الفرق بين الأمبير والفولت والواط للمشغلات

تستخدم صناعة الكهرباء العديد من المصطلحات المختلفة لوصف تصنيفات ومتطلبات الأجهزة الإلكترونية. على سبيل المثال، ربما رأيت ملصق مزوّد طاقة بتصنيف تيار "20 A" وجهد خرج "12 VDC" ووصفًا يشير إلى "240 W" بالواط. إن فهم معنى هذه الأنواع من التصنيفات أمر بالغ الأهمية لضمان التشغيل الصحيح وتلبية متطلبات السلامة الكهربائية عند دمج المشغلات مع مكوّنات كهربائية أخرى. في هذا المقال، سنغطي الفرق بين الأمبير والفولت والواط عند العمل مع المشغلات الخطية الكهربائية.

 

فهم الأمبير: قياس تدفّق التيار

 

في الصناعة الكهربائية، يمثّل التيار حجم تدفّق الإلكترونات وتُستخدم الأمبيرات (A) أو "amps" اختصارًا كوحدة قياس. يشير التيار الكهربائي المعبَّر عنه بالأمبير إلى عدد الكولومات من الإلكترونات التي تتدفّق عبر مسار الدائرة في الثانية الواحدة.

1 كولوم ≈ 6,241,509,074,460,762,607 إلكترون

1 كولوم ≈ ‎6.24 × 10^18‎ إلكترون

1 A ≈ 1 كولوم/ ثانية

وعليه:

1 A ≈ ‎6.24 × 10^18‎ إلكترون/ ثانية

تشبيه آخر لتصوّر تدفّق الكهرباء عبر الأسلاك هو تخيّل الماء يتدفّق عبر الأنابيب. بدلًا من الإلكترونات في الثانية الموجودة في الأمبير (A)، يمكن قياس الماء المتدفّق عبر الأنابيب بوحدات مثل لترات في الثانية (l/s).

تعريف الفولت: فرق الجهد الكهربائي

 

الفولت (V) هو وحدة قياس الجهد التي تمثّل فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة. يسمح هذا الفرق بإنجاز الشغل مثل إضاءة مصباح أو تشغيل مشغل خطي ذهابًا وإيابًا. وبحسب ما إذا كان المشغل AC أم DC، قد تجد أن جهدَه مُدرج كـ "VAC" أو "VDC".

J = وحدة الطاقة وتُعرف باسم "Joule"

الجهد = طاقة كامنة/ الإلكترونات

وعليه:

1 V = 1 J/ 1 كولوم

تشبيه آخر لتصوّر فرق الجهد بين قطبي بطارية (+) الموجب و(-) السالب هو تخيّل مضخة ماء تُحدث فرقًا في ضغط الماء. فبدلًا من العمليات الكيميائية داخل البطارية التي تخلق إمكانية تدفّق الإلكترونات من قطبٍ إلى آخر، لدى مضخّات الماء القدرة على سحب الماء إلى الداخل من جهة ودفعه عبر خرطوم المخرج.

 

معنى الأوم: المقاومة الكهربائية

 

في الصناعة الكهربائية، الأوم (Ω) وحدة تُستخدم لقياس المقاومة الكهربائية لحِمل داخل دائرة معيّنة. أي مكوّن يعارض أو يبطّئ تدفّق التيار الكهربائي في دائرة يمكن اعتباره حملًا وسيسبّب مقدارًا من المقاومة الكهربائية.

المقاومة (Ω) = ρ ℓ/ A

حيث:

ρ = المقاومية الكهربائية لمادة ما، وتُقاس بأوم-متر (Ω·m)

ℓ = طول السلك بالمتر (m)

A = مساحة المقطع العرضي للسلك (m^2)

تشبيه آخر لتصوّر المقاومة الكهربائية هو تخيّل الماء يتدفّق عبر أنابيب بأحجام مختلفة. استبدال الأسلاك الرفيعة بأخرى أكثر سماكة لتقليل المقاومة الكهربائية يشبه استبدال الأنابيب الضيقة بأخرى أوسع ليجري الماء بتقييد أقل. كذلك، تتسبّب الأسلاك الأطول بمقاومة كهربائية أكبر تمامًا كما تؤدي الأنابيب الأطول إلى تدفّق ماء أكثر تقييدًا بسبب خسائر نقل طاقة أكبر.

 

اكتشاف الواط: حساب القدرة

 

الواط (W) وحدة تُستخدم لقياس القدرة الكهربائية ويمكن حسابها بضرب الجهد (V) في التيار الكهربائي (I). إن قياس كل من الجهد والتيار باستخدام أداتي قياس في الوقت نفسه يتيح للمستخدم الحصول على المعلمات اللازمة من أجل حساب استهلاك القدرة بالواط التي يسحبها المشغل في لحظة معيّنة. وذلك لتحديد مقدار الشغل المبذول على فترة من الزمن (جول في الثانية). يمكن إيجاد العلاقات بين القدرة والتيار والجهد في قانون واط كما يلي:

P = V × I

القدرة = الجهد × التيار

1 W = (1 V) × (1 A)

1 W = (1 J/ 1 كولوم) × (1 كولوم/ ثانية)

1 W = 1 J/ ثانية

تشبيه آخر لتصوّر القدرة الكهربائية هو تخيّل ماءً متدفقًا يولّد طاقة بسقوطه من ارتفاع معين وارتطامه بعجلة مائية. فبدلًا من تدفّق الكهرباء الذي يجعل محرك تيار مستمر يؤدي شغلًا، يتسبب تدفّق الماء الساقط في حركة دورانية لعجلة مائية يمكن استخدامها لطحن الحبوب إلى دقيق.

حساب وقياس المعلمات الكهربائية

 

يمكن إيجاد العلاقات بين الجهد والتيار والمقاومة في قانون أوم، حيث:

الجهد = التيار × المقاومة

V = I × R

I = V/ R

R = V/ I

في ظروف معيّنة، يمكن أيضًا استخدام هذه الصيغ بالاشتراك مع تلك الموجودة في قانون واط لتحليل دائرة كهربائية، وتكون مفيدة جدًا عند حساب متغيّر أو معلمة مفقودة. وقد يعود ذلك أحيانًا إلى القيود على ما يمكن قياسه بأمان أو بسهولة. كما أن هذه الصيغ مفيدة في حال كانت أداة القياس تقيس بعض المتغيّرات بدقة أكبر من غيرها.  

 

تُعد الملتيمترات ربما أكثر أدوات القياس شيوعًا في المجال الكهربائي نظرًا لتعدد استخداماتها وقدرتها على قياس معظم المعلمات الكهربائية التي نحتاجها. وبما أن الملتيمترات قد تأتي بميزات مختلفة وإعدادات مدى ومتطلبات ترتيب منافذ، فمن المهم ضبط ملتيمترك بشكل صحيح وفق دليل المستخدم وتوصيات المُصنّع قبل إجراء أي قياس.

 

يوفّر وجود ملتيميتر رقمي (DMM) على خط الدائرة اتصالًا أكثر مباشرة، ما يفضي إلى دقة أكبر وقراءات أكثر ضبطًا لسحب التيار. لا تكون مقاييس المشبك مثالية للارتفاعات أو الانخفاضات المفاجئة في التيار، وعادةً ما تكون أقل دقة مقارنة بالملتيميتر الرقمي، لكنها تصبح أدوات قياس مفيدة في ظروف معيّنة. تُعد مقاييس المشبك أكثر ملاءمة لأنها تُثبت بسهولة حول الأسلاك، بينما يتطلب الملتيميتر الرقمي من المستخدم قطع دائرته لوضعه على الخط لقياس التيار. إذا كان تدفق التيار مستمرًا، يمكن استخدام مقاييس المشبك أيضًا لمحاولة معرفة ما إذا كان مشغل كهربائي عالقًا أو به عطل.

 

استخدام الأمبير والفولت والواط في التطبيقات العملية

بعد تغطية الأساسيات، يمكننا تطبيق هذه المعرفة عند اختيار المكونات التي سنستخدمها مع المشغلات. عند اختيار مزوّد طاقة و/أو صندوق تحكم، علينا التأكّد من أن هذه الأجهزة ستُخرِج قيمة الجهد نفسها كجهد التشغيل للمشغل الذي اخترناه. ويجب أن نتحقق أيضًا من أن المشغل الذي سنستخدمه يسحب تيارًا أقل أو يساوي ما صُنّف مزوّد الطاقة و/أو صندوق التحكم للتعامل معه.

إذا أردت استبدال مزوّد طاقة أو متحكم لمشغل تيار مستمر DC لا يحمل ملصقًا (أو لا توجد معلومات)، فقِس هبوط الجهد بين قطبيه باستخدام ملتيميتر. ثم تحقّق من عدد الأمبيرات التي يسحبها المحرك عند الحمل الكامل. سيساعد هذا في فهم أفضل لاستهلاك المشغل من القدرة الكهربائية وما التصنيفات التي ينبغي البحث عنها إذا احتجت إلى استبدال مكونات كهربائية أخرى ستتصل بالمشغل.

الخلاصة

إن معرفة المصطلحات الكهربائية المختلفة المستخدمة في الصناعة أمرٌ بالغ الأهمية لفهم مصدر الطاقة والمتحكم و/أو المشغل الذين لديهم التصنيفات المناسبة لتلبية متطلبات السلامة الكهربائية لبعضهم البعض. كما يغدو ذلك مفيدًا لمعرفة التصنيفات العامة والقيود والتوافق للمكونات الأخرى الموجودة داخل الأنظمة والأجهزة الكهربائية.

نأمل أن تكون قد وجدت هذا مفيدًا وممتعًا كما وجدناه نحن، خاصة إذا كنت فضوليًا لمعرفة المزيد عن الفرق بين الأمبير والفولت والواط عند استخدام المشغلات! إن كانت لديك أي استفسارات أو رغبت بمناقشة منتجاتنا بشكل أوسع، فلا تتردد في التواصل معنا! نحن خبراء في ما نقوم به وسنكون سعداء بمساعدتك بكل الطرق الممكنة.

sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123