مقاله در مورد برق

الکتریسیته :
الکتریسیته یکی از انرژهایی است که بیش ترین استفاده را دارد . بدون الکتریسیته استفاده از وسایل روشنایی ، تلویزیون ، تلفن ، ......... غیر ممکن می شود .
دلایل استفاده از انرژی الکتریکی :
1 ـ آسان تر از انرژی های دیگر تولید می شود .
2 ـ بسیار راحت به انرژی های دیگر تبدیل می شود .
3 ـ انتقال ، توسعه و پخش آن نسبت به دیگر انرژی ها آسان تر است .
4 ـ دستگاههای الکتریکی را به خوبی و راحتی می توان کنترل کرد .
نمودار تولید الکتریسیته :
ریز کردن
عنصر é الکترون حرکت الکترون وجود الکتریسیته
مواد اتم pt پروتون مثبت
ترکیب مولکول N توترون خنثی
ریز کردن

روش های تولید الکتریسیته ( الکتریسیته جاری )
1 ـ شیمیایی ( الکتروشیمی ) : مواد شیمیایی با فلزات مخصوص ، ترکیب و سبب واکنش هایی شیمیایی می شوند . این واکنش ها ، باعث انتقال الکترون ها و تولید بارهای الکتریکی می شوند ( باتری )
2 ـ فشار ( پیزو الکتریک ) : اثر فشار برای تولید بارها ی الکتریکی است . این اثر خود را بیش تر در کریستال ها نشان می دهد . میکروفن
3 ـ حرارت ( ترموالکتریک ) : اثر حرارت بر دو فلز نامتشابه است که منجر به تولید بارهای مخالف در دو فلز می شود ( مس ، روی ) مثل ترموکوبل که یکی از انواع مولد برق و شامل دو فلز غیر همجنس است این دوفلز از یک طرف به هم متصل هستند و با حرارت دادن محل اتصال در سر آزاد آن ها ، برق تولید می شود ( آهن و کنسانتان ) جریان تولید شده تابع مقدار درجه حرارت در نقطه اتصال است .
4 ـ نور ( فوتوالکتریک ) : هنگامی که انرژی نورانی به صورت فوتون با بعضی از اجسام برخورد می کند . این اجسام الکترون آزاد می کنند ( باتری خورشیدی ) فلزاتی نظیر سیلینوم در اثر جذب نور الکترون آزاد می کنند .
5 ـ مغناطیس ( الکترو مغناطیس ) : استفاده از اثر میدان مغناطیسی برای به حرکت در آوردن الکترون هاست .
نکته : مهم ترین روش تولید انرژی الکتریکی ، استفاده از میدان مغناطیسی است . می توان گفت ، امروزه بهترین روشی است که برای تولید انرژی الکتریکی به کار می رود .
حالت الکتریکی ماده :
حالت الکتریکی ماده را الکترون های مدار خارجی تعیین می کنند . مواد با توجه به ساختمان شان ، از نظر الکتریکی به سه دسته تقسیم می شوند .
1 ـ هادی ها : موادی هستند که انرژی الکتریکی را به خوبی از خود عبور می دهند مثل طلا ( عدد اتمی 79 ، 6 لایه )
نقره ( عدد اتمی 47 ، 5 لایه ) و مس ( عدد اتمی 29 ، 4 لایه ) یا به عبارت دیگر ، موادی که الکترون های خود را به راحتی از دست می دهند ، هادی می گویند . اتم های هادی های خوب ، فقط 1 یا 2 الکترون والانس دارند .
2 ـ عایق ها : موادی هستند که انرژی الکتریکی را از خود عبور نمی دهند مثل شیشه ، چینی ، پلاستیک یا به عبارت دیگر ، عایق ها ، موادی هستند که آزاد کردن الکترون های مدار آخر آن ها بسیار مشکل است . لایه های والانسی اتم های عایق معمولاً 8 الکترون دارند .
3 ـ نیمه هادی ها : موادی هستند که کمی از انرژی الکتریکی را از خود عبور می دهند و کمی هم در برابر عبور آن مخالفت می کنند ، نه عایق کامل هستند و نه هادی کامل ، مثل ژرمانیم و سیلسیم . به عبارت دیگر ، به عناصری که اتم های آن ها 4 الکترون والانس دارند ، نیمه هادی می گویند .
حفاظت الکتریکی :
به کلیة اقداماتی که انجام می دهیم تا دستگاههای الکتریکی از خطرات برق آسیب نبیند ، حفاظت الکتریکی گفته می شود . البته در تأسیسات الکتریکی باید اقداماتی هم به عمل آورد تا خطرات ناشی از جریان برق باعث صدمه زدن به اشخاص ، حیوانات ، دستگاهها ، مولدهای مصرف کننده و سیم های حامل جریان نشود .
خطاهای ناشی از جریان برق :
حفاظت الکتریکی به خاطر جلوگیری از خطاهایی است که بر اثر جریان برق پیش می آید به شرح زیر است :
1 ـ اتصال بدنه : عبارت است از اتصال یکی از سیم های حامل جریان برق به بدنة دستگاه
2 ـ اتصال کوتاه : عبارت است از اتصال دو سیم لخت به یکدیگر که نسبت به هم اختلاف پتانسیل الکتریکی داشته باشند . به عبارت دیگر ، «اتصال فاز به نول بدون واسطه »
نکته : در حالت اتصال کوتاه ، مقاومت تقریباً صفر است .
3 ـ اتصال زمین : عبارت است از اتصال یکی از سیم های حامل جریان به زمین .
خطاهای گفته شده معمولاً به دو صورت کامل و ناقص می توانند اتفاق بیفتند . اگر اتصال کامل باشد ، به این معنی است که : « در محل اتصالی ، مقاومت وجود ندارد و جریان زیادی از این نقطه عبور می کند » .
اما اگر اتصال ناقص باشد ، به این معنی است که : « در محل اتصال ، مقاومت وجود دارد » . بنابراین ، جریان خطا نسبت به حالت قبل کم تر است . این نوع اتصال اغلب خطرناک است ، زیرا به راحتی قابل تشخیص نیست .
حفاظت کننده ها :
حفاظت کننده ها انواع مختلفی دارند که به شرح زیر می باشند :
1 ـ فیوز ها
2 ـ رله ها
3 ـ کلید مینیاتوری
4 ـ کلید محافظ موتوری
1 ـ فیوز ( fuse )
ساده ترین و قدیمی ترین وسایل حفاظتی ، فیوزها هستند که برای حفاظت اتصال کوتاه در مدار به صورت سری قرار می گیرند . با ذوب شدن المنت در فیوز ، مدار قطع می شود .
مقادیر استاندارد فیوزها ( فیوزهای فشنگی ـ ذوب شونده )
6 ، 10 ، 16 ، 20 ، 25 ، 35 ، 50 ، 63 ، 80 ، 100 ، 125 ، 160 ، 200 ، 225 ، 260 ، 300 ، 350 ، 400 ، 430 ، A1000، 800 ، 630 ، 500
انواع فیوز ها از نظر ساختمان : فیوزها را می توان به انواع مختلف تقسیم کرد ، اما از نظر ساختمان به موارد زیر تقسیم می شوند .
الف : فیوز فشنگی : در فشار ضعیف استفاده می شود .
ب : فیوز اتوماتیک : در فشار ضعیف استفاده می شود و به طور اتوماتیک مدار را در مقابل اتصال کوتاه و اضافه بار حفاظت می کند . این نوع فیوز که آلفا نیز نامیده می شود ، در هنگام عبور جریان بیش از حد مجاز ، باعث قطع مدار می شود . با فشار دادن شاسی دو باره می توان آن را تجدید کرد .
پ : فیوز کارتریج : از فیوزهای انگلیسی ( به صورت گرد از جنس چینی ) است که در فشار ضعیف استفاده می شود .
ت : فیوز کاردی ، کتابی ( NH ، HH ) : در فشار ضعیف و فشار قوی استفاده می شود .
ث : فیوز ترانسفورماتور یا کت اوت ( cut – out ) : از آن برای حفاظت ترانسفورماتور استفاده می شود .
ج : فیوز روغنی : در جاهایی که احتمال انفجار وجود دارد ، استفاده می شود ( المنت آن داخل روغن قرار می گیرد و روغن سریع جرقه را خاموش می کند ) .
چ : فیوز LS : ( هر کدام از فیوزها می تواند نوع LS باشد ) این فیوز مخصوص حفاظت سیم هاست و قدرت آن از فیوزهای NH کم تر است .
ح : فیوز NH : این فیوز فشار ضعیف با قدرت قطع زیاد برای حفاظت سیم و کابل در توزیع با قدرت های زیاد است . در یک عبارت ولتاژ کم و توان بالا دارد ، به طوری که می تواند جریان هایی تا 25 کیلو آمپر را با اطمینان کامل قطع کند .
خ : فیوز HH : فیوز فشار قوی با قدرت قطع زیاد است و برای حفاظت دستگاهها و تأسیسات الکتریکی در مقابل اثرات دینامیکی و حرارتی جریان اتصال کوتاه به کار می رود ، چنان که از آن ها می توان در شبکه های با قدرت اتصال کوتاه تا 400 میلیون ولت استفاده کرد .
د : فیوز H.R.C : این فیوز با ظرفیت قطع کنندگی بالا برای حفاظت بخش هایی از تأسیسات الکتریکی در برابر اثرات حرارتی جریان اتصال کوتاه به کار می رود . آن ها را روی سکسیونرهای قابل قطع در زیر بار سوار می کنند .
ساختمان ساده فیوز فشنگی :
یک فیوز سادة فشنگی دارای ساختمان زیر است :
1 ـ پایه فیوز : که روی تابلو نصب می شود و درسه اندازة 25 ـ 63 ـ 100 آمپر موجود است .
2 ـ محفظه المنت : ( فشنگ فیوز ) محفظه ای که المنت قابل ذوب فیوز را در بر می گیرد . از پودر کوارتز پر شده که برای خاموش کردن جرقة المنت استفاده می شود . جنس المنت فیوز معمولاً آلیاژی از قلع و سرب ، ( نقره ) است .
3 ـ کلاهک فیوز : فشنگ فیوز را به بدنة فیوز ( پایه فیوز ) متصل می کند .
انواع فیوزهای فشنگی از نظر عملکرد :
1 ـ فیوز سریع ( فرز ) : پس از عبور جریان بیش از اندازه ، فیوز به سرعت مدار را قطع می کند .
2 ـ فیوز تأخیری ( موتوری ، تنبل ) : در جایی که جریان اضافی کوتاه مدت نباید باعث قطع مدار شود ، از این فیوز استفاده می شود ، مثل : راه اندازی موتورهای القایی و یا در هنگام وصل لامپ هایی که به طور گروهی وصل می شوند . در این صورت ، یک جریان ضربه ای کوتاه مدت در مدار ظاهر می شود که برای جلوگیری از قطع مدار حتماً باید از فیوز تأخیری استفاده کنیم .

رنگ پولک فیوزهای ذوب شونده ( فشنگی ) :
برای تشخیص سالم بودن فشنگ فیوز و همچنین مقدار فیوز ، از پولک هایی استفاده می شود . این پولک ها به رنگ های مختلف هستند .
جریان نامی فیوز 2 4 6 10 16 20 25 35 50 63 80 100 125 160 200
رنگ پولک صورتی قهوه ای روشن سبز قرمز روشن خاکستری آبی روشن زرد روشن سیاه سفید مسی روشن نقره ای قرمز تیره زرد تیره مسی آبی

ترتیب قرار گرفتن فیوزها : فیوز بندی خطوط با مقاطع مختلف باید طوری باشد که در صورت بروز هر گونه عیب ، فقط فیوزی عمل کند که به محل عیب نزدیک تر و قبل از آن قرار گرفته است . تأسیسات الکتریکی وقتی دارای فیوزبندی صحیح است که فیوز قبلی یک پله بزرگتر از فیوز مورد نظر باشد و فیوز تندکار قبل از فیوز کندکار قرار گیرد .

تند کار کندکار
مصرف کننده E شبکه
2 ـ رله ها :
یکی دیگر از انواع حفاظت کننده ها هستند که انواع مختلفی دارند ، از جمله : رلة حرارتی ، رلة مغناطیسی ، رلة بوخ هلتس ، رلة کنترل فاز ، رلة دیفرانسیل ، رلة جهت یاب .
رلة حرارتی ( بی متال ) : حفاظت در مقابل بار اضافی را عهده دار است ساختمان بی متال از دو فلز با آلیاژ مختلف تشکیل شده که ضریب انبساط طولی آن ها متفاوت است و به وسیله نورد گرم روی یکدیگر پرس شده اند . در اثر گرما ، یک خمش به طرف فلزی که ضریب انبساط کم تری دارد در آن به وجود می آید . از این رله برای حفاظت موتورها در برابر اضافه بار استفاده می شود .
رله مغناطیسی : رله مغناطیسی به منظور حفاظت در مقابل اتصال کوتاه مورد استفاده قرار می گیرد . جریان مدار از سیم پیچی که دور هستة مغناطیسی پیچیده شده است ، عبور می کند و با افزایش جریان ، نیروی مغناطیسی هم افزایش می یابد و اهرم آهنی را به طرف خود می کشد . با آزاد کردن آن ، کنتاکت کلید را قطع می کند .
3 ـ کلید مینیاتوری : نوع دیگری از حفاظت کننده ها ، کلیدهای مینیاتوری هستند . در واقع ، کلیدهای مینیاتوری نوعی فیوز خود کار هستند که از نظر ساختمان داخلی به فیوز آلفا شباهت دارند . از سه قسمت تشکیل شده اند و به صورت تک فاز و سه فاز ساخته می شوند .
ساختمان کلید مینیاتوری :
1 ـ رله مغناطیسی ( برای حفاظت اتصال کوتاه ) 2 ـ رلة حرارتی ( برای حفاظت اضافه بار )
3 ـ کلید ( برای قطع و وصل مدار با دست )
سیستم های جلوگیری از برق گرفتگی :
الف : حفاظت توسط سیم زمین ( ارت )
در این نوع حفاظت ، قسمت های هادی دستگاه که با شبکة تغذیه ارتباط الکتریکی ندارند توسط سیم ( ارت ) به زمین وصل می شوند . اگر قسمت الکتریکی دستگاه به بدنة آن اتصال پیدا کند ، جریانی از بدنة دستگاه عبور می کند و از طریق سیم ارت وارد زمین می شود . مقدار این جریان باید به اندازه ای باشد که باعث قطع سریع وسیلة حفاظتی ( مثلاً فیوز ) شود . مقدار جریان قطع که باید باعث قطع فیوز شود ، به مقاومت سیم زمین و مقاومت محدودة محل تماس سیم ها با زمین بستگی دارد . مجموع این مقاومت از رابطة زیر به دست می آید :
IN : جریان نامی فیوز
25/1 = K : کلید محافظ مغناطیس
5/2 = K : کلید محافظ خانگی
5/3 = K : تمام فیوزهای تندکار و کندکار تا 50 آمپر
5 = K : برای فیوزهای کندکار 60 آمپر به بالا
نکته 1 : از این سیستم حفاظتی برای مصرف کننده های با قدرت کم استفاده می شود ، زیرا در صورت بالا بودن جریان مصرف کننده ، باید مقدار مقاومت زمین خیلی کم باشد .
نکته 2 : مقاومت اتصال فاز به زمین ، حداکثر باید 7 باشد .
ب : سیستم حفاظت نول
در سیستم حفاظت نول به جای سیم زمین ( ارت ) از سیم نول ( mp ) شبکه استفاده می شود که آن را به بدنة دستگاه وصل می کنند . در این سیستم ، اگر سیم نول به عللی قطع شود حتی اگر مصرف کننده نیز اتصال بدنه نداشته باشد ، باز اختلاف پتانسیل تماس برابر با اختلاف پتانسیل بین فاز شبکه و زمین در دستگاه ایجاد می شود ، به طوری که اگر شخصی دستگاه را لمس کند و در همان حال نیز به هادی دیگری که به زمین وصل است مانند شیر آب ، دست بزند ، جریان خطرناکی از بدن او عبور می کند . برای حفاظت مطمئن تر ، بهتر است که حفاظت نول توسط سیم جداگانه ای انجام گیرد . برای این کار ، سیم نول در تابلوی اصلی دو قسمت شده است و توسط سیم مجزا ، یکی به عنوان سیم نول و دیگری به عنوان سیم محافظ تا مصرف کننده کشیده می شود .
پ : حفاظت توسط کلید خطای جریان ( fi )
کلید خطای جریان ،( کلید قطع خودکار با استفاده از جریان نشتی به زمین است ) .
نکتة 1 : جریان لازم برای عملکرد رله ، حدود mA 30 است .
نکتة 2 : کلیة دستگاههایی که از این سیستم استفاده می کنند ، باید به سیم محافظ اتصال زمین ( ارت ) وصل شوند .
نکتة 3 : کلید ، جریان را در مدت 2/0 ثانیه قطع می کند .

ت : حفاظت به وسیلة عایق کردن ( عایق بندی دوبل )
عبارت است از این که بدنة فلزی وسایل برقی را کاملاً از پوشش پلاستیکی عایق بپوشانیم ، به طوری که تماس با بدنة فلزی ممکن نشود ، مثل : رادیو ، تلویزیون ، جاروبرقی و .....
ث : حفاظت توسط ولتاژ کم
از ولتاژهای کم تر از 42 ولت برای حفاظت استفاده می شود . به این منظور برای ایجاد چنین ولتاژی ، باید از ترانسفورماتور با دو سیم پیچ جداگانه استفاده کرد . از این سیستم در گاوداری ها و دامداری ها استفاده می شود ، زیرا برای احشام ، ولتاژ بیش از 42 ولت خطرناک است .
د : حفاظت توسط ترانسفورماتور
در این روش ، ولتاژ تغذیة مصرف کننده را از نظر الکتریکی توسط یک ترانسفورماتور از شبکه جدا می کنند ، ( ترانس ایزوله ) . باید توجه داشت که ترانسفورماتور حفاظتی ، حتماً باید دو سیم پیچ جدا از یکدیگر داشته باشد تا در صورت پیدا شدن اتصال بدنه در مصرف کننده ، بین محل تماس و زمین ولتاژ تماس وجود نداشته باشد . ( اولیه کاملاً از ثانویه عایق شده است )
نکتة 1 : ولتاژ ثانویه نباید سیم زمین داشته باشد .
نکتة 2 : ولتاز اولیه باید از ولتاژ ثانویه کاملاً عایق شده باشد .

مقاله در مورد برق

مطالب مشابه :

تحقیق مربوط به درس مدار الکتریکی

تحقیق آماده با عنوان انواع موتورهای الکتریکی

مقاله در مورد برق

اختلاف پتانسیل الکتریکی

لیست عناوین برق، الکترونیک ، مخابرات

وسایل الکتریکی پرمصرف(تحقیق صفحه36)کار و فناوری

مقاله جامع در مورد دوربین های مدار بسته

مقاله ای کامل در مورد موتورهای DC