يتم تعريف التيار الكهربائي بحركة الإلكترونات في موصل، ويمكننا توقع أن التيار لديه اتجاه مصاحب لحركة الإلكترونات، وبناء على هذا يتم تصنيف التيار إلى نوعين هما تيار متردد AC، وتيار مستمر DC.
ما هو التيار المستمر ؟
التيار المستمر أو المباشر (بالإنجليزية: Direct Current) هو تيار كهربائي ثابت الإتجاه، لذا فإن تدفق (حركة) الشحنات (charges) يكون دائمًا في نفس الإتجاه،
التيار المباشر له قطبين أحدهما موجب يُشار إليه برمز زائد (+) والآخر سالب يرمز إليه بعلامة ناقص (-)، تتدفق الإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب، بينما يتدفق التيار من القطب الموجب إلى السالب.
عادًة ما يكون من المهم في أجهزة التيار المستمر مراعاة القطبية، يجب توصيل القطب الموجب للمصدر (البطارية) مع الطرف الموجب للجهاز، والقطب السالب للمصدر مع الطرف السالب للجهاز، قد يؤدي عكس القطبية لحرق وتلف الجهاز والبطارية، ما لم يكن للجهاز دائرة قنطرة باستخدام الدايود (diode bridge) لتصحيح إختلاف الأقطاب تلقائيًا.
رمز التيار المستمر DC
النيار المستمر هو تيار ثابت لذلك رمز التيار المستمر هو خط مستقيم كتعبير عن ثبات قيمته.
وتكون موجة التيار المستمر عبارة عن خط مستقيم ثابت القيمة مع الزمن ولا يتغير. على عكس التيار المتردد.
مصادر التيار الكهربائي المستمر
يمكن الحصول على التيار المستمر بالعديد من الطرق ومنها ما يلي:
- يمكن الحصول على التيار المستمر من مولدات التيار المستمر (DC Generators) بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية ذات تيار مستمر.
- بواسطة تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر باستخدام أجهزة التقويم Rectifiers وتعتبر هذه الطريقة الشائعة.
- تعمل الألواح الشمسية على توليد الكهرباء بنظام التيار المستمر ويتم تخزينها في بطاريات.
- تعد البطاريات مصدرًا شائعًا للتيار المستمر وتقوم بتخزين الطاقة الكهربائية فيها ومن ثم تفريغها ويمكن إعادة شحنها مرة أخرى من الألواح الشمسية أو من أجهزة التقويم rectifiers.
مميزات التيار المستمر
- للتيار المستمر مفاقيد (Losses) منخفضة.
- كفاءة عالية عند النقل للمسافات الطويلة جدًا، و في الكابلات البحرية.
- قيمة التردد للتيار المستمر يساوي صفر، مما يلغي تأثير المعاوقة الحثية والسعوية ( Inductance & Capacitance reactance).
سلبيات التيار المستمر
- لا يمكن تحويل مستوى الجهد المستمر بسهولة وتتطلب أجهزة إلكترونية باهظة الثمن.
- عملية توليد تيار مستمر عالي الجهد صعبة وتكلفتها عالية.
- التكلفة العالية للأجهزة المستخدمة مع أنظمة التيار المستمر العالي، مثل الكابلات والفيوز والقواطع والمكونات الأخرى المطلوبة لتطبيقات التيار العالي والجهد المنخفض.
استخدامات التيار المستمر
يمكن الحصول على التيار المستمر بسهولة من البطاريات والخلايا الشمسية، وتحتاج معظم دوائر إلكترونيات القدرة تيار مستمر، ومن تطبيقات التيار المستمر في مختلف المجالات مايلي:
- يُستخدم التيار المستمر في الكثير من تطبيقات الجهد المنخفض مثل إضاءة الطوارئ وكاميرا المراقبة، وفي الأجهزة الإلكترونية مثل شواحن الهواتف واللابتوب، صحيح اننا نقوم بتوصيلها بمقبس المنزل وهو تيار متردد، ولكن يوجد في داخل هذه الأجهزة قطع إلكترونية تحول التيار المتردد إلى مستمر.
- يستخدم في المباني والمنشآت الهامة كمصدر طاقة احتياطي (ال UPS) في حالة إنطفاء شبكة الكهرباء الأساسية.
- في سيارات الوقود التقليدية تُستخدم البطارية لبدء تشغيل المحرك ولتشغيل الأضواء ونظام الإحتراق، وتعمل السيارات الكهربائية على محركات تيار مستمر تتغذى من البطاريات.
- تعمل معظم أجهزة شبكات الاتصال على التيار المستمر.
- يمكن نقل الطاقة العالية بواسطة التيار المستمر عالي الجهد HVDC لما له من مزايا عديدة على نظام نقل التيار المتردد HVAC التقليدي، حيث يعتبر نظام HVDC أكثر كفاءة من نظام HVAC عند الجهود العالية جدًا والمسافات الطويلة.
- لا يمكن تخزين طاقة التيار المتردد مثل التيار المستمر، ولتخزين الطاقة الكهربائية يتم استخدام التيار المستمر دائمًا.
- محركات التيار المستمر يتم استخدامها في تطبيقات عديدة مثل الرافعات في المصانع.
- يستخدم التيار المستمر في أنظمة التحكم والإثارة للمولدات الكهربائية.
- يستخدم التيار المستمر في أنظمة الوقاية في المحطات الكهربائية.
