((( معلومات مهمة عن جسر التوحيد و مكثف التنعيم ))) ا

(((*** معلومات مهمة عن جسر التوحيد و مكثف التنعيم ***)))
.
المستوى الموجه له : من مبتدئ إلى خبير أو مهندس.
و هو مهم جداً لكل من يصنع شواحن بطاريات بالمحولات الحديدية.
.
لقد قمت بإجراء بضع قياسات اعتيادية قد يقوم بها أي شخص يعمل في الإكترونيات ، و كانت النتائج كما في الصور الملحقة:
في الشكل(١) قمت بقياس خرج محوّل 12 فولت بواسطة مقياس الفولت المتناوب Vac ، فأعطاني 13.3 فولت بدلاً من 12 فولت.
.
في الشكل (٢) قمت بوضع جسر تقويم مع مقاومة 1 كيلو أوم كحمولة ، و ذلك بهدف تمرير تيار لكي تفتح الديودات، فمن الخطأ قياس خرج الجسر بدون حمولة.
قست الجهد بواسطة مقياس الجهد المستمر Vdc فماذا كانت النتيجة ؟
المقياس يعطي 10.64 فولت.
ماذا يعني هذا ؟ لماذا لم يعطيني 13.3 فولت ؟
سيقول قائل : يجب حذف هبوط جهد الديودات .
حسناً ..باعتبار جهد الديود 0.7 فولت ، فإن الجسر فيه ديودين و هذا يعني هبوط جهد مقداره 1.4 فولت .
بطرح 1.4 فولت من 13.3 فولت ستكون النتيجة 11.9 فولت و ليس 10.64 فولت … إذاً ما المشكلة هنا ؟.
قلت في بالي: ربما الموجة هنا متعرجة و ليست مستمرة تماماً ، لذلك سأضع مكثف تنعيم ، ووضعت مكثف تنعيم فكانت النتيجة كما في الشكل(٣) ، المقياس يعطي 15.96 فولت، و هي قيمة أكبر من 13.3 فولت.
.
** مالذي يحدث هنا ؟
.
في البداية لنأخذ الشكل(٤) و لنعّرف بعض التعريفات الخاصة بالتيار المتناوب.
– لدينا قمة الموجة المتناوبة و نسميها جهد الذروة Vpeak أو الجهد الأعظمي Vmax أو Vm.
– و لدينا الجهد الفعّال أو ما يسمى جهد جذر متوسط التربيع ( root mean square) أو اختصاراً Vrms، و هو يساوي جهد الذروة مضروباً ب 0.707 أو بطريقة أخرى ، جهد الذروة مقسوماً على جذر 2 أي (2√).
و هو ما يقيسه مقياس التيار المتناوب.
– و لدينا متوسط جهد الموجة Vav ، و يساوي جهد الذروة مضروباً ب 0.637 .
و هو ما يقيسه مقياس التيار المستمر بالنسبة لنصف الموجة ، أما بالنسبة للموجة كاملة فإن مقياس التيار المستمر سيظهر القيمة صفر لأن متوسط جهد النصف الموجب سيجمع مع متوسط النصف السالب و يصبح صفر.
إن الجهد المتوسط Vav يظهر بوضوح عندما نقوم بتقويم (توحيد) التيار المتناوب ، حيث تصبح جهة الأمواج بجهة واحدة و بالتالي تظهر قيمة هذا الجهد على مقياس التيار المستمر ، و نسمي هذا الجهد بجهد التيار المستمر Vdc كما في الشكل (٥).
.
إذاً فإن مقياس التيار المتناوب يقيس الجهد الفعَال أو القيمة الفعالة للجهد المتناوب Vrms.
بينما مقياس التيار المستمر يقيس القيمة المتوسطة للجهد المتعرج Vav .
يظهر الشكل (٦) العلاقة بين هذه الجهود مع جهد الذروة.
.
***((( تفسير القياسات))) ***
– عند قياس جهد المحوّل 12 فولت ، وجدت الجهد 13.3 فولت ، و هذا بسبب أن المحوّل فيه تعويض لهبوط الجهد أثناء الحمولة ، فعند الحمولة الكاملة سيصبح جهده 12 فولت .
– إن مقياس التيار المتناوب يقيس القيمة الفعالة للجهد Vrms لذلك فإنه أعطى القيمة 13.3 فولت.
– إن الديودات تسبب هبوط بالجهد بمقدار جهد الفتح الخاص بها و المساوي تقريباً 0.7 فولت ، و بما أن جسر التوحيد يحتوي ديودين في خط سير كل موجة فإن هبوط الجهد سيكون 1.4 فولت و بالتالي فإن القيمة الفعالة للموجة المقومة ( بعد التوحيد) ستصبح 13.3- 1.4 و تساوي 11.9فولت.
– إن مقياس التيار المستمر يقيس متوسط الجهد المقوّم( الموحد) و لذلك فإن القيمة المقاسة تبعاً للشكل (٦) يجب أن تكون (11.9*0.9) و تساوي 10.7 فولت . و قد حصلنا عليها تقريباً (10.64) بسبب أن جهد فتح الديود ليس 0.7 فولت تماماً.
– عند وضع مكثف تنعيم فإن الجهد المقوّم ( الموحد) سيصبح تقريباً مساوٍ لجهد الذروة كما في الشكل (٧).
و جهد الذروة هنا يحسب مع الأخذ بعين الاعتبار هبوط جهود الديودات.
جهد الذروة Vpeak يساوي Vrms* 1.4 و يساوي 11.9*1.4 و يساوي 16.6 فولت.
و لكن القيمة المقاسة هي تقريباً 16 فولت، أي أقل من قيمة الذروة، و السبب هو أن المكثف لا يجعل التيار مستمر تماماً بل يبقى تعرجات في الموجة نسميها التعرج Reppl . و الجهد المتعرج له قيمة متوسطة أقل من قيمة الذروة و هو ما يقيسه مقياس التيار المستمر .
.
((( ** تطبيق هذا الكلام على شواحن البطاريات**)))
.
– إن البطارية تعمل عمل مكثف التنعيم ، لذلك لا داعي لوضع مكثف مع ديودات الشحن.
– عند شحن البطارية بمحوّل موجة كاملة مع جسر توحيد ٤ ديودات ، فيجب مراعاة حذف جهد ديودين (1.4 فولت) من جهد التيار الموحّد ، و عند استعمال محوّل نصف موجة ( ذو نقطة وسط) مع ديودين فيجب مراعاة حذف جهد ديود واحد (0.7 فولت) .
– أي إذا كان جهد المحوّل ١٢ فولت ، فإن الجهد الفعال بعد جسر رباعي الديودات هو 10.6 فولت ، و جهد الذروة يكون 14.9 فولت.
– و مع جسر توحيد من ديودين يكون الجهد الفعال بعد التوحيد هو 11.3 فولت و جهد الذروة هو 15.9 فولت.
– إن البطارية ستشحن حتى تصل إلى جهد الذروة ، لذلك يجب البدء بالحسابات بجهد الذروة ثم العودة عكسياً للحصول على جهد المحوّل المتناوب.
– إذا أردنا صنع شاحن لشحن بطارية سائلة فيجب أن يكون جهد الذروة هو 15 فولت.
و إذا كانت البطارية جافة فجهد الذروة يجب أن يكون 14.5 فولت.
هذا يعني أن الجهد الفعال بعد التوحيد هو 14.5 *0.707 و يساوي 10.25 فولت.
و القيمة المقاسة بالآفومتر هي 10.25* 0.9 و تساوي 9.22 فولت.
في حال كان التوحيد بديودين ( و هو الأفضل) نجمع 0.7 للجهد 10.25 فيصبح جهد المحوّل المتناوب هو 10.95 فولت أو 11 فولت.
.
مع تحيات م.منذر سالم