ملخصات تكنولوجيا المباني الذكية الحادي عشر فلسطين

الدرس 1

كاوي اللحام:

• كاوي لحام قدرة واحدة: يستخدم لفك العناصر الإلكترونية (أشباه الموصلات) ولحامها، وتتراوح قدرته بين (30-20) واط.
• كاوي لحام بقدرتين: يحتوي هذا الكاوي على كبسة لتغيير القدرة، ويكون في وضع التشغيل العادي على قدرة 30 واط دون الضغط على الكبسة، أما عند الضغط على الكبسة فترتفع قدرته إلى 130 واط، تستخدم القدرة المنخفضة في لحام العناصر الإلكترونية وفكها، بينما تستخدم القدرة العالية عند الضغط على الكبسة لفترة قصيرة في لحام أسلاك إلكترونية سميكة، ويمتاز باستغلاله الجيد للطاقة.
• كاوي لحام مُتغيّر القدرة: حيث يحتوي على مفتاح لتغيير الحرارة، أو عن طريق كبسة لزيادة أو إنقاص الحرارة إلكترونياً، ويعد هذا النوع من أفضل الأنواع؛ لأنه يمكن التحكم بدرجة الحرارة المطلوبة، بالإضافة إلى توفير الطاقة.
• توزيع الحرارة بشكل متساوٍ في منطقة العمل.
• تسريع عملية التسخين.
• العزل لنقاط التجاوز بعضها عن بعض بشكل أسهل.

الدرس 3

أتعلم:

• الجهد المتردد (المتناوب) ⁦(AC Voltage)⁩: وهو جهد مُتغيّر الاتجاه مع تغير الزمن. ويتم الحصول عليه من مولدات التيار المتردد في محطات توليد الكهرباء، ويتم توزيعه على المصانع والبيوت، ويرمز له بالرمز (~).
• الجهد المستمر ⁦(DC Voltage)⁩: وهو جهد ثابت الاتجاه، ويمكن الحصول عليه من البطاريات، والخلايا الشمسية، ودوائر التوحيد (التحويل من تيار متناوب الى تيار متردد)، ويرمز له بالرمز (---).
• جهود التيار المستمر: لقد اتفق على توحيد الجهود المستخدمة في البطاريات، نذكر منها جهود البطاريات الجافة مثل (1.5، 6، 9) فولت، وجهود البطاريات السائلة مثل (12) فولت، و(24) فولت.
• جهود التيار المتردد: تختلف جهود شبكات التيار العام من بلد لآخر، فالجهود المستخدمة في معظم دول العالم، بما فيها فلسطين (220 فولت) في حين ان الجهود المستخدمة في امريكا (110 فولت).
• نوع البطارية: حيث تختلف باختلاف مكوّنات الصنع: جافة، سائلة (حامضية).
• القوة الدافعة (ق.د.ك): وتتراوح من 1.2 إلى 24 فولت.

1 - 8 الموقف التعليمي التعلمي: التعرّف إلى القدرة الكهربائية

القدرة الكهربائية:

• $P = I \times V$
• يمكن دمج قانون أوم، وقانون القدرة الأساسي؛ لإيجاد علاقة تعبّر عن القدرة الكهربائية المبدّدة في المقاومة بشكل مباشر، وهذه العلاقة هي: $P = I^2 \times R = \frac{V^2}{R}$
• $E = P \times T$
• أحضر بورداً إلكترونياً، وأستخرج منه جميع المقاومات، وأصنّفها وفق قيمتها وقدرتها على تبديد الحرارة، وأرتّب القيم التي حصلت عليها في جدول، وأكتب ألوان المقاومات مقابل كل قيمة.
• لون المقاومات الآتية وفق قيمتها:

2 - 1 الموقف التعليمي التعلمي: المواسعات الكهربائية

آلية عمل المواسع:

• شحن المكثّف ⁦(Charging)⁩: عند تطبيق فرق جهد كهربائي مستمر بين طرفي المواسع كما في الشكل (2)، ستبدأ الشحنات الكهربائية الموجبة بالتجمع على أحد اللوحين (اللوح المتصل مع القطب الموجب للمصدر)، بينما تبدأ الشحنات السالبة بالتجمع على اللوح الآخر (اللوح المتصل مع القطب السالب للمصدر)، وتستمر هذه العملية إلى أن يصبح فرق الجهد بين اللوحين مساوياً لفرق الجهد بين طرفي المصدر، وهكذا يصبح المكثّف مشحوناً بشكل كامل.
• تفريغ المواسع ⁦(Discharging)⁩: في حالة توصيل طرفي مواسع مشحون عبر دارة كهربائية مغلقة كما في الشكل (3)، فإنه يبدأ بتفريغ الشحنة الكهربائية المختزنة بين لوحيه إلى أن يعود اللوحان إلى حالة التعادل الكهربائي، ويصبح فرق الجهد بينهما صفراً.
• المواسعات متغيرة السِّعة: وهي المواسعات التي يمكن تغيير قيمة سعتها الكهربائية يدوياً، حيث تحتوي على مجموعة صفائح ثابتة، وأخرى متحركة، ومن الأمثلة عليها: المواسع الهوائي، حيث نجد أنّ سعة المكثف تتغير بتغيير مساحة الألواح المتداخلة، ولذلك نجدها تُستخدم عادةً في أجهزة المذياع في ضبط الترددات.
• السِّعة: هي القيمة الاسمية للمواسع، المُعبّر عنها بالمايكرو فاراد، أو النانو فاراد، أو البيك فاراد، وتكون بالعادة مدونة على الغطاء الخارجي للمواسع بإحدى الطرق الآتية: أ- تظهر السعة على جسم المكثّف بشكل صريح حيث تظهر قيمة السعة متبوعة بوحدة القياس. ب- على شكل رموز ذات دلالة معينة حيث يتم التعبير عن السعة بثلاث خانات على الصورة ⁦xxn⁩ حيث تشير الخانتان ⁦xx⁩ على اليسار إلى (القيمة) بينما تشير الخانة الثالثة ⁦n⁩ إلى (عدد الاصفار)، تعطى السعة بوحدة البيكو فاراد ⁦pf⁩.
• الفولتية التشغيلية المقررة: هي الفولتية القصوى المسموح تشغيل المواسع بها، في حال تجاوزها يتلف المواسع.
• التفاوت: هو الانحراف الأقصى المسموح به عن القيمة الاسمية، ويُعبّر عنه بالنسبة المئوية.

2 - 3 الموقف التعليمي التعلمي: التعرّف إلى الملف الكهربائي

العوامل التي يعتمد عليها مقدار الحث في الملف:

• عدد لفات الملف: كلما زاد عدد اللفات زادت شدة المجال المغناطيسي المتولد حول الملف، وبالتالي تزداد الحثية.
• نوع مادة القلب المغناطيسي: كلما كانت نفاذية المادة التي لُفّ عليها الملف أكبر كانت الحثية أكبر.
• مساحة مقطع الملف: كلما زادت مساحة مقطع الملف زادت شدة المجال المغناطيسي المتولد حوله.
• طول الملف: كلما زاد طول الملف انخفض مقدار الحث الذاتي.
• طريقة اللف والمسافة بين اللفات.
• الملف ذو القلب الهوائي: هو عبارة عن سلك من النحاس المعزول، ومقاومته صغيرة، ويستعمل في الدارات الإلكترونية ذات الترددات الراديوية ⁦(RF)⁩.

الموقف التعليمي الرابع: التعرف الى الجهد والتيار المتناوب

الموجة الجيبية:

• النظام الأمريكي: 110 فولت/60 هيرتز
• $T = \frac{1}{f}$
• $F = \frac{1}{T} = \frac{1}{2*10^{-6}} = 500 khz$
• القيمة العظمى ⁦(Vmax)⁩: وهي أقصى قيمة تصل إليها موجة الجهد او التيار، وتُسمّى أيضاً جهد القمة ⁦(Vp)⁩.
• القيمة الصغرى ⁦(Vmin)⁩: وهي أقل قيمة تصل إليها موجة الجهد او التيار، وتُسمّى أيضاً جهد القمة السالبة ⁦(Vp-)⁩.
• جهد القمة للقمة ⁦(Vp-p)⁩: وهي ارتفاع الموجة من القيمة العظمى الى القيمة الصغرى.

الموقف التعليمي الخامس: المحولات الكهربائية

تصنيفات المحولات الكهربائية من حيث فرق الجهد:

• محولات خافضة للجهد: تستخدم في عملية خفض الجهد الكهربائي، يكثر استخدامها في الأجهزة الالكترونية والكهربائية التي تحتاج دوائرها الى جهد تشغيل منخفض، مواصفاتها الفنية عكس المحولات الرافعة للجهد، كما في الشكل (4):
• تعتمد الجهود والتيارات الداخلة والخارجة من المحول على عدد لفات الملفين: الابتدائي، والثانوي، وهي تخضع للقوانين الآتية: $\frac{N_s}{N_p} = \frac{V_s}{V_p} = \frac{I_p}{I_s}$
• محوّل القدرة ⁦(Power Transformer)⁩: تحتوي ملفه الثانوي على أكثر من مخرج بقيم جهد مختلفة، يستخدم في مدخل دارات التغذية في الأجهزة الإلكترونية كمحوّل خافض للجهد، كما يبين الشكل (5).
• المحولات العازلة: تُعدّ المحولات العازلة أفضل الوسائل للعزل الكهربائي بين دائرتين، ففي المحولات العازلة، لا يوجد أي اتصال كهربائي، وإنما الدائرتان متصلتان ببعضهما مغناطيسياً، تكون عدد لفات الملف الابتدائي والثانوي متساوية.
• المحولات ذات النقطة الوسطية: وفيه يكون الملف الثانوي عبارة عن ملفين ينقسم الجهد الكلي بينهما، ويكون له ثلاث أطراف، أحد الأطراف مع الطرف الأوسط يعطي نصف الجهد الكلي، والطرفان البعيدان (غير الطرف الأوسط) يعطيان الجهد الكلي، كما في الشكل (6).
• محول التيار ⁦(Current Transformer)⁩: يستخدم محول التيار مع أجهزة قياس التيار المتناوب بهدف خفض قيمة التيار المتناوب المراد قياسه إلى قيمة مناسبة يسهل قياسها، كما يستخدم لعزل جهاز القياس عن أسلاك الفولتية العالية.

الموقف التعليمي الأول: التعرف إلى المرحلات الكهربائية وتشغيلها

المكونات الرئيسة للمرحل الكهربائي:

• الملف الكهربائي.
• الملامسات الثابتة (طرف مفتوح عادة ⁦(NO)⁩ وطرف مغلق عادة ⁦(NC)⁩).
• الملامسات المتحركة (طرف توصيل مشترك ⁦(Com)⁩).
• نابض ميكانيكي (زمبرك).
• يعمل الملف بإشارة تحكم صغيرة.
• مقاومة التلامس المغلق صغيرة جداً.

الموقف التعليمي الثاني: التعرف إلى الثنائيات العادية وتشغيلها

-…

المواصفات الفنية للثنائي

• التيار الأمامي ($I_F$): وهو أقصى تيار يمكن أن يمرره الثنائي في حالة الانحياز الأمامي دون أن يتلف، وفي حال تجاوز التيار المارّ في الثنائي هذه القيمة، فإنه يتلف.
• الجهد العكسي الأقصى ($V_R$): وهو أقصى جهد يمكن أن يتحمله الثنائي في حالة الانحياز العكسي قبل أن ينهار، ويبدأ بتمرير التيار الذي يؤدي إلى تلفه، ويبين الشكل (6) أدناه مواصفات بعض الثنائيات الشائعة الاستخدام في الدارات الإلكترونية:
• أضبط جهاز الأفوميتر الرقمي على وضع قياس الثنائي العادي.
• أوصل السلك الأحمر لجهاز الأفوميتر مع الطرف الموجب للثنائي.
• أوصل السلك الأسود لجهاز الأفوميتر مع الطرف السالب للثنائي الذي يحتوي على حلقة ذات لون سكني بالقرب منه.
• يجب أن يعطي جهاز الأفوميتر على الشاشة قيمة فرق جهد من (0.9-0.5) فولت، إذا كان الثنائي سليماً، وغير ذلك يكون تالفاً، كما في الشكل (7) الآتي، وأقوم بعكس أقطاب جهاز الأفوميتر، وألاحظ أنَّ الجهاز يعطي على الشاشة إشارة ⁦(OL)⁩.

الدرس 1

أهمية الأرضي الجيد:

• يحمي الأفراد من خطر الصعق الكهربائي الناتج عن قصور العزل وانهياره.
• يقي من خطر التفريغ الكهربائي.
• الأرض.
• إلكترود التأريض.
• موصل التأريض الرئيس.
• الموصلات التكميلية للتأريض.

الدرس 2

القواطع الكهربائية:

• القدرة على غلق الدارة الكهربائية، وتحمّل تيار الحمل الكلي لفترة طويلة زمنياً.
• القدرة على فصل الأحمال آلياً، أو فصل الحمل المفرط ⁦(Overload)⁩.
• القدرة على فصل التيارات الكبيرة الناتجة عن الأعطال الكهربائية بسرعة، ونجاح تام.
• التيارات الاسمية: هي أقصى تيار كهربائي يمر في خط الفاز، يتحمله القاطع في حال عدم وجود تسريب قبل أن يفصل القاطع، وتتراوح قيمته من 6 أمبير إلى 200 أمبير.
• الجهود الاسمية: هي جهد التشغيل الخاص بالقاطع، ولها عدة جهود تشغيلية منها 110، 220، 380 فولت.
• مقررات تيار التشغيل (تيار التسرب): وهي أقصى تيار تسريب بين الفاز والأرضي، أو النيوترال والأرضي، يتحملها القاطع قبل أن يفصل، وتتراوح قيمتها بين 30 الى 300 ملي أمبير.

الدرس 3

مكونات الكابل الكهربائي:

• مادة ناقلة كهربائياً.
• مادة عازلة كهربائياً تحيط بالناقل.
• الغطاء الواقي: حيث تُغطى الكوابل بمادة من المطّاط؛ لتحميها من الصدمات.
• عدد القلوب في الكابل:
• جهد التشغيل، ويقسم إلى: أ- كوابل الجهد العالي: تُستخدم لنقل الطاقة الكهربائية بين الدول، وتُصنع بمساحة مقطع كبيرة تصل إلى $100 \text{ مم}^2$.
• نوع العازل: أ- عازل ⁦(PVC)⁩: يمتاز بخواص كهربائية ممتازة عند الجهد المنخفض، ودرجات الحرارة المنخفضة، إلى جانب رخص ثمنه، ولكن يعيب هذا النوع أنّ عازليته تتأثر بدرجة الحرارة العالية جداً؛ لذلك لا يصلح في الاستخدامات ذات درجة حرارة عالية، ومن العيوب أيضاً أنّ مقاومته للظروف الجوية تكون ضعيفة، خاصة في درجات الحرارة المنخفضة جداً، ويمكن أن يحدث به تشققات. ويجب أن يُراعى ألا يتعرض كابل ⁦PVC⁩ إلى الانحناءات الحادة.

الموقف التعليمي الأول: توصيل المحرك العام، وتشغيله

العضو الساكن، ويتكون من الأجزاء الآتية:

• الهيكل الخارجي: يُصنع غالباً من الحديد الزهر، أو المطاوع، أو الصّلب، ووظيفته أنه يعمل كمسار يستكمل الدارة المغناطيسية، ولحمل الأقطاب المغناطيسية، بتثبيتها على المحيط الداخلي للهيكل، كما في الشكل (1) الآتي:
• القلب الحديدي: يُصنع من صفائح الصّلب، ويتم ضغطها، وتثبيتها على الهيكل الخارجي، وتُصمّم هذه الصفائح لتكون في النهاية بشكل قطب، تعمل على توزيع خطوط المجال المغناطيسي بين العضو الساكن والعضو الدوار، وانتظامها، كما في الشكل (2) الآتي:
• ملفات المجال: تُثبت داخل القلب الحديدي للمحرك، وتوصل معاً على التوالي، كما في الشكل (3) الآتي، ووظيفة هذه الملفات توليد الفيض المغناطيسي عند مرور التيار، وتصنع هذه الملفات من أسلاك النحاس المعزولة بالورنيش:
• قلب المنتج: هو جزء أسطواني مصنوع من صفائح من الصّلب، مضغوطة بعضها مع بعض، ومعزولة كهربائياً بوساطة طبقة رقيقة من الورنيش، كما في الشكل (4) الآتي، ويوجد على محيط المنتج مجارٍ يوضع فيها ملفات المنتج، ويركب بداخله محور دوران (عمود دوران) الذي يُثبت عليه من أحد أطرافه كرسي الحركة الأول (البيلية)، ومن الطرف الآخر عضو التوحيد، ثمّ كرسي الحركة الثاني، ثمّ مروحة التبريد:
• عضو التوحيد أو العاكس أو المبدل: هو عبارة عن مجموعة من القطع النحاسية المصنوعة من النحاس الأحمر ذي التوصيل الجيد للتيار الكهربائي، توصل فيها بداية ملفات المنتج، ونهايتها، وتُعزل قطع الموحد بعضها عن بعض بمادة الميكا، ويتم تثبيت الموحد على عضو الدوران، كما في الشكل (5) الآتي، ووظيفة الموحد عكس اتجاه التيار في ملفات المحرك حتى يستمر في دورانه في اتجاه واحد.
• الفرش الكربونية: تُصنع من الكربون النقي، أو خليط من مسحوق النحاس الأحمر والكربون، وتُركّب على حامل خاص يحتوي على صندوق يشكّل مجرى للفرشة الكربونية، ويُضغط عليه بواسطة نابض؛ لضمان التلامس بينها وبين القطع النحاسية للموحد، وتعمل الفرش الكربونية على إيصال التيار الكهربائي إلى ملفات المنتج عبر الموحد، كما في الشكل (6) الآتي: