يُعتبر النظام الكهربي للسيارة دائرة مغلقة ذو بطارية تعمل كمصدر مستقل للطاقة.
فهي تعمل باستخدام جزءٍ صغيرٍ من الطاقة المستخدمة في الدوائر المنزلية.
نظام كهربي نموذجي
بعيدًا عن دوائر الشحن وبدء الإدارة، فهناك العديد من الدوائر الكهربية التي توفر الطاقة لأنظمة الإضاءة أو المحركات الكهربية أو المستشعرات والعدادات الخاصة بالمعدات الكهربية أو عناصر التسخين أو الأقفال التي تعمل مغناطيسيًا أو الراديو .. إلخ.
جميع تلك الدوائر يتم وصلها أو فصلها باستخدام مفاتيح أو مفاتيح فصل ووصل يتم التحكم بها كهرومغناطيسيًا.
يسير التيار الكهربي خلال أسلاك فردية تصل بين البطارية والمُشغل المُراد تشغيله، ثم يعود مرة أخرى للبطارية من خلال جسم السيارة المعدني. جسم السيارة مُتصل بالطرف الأرضي للبطارية عن طريق سلك ذو سُمك عالي.
نظام التوصيل بالطرف الأرضي
في الأنظمة السالبة (-) المتصلة بالطرف الأرضي، يسير التيار الكهربي من الطرف الموجب إلى المُشغل المُراد تشغيله، يتم توصيل المُشغل بالجسم المعدني للسيارة والذي بدوره يكون مُتصلًا بالطرف السالب للبطارية.
يُطلق على هذا النوع من الدوائراسم أنظمة الاتصال النهائي بالطرف الأرضي، فأي جزء من الدائرة مُتصل بجسم السيارة يُطلق عليه مُتصل أرضيًا. تُقاس شدة التيار الكهربي بالأمبير، أما الفولت فهو فرق الجهد الذي يجعل التيار يتحرك في أي جزء من الدائرة.
تمتلك السيارات الحديثة بطاريات ذات 12 فولت. تقاس سِعة هذه البطاريات بوحدة الأمبير/ساعات.
فالبطارية التي تبلغ سِعتها 56 أمبير/ساعة يكون بمقدرتها توفير تيار شدته 1 أمبير لمدة 56 ساعة، أو تيار شدته 2 أمبير لمدة 28 ساعة.
إذا سقط الجهد الكهربي للبطارية فسوف يقل التيار الكهربي المتنقل خلال الدائرة، فلا تجد المُشغلات الطاقة اللازمة لتشغيلها.
التيار الكهربي، الجهد الكهربي، المُقاومة
يُطلق على قدرة الأسلاك على ممانعة سريان التيار الكهربي خلالها المقاومة وتُقاس بوحدة الأوم. التوصيلية الكهربية للأسلاك الرفيعة أقل من تلك الأسلاك ذات السُمك العالي، نتيجة لصغر المجال أو الحيز المسموح للإلكترونات بالحركة خلاله.
الطاقة اللازمة لدفع التيار الكهربي في مواجهة مقاومة عالية تتحول إلى حرارة. قد تكون هذه الحرارة مفيدةً في حالة الفتيل الرفيع للمصابيح الكهربية والذي يتوهج بدوره مُنتجًا كمًا هائلًا من الضوء.
لذلك لا يجب استخدام الأسلاك الرفيعة في توصيل المُشغلات التي تستهلك قدرًا عاليًا من التيار الكهربي، لأن تلك الأسلاك سترتفع حرارتها بشكل ملحوظ مما سيؤدي لانفجار المنصهر الكهربي أو احتراقه كليًا.
جميع الوحدات الكهربية مترابطة مع بعضها البعض، الجهد الكهربي 1 فولت يُحرك تيار كهربي شدته 1 أمبير خلال سلك مقاومته 1 أوم . الأمبير هو الفولت مقسومًا على الأوم.
مثال لذلك: المصباح الكهربي ذو المقاومة 3 أوم في دائرة كهربية جهدها الكهربي 12 فولت يستهلك تيارًا كهربيًا شدته 4 أمبير، هذا يعني أنه علينا توصيل المصباح بسلك كهربي ذو سمك كافي لحمل تيار كهربي شدته 4 أمبير بسهولة ودون خسائر في الدائرة.
غالبًا ما يتم التعبير عن الطاقة المستهلكة بالواط، وهو ناتج حاصل ضرب الجهد الكهربي في شدته. المصباح الكهربي في تلك الحالة يستهلك طاقة قدرها 48 واط.
القطبية الموجبة والسالبة
التيار الكهربي الخارج من البطارية ينتقل في اتجاه واحد فقط، وبعض مُشغلات الدائرة تعمل إذا كان اتجاه التيار في الاتجاه الصحيح فقط. سريان التيار في اتجاه واحد في هذه الحالة يُطلق عليه القطبية.
في معظم السيارات يتصل الطرف السالب للبطارية بجسم السيارة أي بالطرف الأرضي، أما الطرف الموجب للبطارية فهو المسؤول عن التغذية بالتيار الكهربي لمُشغلات الدائرة.
تُدعى هذه الأنظمة الكهربية بالأنظمة ذات الطرف السالب الأرضي، وحينما ترغب في هذه الحالة بشراء إحدى الملحقات الكهربية كالراديو مثلًا لسيارتك، فعليك التحقق إذا كانت قطبية الراديو مناسبة لقطبية النظام الكهربي لسيارتك أم لا.
توصيل الراديو بالقطبية الخاطئة كافٍ لتدمير المجموعة كلها، لكن معظم أجهزة الراديو الخاصة بالسيارات يأتي مُلحقًا بها مفتاح خارجي لتوفيق القطبية مع قطبية النظام الكهربي للسيارة.
فعليك إذًا ضبط قطبية الراديو أولًا قبل تشغيله.
الدوائر القصيرة والمنصهرات الكهربية
في حالة استخدام سلك ذو سمك غير مناسب أو في حالة انقطاع السلك قد يتسبب ذلك في حدوث ما يُسمى بالدوائر القصيرة والتي تجعل التيار الكهربي يتجاهل مقاومة المُشغل المطلوب تشغيله.
نتيجة لذلك يُصبح مرور التيار أمرًا شديد الخطورة قد يتسبب في انصهار الأسلاك أو في نشوب بعض الحرائق.
صندوق المنصهرات الكهربية ويظهر في الصورة بدون الغطاء الخاص به
تمتلك جميع الدوائر المساعدة منصهرات كهربية لحمايتها من تلك المخاطر. النوع الشائع من المنصهرات الكهربية هو سلك رفيع قصير يتم تغليفه بمادة مضادة للحرارة غالبًا ما تكون الزجاج.
حجم السلك المستخدم في المنصهر هو أرفع سُمك يُمكنه حمل التيار الكهربي الاعتيادي للدائرة بدون أي حرارة زائدة، ويتم تصنيفه بالأمبير حسب شدة التيار الكهربي المسموح بالمرور خلاله.
مرور تيار كهربي عال مفاجئ خلال دائرة قصيرة يجعل السلك الخاص بالمنصهر يحترق أو ينصهر مما يفتح الدائرة ويمنع اتصالها مرة أخرى.
حينما تحدث تلك المشكلة تحقق من عدم وجود دوائر قصيرة أو انعدام الاتصالية بإحدى النقاط، ثم قم بتركيب منصهر جديد ذو تصنيف أمبيري مناسب.
هناك العديد من المنصهرات، كل واحد مسؤول عن حماية مجموعة صغيرة من مُشغلات الدائرة، لذلك حينما ينفجر أو يحترق أحدهما فهذا لايعني غلق النظام بأكمله، بل انقطاع التيارعن الدائرة التي احترق المنصهر الخاص بها فقط.
الدوائر ذات التوصيل المتوالي والمتوازي
غالبًا ما تحتوي الدائرة على أكثر من مشغل مثل اللمبات في دائرة الإضاءة، من المهم معرفة ما إذا كان التوصيل بينهم على التوالي واحدة تلو الأخرى أم على التوازي واحدة بجانب الأخرى.
صُمم المصباح الرئيسي مثلًا ليكون لديه قدرًا مُعينًا من المقاومة التي تجعله يستهلك تيارًا كهربيًا ذو شدة محددة ليضئ طبيعيًا.
ولكن هناك مصباحان رئيسيان على الأقل في الدائرة. فإذا كان التوصيل بينهما على التوالي فهذا يعني أنه على التيار الكهربي أن يمر خلال إحدى المصباحين ليصل إلى الآخر. وبذلك فإن التيار سيكون مرَّ على المقاومة مرتين، ومن ثمَّ فإن مُضاعفة المقاومة تقسم شدة التيار إلى النصف، وعليه فإن المصابيح ستضئ بضعف.
بعض المشغلات لابد وأن يتم توصيلها على التوالي. مثال لذلك: المرسلة الموجودة بخزان الوقود بالسيارة تتغير مقاومتها طبقًا لمستوى الوقود في الخزان ثم تُرسل إشارة كهربية صغيرة إلى عداد كمية الوقود.
كلا المُشغلين تم توصيلهما على التوالي حتى يتمكن التغيير في مقاومة المرسلة من التأثير على وضعية المؤشر في عداد الوقود.
الدوائر التابعة
يمتلك المحرك البادئ الأسلاك الكهربية السميكة الخاصة به التي تتصل مباشرة بالبطارية.
دائرة الإشعال توفر النبضات الكهربية لشمعات الإشعال، أيضًا نظام الشحن يتضمن المولد الذي يشحن البطارية. كل الدوائر الأخرى التي لم يتم ذكرها تُدعى الدوائر التابعة.
معظم الدوائر التابعة تعمل بعد إشعال المحرك لأنه تم توصيلها بمفتاح الإشعال الخاص بمحرك السيارة. تحافظ طريقة التوصيل هذه على البطارية من تفريغ شحنتها في حالة نسيان إحدى تلك المُشغلات في حالة العمل، فحينما يتم وقف تشغيل المحرك تتوقف جميع تلك المُشغلات عن العمل.
بعض المُشغلات قد ترغب في تشغيلاها حتى بعد إبطال عمل المحرك كالأضواء الجانبية أو أضواء الانتظار، فجميعها يتم توصيلها بوصلات كهربية مستقلة عن نظام إشعال المحرك.
وحينما تريد توصيل بعض المُشغلات الإضافية كسخان الزجاج الخلفي والذي يستهلك بدوره كمًا هائلًا من التيار الكهربي فلابد من توصيله بدائرة الإشعال للمحرك.
بعض المُشغلات التابعة يُمكن تشغيلها بدون إشعال المحرك ولكن عن طريق وضع المفتاح على وضعية التوابع. مثال لذلك: الراديو غالبًا ما يتم توصيله بهذا المفتاح حتى نتمكن من تشغيله دون إشعال المحرك.
- ترجمة: محمد خالد عبدالرحمن
- تدقيق: أسمى شعبان
- تحرير: أحمد عزب
