توصيل الدوائر الكهربائية الأساسية

وصف الموقف التعليمي: حضر فني متدرب إلى مشغل التكييف والتبريد للتدرب على توصيل الدوائر الكهربائية الأساسية التي ستكون مدخلاً للدوائر الكهربائية لدورات التبريد.

1. أوضح خطوات استخدام جهاز الملتيميتر بالطريقة الصحيحة، وما القراءات التي يمكن الحصول عليها منه.
2. أفسر لماذا تكون مقاومة ملف البدء أعلى من مقاومة ملف الدوران بمحرك أحادي الطور.
3. أعمل على تشغيل عدة أجهزة بالمشغل، وأقيس شدة الأمبير المسحوب باستخدام كلامبميتر.
4. أقيس مقاومة سخان كهربائي لثلاجة، ثم أحدد صلاحية السخان.
5. أجمع دائرة كهربائية بسيطة مع قاطع تحكم لتشغيل مروحة صغيرة، ثم أجر عملية تماس بين خط الإرث (الأرضي) والراجع تارة، وبين الأرضي وخط الفاز تارة أخرى، ماذا تلاحظ بلوحة الكهرباء الخاصة بالمشغل. أفسر ذلك.

1 جهاز الملتيميتر الرقمي

حيث يمكن من خلال الملتيميتر الشكل (1) قياس الكميات الكهربائية بالجدول (1) صفحة (27).

• التمثيل الرقمي
• دليل الوحدة المستعملة
• مفتاح التشغيل والإيقاف
• قياس المقاومة والديود
• الناقلية
• مقياس سعة المكثف
• منفذ قياس الشدة
• منفذ قياس الشدة الضعيفة بالملي أمبير
• منفذ مشترك مع كل المعايير
• قياس التيار المتناوب
• قياس الحرارة
• قياس التيار المستمر
• اختبار اللعيار
• قياس الذبذبات
• موضع قياس الترانزستور

  الجدول (1): يوضح وحدات الكميات الكهربائية ورموزها الأكثر استخداماً في مجال الصيانة الصناعية

2 جهاز قياس شدة التيار ذو الفك المتحرك (الكلامبميتر) الرقمي

1. يتم فيه قياس الكميات الكهربائية بالإضافة إلى أنه مزود بملقط يوضع أحد أطراف السلك المغذي بداخله، فيقيس شدة التيار المار بالسلك إلى الجهاز الكهربائي شكل (2).
2. وهناك أجهزة قياس كثيرة، فمنها ما تقيس الفولت فقط، تسمى الفولت ميتر، وكذلك أجهزة تقيس الأمبير فقط، تسمى الأمبير ميتر، وأجهزة تقيس المقاومة، وتسمى الأوميتر.

1 الجهد الكهربائي (V) (Voltage)

الجهد الكهربائي: قوة خارجية تجبر الإلكترونات الحرة على التحرك في موصل باتجاه معين، وبالتالي هي المتسبب لسريان التيار الكهربائي وتقاس بوحدة الفولت، ورمزها (V).

ويمكن الحصول على هذه القوة المؤثرة من مصادر جهد كهربائي مختلفة منها البطاريات والمولدات الكهربائية، كذلك من الممكن أن تدعى بمسميات عديدة منها: الفولتية، وفرق الجهد، أو الجهد فقط، كما تدعى في كثير من الأحيان القوة الدافعة الكهربائية، كما هو الحال عند استخدام البطاريات كمصدر للجهد المستمر.

1. الجهد المستمر (DC): وهو جهد ثابت القيمة والاتجاه مع تغير الزمن، ويمكن الحصول عليه من البطاريات والخلايا الشمسية ومصادر القدرة المستمرة، ويرمز له بالرمز (---).
2. الجهد المتردد/ المتغير (AC): وهو جهد متغير القيمة والاتجاه مع تغير الزمن، ويمكن الحصول عليه من مولدات التيار المتردد، وتعد الكهرباء الواصلة للمنازل جهداً متردداً. ويرمز له بالرمز (~).

يقاس فرق الجهد في الدارات الكهربائية بجهاز يدعى الفولتميتر، ويرمز له بدائرة بداخلها الحرف (V) شكل (3)، ويتم توصيل جهاز الفولتميتر على التوازي مع الحمل أو المصدر المراد قياس فرق الجهد بين طرفيه، وذلك بعد تحديد نوع مصدر الجهد المغذي لهذا الحمل، سواء أكان متردداً (AC) أم مستمراً (DC)؛ وذلك لمعايرة الجهاز شكل (4).

2 التيار الكهربائي (I) (Current)

التيار الكهربائي: هو كمية الشحنة الكهربائية التي تعبر مقطعاً معيناً في الموصل خلال وحدة الثانية، وهو ما يعبر عنه رياضياً بمعدل تدفق الشحنة الكهربائية أو بشدة التيار الكهربائي، وتقاس بوحدة الأمبير ورمزها (A). إن حركة الإلكترونات عبر الموصل من الطرف السالب لبطارية إلى الطرف الموجب لها تدل على اتجاه سريان التيار الكهربائي في البطارية (اصطلاحاً) كما في شكل (5).

1. التيار المستمر (DC): وهو تيار ثابت القيمة والاتجاه مع تغير الزمن، ويمكن الحصول عليه من البطاريات والخلايا الشمسية ومولدات التيار المستمر ومصادر القدرة المستمرة، ويرمز له بالرمز (---).
2. التيار المتردد/ المتغير (AC): وهو تيار متغير القيمة والاتجاه مع تغير الزمن، ويمكن الحصول عليه من مولدات التيار المتردد ومصادر القدرة المترددة، ويرمز له بالرمز (~).

يقاس التيار الكهربائي بجهاز يدعى الأميتر، ويرمز له بدائرة، وبداخلها حرف (A)، كما في شكل (6)، ويجب أن يتم توصيله مع الحمل المراد قياس تياره على التوالي، كما في شكل (7).

3 المقاومة الكهربائية (Resistors) (R)

المقاومة الكهربائية: هي إعاقة سريان التيار الكهربائي عبر الموصلات، ويرمز للمقاومة الكهربائية بحرف (R)، وتقاس بوحدة الأوم أو مضاعفاتها ورمزها (Ω)، ويرمز للمقاومة بالرمز.

1. مقاومات ثابتة القيمة: وهي المقاومة التي لها قيمة ثابتة لا تتغير، وتكون هذه القيمة مكتوب عليها بشكل مباشر (أرقام) أو غير مباشر (ألوان)، أو يتم قياسها باستخدام جهاز قياس المقاومة (الأوميتر)، ومنها أنواع مختلفة كما في شكل (8).

• مقاومة شبكية
• مقاومة سلكية
• مقاومة كربونية
• مقاومة مغطاة بألمنيوم
• مقاومة سطحية
• مقاومة سيراميكية

2. مقاومات متغيرة القيمة: وهي عبارة عن مقاومات مصنوعة كما العادية الكربونية والسلكية، ولكن السطح المقاوم يكون مكشوفاً، ويمر عليه منزلق، وتكون بثلاثة أطراف، بحيث إن نهايتين منهم تمثلان قيمة المقاومة، والثالث للحصول على قيم مختلفة، حيث يمكن تغيير قيمتها بواسطة المنزلق من الصفر تقريباً وحتى القيمة القصوى لها، كما في شكل (9).

1. يجب قياس قيمة المقاومة بعد فصل مصدر الطاقة (الدارة مفتوحة) عن الدارة الكهربائية، وفصل أحد طرفي المقاومة عن اللوحة كما في الشكل (10).
2. يجب اختيار مدى القياس (Ω أو KΩ أو MΩ) ليتناسب مع قيمة المقاومة، وعادة ما يتم وضع تدريج المقياس على أعلى قيمة، ومن ثم يخفض مدى القياس تدريجياً للحصول على أدق قياس مناسب لقيمة المقاومة.

إن قياس قيمة مقاومة يُعد من أهم القياسات التي تؤدي إلى كشف أعطال معظم المعدات الكهربائية كفحص صلاحية محول كهربائي أو محرك كهربائي....إلخ، حيث تدل قراءة الجهاز لقيمة معينة على صلاحية ذلك الجهاز من عدمه، حيث إنه عند قراءة الجهاز لقيمة الصفر مثلاً، دل ذلك على قصر دارة مثلاً، أما قراءة الجهاز لقيمة كبيرة جداً فإن ذلك يدل على وجود دارة مفتوحة، وبالتالي عطل في الجهاز.

تستخدم الأسلاك الكهربائية لتوصيل التيار الكهربائي ونقله إلى جميع أجزاء الدائرة الكهربائية، وتستخدم الأسلاك ذات النوعية والعازلية الجيدة من نوع الشعرات في دورات التبريد وتكون أقطار الأسلاك حسب الحمل المار فيها:

• سلك 1.5 ملم------- 10 أمبير
• سلك 2.5 ملم------- 16 أمبير
• سلك 4 ملم-------- 20 أمبير
• سلك 6 ملم-------- 25 أمبير

لسهولة تركيب الدوائر الكهربائية وتجميعها يمكن تثبيت كلبسات كهربائية ببداية السلك ونهايته، حيث تتوفر هذه الكلبسات بعدة أشكال وأقطار، فمنها كلبسات حلقية، وكلبسات نخز، وكلبسات ذكر، ومنها ما يكون معزولاً، ونستخدم مكبس كلبسات خاص لهذا الغرض.

المكثفات الكهربائية: هي عبارة عن أداة تقوم بتخزين الطاقة الكهربائية لفترة من الزمن على شكل مجال كهربائي، وتقاس سعة المكثف بجهاز الملتيميتر وبوحدة الميكروفارد، وتعمل المكثفات على تحسين معامل الأداء للمحرك، بحيث تعمل على رفع الجهد الكهربائي (الفولت) عند هبوطه عن الحد المسموح.

هناك نوعان من المكثفات التي تستخدم بدورات التبريد، مكثف التشغيل كما في شكل (11) صفحة (34) ومكثف البدء كما في شكل (12) صفحة (34)، ويوضح جدول (2) الفرق بين مكثف التشغيل ومكثف البدء.

جدول (2): مقارنة بين مكثف التشغيل ومكثف البدء

يوجد أنواع مختلفة من القواطع الكهربائية وذات أحمال متعددة تناسب الاستخدام المطلوب وظيفتها التحكم بعمل الدائرة الكهربائية، وذلك بفصل ووصل التيار للأجهزة، وحمايتها من الأحمال الزائدة.

وهناك قواطع كهربائية أحادية الطور كما في شكل (13)، وثلاثية الطور كما في شكل (14) تستخدم بشكل واسع بالتمديدات الكهربائية المنزلية والصناعية، وكذلك بدوائر التحكم بعمل دورات التبريد وغيرها.

ومن أهم هذه القواطع قاطع اللمس (الحساس)، كما في شكل (15) ووظيفته فصل التيار الكهربائي عن الدائرة الكهربائية عند حدوث تسريب كهربائي ولو كان بسيطاً إلى جسم وهيكل الجهاز بهدف حماية المستخدم من خطر الصعقة الكهربائية.

إن نظام التأريض هو عبارة عن اتصال كهربائي عمل عن قصد بين شبكة الأجهزة من جهة، وكتلة الأرض من جهة أخرى، التأريض مطلوب لتوفير السلامة للمنظومة الكهربائية وللعاملين، حيث يمكن تشبيه نظام التأريض بطوق النجاة.

1. يحمي الأفراد من الصعق الكهربائي.
2. يقي من خطر التفريغ الكهربائي.
3. يحمي المعدات من أضرار التغيرات المفاجئة والكبيرة من جهة التغذية.
4. يؤمن تشغيلاً مناسباً للمعدات والمنظومات الكهربائية.

ومن هنا يتكامل عمل أمان اللمس مع وجود نظام تأريض لمكان العمل أو المنزل؛ لذلك يجب التشديد على ضرورة اتصال جميع الأجهزة والدرات الكهربائية بنظام التأريض كما في شكل (16)، والتأكد من وصل سلك التأريض (اللون الأصفر) بهيكل الجهاز الكهربائي، وبمأخذ الكهرباء (الأباريز) الموجودة بمكان العمل.

إن التمديدات الكهربائية المنزلية هي الأعمال الكهربائية العامة لكافة المنزل، التي تتكون من عدة دارات مختلفة ومنفصلة، ومنها دارات الإنارة، ودارات المأخذ الكهربائية والأجهزة الكهربائية، والتي التيار المستخدم في التمديدات المنزلية في بلادنا هو التيار المتناوب (AC) بفرق جهد 220 V.

تتكون الدارة الكهربائية المغلقة البسيطة للإنارة من مصدر كهربائي (الخط الحامي والخط البارد) وقاطع تحكم ومصباح والأسلاك الواصلة بينها، كما في شكل (17).

تتكون دائرة المأخذ الكهربائي (الأبريز) كما في شكل (18) من مصدر كهربائي، وقاطع تحكم، ومأخذ كهربائي ومجموعة من الأسلاك (الحامي، البارد، الأرضي)، وتكون مساحة مقطع هذه الأسلاك متناسبة مع الحمل الكهربائي للجهاز المراد وصله بالمأخذ.

تستخدم المحركات الكهربائية أحادية الطور (1 فاز) وثلاثية الطور (3 فاز) في دوائر التبريد لتشغيل الضواغط والمضخات والمراوح، ويتم التحكم بها بعدة طرق كما يأتي:

1 دائرة تشغيل محرك أحادي الطور مع قاطع

تتكون الدائرة من قاطع 1 فاز ومحرك، كما في الشكل (19).

2 دائرة تشغيل محرك ثلاثي الطور مع قاطع

تتكون الدائرة من قاطع 3 فاز ومحرك 3 فاز، كما في الشكل (20).

3 تشغيل محرك أحادي الطور مع مكثف دوران كما في شكل (21)

يتألف العضو الثابت للمحرك من ملفين: أحدهما يسمى ملف التشغيل (Run)، والآخر يسمى ملف البدء (Start)، ويكون قياس مقاومة ملف البدء أعلى من قياس مقاومة ملف التشغيل؛ لأن المحرك يحتاج إلى عزم كبير للتقويم، فينتج عن ذلك زيادة في شدة التيار المار بملف البدء عند بدء الدوران، ولتشغيل هذا النوع من المحركات يلزم مكثف تشغيل ذو سعة مناسبة لقدرة المحرك، ويتم وصل أطراف المكثف مع طرفي ملفي البدء والتشغيل، ثم يتم وصل أحد خطوط المصدر الكهربائي إلى النقطة المشتركة (Common) بين الملفين والطرف الآخر للمصدر الكهربائي يتم وصلة مع طرف ملف التشغيل المتصل بالمكثف وعندما يراد عكس اتجاه دوران المحرك يتم وصل هذا الطرف مع طرف ملف البدء.

4 دائرة مفتاح الكهرومغناطيسي (الكونتاكتر) مع ضواغط التشغيل والإيقاف

لسهولة التحكم بالدوائر الكهربائية في دورات التبريد الكبيرة تستخدم دائرة الكونتاكتر التي تتكون من: قاطع تحكم 3 فاز، كونتاكتر (مرحل) 3 فاز، قاطع زيادة الحمل (اوفرلود) وضواغط إيقاف وتشغيل المزودة بلمبة إشارة كما هو مبين بالشكل (22).

أضع دائرة حول رمز الإجابة الصحيحة فيما يأتي:

1. ما هي استخدامات مقياس بوردون؟

• أ. لقياس درجة حرارة الغاز بدورة دائرة التبريد.
• ب. لقياس الضغط الجوي.
• جـ. إجراء خدمات الصيانة لدورة التبريد.
• د. لقياس سرعة وسيط التبريد المار بدورة التبريد.

2. لماذا تستخدم الأنابيب النحاسية في دورات التبريد؟

• أ. لأنها رخيصة الثمن.
• ب. لأنها تتحمل الضغوط العالية.
• جـ. لأنها تتفاعل مع وسيط التبريد.
• د. لأنها تتصف بالمرونة في التشكيل اللازم بأعمال الصيانة علاوة على أنها جيدة التوصيل للحرارة.

3. كيف تميز وصلة اللحام الجيدة؟

• أ. الوصلة تحتوي على نتوءات بمكان اللحام.
• ب. اللحام على الوصلة لا يحتوي على ثقوب وناعم الملمس.
• جـ. اللحام مغطى بطبقة كربونية.
• د. يوجد انصهار بالأنبوب.

4. ما وظيفة مكثف التشغيل في الدائرة الكهربائية لتشغيل محرك احدي الطور؟

• أ. تحسين معامل القدرة وتقويم المحرك.
• ب. لفصل ملف التشغيل عند بدء دوران المحرك.
• جـ. زيادة سرعة المحرك.
• د. لحماية المحرك من الاحتراق.

5. ما أثر فصل سلك التأريض الأرضي عن جسم الجهاز الكهربائي؟

• أ. تعريض حياة المستخدم لخطر الصعقة الكهربائية.
• ب. الجهاز لا يعمل.
• جـ. يزيد من استهلاك الطاقة الكهربائية.
• د. لا أثر سلبي لذلك.

اذكر خمس أدوات تستخدم في أعمال دورات التبريد.

ما وظيفة كل أداة؟

أحدد الخطوات الصحيحة للحصول على وصلة لحام جيدة.

أفسر استخدام المرحل (الكونتاكتر) في دوائر التشغيل.

ما الفرق بين وصلة ملحومة ووصلة مركبة بالتفليج؟

أوضح إجراءات السلامة المهنية المتبعة عند إجراء عملية اللحام.

أقارن بين محرك أحادي الطور مع مكثف ومحرك ثلاثي الطور من حيث: عدد خطوط التيار الواصل للمحرك، والقدرة، وطريقة التوصيل، ومبدأ العمل والاستخدام.

1. أصمم وأنفذ دائرة كهربائية لإنارة مصباحي إنارة من مكانين مختلفين (دائرة درج).
2. أفحص عمل مفتاح اللمس لمكان العمل.

   مع مراعاة مراحل المشروع (اختيار المشروع، خطة المشروع، تنفيذ المشروع، تقويم المشروع).