التيار المتقدم والتيار المتأخر

التيار المتقدم والتيار المتأخر ظاهرتان تحدثان نتيجة للتيار المتردد . في دائرة التيار المتردد، تتغير قيمة الجهد والتيار بشكل جيبي. في هذا النوع من الدوائر، تُستخدم مصطلحات " متقدم" و"متأخر" و "متوافق الطور" لوصف التيار بالنسبة للجهد. يكون التيار متوافق الطور مع الجهد عندما لا يكون هناك فرق في الطور بين الموجات الجيبية التي تصف سلوكها المتغير مع الزمن. يحدث هذا عادةً عندما يكون الحمل الذي يسحب التيار مقاوميًا.

في تدفق الطاقة الكهربائية، من المهم معرفة مقدار التيار المتقدم أو المتأخر، لأنه يُولّد القدرة التفاعلية في النظام، على عكس القدرة الفعالة (الحقيقية). كما أنه يلعب دورًا هامًا في تشغيل أنظمة الطاقة الكهربائية ثلاثية الأطوار .

يمكن استخدام رمز الزاوية لوصف التيار المتقدم والمتأخر بسهولة:

 ${\displaystyle A\angle \theta .}$^{[ 1 ]}

في هذه المعادلة، تُعد قيمة θ العامل المهم لتحديد التيار المتقدم والمتأخر. وكما ذُكر في المقدمة أعلاه، يُمثل التيار المتقدم أو المتأخر فرقًا زمنيًا بين منحنيات التيار والجهد الجيبية، ويُعبر عنه بالزاوية التي يتقدم بها المنحنى أو يتأخر بها عن موضعه الابتدائي. على سبيل المثال، إذا كانت θ تساوي صفرًا، فسيكون للمنحنى سعة صفرية عند الزمن صفر. ^{[ 2 ]} يُعد استخدام الأعداد المركبة طريقةً لتبسيط تحليل بعض مكونات دوائر RLC . على سبيل المثال، من السهل جدًا تحويل هذه الأعداد بين الإحداثيات القطبية والمستطيلة. بدءًا من الترميز القطبي، ${\displaystyle \angle \theta }$يمكن أن يمثل المتجه ${\displaystyle (\cos \theta ,\sin \theta )\,}$ أو التدوين المستطيل ${\displaystyle \cos \theta +j\sin \theta =e^{j\theta },\,}$ كلاهما لهما مقدار يساوي 1.

 ${\displaystyle A\angle \theta =A\angle \delta -(\beta )}$

يمكن تعريف التيار المتأخر رسميًا بأنه "تيار متردد يصل إلى قيمته القصوى متأخرًا بما يصل إلى 90 درجة عن الجهد الذي ينتجه". وهذا يعني أن التيار يتأخر عن الجهد عندما${\displaystyle \beta }$، زاوية الموجة الجيبية الحالية بالنسبة إلى مرجع مختار بشكل تعسفي، أقل من${\displaystyle \delta }$، زاوية موجة الجهد الجيبية بالنسبة لنفس المرجع. لذلك، يمكن تحديد تأخر التيار بسرعة إذا كانت الزاوية${\displaystyle \theta }$موجب. على سبيل المثال، إذا كانت زاوية الجهد${\displaystyle \delta }$إذا كانت القيمة صفرًا، فسيكون التيار متأخرًا.${\displaystyle \beta }$تكون القيمة سالبة. وهذا هو الحال في كثير من الأحيان لأن الجهد الكهربائي يُعتبر مرجعاً.

في الدوائر الكهربائية ذات الأحمال الحثية في المقام الأول، يتأخر التيار عن الجهد. يحدث هذا لأن القوة الدافعة الكهربائية المستحثة هي التي تُسبب تدفق التيار في الحمل الحثي. لاحظ أنه في التعريف أعلاه، ينتج التيار عن الجهد. وتنتج القوة الدافعة الكهربائية المستحثة عن تغير في التدفق المغناطيسي الذي يربط ملفات المحث.

 ${\displaystyle A\angle \theta =A\angle \delta +(\beta )}$

يمكن تعريف التيار المتقدم رسميًا بأنه "تيار متردد يصل إلى قيمته القصوى متقدمًا على الجهد الذي ينتجه بما يصل إلى 90 درجة". وهذا يعني أن التيار يتقدم على الجهد عندما${\displaystyle \beta }$، تكون زاوية الموجة الجيبية الحالية بالنسبة إلى مرجع مختار بشكل تعسفي أكبر من${\displaystyle \delta }$، زاوية موجة الجهد الجيبية بالنسبة لنفس المرجع. لذلك، يمكن تحديد التيار المتقدم بسرعة إذا كانت الزاوية${\displaystyle \theta }$سالبة. على سبيل المثال، إذا كانت زاوية الجهد${\displaystyle \delta }$إذا كانت القيمة صفرًا، فسيكون التيار متقدمًا إذا كان التيار صفرًا.${\displaystyle \beta }$موجب. وهذا هو الحال غالبًا لأن الجهد الكهربائي يُعتبر مرجعًا.

في الدوائر الكهربائية ذات الأحمال السعوية بشكل أساسي، يسبق التيار الجهد. ويعود ذلك إلى أن التيار يجب أن يتدفق أولًا إلى لوحي المكثف، حيث تُخزن الشحنة. ولا يتولد فرق الجهد إلا بعد تراكم الشحنة على لوحي المكثف. وبالتالي، يعتمد سلوك الجهد على سلوك التيار وكمية الشحنة المتراكمة. ولهذا السبب، ينص التعريف الرسمي على أن التيار هو الذي يُنتج الجهد. بعبارة أخرى، عندما يبدأ جهد التيار المتردد بالارتفاع، تبدأ الشحنة بالتراكم على لوحي المكثف، أي يبدأ التيار بالتدفق. وتُولد هذه الشحنة المتزايدة فرق جهد عبر المكثف، مما يُقلل التيار. من ناحية أخرى، عندما ينخفض ​​جهد التيار المتردد، يتسبب الجهد العالي للمكثف المشحون في تدفق التيار في الاتجاه المعاكس، مما يؤدي إلى تفريغ المكثف، والعكس صحيح.

يمكن استخدام مخطط طوري بسيط بنظام إحداثيات ديكارتية ثنائي الأبعاد ومتجهات طورية لتمثيل التيار المتقدم والمتأخر عند لحظة زمنية محددة. في نظام الإحداثيات الحقيقي المركب، تتوافق دورة واحدة من الموجة الجيبية مع دائرة كاملة في المستوى المركب. ولأن الجهد والتيار لهما نفس التردد، يمكن تمثيل هاتين الكميتين بسهولة بنقاط ثابتة على الدائرة في أي لحظة زمنية، وتُسمى الأسهم من مركز الدائرة إلى هذه النقاط بالمتجهات الطورية. ولأن الفرق الزمني النسبي بين الدوال ثابت، فإن الفرق الزاوي بينهما ثابت أيضًا، ويُمثل بالزاوية بين النقاط على الدائرة. ^{[ 2 ]}

يُعد مقال آرثر إي. كينلي ، المنشور عام 1911 في مجلة الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم، مصدراً مبكراً للبيانات. يستخدم كينلي أساليب تقليدية في حل مخططات المتجهات للدوائر المتذبذبة، والتي يمكن أن تشمل أيضاً دوائر التيار المتردد.

• المعاوقة الكهربائية
• معامل القدرة
• فولت أمبير
• فولت أمبير تفاعلي

مراجع:

• بويك، كريس، وجون بلايلر، وشيريل جيه. أجلوني. تصميم دوائر الترددات الراديوية. الطبعة الثانية. أمستردام: نيونس/إلسيفير، 2008. مطبوع.
• جايديكي، باتريك. أسس معالجة الإشارات الرقمية: النظرية والخوارزميات وتصميم الأجهزة. الطبعة الثانية. لندن: معهد المهندسين الكهربائيين، 2004. مطبوع
• جيلمور، روان، وليس بيسر . الدوائر والأنظمة السلبية. بوسطن [ua: دار أرتيك هاوس، 2003. مطبوع.
• هايت، دبليو إتش، وجي إي كيمرلي. تحليل الدوائر الهندسية. الطبعة الثانية. نيويورك: ماكجرو هيل، 1971. مطبوع.
• كينلي، آرثر إي. "مخططات متجهة لدوائر التيار المتذبذب". الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم 46.17 (1911): 373-421. JSTOR. إيثاكا. موقع إلكتروني. 1 مايو 2012. ^{[ 1 ]}
• "التيار المتأخر". TheFreeDictionary.com. موقع إلكتروني. 1 مايو 2012. ( http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/lagging_current )
• "التيار الرائد". TheFreeDictionary.com. موقع إلكتروني. 1 مايو 2012. ( http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/leading_current )
• نيلسون، جيمس ويليام؛ ريدل، سوزان أ. (2008). الدوائر الكهربائية (الطبعة الثامنة). برنتيس هول. ص  338. ISBN 0-13-198925-1، الفصل التاسع، الصفحة 338
• سميث، رالف ج. أجهزة وأنظمة الدوائر. الطبعة الثالثة. نيويورك: جون وايلي وأولاده، 1976. مطبوع.
• جلوفر، دنكان ج. تحليل وتصميم أنظمة الطاقة. الطبعة الخامسة. سينجج ليرنينج، 2014.
• ماسترز، جي. أنظمة الطاقة الكهربائية المتجددة والفعالة. الطبعة الثانية. وايلي، 2004.