التيار المستمر هو نوع مهم جدًا من التيار الكهربائي في الطاقة الكهربائية حيث لا يتغير اتجاه تدفق الشحنات الكهربائية (الإلكترونات). في العديد من الأجهزة يكون الرمز الذي يشير إلى التيار المباشر هو DC (تيار مباشر) إذا كنت مهتما بهذا النوع من التيار فتعل نستكشف معاً مصادر التيار المستمر.
يحدث تدفق الشحنات من خلال موصل مثل سلك معدني. يمكن أيضًا إنشاء التدفق من خلال شبه موصل أو عازل أو حتى في ظل فراغ كما يحدث في أنبوب أشعة الكاثود. في هذا النوع من التيار الكهربائي (التيار المباشر) تتدفق الشحنات الكهربائية دائمًا في نفس الاتجاه وهي سمة مميزة مقارنة بالتيار المتردد. المرادف غير المستخدم للتيار المباشر كما كان سابقا هو التيار الكلفاني.
| ⚠ اقرأ المزيد: |
| ما هي مصادر التيار الكهربائي وكيف تصل الكهرباء إلى بيوتنا؟ |
أول شبكة كهربائية تجارية طورها توماس إديسون في أواخر القرن التاسع عشر استخدمت التيار المباشر. في الوقت الحاضر نظرًا لمزايا التيار المتردد من حيث إمكانيات التحويل والنقل فإن شبكات النقل والتوزيع تستخدم التيار المتردد بشكل شبه حصري.
في حالة التطبيقات التي تتطلب تيارًا مباشرًا كما في حالة السكك الحديدية التي تستخدم نظام السكك الحديدية الثالث يصل التيار المتردد إلى محطة فرعية تستخدم مقومًا لتحويله إلى تيار مباشر.
مصادر التيار المستمر
كانت المصادر الأولى للتيار المباشر هي مصادر التيار الكيميائي: الخلايا الجلفانية ثم تم اختراع البطاريات لا يمكن أن تتغير قطبية المصادر الكيميائية اليوم بشكل تلقائي.
للحصول على تيار مباشر على نطاق صناعي يتم استخدام الآلات الكهربائية أي مولدات التيار المباشر. هناك طريقة أخرى للحصول على الكهرباء في شكل تيار مباشر من خلال الطاقة الشمسية الكهروضوئية. تولد الخلايا الكهروضوئية التي تشكل الوحدات الكهروضوئية تيارًا مباشرًا بفضل التأثير الكهروضوئي.
في المعدات الإلكترونية الإمداد يكون بشبكة التيار المتردد للحصول على إمدادات التيار المباشر. كقاعدة عامة يخفض المحول التيار المتردد إلى القيمة المطلوبة ثم يصححه.
في المعدات الإلكترونية الحديثة أصبحت إمدادات الطاقة النبضية منتشرة على نطاق واسع. يتم إنتاج الموجات السلسة لجهد الخرج بسبب وجود عنصر تكامل يمكنه تجميع الطاقة الكهربائية ونقلها إلى الحمل. نتيجة لذلك يمكن الحصول على تيار ثابت تقريبًا عند الإخراج.
| ⚠ اقرأ المزيد: |
| ما هي موارد الطاقة المتجددة الموجودة على كوكب الأرض. |
يمكن أن تتراكم الكهرباء المكثفات الكهربائية. بشكل عام عندما يتم تفريغ مكثف يتدفق التيار المتردد في الدائرة الخارجية. إذا تم تفريغ المكثف من خلال المقاوم يظهر تيار متردد أحادي الاتجاه (يتناقص تدريجياً).
ومع ذلك إذا تم تفريغ المكثف من خلال محث فسيظهر تيار متناوب ثنائي الاتجاه في الدائرة يسمى هذا الجهاز بالدائرة المتذبذبة.
يمكن أن يكون للمكثفات الإلكتروليتية سعة كهربائية كبيرة جدًا (مئات وآلاف من الميكروفاراد وأكثر) عندما يتم تفريغ هذه المكثفات من خلال مقاومة كبيرة ينخفض التيار الكهربائي بشكل أبطأ ولفترة قصيرة يمكننا أن نفترض أن تيارًا مباشرًا يتدفق في الدائرة الخارجية.
إنتاج وتحويل التيار المستمر.
يمكن إنتاج التيار المباشر ليس فقط بالدينامو ولكن أيضًا من خلال مولد ثم من التيار المتردد (AC) متبوعًا بعملية تقويم يتم إجراؤها باستخدام الدايودات أو diode bridge.
في الواقع تقضي هذه الأجهزة على المكون السالب للتيار المتردد وتنتج تيارًا غير مستمر ولكنه نابض أحادي الاتجاه أي يتكون بشكل مثالي من تيار متناوب متراكب على تيار مباشر. يسمح المكثف الموجود بجوار المعدل بتسوية الإشارة مما يوفر تيارًا قريبًا قدر الإمكان من قيمة مستمرة.
على العكس من ذلك فإن تحويل تيار مباشر إلى تيار متناوب أكثر تعقيدًا خاصة لأنه من الضروري توليد معلومات حول شكل الموجة والتردد والمرحلة. يتم تنفيذ العملية بواسطة أجهزة إلكترونية معقدة تسمى العاكس الكهربائي أو المحول (بالإنجليزية: Inverter).
| ⚠ اقرأ المزيد: |
| نَعَمْ توليد الكهرباء من طاقة الشمس هو مصدر طاقة متجدد ولانهائي اعرف كيف ذلك؟ |
تطبيقات التيار المباشر.
يستخدم التيار المباشر عادةً للتطبيقات التي نحتاج فيها إلى جهد كهربي منخفض خاصةً عندما يتم إنتاج الطاقة بواسطة البطاريات أو بواسطة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (الخلايا الكهروضوئية) لأن كلاهما ينتج تيارًا مباشرًا فقط.
في الدائرة ذات التيار المباشر من المهم عدم تغيير القطبية إلا إذا كان الجهاز يحتوي على الصمام الثنائي الذي يسمح بذلك (معظم الأجهزة لا تسمح بذلك).
تاريخ التيار المستمر
يعود التيار المباشر إلى عام 1800 مع اختراع بطارية الكومة الفولتية بواسطة الفيزيائي الإيطالي أليساندرو فولتا.
لم يتم بعد فهم طبيعة كيفية تدفق التيار. حدس الفيزيائي الفرنسي أندريه ماري أمبير أن التيار يسير في اتجاه إيجابي إلى سلبي.
عندما قام المصنع الفرنسي هيبوليت بيكسي ببناء أول مولد كهربائي دينامو في عام 1832 اكتشف أنه عندما يمر المغناطيس عبر الحلقات السلكية كل نصف دورة فإنه يتسبب في عكس تدفق الكهرباء مما يؤدي إلى توليد تيار متناوب.
بناءً على الاقتراح الذي قدمه أمبير فقد أضاف بيكسي محول التبديل وهو يعتبر نوع من التبديل حيث أن جهات الاتصال تعمل على العمود مع جهات الاتصال الفرشاة لتوفير إنتاج تيار مستمر.
| ⚠ اقرأ المزيد: |
| ماهو التيار الكهربائي وكيف يستخدم في الدوائر الكهربائية؟ |
وفي أواخر 1870 وبدايات 1880 بدأ توليد الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة. تم استخدامها في البداية لإضاءة قوس الكهرباء الذي يعمل بالتيار المستمر العالي الجهد أو التيار المتردد.
تبع ذلك الاستخدام الواسع للتيار المباشر ذي الجهد المنخفض للإضاءة الكهربائية الداخلية في الشركات والمنازل بعد أن أطلق المخترع توماس إديسون منفعته الكهربائية المتوهجة القائمة على المصباح الكهربائي في عام 1882.
وفي منتصف الخمسينيات من القرن الماضي تم تطوير تحويل التيار المباشر عالي الجهد. يعتبر الآن بديل لأنظمة التيار المتردد عالي الجهد لمسافات طويلة.
بالنسبة للكابلات البحرية لمسافات طويلة يعد خيار التيار المباشر هذا هو الخيار الوحيد الممكن تقنيًا.
| ⚠ اقرأ المزيد: |
| الفرق بين التيار المتردد والتيار المستمر. |
تم و لله الحمد شرح بعض “مصادر التيار المستمر” نتمنى أن ينال هذا المقال إعجابكم, نلتقي بكم في مقال قادم إن شاء الله تعالى.
إذا أعجبك هذا المحتوى فلا تقرأ وترحل تعليقاتك تشجيع لنا لنستمر فِــي البحث والعطاء وإِذَا كنت تعتقد أنه قد يكون مفيداً لأشخاص آخرين.فشاركه على الشبكات الاجتماعية.
