دارة ال
AVR ---Automatic Voltage
Reguliter
ضبط الجهد تلقائيا
تعتمد المولدات الكهربائية على آليتين لتنظيم خرجها الكهربائي وذلك حسب تصميم كل مولد و حسب المطلوب منه .
فهناك مولدات ذات قلب دوار مغناطيسي ثابت الشدة و هناك مولدات ذات قلب دوار مغناطيسي متغير الشدة و النوعان يمتازان بقدرة المحرك على زيادة سرعته عند السحب الزائد للتيار الكهربائي او عند الاحمال الثقيلة .
لنشرح بداية عمل كلا النوعين للوصول الى فكرة دارة ال AVR .
في البداية كانت المولدات ذات القلب المغناطيسي الثابت الشدة او ذات المغناطيس .
كان القلب يدور حول ملفات التوليد فينشئ عن دورانه تغيير بجهة اقطاب المغناطيس لانه عبارة عن مغناطيس ذو قطبين شمالي وجنوبي بشكل دائري الملفات متوضعة حوله ضمن شرائح حديدية وكما تذكرون في المدرسة انه ان حركنا مغناطيس امام ملف ملتف على مسمار من الحديد فانه ينشىء تيار كهربائي ضمن الملف وهذا نابع من حركة الالكترونات داخل السلك النحاسي والتي بدورها تتاثر بالمجال المغناطيسي .
ولكن عند تحريك المغناطيس بيدك امام المسمار تشعر بشيء يشد يدك نحو المسمار ...انه الجذب فقطعة الحديد تحب المغناطيس وتود ان تبقى دائما ملتصقة به هكذا طبيعة الحديد .
والتيار الكهربائي يزداد بقوة المغناطيس وواحدة شدة المغناطيس هي الغوس GHOS و قيمة ١٠٠٠٠ غوس تستطيع حمل وزن يصل الى ٥٠ كيلو غرام على سطح الارض .
لنفرض ان كان القلب الدائر ذو شدة تصل في المولدات الكبيرة الى ٥٠٠٠٠ غوس فمالذي سيحرك هذا القلب و لنفرض ان المولد احترق من يجرؤ على اخراجه من مكانه دون الاستعانة بالمعدات اللازمة .
اذ انك هنا تحتاج لمحرك استطاعته اكبر من اللازم لتشغيل المولد فلو كنت بحاجة الى تشغيل مولد قدرته الانتاجية 100KVA فانت بحاجة الى محرك ذو قوة جر تصل الى ٢٥٠ حصان اي محرك كبير بالنسبة للمولد وفارق المحرك عن المولد قد يصل الى ١٠٠ حصان زيادة عن الحد اللازم للتشغيل .
وهذا المئة حصان الزائدة انما وجدت من اجل الاقلاع فقط اذ ان المحرك يحتاج لمجهود اضافي عند الاقلاع وعندما ياخذ المولد العزم اللازم يرتاح المحرك و يكون بحاجة الى ١٥٠ حصان فقد من اجل عمل المولد بشكل جيد .
و عند تلف المولد فان فكه واستخراج القلب المغناطيسي منه يعد من اصعب الاعمال بسبب الجذب المغناطيسي
لذلك اصبحت المولدات فيما بعد تقوم على جعل القلب الدائر هو ملفات التوليد و الجزئ الثابت هو المغناطيس بالمولد لسهولة فكه والتعامل معه ولكن بقيت مشكلة اننا بحاجة الى مولد اكبر بمرة ونصف من حاجة المولد للاقلاع ...
هنا جاءت فكرة المولد الخالي من المغناطيس او ذو القلب المغناطيسي القابل للتحكم بشدة المغناطيس او القلب المتحكم بشدته مغنطته.
هذا القلب هو نفسه الذي كنا نلعب به بالمدرسة
عبارة عن ملفان موصولان تسلسلي ملتفان على حامل معدني شرائحي اي قلب مثل قلب المحول العادي .
وكما تعلمون ان شدة التيار المار بسلك كهربائي تؤثر على المجال المغناطيسي المتولد حوله .
لقد قام احد مصانع المولدات على انتاج مولد ذوقلب قابل للضبط و لكن ببطارية تقوم البطارية على تحويل القلب الدائر من ملف ملتف على صفائح معدنية الى مغناطيس وقد نجح الامر الا انه اصبحت هناك رغبة في تعديل وتطوير هذه الفكرة
فقد كانت فكرة البطارية ان تشغل القلب الدوار و تحوله الى مغناطيس بعد ان يكتسب تسارع مناسب يمكنه من انتاج تيار كهربائي مناسب .
و قام مصنع آخر على تطوير الفكرة بحيث يقوم على التحكم بالتيار الخارج من البطارية وفق سحب الحمل
كلما زاد الحمل زاد التيار المغذي للقلب الدوار ومنه تزداد القوة المغناطيسية و هذا سؤدي الى زيادة في حركة الالكترونات ومنه زيادة التيار المنتج في المولد الى الحمل .
هذا مربط الفرس
زيادة تيار القلب الدائر = زيادة تيار الخرج .
لقد تعثر رفع الصور سارفعهم ليلا حيث الضغط خفيف

هذه صورة المخطط الصندوقي للدارة

نلاحظ من الرسم انه يوجد حلقتين على محور القلب الدائر واحدة متصلة بالجهد ٢٤ فولت والثانية متصلة بمجمع الترانزستور
وهاتان الحاقتان هما نهايات ملفات القلب الدائر
فكما ذكرنا سابقا ان القلب الدائر في المولدات الحديثة عبارة عن ملفات مثل ملفات التشغيل تماما وهذه الملفات متوضعة على شرائح حديدية لكن هذه الشرائح ليست مثل شرائح ملفات التشغيل اذ ان الحديد المكون لقلب ملفات القلب الدائر ممغنطة بشكل خفيف
يعني ان شدة المغنطة على القلب الدائر ضعيفة تكاد لاتشعر بها ولكنها ممغنطة ولهذه المغنطة الخفيفة هدف وهو ان يتولد تيار كهربائي بالقلب الدوار اثناء الاقلاع بشكل متصاعد لايؤذي المحرك ولا يرهقه .
كيف يعمل المولد ذو القلب المتحكم بشدة مغنطته :
لنفرض ان الجملة كلها متوقفة عن العمل ( المحرك والمولد ) واردنا تشغيل المولد نقوم على وضع مفتاح التشغيل او مفتاح الكونتاك او مفتاح المرش في مكانه ونديره ربع دورة ومن ثم نضغط على مفتاح التشغيل .
هنا سيعمل المحرك او المرش الذي سيشغل محرك الديزل في هذه اللحظة عند الضغط على مفتاح التشغيل المولدة متوقفة و شدة المغنطة شبه معدومة على ملفات القلب الدائر
اذا لا يوجد اي مؤثر على المحرك وسيقلع بسلاسة و اريحية اكثر بكثير فيما لو كان القلب الدوار للمولد ذو مغناطيس دائم كما ذكرنا سابقا .
وعند بدء دوران محرك الديزل فان ملفات القلب الدائر ستكون مقصورة و من يسبب هذا القصر دارة تدعى المهيجة وسبب تسميتها بالمهيجة لانها عندما تقصر ملفات القلب الدوار بواسطة مقاومة وديود فانها تسبب تهييج في ملفات القلب الدوار وهذا التهييج ناتج عن دوران المغنطة الخفيفة في شرائح القلب الدوار كما سبق وذكرنا وطبعا عند دوران مغناطيس امام قطعة معدن فانه يتاثر بها ويؤثر بها ؟؟؟؟؟
ارجو الانتباه جيدا لما سيلي :
عند دوران القلب الدوار ذو المغنطة الضعيفة فانه سيؤثر على شرائح ملفات الجزئ الثابت التي بدورها ستنقل هذا التاثير الى الجهة المقابلة للقلب الدوار
مثلا
لقد قلنا ان القلب الدوار عبارة عن مغناطيس خفيف ويتالف من قطبين شمالي وجنوبي وحوله ملفات التشغيل وملفات التشغيل متوضعه على شرائح حديدية والحديد ينقل المغناطيسية ؟؟؟؟
اي ان احضرنا قطعة معدن و احضرنا مغناطيس فان وضعنا قطب المغناطيس الشمالي على طرف من القطعة الحديدية فان الطرف الثاني لها سيتحول لقطب جنوبي ولكن خفيف هذا جوهر عمل المولدات الحديثة
اذا عندما يدور القلب الدوار وهو مقصور فان الشرائح التي يلتف عليها ملفات الجزء الثابت ستتفاعل مع دوران القلب الدوران وتؤثر على القلب بان تدعمه بزيادة مغنطته تدريجيا
طبعا الى هنا ملفات التشغيل او ملفات الجزء الثابت ليس لها عمل و المولد لا يخرج كهرباء .
تستمر هذه الحركة حتى يصل القلب الدوار الى مرحلة تكون القوة المغناطيسية فيه قادرة على تحريض ملفات الجزء الثابت وانتاج الكهرباء والى ان تصل ملفات التشغيل الى قيمة او نقطة التحميل تقوم دارة التحكم على فصل القصر الذي سببته دارة التهييج و توصل للقلب الدوار تيار كهربائي و تستلم القيادة عندها ويصبح امر المولد كله بيدها
ملفات التشغيل تتكون من قسمين
قسم ينتج جهد قدره ٢٤ فولت وهو خاص للقلب الدوار وقسم ينتج ٣٨٠ فولت للحمل و دارة التحكم يجب ان تحصل على عينة من الجهد ٣٨٠ فولت وعلى كامل الجهد ٢٤ من اجل تشغيل المولد وفق المطلوب منه .
للموضوع بقية

وجدت هذه الصورة على النت وهي مناسبة جدا لموضوعنا هذا
يبقى هذا الرسم افضل من رسمي على الورق


نلاحظ ان القلب الدوار ROTOR يحوي على ملفات التشغيل Vout و تحوي على ملفات التحريض او التهييج Exitation و نلاحظ الحلقتين اللتان توصلان ملفات التحريض Field مع العالم الخارجي او مع دارة التغشيل للقلب الدوار .
ما يهمنا هنا الدارة التي تقوم على تنظيم حركة المولد Voltagr Detection Circuit.
اولا لنتكلم على دارة التهييج وعملها
دارة التهييج او الاستثارة او التحريضية او الاستنهاض كلها تسميات لدارة واحدة لنعتمد تسميتها على دارة التهييج حسب عرفها ببلدي
كما اسلفنا ان دارة التهييج تقوم على قصر ملفات القلب الدائر من اجل الحصول على قوة مغناطيسية قادرة على توليد تيار كهربائي بملفات التشغيل وشرحنا هذا سابقا
في المولدات الصغيرة التي تعتمد على هذا النوع من القلب يتم وضع مقاومة على التسلسل مع ديود موصلان تسلسليا مع ملفات القلب الدوار اي الملفات والديود والمقاومة موصولون تسلسليا .
المقاومة وضعت من اجل تحديد التيار الذي سعبر ملفات التشغيل عبر الديود والديود مهمته ان يجعل هذا التيار مستمرا او شبيه بالمستمر لانشاء تيار باتجاه واحد مما يؤدي الى انتاج مغناطيس دائم لانه من شروط تشكيل المغناطيس الدائم توحيد جهة التيار .
لذلك يتم وضع المقاومة و الديود في تلك المولدات الصغيرة والمقاومة تعتبر من اكثر الاعطال في تلك المولدات والمشكلة انك لا تستطيع وضع مقاومة اقوى من الاساسية بالاستطاعة لانك محكوم بالمساحة التي تتوضع بها تلك المقاومة وافضل طريقة لحل مشكلة تلف المقاومة واحيانا الديود هي بالتنظيف المتكرر للقلب الدوار بواسطة النفخ بالهواء او الفك والتنظيف بالفرشاة ان كنت تملك وقتا لذلك.
لناتي الان على المولدات الكبيرة .

شكرا اخي مسلم ولكن الصورة الأولى والثالثة لا تظهر والجزء الأهم والذي يقوم بخفض الفولتية من 220 فولت الى 12 فولت ومن ثم تنظيمها على هذه القيمة غير موضح بالرسم

الصورة الثانية التي سحبتها من النت تعبر عن الاولى
والى الان بالموضوع صورتان فقط الاولى بخط يدي والثانية من النت
جاري التحضير بالنسبة لبقية الموضوع .
هنا لا يتم خفض التيار من ٢٢٠ الى ١٢ بل يوجد ملفات مستقلة لتوليد ٢٤ فولت او ١٢ التيار اللازم لتشغيل المغناطيس في القلب الدوار
ساقوم على رفع الموضوع كاملا على شكل ملف نصي عندما انتهي
تمام ..

بالانتظار ان شاء الله وجزاك الله خير الجزاء

معذرة على التاخير
( للتصحيح:
لقد ذكرت بالمشاركة السابقة ان :
نلاحظ ان القلب الدوار ROTOR يحوي على ملفات التشغيل Vout و تحوي على ملفات التحريض او التهييج Exitation
وهذا خطأ لان القلب الدوار يحتوي على ملف واحد فقط والجزئ الثابت الذي يحتوي على ملفات التشغيل وملفات التهييج .)
بعد ان عرضنا طريقة عمل المولدات ذات القلبين الدائم و المتغير ناتي الى الطلب الرئيسي وهو :
جهاز يقوم بما يلي:
١_ تشغيل المولد عند انقطاع التيار الكهربائي تلقائيا واطفائه عند وصل التيار .
٢_ ضبط خرج المولد عند الحد المسموح به ( ٢٠٠_٢٣٠ ) فولت .
٣_ قراءة مستوى الوقود و الحرارة و التنبيه عند حصول خلل بهما .
مواصفات المولد :
قدرة التشغيل 100KVA ، الجهد المنتج 380V
نوع المحرك ديزل او مازوت .
المهمة الاولى تشغيل واطفاء المولد آليا :
سنعتمد على التيار العمومي في تشغيل واطفاء المولد حيث اننا سناخذ عينة منه تكون بمثابة جرس الانذار في حال انقطاع التيار كاملا او احدى خطوطه.

R1.R3.R5= 82K / 1W
R2.R4.R6= 1K / 0.5W
R7.R9.R11= 65/1W
R8.R10.R12= 47/0.5W
PH1.2.3= PH817
IC1= 4011 NAND GATE
C1.2.3 = 0.1uF / 1KV TITALIUM
C4.5.6=47uF/400V Electric
المكثف الذي على طرف العازل الضوئي للكبت يمكن ان تضع اي مكثف بين 0.1uF و 0.0022uF /25V
هذه الدارة جزء من ثلاث اجزاء متشابهة ولقد نسيت وضع دائرة صغيرة على خرج البوابات كونها بوابات NAND من خصائص هذه البوابة انها تعطي على خرجها جهد موجب +5V في حال اختلفت مداخلها وتعطي جهد 0V في حال كانت جميع مداخلها متشابهة بالقيمة .
وهنا استفيد منها بتشغيل المولد عند انقطاع التيار العمومي او احد خطوطه فان كانت جميع المداخل تساوي الواحد المنطقي او +5V فان خرجها سيساوي الواحد منطقي اي 5v وان حدث اي اختلاف بين احد المداخل فان خرجها سينتقل من الواحد المنطقي الى الصفر المنطقي حسب شرطها النظامي ( جزاك الله عني كل خير يا استاذي زكي شاكر ) .
هذه دارة الاستطلاع ان صح التعبير تقوم على ارسال امر لدارة تشغيل المولد للاقلاع عند انقطاع التيار العمومي او احد خطوطه ونستطيع ايضا تسميتها بدارة التمكين ولاحقا سنعرف السبب.
نرى هنا ان العنصر الاساسي في هذه الدارة هو العازل الضوئي PH1 - PH2 - PH3 وقد اعتمدت عليه لانه يحقق لي الامان اللازم لعمل دارتي بشكل جيد والعازل الضوئي يتكون من ديود ضوئي LED و ترانزستور ضوئي .
والمطلوب من هذا العازل ان يخبرني بوجود كهرباء ام لا بطريقة آمنه يعني جل ما نريد منه في خرجه قيمتان للجهد اما 5V او 0V و ويوجد عدة طرق من اجل تنفيذ هذا الامر مثل ان نضع محول شدة على كل خط من خطوط التيار العمومي او بوضع مكثفات والمكثفات غير عازلة و تستخدم في الدارات التي لا تصل اليها اليد والمحولات سعرها عال وتستخدم في التقنية الاعلى من هذه كالانفرترات التي تتحكم بالمحركات و الانفرترات الصناعية التي ترفع او تخفص الجهد .
لذلك فكرت بهذه الطريقة لقوتها ورخص ثمنها و انها تناسب موضوعنا هذا تماما .
الخطوط S_T_R هي الخطوط العمومية والنقاط S1_T1_R1 هي النقاط الاعلامية التي تخبرنا عن حالة التيار العمومي .
والمقاومات لتشغيل العوازل
هنا لا اريد الغوص كثيرا بشرح عمل المقاومات والمكثفات .
المكثفات C1.C2.C3 من اجل تامين نقطة تاريض او صفر فولت في حال عدم وجود القطب البارد بالمولد.
والمكثفات C4 . C5 . C6 من اجل الترشيح والتصفية وقيمته ٤٧ ميكرو ٤٠٠ فولت اذ انني لا اسمح هنا بتعرج اكثر من ٢٠٠ميكرو فولت بالثانية بالتيار الذي سيدخل الى العازل الضوئي لان هذا التعرج قد يفهم على انه نبضات او تقطيع فيقوم العازل على ترجمته على شكل نبضات على خرجه وهذا الخرج المتعرج سيجعل المرحلة التالية IC1 تتذبذب بعملها وهذا اسوء امر تتعرض له دارتنا هنا .
والمقاومات.R5.R6. R1R2.R3R4 تقوم على تامين جهد تشغيل للديود الضوئي الموجود داخل العازل الضوئي و الزنرات Z1 Z2 Z3 من اجل الحفاظ على جهد التشغيل للدات من اي زيادة مفاجئة .
الديودات D1 D2 D3 من اجل توحيد التيار ولابد من وضعهم هنا فالخطر كبير ان قصرت احدى مقاومات تشغيل العازل .
المقاومات R7R8 R9R10 R11R12 من اجل تامين نقطة عمل تناسب المرحلة التالية لتعمل جيدا .
المرحلة التالية هي مرحلة الاعلام بوجود خطب ما، وهي عبارة عن بوابة NAND بثلاثة مداخل
ان كانت لا توجد هذه المجموعة فيمكنك ان تضع بدلا عنها المجموعة ذات الرقم CD4011 بهذه المجموعة اربعة بوابات سنستخدم اثنتان منها للعوازل واثنتان للتنبيه كما هو واضح من الرسم فقد عمدت الى تشكيل بوابة بثلاثة مداخل ومخرج واحد من بوابتين وهذا سيفيدني في استصدار اشارة الخطأ التي ذكرناها سابقا في حال انقطع التيار العمومي او احد خطوطه .
ونرى ان بوابتا التنبيه IC1 C.D تاخذ امر تشغيلها من مخرج البوابتين IC1 A.B لانهما البوابتان المسؤلتان عن اشارة الخطأ FALT1 .
وايضا نلاحظ ان دارة تشغيل المولد تاخذ امر تشغيلها من خرج البوابتين IC1 A.B
٠ لاعلامها بالعمل ولكن قبل مرحلة عمل المولد هناك مرحلة التاخير الزمنية IC2 تفيد هذه المرحلة بالتريث قبل البدء بعمل المولد حتى يتسنى لجهاز تشغيل المولد التبديل من وضع التيار العمومي الى وضع المولد وسنذكر هذا لاحقا .. و مرحلة التاخير يمكن ضبطها وفق ما يراه المستخدم .
دارة التبديل من وضع التيار العمومي الى وضع المولد وبالعكس :
عند انقطاع التيار العمومي او احد خطوطه تتنبه لهذا دارة الخطأ و تقوم على ارسال اشارة الى مرحلة التنبيه الصوتي والثانية الى دارة التاخير ومن دارة التاخير الى دارة تبديل الوضع التي تتالف من مفتاحين مغناطيسيين ( CONTACTOR ) S1 S2 وهذان المفتاحان هما جزءآن مهمان جدا بجهازنا لانهما من يقوم على توزيع القدرة بين التيار العمومي و المولد الى الحمل .
ان قدرة هذان المفتاحان يجب ان تكون 150A _ 600V وملف التشغيل ( البوبين ) في هذا النوع يعمل على 220V وسنحتاج الى ريليه مساعد من اجل تشغيل المفاتيح S1 S2 وطريقة توصيلهما موضحة بالشكل