاج نفس القدرة الكهربائية، ذلك لأن الفاقد في الطاقة يتناسب مع كتلة القلب الحديدي. كما توجد دارة خاصة تسمى "دارة سكوت" Scottschaltung وتتكون من محولين كهربائيين، وهي تسمح بتحويل أنظمة الثلاثة أطوار إلى نظام طورين اثنين أو إلى نظام أربعة أطوار على أن يحمل النظام ذو ثلاثة أطوار بنفس القدر من التحميل .
توليد تيار ثلاثي الأطوار وتوزيعه
في محطة توليد طاقة كهربائية يقوم مولد كهربائي بتحويل طاقة الحركة إلى ثلاثة تيارات مترددة، يخرج كل منها بكبل من كل ملف في المولد . في المولد تكون الثلاثة ملفات مرتبة بحيث تنتج نفس التردد في هيئة موجة جيبية ، ولكن بقمم وقيعان مرتبة منزاحة زمنيا عن بعضها البعض بمقدار ثلث الدورة، أي بزاوية 120° . التردد الخارج من محطة توليد الكهرباء يكون عادة 50 هرتز وفي بعض البلاد يكون التردد 60 هرتز. وتقوم في محطة الكهرباء محولات كهربائية بتحويل الجهد الكهربائي إلى مستوى عالي مناسب للنقل، فيقل بذلك التيار المفقود أثناء النقل .
وبعد عدة تحويلات أخرى بواسطة محولات كهربائية، يخفض الجهد voltage ليناسب الاستخدام لدى المستهلك .
معظم المحولات تنتج تيارا مترددا في ثلاثة أطوار، ويمكن تقويم تلك التيارات عن طريق قنطرة دايود لينتج تيارا مستمرا.
الحقل الدوار
يسهل التيار ثلاثي الأطوار إنتاج حقل مغناطيسي منتظم الدوران . ويستخدم مثل هذا الحقل الدوار في تشغيل آلة تيار ثلاثي الأطوار ، والتي قد تكون محركا يسير بتيار ثلاثي الأطوار أو مولد كهربائي ينتج الطاقة الكهربائية .
وتصنف آلات التيار ثلاثي الأطوار بنوعين:
