 |
|
|
|
|||||
|
| اعلانات |
|
|||||
|
|
| اعلانات اضافية ( قم بتسجيل الدخول لاخفائها ) | |
|
|
|
|||||
|
المكثفات
المكثفات: تنقسم المكثفات لقسمين رئيسيين هما مكثفات التطبيقات الصناعية و مكثفات الدوائر الإلكترونية مكثفات التطبيقات الصناعية وهى المستخدمة مع الآلات والموتورات كبادئ إدارة أو مساعد بدء تشغيل للموتورات وتحسين معامل القدرة للمكونات كمصابيح الفلوريسنت أو للموقع ككل وتكون عادة بقيم 1 ميكروفاراد فأكبر. تشترك هذه المكثفات بأنها تتعرض لجهود مترددة عالية 220 أو اعلى وتصل إلى اكثر من ألف فولت أحيانا كثيرة و أيضا يمر فيها تيار كبير بدء من 0.01 أمبير إلى بضع مئات فى حالات تحسين معامل القدرة ويراعى فى تصميمها تشتيت الحرارة التى قد تتولد نتيجة ظروف التشغيل.  لذلك تكون كلها عديمة القطبية ، تتحمل جهود عالية ، صلبة ميكانيكيا ، ذات كفاءة عالية لتقليل الحرارة الناتجة، جيدة التهوية ومعدلات نقل الحرارة من الداخل للخارج عالية حتى لا تصل لدرجات حرارة تتلف معها أثناء التشغيل – الحجم أو الوزن - لا يهم مثلا لتحسين معامل القدرة لمصباح الفلوريسنت العادى تستخدم مكثف 2 إلى 4 مايكرو أما لتحسين معامل القدرة Power Factor لموقع ما كمصنع أو ما شابه فلا يوجد مكثف يتحمل هذا القدر من التيار الذى قد يصل عدة مئات من الأمبير ، لذلك تستخدم بعض أنواع الموتورات التى عندما تعمل بدون حمل تظهر كحمل سعوى (مكثف) على الخط ، فباختيار طاقة الموتور المناسبة للأمبير المتوقع ثم تعديل الحمل (عادة يكون بمثابة فرملة على الموتور) يمكن ضبط قيمة السعة المطلوبة قديما كانت تصنع المادة العازلة من ورق مشرب بالزيت وكانت تسمى مكثفات ورقية أما الآن فهناك عدة أنواع أفضل. فى هذا الرابط معلومات أخرى عن المكثفات الصناعية http://www.abb.com/product/us/9AAC710017.aspx لا تستخدم المكثفات المخصصة للدوائر الإلكترونية فى التطبيقات الصناعية فغالبا ما تسخن و تتلف بسبب ارتفاع درجة الحرارة. مكثفات الدوائر الإلكترونية تتباين مكثفات الدوائر الإلكترونية فى خواصها وقيمها إذ تتراوح ما بين 3 بيكو فاراد أو أقل إلى عدة فاراد حسب الاستخدام وكذا الجهد من 3 فولت إلى عدة آلاف والحجم من أقل من ملليمتر واحد لحجم اكبر من قبضة اليد و يحتاج حزام معدنى ومسامير للتثبيت تعرف المكثفات بقيمتها ، الجهد بالفولت ، الدقة % ، أقصى تردد أو الرنين الحر، النوع أو خامة التصنيع ، درجة الحرارة ، الشكل القيمة تبنى قيم المكثفات على أساس 20% فتجد القيم التالية ومضاعفاتها 10 ، 12 ، 15 ،18 ، 22 ، 27 ، 33 ، ،39 ، 47 ، 56 ، 68 ، 82 ، 100 أما المكثفات المتغيرة فتكون مكثفات الضبط الدقيق إما بقيمة ضبط من 4 إلى 40 بيكو فاراد أو من 10 إلى 70 بيكو فاراد مكثفات التنغيم (اختيار القنوات) عادة أكثر من واحد على محور ميكانيكى واحد و إن لم يكن ذلك واضحا بالشكل لكن عدد الأطراف يكشف ذلك، الشكل يبين الطرف العلوى المستخدم فى اختيار المحطات بينما السطح السفلى يحتوى مكثف ضبط دقيق لكل واحد من هذه المكثفات لضبط قيمة البدء.  تكون هذه المكثفات بقيمة ضبط من 10 إلى 360 بيكو فاراد مهما اختلف الحجم والشكل و نطاق المحطات المستخدم فيه وهو يحتوى على مكثفين على الأقل أحدهما لدائرة الهوائى والآخر للمذبذب المحلى. مكثفات التنغيم الإلكترونية وهى ثنائى من أشباه الموصلات يوصل عكسيا للعمل كمكثف متغير من 4 إلى 70 بيكو فاراد حسب الجهد العكسى الواقع عليه و سيأتى ذكره فيما بعد. الجهد بالفولت للجهد الذى تتحمله المكثفات قيم محددة وهى غالبا 3.3 فولت ، 6.3 ، 12 ، 16 ، 25 ، 35 ، 50 ، 100 ، 200 ، 400 ، 600 ، 800 ، 1000 ، 1200 ، 1500 ، 2000 ، 3000 ، 4000 ، 6000 فولت ونظرا لاختلاف المعايير الأوروبية واليابانية والأمريكية فقد تجد أحيانا قيم متوسطة ، يمكن عادة استخدام الجهد الأعلى مباشرة الجهد السابق ذكره هو جهد مستمر فقط ما لم يذكر صراحة غير ذلك ويميز بعلامة = المكثفات التى تستخدم مع التيار المتردد يذكر عليها صراحة قيمة الجهد المتردد . تذكر قيمة أخرى للجهد المتردد (إما على جسم المكثف أو فى صفحة البيانات الخاصة بهذا النوع) وهى تعنى أعلى جهد متردد يمكن تواجده منفردا أو مجتمعا مع الجهد المستمر – والسبب طبعا أنه يسبب ارتفاع درجة الحرارة والتى بدورها تؤثر على جودة المكثف و ربما يتلف إذا كان المكثف من النوع ذى القطبية – لا تعرضه لقطبية معكوسة تحت أى ظرف لماذا والمكثف به عازل ولا يمرر تيار، المفترض أن المكثف لا يتأثر إن كان الجهد مستمر أم متردد؟ حقا لكن هناك سببين أولهما أن العازل ليس مثاليا وهناك تيار تسريب يقل كلما كان العازل أفضل والثانى أن الإلكترونات تدور حول النواة. الجهد الكهربى يسبب أن المسار يأخذ الشكل البيضاوى كما بالرسم التالى والذى يتجه نحو القطب الموجب. تغير هذا الانحراف يسبب مرور تيار متردد كنتيجة لحركة هذه الإلكترونات حول النواة مسببا ارتفاع فى درجة حرارة العازل و ينتهى بتلفه  الدقة % الدقة يعتمد معناها على نوع المكثف كل المكثفات الغير كيماوية تكون الدقة هى + / - نفس القيمة مثلا + / - 10% كل المكثفات الكيماوية تكون الدقة هى الحد الأدنى أما الحد الأعلى فقد يختلف كثيرا بين الأنواع فمثلا مكثف 20% يعنى أنه لن يقل عن 20% من القيمة المدونة ولكن قد يكون أعلى 20 % أو أكثر وذلك لأنها تتغير خواصها بالاستخدام كما سيلى ،لذا فالمكثفات الكيماوية لا تصلح للتوقيت (Timer) و المرشحات الدقيقة و دوائر الرنين لكنها تناسب مثلا المرشحات التى تزيل كل المركبة المترددة من وحدة التغذية مثلا (By Pass) حيث كلما زادت القيمة كان ذلك أفضل أقصى تردد أو الرنين الحر المكثفات تصنع من شريطين من المعدن (الألمونيوم غالبا) وبينهما شريط عازل ثم تلف مجموعة الشرائط حول نفسها مما يجعلها تشبه الملف ، من هنا يتكون ما يشبه دائرة رنين ذاتية تجعل له رنين حر ، بعد هذا التردد يصبح المكثف فعليا ملف ذو حث معلوم ، لذا لا يمكن استخدام هذا المكثف قرب هذا التردد و يجب اللجوء لنوع غيره شكل وأبعاد المكثف هى العوامل الرئيسية فى تحديد هذا التردد لذا المكثفات التى تصنع من شرائح مسطحة تناسب الترددات الأعلى مثل مكثفات الميكا. النوع أو خامة التصنيع قليلا ما يؤثر المعدن فى خواص المكثف ولكن المادة العازلة لها التأثير الأكبر ، تنقسم إلى نوعين رئيسيين المكثفات الكيماوية و المكثفات غير الكيماوية المكثفات الكيماوية النوع الالكتروليتى :تحتوى محلول كيماوى يرسب أكسيد الألمونيوم كمادة عازلة وهو يتكون نتيجة الجهد الواقع عليه ، ولذلك عند عدم استخدامه لفترة قد تتآكل هذه الطبقة وتسبب تغيرا فى قيمته ولكنها تعود عند الاستخدام هذا النوع يستخدم كمرشح لإمكانية الحصول على قيم كبيرة تصل لقرابة فاراد ولكن لا يصلح للزمن أو التوقيت أو ضبط التردد لعدم ثبات قيمته وكونه وحيد القطبية أى أن عكس الجهد عليه يجعله موصل للتيار و يحدث قصر وسخونة ثم انفجار ، ومعظم دوائر التوقيت تعرض المكثفات لعكس القطبية. لا تصلح للترددات أعلى من عدة كيلو ذ/ث لكونه شريط طويل ملفوف من الألمونيوم هناك خاصية أخرى يجب الحذر منها لهذا النوع من المكثفات هى خاصية البطارية - لاحظ مما سبق أن العازل مادة كيمائية تتكون بوضع الجهد عليه ، فمن الطبيعى أن عند رفع الجهد – تبدأ هذه المادة فى التحلل مولدة جهدا كهربيا قليلا قد يصل لفولت أو أكثر ، هذا الجهد – رغم أنه لا يكفى لتوليد تيار محسوس – إلا أنه قادر على التأثير على دوائر التوقيت و المقارنة وخلافه وللأسف لا يمكن التنبؤ بها فهى تظهر فى واحد أكثر من غيره .  لذا يستخدم فى وحدات التغذية لترشيح مركبات التيار العمومى 50-60 ذ/ث و يعتمد على أنواع أخرى لترشيح مكونات الترددات الأعلى التى تتواجد على خطوط التغذية والتى تتولد من أداء الدوائر المختلفة. نوع تانتالوم : يحتوى أكسيد التانتالوم بدلا من الألمونيوم وهو لا يحتوى محلول لذلك يسمى Solid Tantalum وهو انسب للترددات الأعلى التى تصل إلى 1 مليون ذ/ث. لاحظ هنا أن ما يناسب التردد العالى لا يناسب التردد المنخفض والعكس بالعكس ، لهذا عند تصميم دوائر ذات تردد عالى لا بد من جمع هذه المكثفات معا مثلا 0.1 سيراميك مع آخر 100 ميكرو فلا تظن أن الأكبر قيمة يغنى عن الأصغر قيمة فكل منها يعمل عند تردد حيث يفشل الآخر. القواعد التى اتفق عليها أن كل كارت يجب أن يحتوى على الأقل 100ميكرو عند دخول خطوط التغذية إليه لترشيح مركبات التيار العمومى – بصرف النظر عن الكارت الأم و ما يحتوى من مكثفات – ثم بعد ذلك أضف المكثفات الصغيرة حيث توجد دوائر تذبذب أو مكبرات تيار أو وحدات رقمية. المكثفات غير الكيماوية موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله |
|
|||||
|
المكثفات غير الكيماوية
المكثفات غير الكيماوية تتميز بعدم القطبية وثبات القيمة و إمكانية الحصول على دقة عالية ، لذلك يستخدم فى التوقيت و ضبط التردد القيم و المواصفات كما فى البند السابق  أشهر الأنواع هى بوليستر : تستخدم مادة البوليستر كعازل يعطى إمكانية الحصول على جهد أعلى ، سهولة التوافر ، رخص التكلفة ، مستقر مع تغير درجة الحرارة نسبة الدقة من 5 إلى 10 % بولى بروبيلين : أدق من السابق حيث يمكن أن يصل إلى 1% وانسب للترددات الأعلى بوليستيرين : لا يناسب الترددات العالية لكونه ملفوف – يناسب المرشحات والتوقيت بوليستيرين ذو فيلم المعدنى : معروف باسم مايلار والاختلاف أن المعدن يكون فيلم رقيق على العازل مما يجعل له خواص فريدة منها عند حدوث قصر بداخله فالشرارة تأكل المعدن والعازل تاركة المكثف أقل قليلا فى قيمته دون حدوث قصر لعدم تكون كربون من الاحتراق وعدم توافر معدن بغزارة تؤدى لالتحام الطبقات مكونا قصر مستديم ذات جودة عالية ، عالى الثبات ، يتحمل الحرارة ، جيد بصورة عامة ايبوكسى : يمكن الحصول على قيم كبيرة ولكن لا يناسب الترددات العالية سيراميك : وهى انسب الأنواع كمرشحات التردد العالى ، تتأثر بالحرارة لذلك لا تستخدم فى الرنين لتحديد التردد وتصنع بعدة أشكال و توجد فى كل الدوائر المنطقية لتنقية خطوط التغذية وتوزع على البورده تقريبا بجوار كل 1-3 دائرة متكاملة IC سيراميك متعدد الطبقات : مناسب للترددات المرتفعة و أكثر ثباتا ولكن لا يناسب الترددات العالية جدا 10 ميجا فأكثر ، ويستخدم لترشيح الترددات وليس فى توليدها ميكا – فضة :انسب الأنواع للترددات العالية كدوائر رنين الخ عالى الثبات ، اعلى سعرا ولكنه يساوى التكلفة درجة الحرارة هو المدى الذى يمكن للمكثف أن يعمل فيه دون أن تتغير خواصه أو يتعرض للتلف من قيم تحت الصفر المئوى إلى +35 أو +45 .. حتى + 125 جدير بالذكر أنها ليست فقط درجة حرارة الوسط المحيط فقط ولكنها تشمل الحرارة المتولدة داخله و أيضا تظل قيمته فى حدود الدقة المحددة عندما يتعرض المكثف للجهد المتردد فإن إلكترونات المادة العازلة تغير مدارها حول النواة من مدار دائرى لمدار بيضاوى يتابع القيم اللحظية للجهد متسببة فى مرور تيار تسريب صغير Leakage Current لكنه مؤثر فى ارتفاع درجة حرارة المكثف الداخلية وهذا ما يؤثر فى أداؤه لذلك هناك بعض المكثفات تفشل عند تعرضها لهذه الظروف و تلاحظ بان تعمل عند البدء وبعد فترة قصيرة تتغير النتائج نتيجة لتغير قيمة المكثف. الشكل الشكل كما سيق الذكر له تأثير مباشر على التردد وأيضا إمكانية أن يحل مكثف محل آخر إذ بعضها أطرافه من جهة واحدة وأخرى من جهتين - المكثفات الأكبر حجما تكون أكثر عرضة للتداخلات وتأثير المراحل على بعضها من المكثفات الصغيرة فمثلا المكثفات التى يستخدم فى الدوائر ذات التثبيت السطحى ٍSurface Mount لا يناسبها أحيانا الاستبدال بأخرى اكبر حجما فيما يلى بعض المواقع التى تقدم معلومات إضافية عن المكثفات http://www.radio-electronics.com/inf...itor_types.php http://www.uoguelph.ca/~antoon/gadgets/caps/caps.html تكلمنا كثيرا عن المكثفات – ما هى قيمة المكثف حسنا – المكثف سعة مثل حوض يحتوى سعة إذن كم يكون "واسعا" هذا الشىء لو وضعنا به أشياء و لم ترتفع كثيرا إذا هو واسع و إن ارتفعت إذن هو ضيق أى سعته يعبر عنها بقسمة كميه الأشياء على ارتفاعها و كهربيا كمية الكهرباء التى دخلت فى وحدة زمن مقسوما على ارتفاع الجهد على طرفيه كميه الكهرباء ؟ هل هذه مزحة؟ كلا لو تذكرنا كم إلكترون فى الكولوم والأمبير هو واحد كولوم فى الثانية لأمكننا أن نقول السعة = مقدار الشحنة الداخلة ÷ الجهد المرتفع فى وحدة الزمن = مقدار الشحنة ÷ فرق الجهد C = Q \ ∆V C= I*T\∆V أى السعة = التيار × الزمن ÷ الفولت الذى تغير أو المسمى فرق الجهد ( ∆V) لو نذكر هذه العلاقة عندما نتحدث عن الزمن و دوائر التزامن. الملفات موضوع الحلقة القادمة و ما هى العوامل المؤثرة خلاف الحث عند اختيار ملف. |
|
|||||
|
|
|||||
|
|
|
|||||
|
الملفات
الملفات تنقسم إلى ملفات قدرة عالية وملفات للدوائر الإلكترونية ملفات القدرة العالية أو الصناعية تكون عادة لفات من سلك نحاسى معزول مناسب القطر على قلب من شرائح الحديد السليكون كالمحولات ولكن تختلف عنها فى وجود فجوة لمنع تشبع الحديد حتى لا يفقد قيمة الحث – العزل أحيانا بالورنيش فقط أو طبقة من الورنيش و طبقة من خيوط عازلة أحيانا توصل مع الموتورات أو مع المحولات التى تحول حمل معين من 3 فاز إلى مصدر تيار فاز واحد وغالبا مع وحدات توحيد التيار المتردد باستخدام الثايريستور . يمكنك التفريق بين المحول والملف بسهولة بالنظر إلى جانب الحديد الذى يتكون من مقطعى E , I ففى المحولات تتبادل المقاطع حتى لا تتكون فجوة أما فى الملف فيكون كل مقطع مجمع على حدة ثم يوضع الملف فى بكرة توضع حول الجزء الأوسط من حرف E ثم توضع المجموعة الأخرى وتوضع بينهما غالبا قطعة من الفيبر سمكها يحدد عرض الفجوة وتربط بشنبر يمسك القطع معا، كما أن غالبا يكون الملف ذو طرفين أما المحول فعلى الأقل ثلاثة أطراف. يحدد الملف هنا بقيمة الحث بالهنرى و أقصى تيار مستمر يمكن أن يحتمله الملف و أيضا أقصى تيار يتحمله السلك (متردد + مستمر). وجدير بالذكر أن أقصى تيار مستمر يذكر حين يخشى أن يسبب هذا التيار تشبع الحديد فتقل قيمة الحث كثيرا . ونظرا لأن هذا التشبع لا يحدث دوما ولكن فقط عند قمم التيار المتردد حين يضاف المجال الناشئ من نصف الذبذبة مع المجال الناشئ من التيار المستمر مسببا تشبع ، فيحدث ذلك تشويها فى شكل الموجة مسببا توليد توافقيات وحدوث زن فى الملف. جدير بالذكر أن الدقة هنا ليست ذات أهمية لأن الاستخدام غالبا تصحيح معامل قدرة أو التخلص من ضوضاء ما.  ملفات الدوائر الإلكترونية تستخدم الملفات عادة فى أحد تطبيقات ثلاث دوائر رنين - ملف خانق - ملف حمل ورغم اختلاف المسميات إلا أن الهدف واحد هو اختيار تردد أو مجموعة ترددات إما للمرور أو للمنع أما ملف الحمل يستخدم لتغيير طبيعة الحمل من حمل سعوى إلى حثى لأن كل أشباه الموصلات مثل الترانزيستور مثلا لا تتقبل الأحمال السعويه و لكن تقبل الأحمال الحثية تعرف الملفات بقيمتها ، الدقة % ، النوع أو خامة التصنيع ، مقاومة التوالى أو معامل الجودة ، التيار بالأمبير ، الرنين الحر ، الشكل  القيمة هى قيمة الملف بالهنرى ، مللى هنرى أو نانو هنرى أو ميكرو هنرى وتعتمد أساسا على أبعاد الملف وعدد لفاته ونصف فطر اللفات ومادة القلب القيم نفسها الموجودة للمكثفات موجودة أيضا للملفات أى على أساس 20% الدقة غالبا توجد 10% ، 5% و أحيانا قليلة 2% أو 1% النوع أو خامة التصنيع يقصد بها نوع القلب والذى يحدد لحد بعيد نطاق الترددات المناسب للملف القلب الهوائى حيث يلف الملف على مشكل من الفيبر أو البلاستيك ويترك قلبه خاليا ، يناسب كافة الترددات لكن قيمته تكون صغيرة لصعوبة التشكيل ، كثرة اللفات تزيد من السعة المتولدة بين اللفات وبعضها ، مسببة الرنين عند ترددات منخفضة هذا النوع حساس للسعة الشاردة والالتقاط من المجالات القريبة كما أن وضعه داخل علبة معدنية بهدف الحجب المغناطيسى أو الكهربى يزيد من السعة الشاردة و يغير التردد. القلب الحديدى وتصنع من قلب من رقائق حديد السليكون المعزول مما يسبب ارتفاع الحث بنسبة كبيرة ، التيارات الدوامية فى الحديد تسبب فقدا عاليا عند ترددات حوالى 1000 ذ/ث فما فوق لذلك يناسب الترددات المنخفضة فقط قلب برادة الحديد تمزج برادة الحديد بمادة عازلة ولاصقة كالسيراميك أو الإيبوكسى لتقليل التيارات الدوامية ويناسب هذا النوع ترددات أعلى حتى عدة ميجا هيرتز حسب مواصفات المادة. قلب فرايت ويصنع من خامات أو مركبات حديدية لها مواصفات متنوعة تناسب ترددات من فوق سمعية لبعض أنواع تستخدم فى دوائر الميكرو ويف مقاومة التوالى أو معامل الجودة السلك المصنوع منه الملف له مقاومة أومية ، هذه المقاومة – مهما صغرت - تسبب فقدا فى التيار ومن ثم تقلل جودة الملف ويتسع نطاق الترددات التى تمر من دائرة الرنين المصنوع منها هذا الملف Q=ωL\r حيث Q هى معامل الجودة × 2 = ω ط × التردد = L الحث بالهنرى ، r مقاومة السلك بالأوم BW= fo \ Q حيث BW هو نطاق الترددات ، fo هو تردد الرنين التيار بالأمبير هو أقصى تيار مستمر يمكنه المرور نتيجة قطر السلك المستخدم والذى قد يكون 0.1 مم أو أقل وأيضا حتى لا يحدث تشبع لمادة القلب هذه الخاصية هامة جدا إذا كان الملف سيوصل بين ترانزيستور و مصدر التيار مباشرة كما فى دوائر الذبذبات ، لم تسمه عنها من قبل أليس كذلك؟ - عفوا عندما يقال استخدم ملف رقم كذا من شركة كذا أو سلك قطره كذا و لف ...الخ قد حددت كل هذه العوامل سويا الرنين الحر هو نتيجة الحث الناتج من اللفات والقلب مع السعة الناتجة من تجاور اللفات مشكلا دائرة رنين توازى تجعل الملف له رنين عند تردد معين و بعده قد يكون له قيمة سعويه بدلا من حث الشكل يحدد ملائمة الملف لاستخدام معين كالأطراف و أنواعها أو كونه مكعب صغير لدوائر التثبيت السطحى أو ملفوف على قلب دائرى أو غيرة كمرشحات لخطوط التغذية . الرابط التالى به مزيد من المعلومات http://en.wikipedia.org/wiki/Coil وفى الرابط التالى موقع لحساب الملفات ذات الطبقة الواحدة و المتعددة الطبقات http://www.66pacific.com/calculators/coil_calc.aspx عند توصيل أى من المكونات السابقة لمصدر جهد فهى تتصرف حسب قانون أوم وهو موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله التعديل الأخير تم بواسطة : ماجد عباس محمد بتاريخ 20-05-2011 الساعة 01:14 PM |
|
|||||
|
|
