معادلات الكهرباء

اخر تحديث: 5 يناير – 2019

معادلات الكهرباء

معادلات الكهرباء الأساسية المستحدمة في الأنظمة الفوتوضوئية بسيطة و سهلة الفهم و تستخدم في الحالات الأتية:

  1. حساب الوات (P) – التيار بالأمبير (I) – الجهد بالفولت (V) – المقاومة بالأوم (R).
  2. التحويل بين وحدات قياس الطاقة المختلفة مثل الوات و الحصان
  3. حساب الطاقة بالوات لأنواع الوقود المختلفة مثل الديزل و البنزين و الغاز
  1. قانون أوم

    يستخدم في دوائر التيار المستمر DC فقط لحساب قيم التيار و الجهد و القدرة في نظام الخلايا:
    في دوائر التيار المتردد يجب تصحيح معامل القدرة الكهربائية power factor

    • من الألواح الفوتوضوئية الي منظم الشحن
    • من منظم الشحن الي البطاريات
    • من البطاريات الي الانفرتر
     معادلات الكهرباء

    معادلات الكهرباء

    أطلق عليه هذا الاسم نسبة إلى واضعه الفيزيائي الألماني “جورج سيمون أوم”.
    فقد أجرى أوم تجارب لقياس فرق الجهد الكهربائي المطبق على دوائر كهربائية بسيطة وشدة التيار الكهربائي المار فيها، مع تغيير طول السلك المستخدم فيها.
    واستنتج بعض المعادلات المعقدة والتي جرى تعديلها حتى وصلت لصورتها البسيطة المبينة لاحقا.
    وينص هذا القانون على أن فرق الجهد الكهربائي بين طرفي ناقل معدني يتناسب طرديا مع شدة التيار الكهربائي المار فيه. P = VI حيث
    P هي القدرة وات
    V هي فرق الجهد على طرفي المقاومة فولت
    I هي التيار المار بالمقاومة أمبيريتم تعريف النسبة الثابتة بين فرق الجهد وشدة التيار بالمقاومة الكهربائية ويرمز إليها بالحرف R
    ويلاحظ أن المقاومة R ثابتة ولا تتغير بتغير فرق الجهد،
    ويعبر عن هذا المبدأ من خلال المعادلة التالية:
    R= V/I كما يمكن التعبير عن نفس المعادلة بصيغة أخرى: : V = IR
    حيث:
    V هي فرق الجهد الكهربائي بين طرفي الناقل المعدني (المقاومة) ويقاس بوحدة تسمى بالفولت، ويرمز له بالرمز(V).
    I هي شدة التيار الكهرباني المار في الناقل ويقاس بوحدة تسمى بالأمبير، ويرمز له بالرمز (A).
    R هي مقاومة الناقل للتيار وتقاس بوحدة تسمى بالأوم، ويرمز لها بالرمز (Ω).

  2. تحويل حصان إلى كيلو وات ساعة

    العديد من المواتير الكهريائية مثل التكييف و موتور المياه تأتي مكتوب عليها القدرة بالحصان.
    من اهم معادلات الكهرباء المستخدمة عند وجود مواتير هو تحويل الحصان لوحدة الوات لحساب الأحمال علي النظام الشمسي
    الحصان = 745.7 وات

  3. حساب الأمبير للتيار المتردد

    عند حساب احمال التيار المتردد علي الأنفرتر يجب ادخال معامل القدرة الكهربائية Power Factor للمواتير.
    في حالة فازة واحدة المعادلة:- I = P / PF × V
    في حالة 3 فازات المعادلة:- I = P / √3 x PF × V
    I هي شدة التيار الكهرباني – P هي القدرة وات – V هي فرق الجهد ( 220 فولت للتيار الأحادي و 380 فولت لل3 فاز) – PF هو معامل القدرة
    و للأسف الشديد الكثير من الناس يغفل معادلات الكهرباء الخاصة بالتيار المتردد و يستخدم معادلة وام للتيار المستمر دون ادخال معامل القدرة الكهربائية.
    هذا يسبب اخطاء جسيمة عند حساب قدرة الأنفرتر المطلوب خاصة في حالة وجود محركات مثل التكييفات او الطلمبات في الأحمال

    ادخل القيم لحساب التيار بالأمبير
    ارسال لحساب التيار

    جدول معامل القدرة الكهربائية PF :
    نوع الحمل الأجهزة الكهربائية PF عند بداية التشغيل – الأقلاع PF اثناء التشغيل
    المحركات الحثية Inductive Load تكييف, ثلاجة, موتور مياه, غسالة 0.3
    و هذا يفسر سبب شدة التيار عند بداية تشغيل التكييفات الذي يصل الي حوالي 3 اضعاف التيار عند التشغيل.
    0.8
    الأجهزة الألكترونية التي تحتوي علي مكثفات Electronics تلفزيون, رسيفر, كمبيوتر, استريو, لمبات فلورسنت 0.4 0.85
    دوائر التسخين – Resistive Load لمبات عادية, سخان, فرن كهرائي, مكوة 1
    هذا النوع لأ يسبب احمال تيار اضافية عند بدء التشغيل
    1

    مثال لأستخدام معامل القدرة الكهربائية في حساب التيار

    الطاقة التي يستهلكها تكييف 2 حصان= 746*2 = 1492 وات
    التكييف يعمل على جهد المنازل ( الخارج من الانفرتر ) و قيمتة 220 فولت
    معامل القدرة الكهربائية للكمبرسور عند بدء التشغيل = 0.35
    معامل القدرة الكهربائية للكمبرسور اثناء التشغيل = 0.80
    التيار عند بدء التشغيل = 1492/(0.35*220) = 19.38 امبير
    التيار اثناء التشغيل = 1492/(0.80*220) = 8.48 امبير

  4. تحويل القدرة الحقيقة (KW) الي القدرة الظاهرة

    القدرة الظاهرة (KVA) = القدرة الحقيقة (KW) مقسومة علي معامل القدرة PF
    تستخدم هذه المعادلة في انظمة الطاقة الشمسية عند الحاجة الي حساب قدرة النفرتر المطلوبة لتشغيل المحركات الحثية مثل التكييفات او مضخات المياه.
    تتم الحسابات علي اساس معامل القدرة عند بداية تشغيل المحرك.

    مثال لحساب القدرة الظاهرة

    طلبمة مياه بقدرة 2 حصان تعمل علي جهد 220 فولت
    معامل القدرة الكهربائية للطلمبة عند بدء التشغيل = 0.8
    ما هي قدرة الانفرتر المطلوب لهذه الطلمبة؟
    اولآ يتم تحول الحصان الي وات كما سبق توضبحة
    القدرة بالوات = 2 * 0.747 = 1494 وات
    القدرة الظاهرة=1494/ 0.8 = 1868 فولت امبير
    يجب توصيل انفرتر قدرته 2000 وات لتشغيل هذه الطلمبة
    و عدم حساب القدرة الظاهرة و الأكتفاء بتوصيل انفرتر قدرته 1500 وات مثلأ هو خطاء فادح يقع فيه الكثير من الغير مختصين
    فيجب التأكيد ان الأنفرتر المستخدم يدعم قدرة ظاهرة قصوي Surge Power لا تقل عن 2000VA.

تحويل طاقة الوقود الي الوات

في الكثير من الأحيان يكون المستخدم علي علم بكميات الوقود الذي يستهلكها في اليوم, دون معرفة المكافيء لها بالوات
في هذه الحالة يجب تحويل كميات الوقود المستهلكة الي الوات لمعرفة الأحمال الواقعة علي النظام الشمسي
يتم هذا التحويل طبقا للمعادلات الأتية:

الطاقة الكامنة في انواع الوقود المختلفة
نوع الوقود الكمية الطاقة بالكيلو وات
بنزين 1 لتر 11.4
ديزل 1 لتر 11.1
غاز طبيعي 1 متر مكعب 10.8
فحم 1 كيلو جرام 10.3

مثال: مزارع لديه سخان غاز طبيعي لزوم تدفئة مزرعة دواجن
اقصي استهلاك شهري في ديسمبر = 120 متر مكعب من الغاز
استهلاكة بالكيلو وات في شهر ديسمبر = 120 * 10.8 = 1296 كيلو وات
الأستهلاك اليومي للكهرباء = 1296 /31 = 41.8 كيلو وات في اليوم
لتحويل هذه المزرعة للعمل بالطاقة الشمسية يجب توفير نظام شمسي يقوم بتوليد 42 كيلو وات في اليوم خلال شهر ديسمبر.
طبعا يمكن عمل الحسابات علي اساس ضرب قدرة السخان * عدد ساعات الأستخدام
و لكن في كثير من الأحيان المستخدم لأ يعرف بالظبط عدد ساعات الأستخدام الفعلي و قد تكون البيانات غير دقيقة.
في هذه الحالات اللجوء الي بيانات فاتورة الغاز الطبيعي مثلآ تكون اكثر دقة من تخمين عدد ساعات الأستخدام.

DMCA PROTECTED

m2pack.biz