سلام خوبان همراه

ابزار دقیق یکی از علوم جذاب و در عین حال کاربردی می باشد که بدون آن عملا کنترل بسیاری از پروسه ها غیر ممکن می شود.در این بحث با ادوات ورودی به صورت بسیار خلاصه آشنا می شوم.

 ادوات ورودی ( سنسورها ، ترانسدیوسرها و ترانسمیترها )

سنسورها ، ترانسدیوسرها و ترانسمیترها اجزای یک پروسه صنعتی هستند که کاربردهای فراوانی در پروسه های متنوع دارند.

کاربرد عمده این قطعات در ارزیابی عملکرد سیستم و ارائه یک فیدبک با مقدار و وضعیت مناسب است که بدین ترتیب کنترلر سیستم متوجه وضعیت کارکرد آن و چگونگی حالت خروجی خواهد شد .

تعریف سنسور

یک سنسور بنا به تعریف ، قطعه ای است که به پارامترهای فیزیکی نظیر حرکت ، حرارت ، نور ، فشار ، الکتریسیته ، مغناطیس و دیگر حالات انرژی حساس است و در هنگام تحریک آنها از خود عکس العمل نشان می دهد .

تعریف ترانسدیوسر

یک ترانسدیوسر بنا به تعریف ، قطعه ای است که وظیفه تبدیل حالات انرژی به یکدیگر را برعهده دارد ، بدین معنی که اگر یک سنسور فشار همراه یک ترانسدیوسر باشد ، سنسور فشار پارمتر را اندازه می گیرد و مقدار تعیین شده را به ترانسدیوسر تحویل می دهد ، سپس ترانسدیوسر آن را به یک سیگنال الکتریکی قابل درک برای کنترلر و صد البته قابل ارسال توسط سیم های فلزی ، تبدیل می کند .بنابراین همواره خروجی یک ترانسدیوسر ، سیگنال الکتریکی است که در سمت دیگر خط می تواند مشخصه ها و پارامترهای الکتریکی نظیر ولتاژ ، جریان و فرکانس را تغییر دهد ، البته به این نکته باید توجه داشت که سنسور انتخاب شده باید از نوع سنسورهای مبدل پارامترهای فیزیکی به الکتریکی باشد و بتواند مثلأ دمای اندازه گیری شده را به یک سیگنال بسیار ضعیف تبدیل کند که در مرحله بعدی وارد ترانسدیوسر شده و سپس به مدارهای الکترونیکی تحویل داده خواهد شد .

برای درک این مطلب به تفاوتهای میان دو سنسور انداره گیر دما می پردازیم : ترموکوپل و درجه حرارت جیوه ای ، دو نوع سنسور دما هستند که هر دو یک عمل را انجام می دهند ، اما ترموکوپل در سمت خروجی سیگنال الکتریکی ارائه می دهد ، در حالی که درجه حرارت جیوه ای خروجی خود را به شکل تغییرات ارتفاع در جیوه داخلش نشان می دهد .

تعریف ترانسمیتر 

ترانسمیتر وسیله ای است که یک سیگنال الکتریکی ضعیف را دریافت کرده و به سطوح قابل قبول برای کنترلرها و مدارهای الکترونیکی تبدیل می کند ، مثلأ یک حلقه فیدبک سیگنالی در سطح ماکروولت یا میلی ولت یا میلی آمپرتولید می کند و این سیگنال ضعیف می تواند با عبور از ترانسمیتر به سیگنالی در سطوح صفر تا ده ولت و یا 4 تا 20 میلی آمپر تبدیل شود. ترانسمیترها عمومأ از قطعاتی مثل op-amp    برای تقویت و خطی کردن این سطوح ضعیف سیگنال استفاده می کند . سنسورها و ملحقات آنها مثل ترانسدیوسرها را در گروه های بزرگی تحت عنوان ابزار دقیق قرار داده و آنها را بر اساس نوع انرژی قابل استفاده و روشهای تبدیل ، دسته بندی می کنند .

سلام خوبان همراه

یکی از دوستان درباره جریان های نا متقارن در شبکه پرسیده بود و همین باعث شد تا این مطلب را تقدیم حضورتان کنم .جریان های نا متقارن و تاثیرات آنها بر شبکه یکی از مباحث درس رله و حفاظت می باشد.لذا اگر مشکلی بود یا توضیح بیشتری خواستید می توانید به کتابهای رله و حفاظت یا مباحث مربوط به رله و حفاظت رجوع کنید.

جريان‌هاي نامتقارن

عوامل ايجاد جريان‌هاي نامتقارن در شبكه قدرت به شرح زير می باشند.

1- اتصال كوتاه نامتقارن : در خطوط انتقال طويل، دامنه جريان مولفه منفي در اين حالت بيشترين مقدار است

2- هاديهاي باز در شبكه : عملكرد غلط يكي يا بيشتر از قطبهاي كليد قدرت به‌هنگام كليد‌زني و يا قطع يكي از فازها، مصداق اين مورد می باشند.

3- شبكه قدرت نامتقارن:عدم ترانسپوزه بودن خطوط انتقال نيرو

4-بارهاي نامتعادل

صدمات ناشي از ميدان مولفه‌ منفي جريان (حاصل از عدم تقارن بار) بر ژنراتور:

در صورتي كه بار الكتريكي تقارن خود را از دست بدهد، جريان ژنراتور به سه مولفه مثبت، منفي و صفر قابل تجزيه است. اثر مولفه مثبت همانند بار متعادل است و مساله‌اي بوجود نمي‌آورد. مولفه صفر نيز ميدان گردان پديد نمي‌آورد. مولفه منفي جريان ميداني در خلاف جهت گردش روتور پديد مي‌آورد اين ميدان نسبت به روتور با دو برابر سرعت سنكرون گردش مي‌كند و به همين جهت جريان‌هايي با دو برابر فركانس سيستم در سطح روتور، حلقه انتهايي نگهدارنده روتور، گوه‌ها و شيار روتور در درجات كمتر در سيم‌پيچ‌هاي ميدان (روتور) القاء مي‌كند و باعث تلفات اضافي در روتور مي‌شود. تلفات اضافي ناشي از جريان مولفه منفي استاتور، ابتدا در سطح روتور نمايان مي‌شود كه باعث برافروخته شدن سطح روتور و افزايش شديد درجه حرارت هسته روتور و خرابي ايزولاسيون سيم‌پيچي روتور در يك زمان بسيار كوتاه مي‌شود، سپس در گوه‌هاي شيار تاثير گذاشته كه اگر مقدار آن زياد باشد اين گوه‌ها را از جاي خود كنده و در طول شيار در جهت محوري حركت داده تا جايي كه به حلقه‌هاي نگهدارنده انتهايي برخورد كرده و باعث خرد شدن آنها می شوند (لازم به ذكر است كه حلقه‌هاي نگهدارنده مذكور داراي قيمت بالا و بشكل ارزي تامين مي‌شوند).

جريان‌هاي مولفه منفي را در دو دسته كلي زير تقسيم مي‌توان كرد:

الف) جريان نامتقارن كوتاه مدت

ب) جريان نامتقارن بلندمدت

جريان نامتقارن كوتاه مدت نظير اتصال كوتاه يك فاز به زمين است كه بعد از مدت كوتاهي ممكن است قطع شود.

جريان نامتقارن بلند مدت نظير بارهاي نامتقارن هستند كه ممكن است براي مدت طولاني ادامه داشته باشد.

اين دو پديده باعث افزايش درجه حرارت و گشتاور نوساني ضربه‌اي در محور روتور و هسته استاتور مي‌شوند كه اثرات حرارتي پديده كوتاه‌مدت را در طراحي ژنراتورها به عنوان مبنا در قدرت مشخصه مواد و در شدت تلفات قسمت‌هاي محيطي روتور قرار مي‌دهند.

تامین انرژی ارزان وراحت و همچنین انرژی پاک که محیط زیست را آلوده نکند از اصلی ترین دغدغه های بشر امروزی شده است .یکی از منابع انرژی  ، انرژی جزر و مد دریا ها می باشد و در این مطلب درباره انرژی جزر و مد  صحبت خواهیم کرد.

انرژی جـزر و مـد

جزر و مد در اثر جاذبه ماه و جاذبه خورشید بر زمین و چرخش ماه و زمین به وجود می آید. در دریاها جاذبه ماه ارتفاع آب را در هر دو طرف زمین یعنی نزدیک ترین و دورترین فاصله ماه نسبت به زمین ، بالا می برد.

آب دریا در اثر مد و گردش زمین به دور خود ،  به سمت غرب جریان پیدا می کند و به صورت موج های دریایی ظاهر می شود که دامنه آن کمتر از یک متر است. اثر جاذبه خورشید بر زمین به سبب بعد فاصله ، کمتر از اثر ماه است. بدین ترتیب جزر و مد به صورت منظمی در قالب « امواج قمری» ظاهر می شود.

گرفتن انرژی از جزر ومد آب دریا هنگامی عملی است که انرژی زیادی به صورت جزر و مدهای بزرگ و ذخیره کردن آب به میزان زیاد صورت پذیرد و وضعیت محل برای ایجاد نیروگاه جزر و مدی مناسب باشد. بررسی های اخیر میزان انرژی بالقوه جزر ومدی  را که اقتصادی  باشد ،  TWh  200  ( تریلیون وات ساعت ) در سال برآورد کرده است.

روی کره زمین تقریباً 20 نقطه وجود دارد که از انرژی جزر و مدی بالایی برخوردارند . فقط در چند نقطه از جهان که اختلاف ارتفاع بین جزر و مد بسیار زیاد است ، استفاده از این انرژی از لحاظ اقتصادی با صرفه می باشد ، از جمله بخش هایی از کانال مانش ، آب های ساحلی آمریکای شمالی و استرالیا و... چون تعداد این نقاط از 20  تجاوز نمی کند به سختی می توان جزر و مد را یک منبع انرژی جهان به حساب آورد.

به دلایل فنی کارخانه های تولید برق از جزر و مد تنها با 25 درصد ظرفیتشان می توانند کار کنند ، به همین جهت حداکثر ظرفیت جهانی انرژی جزر و مد GW 20 (گیگاوات) از مجموع GW 80 ظرفیت ممکن است. یک کارخانه بزرگ تولید برق از جزر و مد ساخته شده که در لارانس در ساحل دریای مانش در فرانسه قرار دارد که تولید آن در حدود MW 60(از مجموع MW 240ظرفیت ممکن آن) است و از نظر اقتصادی با صرفه می باشد .

شایان ذکر است در مکان های مناسب در ساحل ، هنگام مد یعنی بالا آمدن سطح آب ، مقدار زیادی از آب به کانال ها و مخازنی که قبلا ساخته شده است هدایت می گردد . قبل از اینکه جزر رخ دهد و سطح آب پایین رود ، جلوی کانال های ورودی آب را سد می کنند و آب در مخازن باقی می ماند . از اختلاف ارتفاعی که برای سطح آب هنگام جزر کامل به وجود آمده است ، برای به حرکت درآوردن توربین آبی و ژنراتور برق استفاده کرده و انرژی الکتریکی تولید می کنند .

فناوری انرژی جزر و مدی

انرژی جزر و مدی سابقه ای بس طولانی دارد. سوابق به کارگیری این انرژی به وسیله آسیاب هایی که با قدرت جزر و مدی کار می کردند ، در سواحل فرانسه ، انگلستان و اسپانیا به 1100 سال قبل از میلاد می رسد .

با پیدایش انقلاب صنعتی ، این آسیاب ها جای خود را به ماشین های احتراقی دادند که با سوخت فسیلی کار می کردند و بازده بهتری داشتند . برای کسب انرژی جزر و مدی  روش هایی به کار می رفته است . ازآن جمله چرخ آبی ، کمپرسورهای هوایی و ...  را  می توان نام  برد.

آسیاب های جزر و مدی عبارت بودند از یک حوضچه یا منبع ذخیره آب که هنگام مد از آب پر می شد سپس از طریق یک چرخ آبی ،آب داخل حوضچه به دریا سرازیر می گشت. این سیستم بنام "تک حوضچه ای ، تک اثری" موسوم است.

در شکل جدید این سیستم ، حوضچه ذخیره آب به دریچه های بالا و پایین رونده ، مجهز گشته و به جای چرخ آبی قدیمی از یک توربین آبی مطالعه شده کم ارتفاع استفاده می شود. چرخه عملیاتی این سیستم به چهار بخش زیر تقسیم می شود:

1- پر کردن منبع از آب هنگام مد

2- نگاه داشتن آب در منبع تا مد کامل که حد اکثر ارتفاع آب حاصل شود.

3- تخلیه آب حوضچه از طریق توربین آبی به دریا و دادن انرژی لازم به توربین آبی

4- توقف و منتظر شدن تا مد کامل مجدد و تکرار مرحله اول

روش فوق "تولید در جزر" نامیده می شود. زیرا در این مرحله است که می توان کسب انرژی کرد. این چرخه می تواند به عکس شود و دادن انرژی هنگام جریان آب از دریا به حوضچه صورت گیرد. به هر صورت به علت شیب دار بودن سواحل ، معمولا روش " تولید انرژی در جزر"  موثرتر است. تولید انرژی دو طرفه یعنی هم در جزر و هم در مد امکان پذیر است. این روش به سیستم " تک حوضچه ای دو اثره" معروف است.

 نیروگاه های جزر ومدی بیشتر برای تولید برق طراحی و ساخته می شود ، ولی تحت شرایطی می توان از نیروی آنها به منظور پمپ کردن آب استفاده کرد. یک نیروگاه جزر و مدی تک حوضچه ای در هر بار جزر و مد یک یا دو ریتم یا ضربان متناوب انرژی تولید می کند.

در حال حاضر تعداد نیروگاه های برق جزر و مدی تاسیس شده در دنیا کم است. اولین و بزرگترین این نیروگاه ها 240 MW قدرت دارد که تک حوضچه ای و دو اثری است و چنان که گذشت در لارنس کنار دریای مانش در کشور فرانسه قرار دارد. در این موردمی توان از نیروگاه های جزر و مدی دیگری به شرح زیر نام برد:

_ نیروگاه  MW 20در آناپولیس (کانادا) که برای نمایش از یک توربین آبی با قطر بزرگ و جریان برق مستقیم(Dc) ساخته شده است

_  نیروگاه آزمایشیKW   400در کیسلایا – گوبا (روسیه سابق)

_ نیروگاه جیانگ زیا (چین) با توانMW 3/2 و سرانجام چند نیروگاه جزر و مدی کوچک که همگی در کشور چین قرار دارند .

با استفاده از تجارب گذشته ، این نیروگاه را می توان به عنوان منبعی پیشرفته از نظر فنی ، با قابلیت اعتماد زیاد و عمر طولانی به حساب آورد .

حمل و نقل سریع و بدون هزینه یابا هزینه کم همیشه از مسایل مورد توجه بشر بوده است.دراین اواخر که مشکل سوخت های فسیلی و آلودگی ناشی از آنها پیش آمده دانشمندان به دنبال روشها و سوخت های جدید برای وسایل نقلیه جدید هستند و یکی از این روشها پرواز مغناطیسی می باشد.

منظور از پرواز مغناطیسی چیست؟

منظور از پرواز مغناطیسی استفاده از وسیله نقلیه‌ای است که با چرخ روی جاده یا ریل حرکت نمی‌کند، یا با نیروهای آئرودینامیک در هوا پرواز نمی‌کند، بلکه حرکت آن در اثر نیروی قوی بالابری حاصل از بر همکنش جریان الکتریکی با میدان مغناطیسی انجام می‌شود. این نیرو بدون تماس فیزیکی و بدون نیاز به یک محیط آئرودینامیکی ، مانند هوا ، تأمین می‌شود. با استفاده از این روش به راحتی می‌توان دریافت که محیط ایده آل برای یک وسیله با پرواز مغناطیسی ،  خلا است.

مزایای پرواز مغناطیسی

با تمام محسناتی که در بزرگراهها ، راه آهن یا فرودگاه و سیستمهای ترابری وجود دارد، این وسایل مردم را به بهای آلودگی صوتی ، آلودگی هوا و با مصرف زیاد انرژی جابجا می‌کنند. در مورد یک سیستم ترابری خوب غالبا انسان به سرعت زیاد ، با صرفه بودن و راحتی و آسایش می‌اندیشد. اما همواره باید مواردی را که در سهولت کاربرد سیستم و سلامت محیط اطراف دخالت دارند، نیز در نظر بگیریم. از جمله این موارد می‌توان سکوت ، استفاده کمتر از زمین‌های حاصلخیز و فارغ بودن از آلودگی شیمیایی محیط زیست را نام برد.با پرواز مغناطیسی می‌توان به تمام این تسهیلات دست پیدا کرد. ما همواره براین باوریم که تنها با هواپیما می‌توان به سرعتهای بالا دست یافت و برای داشتن چنین سرعتهایی باید مسافرت در فضای کم و خم کردن زانوهای خود در صندلیهای کوچک را قبول کنیم. اما در پرواز مغناطیسی تمام این محدودیتها از بین می‌روند. در مسافرت در خلا قطر وسیله نقلیه می‌تواند خیلی کم باشد و در نتیجه نیازی نیست که تونل مسیر حرکت بزرگ باشد. از نظر آئرودینامیکی نیز هیچگونه محدودیتی برای طول وسیله نقلیه وجود ندارد.

اساس کار پرواز مغناطیسی

در پرواز مغناطیسی به تکنولوژی بسیار بالایی نیاز نداریم. موضوع اساسی در پرواز فقط به چهار معادله ماکسول مربوط است. معادلات ماکسول ، معادلات بنیادی الکترومغناطیس هستند که بر هر چیزی ، از نحوه کار یک نان برشته کن برقی تا گسیل نور ستارگان حاکم است. نیروی بالابر مربوط به پرواز مغناطیسی را می‌توان با آزمایشی مبتنی بر شرایط هندسی ساده اندازه گیری کرد. هرگاه دو سیم دایره‌ای با قطرهای یکسان و حامل جریان را به فاصله کمی از هم قرار دهیم، عبور جریان از هر سیم یک میدان مغناطیسی در محل سیم دیگر تولید می‌کند. برهمکنش حاصل از جریان حلقه بالایی با جریان پایینی ، حلقه پایین را بلند می‌کند.

یک آزمایش

دو حلقه سیم دایره‌ای به قطر یک متر اختیار کنید. وزن هر حلقه سیم 4.5 نیوتن است. هرگاه فاصله مراکز حلقه‌ها 0.065 متر و جریان گذرنده از هر سیم 788 آمپر باشد، حلقه پایینی معلق می‌ماند. توجه کنید که در این حالت باید جهت جریان در حلقه‌ها یکی باشد. اگر جهت جریانها مخالف هم باشد، حلقه‌ها بجای جذب کردن ، یکدیگر را می‌رانند. البته فرقی نمی‌کند که از یک دور سیم حامل جریان 788 آمپری یا از یک پیچه 788 دوری حامل جریان یک آمپری استفاده کنیم. آنچه اهمیت دارد، حاصلضرب جریان در تعداد دورهای پیچه است.

بالابر مغناطیسی

با استفاده از روش گفته شده در مورد پرواز مغناطیسی بالابرهای مغناطیسی ساخته شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. کارایی بالابرهای ‌مغناطیسی چنان بالاست که برای بلند کردن یک جسم چند تنی، توانی در حد توان یک باتری اتومبیل مصرف می‌کنند. جریانهای مورد نیاز آنقدر پایین هستند که برای ساختن این سیستمها بدون استفاده از ابر رساناها ، می‌توان از فلزات عادی مانند مس ، آلومینیوم و فولاد استفاده کرد. چون کنترل وضعیت سیستم بطور الکترونیکی انجام می‌شود، مدارهای کنترل از حافظه یک کامپیوتر که می‌تواند بی نظمیهای مسیر را برطرف کند، استفاده می‌کنند، لذا حرکت سیستم به نرمی صورت می‌گیرد.

سلام خوبان همراه

یکی از مفاهیم اساسی در ماشینها ی الکتریکی تغییر جهت گردش آنها می باشد.در این مبحث به چگونگی تعییر جهت گردش موتورهای تک فاز می پردازیم

تغییر جهت گردش در موتورهای تکفاز

برای تغییر جهت گردش در موتورهای الکتریکی تک فاز باید جهت جریان در سیم پیچی کمکی را عوض کنیم یعنی جای سر و ته کلاف متصل شده به فاز و نول عوض شود.این کار در موتورهای اونیورسال با تغییر جهت جریان در آرمیچر انجام می شود.بر اثر این جابجایی ، جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده در فضای داخلی استاتور و در نتیجه نیروی وارده بر روتور عوض می شود .با عوض شدن جهت نیروی وارده جهت گردش موتور نیز عکس حالت قبل می شود و موتور تغییر جهت گردش می دهد.

در شکل زیر تصویرمداری و تصویر تخته کلم موتور تک فاز در حالت راستگرد دیده می شود.

در شکل زیر نیز تصویر مداری و تصویر تخته کلم موتور تک فاز در حالت چپ گرد دیده می شود.<