بهمن 90 - الکتروتکنیک
سفارش تبلیغ
صبا

الکتروتکنیک
 
نوشته شده در تاریخ یکشنبه 90/11/23 توسط سعید

مقاومت های الکتریکی

مقاومت الکتریکی چیست ؟ به هر قطعه یا عنصری که در مقابل عبور جریان الکتریکی از خود مخالفت نشان می دهد مقاومت الکتریکی گفته می شود . مقاومت الکتریکی را با حرف R که از کلمه Resistor گرفته شده است نشان می دهند . واحد اندازه گیری مقاومت الکتریکی اهم است که آن را با علامت ? نشان می دهند . مقاومت ها در صنایع برق و الکترونیک از اهمیت بالایی برخوردارند و بیشتر به منظور محدود کردن جریان و تقسیم جریان و نیز ایجاد ولتاژهای مختلف در مدارات به کار گرفته می شود . علائم اختصاری مقاومت الکتریکی شکل (1)
علائم اختصاری مقاومت الکتریکی در شکل (1) نشان داده شده است .


مقاومت ها دارای مشخصه هایی هستند که این مشخصه ها برای طراحان مدارهای الکتریکی و الکترونیکی از اهمیت بالایی برخوردارند . مهمترین این مشخصه ها مقدار اهمی مقاومت یا همان مقدار مقاومت است و این مشخصه مقدار مقاومت را بر حسب واحد آن یعنی اهم بیان می کند و هر چه مقدار اهمی مقاومتی بیشتر باشد نشان دهنده این است که آن مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی از خود مخالفت بیشتری نشان می دهد و سبب افت جریان بیشتری در مدار می گردد . البته برای مقاومت های با مقدار اهمی زیاد معمولا از واحدهای بزرگتری مانند کیلو اهم ( k? ) و مگا اهم ( M? ) استفاده می کنند که مقدار آنها بر حسب اهم برابر است با :
1k?=1000? و 1M?=1000000?
مشخصه بعدی ، توان مجاز مقاومت است و منظور از آن بیشترین توانی است که یک مقاومت به طور دائم می تواند تحمل کند . زمانی که از یک مقاومت جریان عبور می کند در اثر برخورد الکترونها با اتمهای تشکیل دهنده مقاومت ، الکترونها مقداری از انرژی خود را از دست می دهند و این انرژی به صورت گرما در مقاومت ظاهر می شود . گرمای ایجاد شده در داخل مقاومت باید از مقاومت خارج گردد وگرنه در اثر برخوردهای مکرر الکترونها با اتمهای تشکیل دهنده مقاومت ، گرمای زیادی در داخل مقاومت ایجاد می شود که سبب سوختن مقاومت می گردد . گرمای ایجاد شده در داخل مقاومت از طریق بدنه مقاومت به هوای اطراف منتقل می گردد و به این ترتیب از گرم شدن بیش از حد مقاومت و سوختن مقاومت جلوگیری می شود . اما نکته ای که باید مورد توجه قرار گیرد این است که توان مجاز هر مقاومت با مساحت بدنه مقاومت و یا به عبارتی با حجم مقاومت نسبت مستقیم دارد یعنی هر چه یک مقاومت دارای حجم بیشتری باشد در واحد زمان می تواند حرارت بیشتری را به محیط اطراف انتقال دهد و در نتیجه دارای توان مجاز بیشتری می باشد . توان مجاز مقاومتها را یا روی مقاومتها می نویسند و یا با توجه به حجم مقاومتها ، میزان توان مجاز مقاومتها مشخص می شود . توان مجاز مقاومتها را می توان از روابط زیر بدست آورد .


که در این روابط P توان مجاز مقاومت ، V ولتاژ دو سر مقاومت ، I جریان عبوری از مقاومت و R مقدار اهمی مقاومت می باشد .
به عنوان مثال اگر مقدار اهمی یک مقاومت 10k? باشد و این مقاومت حداکثر جریان 10mA را بتواند تحمل کند مقدار توان مجاز این مقاومت چقدر است ؟
بنابراین توان مجاز این مقاومت 1 وات است .
همچنین با داشتن توان مجاز یک مقاومت می توان حداکثر جریان مجاز یک مقاومت به ازای یک ولتاژ معین را بدست آورد و یا می توان حداقل مقدار اهمی مجاز مقاومت را تعیین کرد . به عنوان مثال اگر به دو سر مقاومتی با توان 1 وات ، اختلاف پتانسیلی برابر 10 ولت اعمال کنیم حداکثر جریان مجاز گذرنده از این مقاومت چقدر خواهد بود ؟ و یا به عبارتی بیشترین جریانی که می تواند از این مقاومت عبور کند به شرطی که مقاومت آسیب نبیند چقدر است ؟ همچنین حداقل مقدار اهمی مجاز این مقاومت چقدر می تواند باشد ؟

بنابراین حداکثر جریان مجاز این مقاومت به ازای اختلاف پتانسیل 10 ولت ، برابر با 100 میلی آمپر می باشد یعنی اگر جریان گذرنده از این مقاومت از 100 میلی آمپر بیشتر شود گرمای ایجاد شده در داخل مقاومت از حداکثر گرمایی که مقاومت می تواند تحمل کند بیشتر می شود و در این صورت مقاومت می سوزد . برای تعیین حداقل مقدار اهمی مجاز این مقاومت نیز می توان به شکل زیر عمل کرد .

بنابراین حداقل مقدار اهمی مجاز این مقاومت 100 اهم می باشد یعنی اگر مقدار اهمی این مقاومت کمتر از 100 اهم شود ، جریان گذرنده از مقاومت بیشتر از 100 میلی آمپر می شود و در نتیجه مقاومت می سوزد .
مقاومت هایی که در صنایع الکترونیک مورد استفاده قرار می گیرند معمولا دارای توان هایی به شرح زیر می باشند : 0.125w , 0.25w , 0.5w , 1w , 2w , 3w , 4w , 5w

اما سومین مشخصه یک مقاومت ، تلرانس (Tolerance) آن مقاومت است . منظور از تلرانس یک مقاومت حداکثر خطای مجاز یک مقاومت نسبت به مقدار نامی آن مقاومت می باشد که معمولا بر حسب درصد بیان می شود و به عبارت دیگر تلرانس یک مقاومت ، محدوده مقدار واقعی آن مقاومت را مشخص می کند . به عنوان مثال فرض کنید مقاومتی با مقدار نامی 1 کیلو اهم و تلرانس 10% داریم . در این صورت مقدار واقعی این مقاومت بین 1k?-(1k?×%10) =900? و 1k?+(1k?×%10)=1100? می باشد . مقدار تلرانس مقاومت ها یا به صورت عدد بر روی مقاومت ها نوشته می شود و یا در مقاومت های با نوارهای رنگی به وسیله یک نوار رنگی مشخص می شود که در این رابطه در ادامه توضیحات کافی داده خواهد شد .

انواع مقاومت های الکتریکی : مقاومت های الکتریکی به دو دسته کلی مقاومت های ثابت و مقاومت های متغیر تقسیم می شوند . مقاومت های ثابت مقاومت هایی هستند که مقدار اهمی آنها همواره ثابت است و مقاومت های متغیر مقاومت هایی هستد که مقدار اهم آنها قابل تغییر است . مقاومت های ثابت خود به سه دسته تقسیم می شوند که این سه دسته عبارتند از : 1- مقاومت های کربنی ( ترکیبی ) 2- مقاومت های سیمی ( سیم پیچی شده ) 3- مقاومت های لایه ای

مقاومت های کربنی ( ترکیبی ) : مقاومت های کربنی در اکثر مدارات الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند که علت این امر قیمت پایین ، زمخت بودن و کوچک بودن این نوع مقاومت ها می باشد . البته این نوع مقاومت ها دو ضعف عمده دارند ، یکی این که در اثر عبور جریان از این نوع مقاومت ها حرارت نسبتا زیادی درون این مقاومت ها ایجاد می گردد و به همین دلیل در مدارات با جریان زیاد نمی توانند مورد استفاده قرار گیرند و دیگر این که معمولا تلرانس های بالایی دارند . نمونه هایی از این نوع مقاومت در شکل (2) نشان داده شده است . برای ساخت این نوع مقاومت ها معمولا پودر کربن را با مواد عایق مخلوط می کنند که نسبت مخلوط کردن این مواد مقدار اهمی مقاومت را تعیین می کند . سپس مخلوط حاصل را در یک استوانه کائوچویی قرار می دهند و دو سیم نیز برای اتصال مقاومت به مدار به دو سر مقاومت وصل می کنند همانند شکل (3) .
مقاومت کربنی شکل (2) ساختمان مقاومت کربنی شکل (3)







مقاومت های سیمی ( Wire Wound Resistor ) : از پیچاندن سیم های مقاومت دار طویل به دور یک هسته ، مقاومت سیمی یا سیم پیچی شده ساخته می شود . معمولا یک روپوش سرامیکی یا پلاستیکی بر روی سیم های پیچیده شده بر روی هسته می کشند تا سیم ها آسیب نبینند . ساختمان داخلی مقاومت های سیمی در شکل های (4) و (5) نمایش داده شده است . همچنین نمونه ای از یک مقاومت سیمی در شکل (6) نمایش داده شده است .
ساختمان مقاومت سیمی شکل (4) ساختمان مقاومت سیمی شکل (5) مقاومت سیمی شکل (6)



این نوع مقاومت ها در دو نوع قدرتی و دقیق ساخته می شوند . نوع قدرتی در محدوده توان های 2 وات تا 250 وات ساخته می شود و می تواند جریان های زیاد را از خود عبور دهد . نوع دقیق نیز در محدوده توان های 0.25 وات تا 2 وات ساخته می شود و دارای تلرانس پایینی می باشد اما نمی تواند جریان های زیاد را از خود عبور دهد . معمولا اندازه فیزیکی مقاومت های سیمی که در جریان های زیاد مورد استفاده قرار می گیرند بزرگتر از اندازه فیزیکی مقاومت های سیمی است که برای کارهای دقیق و جریان پایین به کار می روند . مقاومت های سیمی قدرتی معمولا به شکل یک محفظه سیمان مانند که دارای سطح مقطع مربع یا مستطیل شکل است ساخته می شوند و به مقاومت های آجری معروفند . شکل خاص محفظه مقاومت های آجری این امکان را فراهم می آورد که برای خنک کردن آنها بتوان آنها را بر روی ورقه فلزی خنک کننده (Heat sink) قرار داد . در شکل (7) نمونه ای از این نوع مقاومت نشان داده شده است . یکی از ویژگی های خوب مقاومت سیمی این است که به هنگام سوختن شعله ور نشده و همچنین پس از سوختن ، کاملا قطع می شود . به همین دلیل ، در بسیاری از مدارها به عنوان مقاومت فیوزی (Fusible Resistor) استفاده می شود و به آن مقاومت حفاظتی (Safety Resistor) نیز می گویند . زیرا این مقاومت ها در حالت عادی به صورت یک مقاومت معمولی عمل می کنند و چنان چه جریان عبوری از آن از حد معینی بیشتر شود مانند یک فیوز قطع می شوند . در شکل (8) نمونه ای از این نوع مقاومت نشان داده شده است .
مقاومت آجری شکل (7) مقاومت فیوزی شکل (8)




مقاومت سیمی به سبب دارا بودن سیم پیچ ، دارای خاصیت اندوکتانس ( خودالقایی ) بوده که این نوعی عیب برای آن محسوب می شود زیرا در فرکانس های بالا ، مقاومت سیمی نسبت به مقدار نامی خود ، مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد . البته در این گونه موارد توانسته اند با روش پیچیدن سیم به صورت دولایی یا بی فیلار (Bifilar) تا حد زیادی این مشکل را برطرف نمایند . در این روش سیم های رفت و برگشت در کنار هم قرار گرفته و عبور جریان های مساوی و مخالف هم تا حد زیادی خاصیت خودالقایی را کاهش می دهد . در شکل (9) پیچیدن سیم به روش بی فیلار بر روی استوانه عایق نشان دا ده شده است .
پیچیدن سیم به روش بی فیلار شکل (9)





مقاومت های لایه ای : این نوع مقاومت ها ، ترکیبی از مقاومت های سیمی و کربنی می باشند ، یعنی دقت مقاومت های سیمی را دارند ولی از نظر اندازه و قیمت به مقاومت های کربنی نزدیکند . مقاومت های لایه ای را معمولا با رسوب دادن نوار نازکی از ماده مقاومت بر روی یک لوله عایق از جنس سرامیک یا شیشه درست می کنند . برای اتصال مقاومت به مدار ، به دو انتهای لوله دو سیم رابط وصل می کنند و برای محافظت مقاومت نیز تمام آن را با ماده عایقی روکش می کنند . مراحل ساخت مقاومت لایه ای در شکل (10) نمایش داده شده است .
مراحل ساخت مقاومت لایه ای شکل (10)






مقاومت های متغیر نیز خود به دو دسته کلی مقاومت های قابل تنظیم و مقاومت های وابسته ( تابع ) تقسیم می شوند .
مقاومت های متغیر قابل تنظیم عبارتند از : 1- پتانسیومتر 2- رئوستا

پتانسیومتر (Potentiometer) : پتانسیومتر از یک المان مقاومتی دوار که درون محفظه ای قرار گرفته ، تشکیل شده است . این المان مقاومتی ممکن است به صورت سیمی ، لایه ای و یا کربنی باشد . دو ترمینال به دو انتهای این المان مقاومتی متصل است که مقدار مقاومت بین این دو ترمینال همواره ثابت و برابر مقدار اهمی المان مقاومتی است . بین این دو ترمینال ، یک ترمینال دیگر وجود دارد که به یک کنتاکت متحرک متصل است و این کنتاکت متحرک می تواند بر روی المان مقاومتی حرکت کند و سبب تغییر مقاومت بین ترمینال وسط و هر یک از ترمینال های کناری گردد . برای حرکت کنتاکت متحرک بر روی المان مقاومتی ، انتهای المان مقاومتی را به یک ولوم و یا به یک صفحه شیاردرا که توسط پیچ گوشتی قابل حرکت است متصل می کنند .
پتانسیومتر شکل (11) ساختمان پتانسیومتر شکل (12)











تغییر مقاومت بین ترمینال وسط و یکی از ترمینال های کناری می تواند نسبت به چرخش ولوم و یا صفحه شیاردار ، خطی و یا غیر خطی باشد که بر این اساس پتانسیومتر را خطی و یا غیر خطی می نامند . در یک پتانسیومتر خطی به ازای تغییرات یکسان ولوم و یا صفحه شیاردار ، تغییرات مقدار مقاومت بین ترمینال وسط و هر یک از ترمینال های کناری یکسان خواهد بود . به عنوان مثال در یک پتانسیومتر خطی اگر به ازای چرخش ولوم پتانسیومتر از 0 درجه تا 90 درجه ، مقاومت بین ترمینال وسط و یکی از ترمینال های کناری از 0? به 1k? افزایش یابد ، در صورتی که ولوم پتانسیومتر از 90 درجه تا 180 درجه چرخانده شود مقاومت بین آن دو ترمینال از 1k? به 2k? افزایش خواهد یافت . معمولا مقدار مقاومت بین ترمینال های کناری پتانسیومتر و یا به عبارتی مقدار اهمی المان مقاومتی پتانسیومتر را بر روی آن می نویسند که اگر این مقدار با حرف B شروع شود نشان دهنده خطی بودن پتانسیومتر است و اگر این مقدار با حرف A شروع شود نشان دهنده این خواهد بود که پتانسیومتر ما یک پتانسیومتر غیر خطی است یعنی به ازای تغییرات یکسان ولوم و یا صفحه شیاردار ، تغییرات مقاومت بین ترمینال متحرک و هر یک از ترمینال های ثابت یکسان نخواهد بود بلکه این تغییرات به صورت غیر خطی خواهد بود و یا به عبارتی منحنی تغییرات مقاومت بین ترمینال های ثابت و متحرک نسبت به چرخش کنتاکت متحرک ، غیر خطی خواهد بود . پتانسیومتر بیشتر به منظور تقسیم ولتاژ در مدارات مورد استفاده قرار می گیرد . در شکل(13) علائم اختصاری پتانسیومتر و در شکل (14) نحوه قرار گرفتن پتانسیومتر در مدار نمایش داده شده است . در شکل (13) منظور از فلش ، ترمینال متصل به کنتاکت متحرک و دو سر دیگر ترمینال های ثابت هستند .
علائم اختصاری پتانسیومتر شکل (13) نحوه قرار گرفتن پتانسیومتر در مدار شکل (14)





رئوستا : رئوستا همان پتانسیومتر است با یک تفاوت کوچک و آن این است که در رئوستا یکی از ترمینال های ثابت مورد استفاده قرار نگرفته و آزاد می ماند . به عبارتی رئوستا از یک المان مقاومتی ، یک کنتاکت متحرک و یک کنتاکت ثابت تشکیل شده است . رئوستا در مدارات به منظور تغییر جریان به کار می رود . در شکل (15) نحوه قرار گرفتن رئوستا در مدار نمایش داده شده است .
نحوه قرار گرفتن رئوستا در مدار شکل (15)





مقاومت های وابسته ( تابع ) به مقاومت هایی گفته می شود که مقدار آنها به عوامل مختلفی مانند حرارت ، نور ، ولتاژ و ... بستگی دارد . این مقاومت ها عبارتند از :
1- مقاومت های تابع حرارت
2- مقاومت های تابع نور
3- مقاومت های تابع ولتاژ
4- مقاومت های تابع میدان مغناطیسی
مقاومت های تابع حرارت : مقدار اهم این نوع از مقاومت ها تابع حرارت است یعنی در اثر تغییر دما ، مقدار مقاومت آنها نیز تغییر می کند . به این نوع از مقاومت ها TDR نیز می گویند . TDR از حروف اول کلمات عبارت Temperature Dependent Resistor به معنای مقاومت تابع حرارت گرفته شده است . همچنین نام دیگر این مقاومت ها ترمیستور ( Thermistor ) می باشد که این واژه نیز از عبارت Thermally Sensitive Resistor به معنای مقاومت حساس نسبت به حرارت گرفته شده است . ترمیستورها در دو نوع ساخته می شوند که این دو نوع عبارتند از :
الف ) ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت ( PTC ) : مقدار اهم این نوع از مقاومت ها با افزایش دما ، افزایش می یابد . مقدار اهم مقاومت های PTC را در دمای 25 درجه سانتی گراد بیان می کنند . همچنین علاوه بر این مقدار ، دمایی را که در آن مقاومت PTC دو برابر می شود ، قید می کنند . به این دما ، دمای سوئیچ می گویند . در ضمن واژه PTC از حروف اول کلمات عبارت Positive Temperature Coefficient به معنای ضریب حرارتی مثبت گرفته شده است . در شکل (16) تصاویری از دو PTC نمایش داده شده است . همچنین در شکل (17) علائم اختصاری PTC نمایش داده شده است .
PTC شکل (16) علائم اختصاری PTC شکل (17)




ب ) ترمیستور با ضریب حرارتی منفی ( NTC ) : مقدار اهم مقاومت های NTC با افزایش دما ، کاهش می یابد . در اینجا نیز واژه NTC از حروف اول کلمات عبارت Negative Temperature Coefficient به معنای ضریب حرارتی منفی گرفته شده است . . در شکل (18) تصویری از یک نمونه NTC نمایش داده شده است . همچنین در شکل (19) علائم اختصاری NTC نمایش داده شده است .
NTC شکل (18) علائم اختصاری NTC شکل (19)





مقاومت های تابع نور : مقدار اهم این نوع از مقاومت ها به شدت نور تابیده شده به سطح مقاومت بستگی دارد . این مقاومت ها در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد ( در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو اهم و یا اهم ) می باشند . به این مقاومت ها فتورزیستور و همچنین LDR نیز می گویند . LDR از حروف اول کلمات عبارت Light Dependent Resistor به معنای مقاومت تابع نور گرفته شده است . برای اینکه نور بر روی المان مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد ، سطح ظاهری آن را با شیشه و یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت ها در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده نور ( نورسنج ) استفاده می شود . در شکل (20) تصاویری از چند LDR و در شکل (21) علائم فنی آن نمایش داده شده است .
LDR شکل (20) علائم اختصاری LDR شکل (21)





مقاومت های تابع ولتاژ : مقدار اهم این نوع از مقاومت ها با ولتاژ رابطه معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ ، مقدار اهم آن ها کاهش می یابد . به این نوع از مقاومت ها واریستور ( Varistor ) و همچنین VDR نیز می گویند . VDR از حروف اول کلمات عبارت Voltage Dependent Resistor به معنای مقاومت تابع ولتاژ گرفته شده است . نکته قابل توجه در مورد واریستورها این است که واریستورها به پلاریته ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند . در شکل (22) تصویری از یک نمونه VDR و در شکل (23) علامت اختصاری آن نمایش داده شده است .
VDR شکل (22) علامت اختصاری VDR شکل (23)





مقاومت های تابع میدان مغناطیسی : در اثر اعمال میدان مغناطیسی بر این مقاومت ها ، مقدار اهم آنها تغییر می کند . به این مقاومت ها MDR نیز می گویند که این واژه از حروف اول کلمات عبارت Dependent Resistor Magnetic به معنای مقاومت تابع میدان مغناطیسی گرفته شده است . نکته قابل توجه در مورد این مقاومت ها این است که چون در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی با ضریب حرارتی منفی استفاده شده است بنابراین در صورت افزایش دما ، مقدار اهم این مقاومت ها کاهش می یابد . در شکل (24) علامت اختصاری MDR نمایش داده شده است . MDR شکل (24)





استاندارد مقاومت ها : همانگونه که قبلا گفته شد مقادیر تلرانس و اهم مقاومت از جمله مشخصه های مهم برای انتخاب مقاومت هستند . تلرانس هر مقاومت سبب به وجود آمدن محدوده ای برای آن مقاومت می شود . به عنوان مثال مقاومت 1K? با تلرانس 10% می تواند مقداری بین 900? تا 1100? داشته باشد و در واقع محدوده ای را می پوشاند . همچنین محدوده هیچ مقاومتی نباید تمام و یا بخشی از محدوده مقاومت دیگر را شامل شود . به عنوان مثال مقاومت بعد از 1K? نمی تواند دارای محدوده ای با مقادیر کمتر از 1100? باشد و همچنین مقاومت قبل از 1K? نمی تواند دارای محدوده ای با مقادیر بیشتر از 900? باشد . بنابراین با توجه به میزان تلرانس مقاومت ها ، سری های استاندارد مختلفی برای مقاومت ها به وجود می آید . به عنوان مثال اگر تلرانس مقاومت ها را 20% در نظر بگیریم یک دهه مقاومت ( از 0 اهم تا 10 اهم ) 6 محدوده را شامل می شود و به همین دلیل این سری از مقاومت ها را سری E6 می نامند که E از کلمه European به معنای اروپایی گرفته شده است . میانگین هر یک از این محدوده ها به ترتیب عبارت است از : 1 , 1.5 , 2.2 , 3.3 , 4.7 , 6.8

به این اعداد ، اعداد پایه می گویند . از ضرب و یا تقسیم اعداد پایه هر سری از مقاومت ها در مضارب 10 می توان تمامی مقاومت های موجود در آن سری را بدست آورد . به عنوان مثال با داشتن عدد پایه 4.7 در سری E6 و ضرب و تقسیم آن در مضارب 10 می توان کلیه مقاومت های موجود در سری E6 را که دارای عدد پایه 4.7 می باشند بدست آورد که این مقاومت ها عبارتند از : 0.47? , 4.7? , 47? , 470? , 4.7k? , 47k? , 470k? , 4.7M?

ادامه مطلب...

نوشته شده در تاریخ شنبه 90/11/22 توسط سعید
نوشته شده در تاریخ شنبه 90/11/22 توسط سعید

ترانسفورماتور

اگر دو سیم پیچ را در کنار یکدیگر قرار داده و از یکی از آنها جریان متغیری عبور دهیم ، در سیم پیچ دوم ولتاژی القا می شود . در واقع با عبور جریان متغیر از سیم پیچ اولیه یعنی سیم پیچی که ورودی به آن اعمال می شود ، در اطراف آن یک میدان مغناطیسی متغیر ایجاد می شود . این میدان متغیر، سیم پیچ دوم را قطع می کند و سبب القای ولتاژ در آن می شود . این پدیده اساس کار ترانسفورماتور است . دقت داشته باشید که در یک ترانسفورماتور بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه هیچ گونه تماس الکتریکی وجود ندارد و انرژی ورودی تماماً از طریق میدان مغناطیسی به ثانویه منتقل می شود . در شکل (1) تصویری از یک نمونه ترانسفورماتور و در شکل (2) سمبل مداری ترانسفورماتور نمایش داده شده است . یک نمونه ترانسفورماتور شکل (1) سمبل مداری ترانسفورماتور شکل (2)








اغلب ، سیم پیچ های اولیه و ثانویه را بر اساس ولتاژ آنها نامگذاری می کنند . یعنی سیم پیچی که برای ولتاژ کم ساخته شده است ، سیم پیچ فشار ضعیف و سیم پیچی که برای ولتاژ زیاد ساخته شده است ، سیم پیچ فشار قوی نامیده می شود .
اما یک ترانسفورماتور ساده از هسته و دو سیم پیچ ساخته می شود که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم .

هسته : هسته ترانسفورماتورها از ورقه های مغناطیسی یا فریت ساخته می شوند . ورقه ورقه کردن هسته ها و یا استفاده از فریت به عنوان هسته ، برای کاهش تلفات فوکو است . هسته ترانسفورماتورها باید تا حد امکان دارای قابلیت نفوذ مغناطیسی خوب و هدایت الکتریکی بد باشد . به همین دلیل هسته های فریتی فقط در صنعت مخابرات به کار می روند ، زیرا در این صنعت به دلیل وجود فرکانس های بالا ، تلفات فوکو در هسته زیاد می شود . در ترانسفورماتورهای قدرت از هسته های مغناطیسی ورقه ورقه استفاده می شود . برای جلوگیری از لرزش صفحات و ایجاد صدا ، ورقه ها باید کاملاً یه یکدیگر فشرده شوند . بستن ورقه ها به یکدیگر به وسیله پیچ یا خار و یا قابی که روی آنها پرس می شود ، انجام می گیرد . این وسایل توسط مواد عایق الکتریکی و غیر مغناطیسی از ورقه ها جدا نگه داشته می شود . در شکل (3) چند نمونه هسته ترانسفورماتور نمایش داده شده است .
هسته ترانسفورماتور شکل (3)







سیم پیچ های ترانسفورماتور : سیم پیچ ترانسفورماتورها از جنس مس و یا آلومینیوم انتخاب می شود و در هر دو مورد سطح مقطع سیم ها به صورت گرد ، چهار گوش و یا به شکل ورق است . سیم پیچ های ترانسفورماتورهای کوچک را معمولاً بر روی قرقره می پیچند . جنس قرقره ها اغلب از ترموپلاست است . همچنین از سیم های لاکی با سطح مقطع گرد ، برای سیم پیچ ها استفاده می شود . این سیم پیچ ها دارای لایه های متعددی هستند که بر روی هم قرار می گیرند . تعداد لایه ها به ارتفاع و پهنای قرقره و قطر و تعداد دور سیم بستگی دارد . در موارد خاص نیز برای سیم پیچی ترانسفورماتورهای کوپک از سیم های نواری استفاده می شود . در ترانسفورماتورهای توان بالا ، به خصوص برای قسمت فشار ضعیف از سیم های چهار گوش با عایق کاغذی استفاده می شود . در اثر عبور جریان از سیم پیچ ها ، در آنها تلفات حرارتی ایجاد می شود . در عمل ، خنک شدن سیم ها از طریق سطح خارجی آنها صورت می گیرد . در ترانسفورماتورهای توان بالا چون تلفات حرارتی زیاد است ، باید چگالی جریان در سیم ها کم باشد تا امکان تبادل حرارتی میسر شده و از آسیب پذیری سیم پیچ ها جلوگیری شود . به همین دلیل هر چه قدرت ترانسفورماتور بیشتر باشد ، چگالی جریان سیم پیچ ها کمتر انتخاب می شود . البته چگالی جریان مجاز سیم ها به نحوه عایق بندی و روش خنک کنندگی ترانسفورماتور نیز مربوط می شود . مقدار ولتاژ ایجاد شده در ثانویه ترانسفورماتور بستگی به مقدار ولتاژ ورودی و نسبت دور سیم پیچ های اولیه و ثانویه دارد و رابطه آن به صورت زیر است .

که در این رابطه N1 تعداد دور سیم پیچ اولیه ، N2 تعداد دور سیم پیچ ثانویه و V1 ولتاژ اولیه ترانسفورماتور است .
در حالت کلی برای ترانسفورماتورها نسبتی به نام نسبت دور ترانس تعریف می کنند که این نسبت به صورت زیر تعریف می شود .

که در این رابطه n نسبت دور ترانس است .
همانطور که از رابطه بالا مشاهده می شود نسبت دور ترانس بیان کننده این است که تعداد دور حلقه اولیه چند برابر تعداد دور حلقه ثانویه است و یا اینکه ولتاژ اولیه چند برابر ولتاژ ثانویه است و همچنین جریان ثانویه چند برابر جریان اولیه است . چنانچه تعداد دور ثانویه بیشتر از اولیه باشد ترانس افزاینده می باشد . یعنی اینکه ولتاژ خروجی از ولتاژ ورودی بیشتر است و بر عکس اگر تعداد دور ثانویه کمتر از تعداد دور اولیه باشد ترانس کاهنده می باشد . به این معنی که ولتاژ خروجی از ولتاژ ورودی کمتر است و بالاخره چنانچه تعداد دور اولیه با تعداد دور ثانویه مساوی باشد ، ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی با هم مساوی بوده و ترانس را یک به یک می نامند . به عنوان مثال اگر یک ترانس دارای 200 دور در اولیه و 400 دور در ثانویه باشد نسبت دور ترانس چقدر است ؟

بنابراین نسبت دور این ترانس 0.5 دور است که اصطلاحاً آن را یک ترانس یک به دو (1:2) می نامند .
همانطور که از رابطه بالا مشخص است در یک ترانس نسبت ولتاژهای اولیه به ثانویه با نسبت جریان ها رابطه عکس دارد . به عبارت دیگر چنانچه ترانس افزاینده باشد ، کاهنده جریان است و اگر کاهنده باشد ، افزاینده جریان است . به عنوان مثال فرض کنید ترانسفورماتوری داریم که در آن N1=20 و N2=400 و V1=30v است و باری با مقاومت 1000? به ثانویه متصل می باشد . جریان های I1 و I2 را بدست آورید .


چون ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور از ولتاژ اولیه آن بیشتر است ترانس افزاینده است .




بنابراین در یک ترانسفورماتور افزاینده ، جریان اولیه بیشتر از جریان ثانویه است .
توجه داشته باشید که جریان در ثانویه موقعی وجود دارد که ثانویه به بار متصل باشد . چنانچه ثانویه به بار متصل نباشد جریان ثانویه صفر بوده و ترانس در حالت بی باری است . در این حالت جریان بسیار ناچیزی در اولیه برقرار می شود که به علت تلفات ترانس است . به همین علت به آن جریان بی باری می گویند .
یک ترانس چه افزاینده باشد و چه کاهنده ، انرژی اضافی تولید نمی کند . به عبارت دیگر توان داده شده به اولیه در ثانویه ظاهر می گردد و یا توان ورودی برابر توان خروجی است . به عنوان مثال ، در مثال فوق مقدار توان اولیه و ثانویه را حساب کرده و با هم مقایسه کنید . توان تحویلی به بار

توان گرفته شده از منبع

همانطور که مشاهده می کنید توان اولیه و ثانویه با هم برابرند . البته تساوی توان های اولیه و ثانویه به شرط صفر بودن تلفات ترانس صادق است . در ادامه در رابطه با تلفات ترانس صحبت می کنیم .

تلفات ترانس : وقتی یک ترانس در حال کار است گرم می شود و یا حتی گاهی اوقات داغ می شود و این مسئله گواه این است که ترانس دارای تلفات است . در واقع ترانس کل انرژی دریافت نموده را در ثانویه تحویل نمی دهد و مقداری از انرژی را به صورت حرارت تلف می کند . راندمان یک ترانس یعنی نسبت توان خروجی به توان ورودی یک ترانس از رابطه زیر بدست می آید .

که در این رابطه ، η راندمان بر حسب درصد ، Pin توان اولیه ترانس و Pout توان ثانویه ترانس است . به عنوان مثال اگر یک ترانس 200 وات در اولیه خود دریافت کند و 180 وات به ثانویه بدهد دارای راندمانی برابر با 90 درصد است .

راندمان ترانس های قدرت معمولی حدود 80 تا 90 درصد است .
تلفات یک ترانس را می توان به دو دسته تلفات مسی و تلفات هسته تقسیم نمود . تلفات مسی تلفاتی است که در سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانس ایجاد می شود اما تلفات هسته خود به دو دسته تقسیم می شود که این دو دسته عبارتند از : 1- تلفات گردابی 2- تلفات هیسترزیس


تلفات گردابی ( Eddy Losses) : در یک سیم پیچ با هسته آهنی ، جریان متناوب در سیم پیچ ، ولتاژی در هسته ایجاد می کند و به علت هادی بودن هسته آهنی ، جریانی در هسته ایجاد می شود که به جریان گردابی مرسوم است . عبور جریان گردابی از هسته ، باعث ایجاد حرارت می شود و در نتیجه انرژی از بین می رود . همچنین جریان گردابی در خود فلویی ایجاد می کند که در خلاف جهت فلوی اصلی است و بنابراین جریان سیم پیچ بیشتر می شود تا فلوی لازم را ایجاد نماید . تلفات گردابی منحصر به تلفات در خود هسته نمی شود بلکه هر نوع هادی دیگری نیز که در نزدیکی سیم پیچ قرار گیرد ، در آن تولید جریان گردابی و در نتیجه حرارت می کند . در ترانس های تغذیه برای کاهش تلفات گردابی ، هسته ترانس را به صورت یکپارچه نمی سازند بلکه آن را به صورت ورقه هایی از جنس آهن سیلیس دار می سازند . ورقه های مزبور با رنگ عایقی پوشیده شده و بنابراین جریان های گردابی نمی توانند از یک ورقه به ورقه دیگر روند و در نتیجه تلفات گردابی به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد . سیم پیچ های اولیه و ثانویه بر روی یک قرقره از جنس مقوای نسوز ، پلاستیک و یا فیبر استخوانی پیچیده می شوند و سیم پیچ های ثانویه بر روی سیم پیچ های اولیه پیچیده می شوند . قرقره مزبور بر روی ضلع وسط ورقه های E شکل قرار می گیرد . همچنین ورقه های E و I شکل به صورت یک در میان، لابه لای هم قرار می گیرند . در شکل (4) تصویری از ورقه های هسته یک ترانس تغذیه نمایش داده شده است . ورقه های هسته ترانس تغذیه شکل (4)








تلفات هیسترزیس ( Hysteresis Losses ) : تلفات هیسترزیس در اثر خاصیت پس ماند مغناطیسی در هسته ایجاد می شود . به این معنی که عبور فلوی مغناطیسی از هسته آهنی در یک جهت ، باعث می شود هسته به مقدار کمی آهن ربا شده و در نتیجه در نیم سیکل بعدی مقداری انرژی برای از بین بردن خاصیت آهن ربایی نیم سیکل قبل تلف شود و این عمل دائماً تکرار می شود . البته مقدار تلفات هیسترزیس نسبت به تلفات گردابی در یک ترانس تغذیه کمتر است چرا که مقدار تلفات هیسترزیس بستگی به فرکانس داشته و در فرکانس های پایین مقدار آن کم است . اما مقدار آن با افزایش فرکانس به شدت افزایش می یابد . به علت تلفات گردابی و هیسترزیس ، در فرکانس های بالا معمولاً از هسته با پودر آهن ، فریت و یا هسته هوایی استفاده می شود . از این نظر هسته هوایی بهترین است چرا که تلفات مزبور در آن تقریباً صفر است .

جریان اتصال کوتاه در ترانسفورماتور : حالتی را که در آن سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتور در حال کار به هم متصل شوند یعنی مقاومت بار تقریباً به صفر برسد ، اتصال کوتاه ترانسفورماتور می نامند و جریانی را که در چنین حالتی از سیم پیچ ها می گذرد ، جریان اتصال کوتاه ترانسفورماتور می نامند . این جریان در ترانسفورماتورهایی که ولتاژ اتصال کوتاه کمی دارند ، بزرگ و در ترانسفورماتورهایی که ولتاژ اتصال کوتاه آنها بزرگ است ، کوچک خواهد بود . جریان اتصال کوتاه بزرگ می تواند به کلیدها ، محل انشعابات ، سیم ها و سایر وسایل الکتریکی موجود در مدار صدمه جدی وارد کند . بنابراین باید همواره دقت نمود که سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتورها با یکدیگر برخورد نکنند .

انواع ترانسفورماتور : ترانسفورماتورها انواع مختلفی دارند که در ادامه چند نوع از آنها را بررسی می کنیم .
ترانسفورماتور قدرت یا مبدل ولتاژ و یا ترانس تغذیه : ترانس تغذیه به ترانسی گفته می شود که اولیه آن باید به برق شهر متصل شود . همه دستگاه های الکترونیکی برای کار احتیاج به یک ولتاژ DC دارند . مقدار ولتاژ DC مزبور بر حسب نوع مدار دستگاه ، متفاوت بوده و به همین دلیل برای کاهش و یا افزایش برق شهر عموماً احتیاج به ترانسی است که ولتاژ متناوب برق شهر را به ولتاژ متناوبی با مقدار معین تبدیل نماید . دستگاه های الکترونیکی قدیمی که از مدارهای لامپی استفاده می کردند عموماً دارای ترانس تغذیه افزاینده بوده اند . در این ترانس ها ، ثانویه معمولاً چند سر بوده و یک یا چند سیم پیچ اضافی هم برای تهیه ولتاژ فیلامان لامپ ها وجود داشته است . در شکل (5) تصویر یک نوع ترانس تغذیه قدیمی و در شکل (6) سمبل مداری آن که وضعیت سیم پیچ های آن را مشخص می نماید مشاهده می شود . ترانس تغذیه قدیمی شکل (5) سمبل مداری ترانس تغذیه قدیمی سمبل مداری ترانس تغذیه قدیمی شکل (6)













در دستگاه های الکترونیکی جدید چون از ترانزیستور و قطعات نیمه هادی استفاده می شود و اینگونه مدارها به ولتاژهای کم نیاز دارند ، ترانس تغذیه عموماً کاهنده است . در اینگونه ترانس ها هم بر حسب نیاز ، ثانویه ممکن است چند سر با ولتاژهای مختلف داشته باشد . یک مزیت استفاده از ترانس در قسمت تغذیه دستگاه ها ، ایزوله شدن مدار از برق شهر است . به این معنی که چون فاز برق شهر نسبت به زمین ولتاژ دارد تماس بدن با سیم فاز خطر برق گرفتگی را ممکن می سازد . ولی استفاده از ترانس خطر برق گرفتگی را از بین می برد ، چرا که سیم پیچ اولیه با سیم پیچ ثانویه هیچ گونه تماس الکتریکی نداشته و بنابراین سیم های ثانویه ترانس نسبت به زمین ولتاژ ندارند و مستقل از مقدار ولتاژ ، تماس بدن با هر یک از سرهای ثانویه ، خطر برق گرفتگی ایجاد نمی کند . به همین علت در بعضی از موارد از ترانس یک به یک استفاده می شود . به این معنی که ترانس اگر چه 220 ولت به 220 ولت است ولی هیچ یک از سرهای ثانویه نسبت به زمین ولتاژ ندارند . به همین علت به ترانس یک به یک ، ترانس ایزولاسیون می گویند . در شکل های (7) و (8) سمبل های مداری دو نمونه ترانس تغذیه معمولی نمایش داده شده است . سمبل مداری ترانس تغذیه معمولی شکل (7) سمبل مداری ترانس تغذیه معمولی شکل (8)






در یک ترانس تغذیه علاوه بر معین بودن مشخصه نسبت ولتاژ ، می بایست معین شود که جریان نامی ترانس چقدر است ؟ معمولاً میزان جریان نامی ثانویه را برای ترانس تغذیه معین می کنند . مثلاً اگر گفته شود ترانس 220v به 12v و یک آمپر ، به این معنی است که این ترانس برای جریان یک آمپر در ثانویه طراحی شده است و بنابراین نباید بیشتر از یک آمپر از آن کشیده شود . گاهی اوقات به جای مشخص کردن جریان ، توان ترانس و به عبارتی ولت آمپر آن قید می شود . مثلاً اگر گفته شود ترانس220v به 18v و 90 وات ، به این معناست که ترانس برای حداکثر بار 90 وات طراحی شده است . بنابراین با داشتن مقدار ولتاژ ثانویه و رابطه توان ، جریان ثانویه به صورت زیر محاسبه می شود .
در نتیجه حداکثر جریان مجاز ثانویه این ترانسفورماتور 5A است .
البته در عمل می توان برای زمان کوتاهی ، از ترانس جریانی بیش از جریان نامی کشید ولی باید توجه نمود که کشیدن جریان بیش از مقدار نامی از یک ترانس باعث می شود که ترانس بیشتر از حالت عادی گرم شود و این باعث کاهش طول عمر آن می گردد . در نهایت اگر ثانویه ترانس را اتصال کوتاه کنیم جریانی به مقدار چندین برابر جریان نامی از ثانویه عبور می کند که به آن جریان اتصال کوتاه می گویند . اگر این اتصال کوتاه ادامه داشته باشد ترانس پس از مدت زمان کوتاهی خراب می شود . در این حالت به علت بیش از حد گرم شدن ترانس بوی شالاک ( رنگ عایق سیم های مسی ) به مشام می رسد و ترانس به شدت داغ می کند . نکته دیگر در مورد ترانس تغذیه این است که ولتاژ مشخص شده برای ثانویه ترانس ، به ازای جریان نامی ترانس است . در حالت بی باری ، ولتاژ ثانویه مقداری ( حدود 10% ) از ولتاژ مشخص شده بیشتر می باشد . به عنوان مثال یک ترانس 12 ولت ، در حالت بی باری در ثانویه دارای ولتاژی حدود 13 تا 14 ولت است و پس از کشیدن جریان نامی از آن باید ولتاژ ثانویه به حدود 12 ولت برسد .

خرابی های ترانس تغذیه : خرابی های ترانس تغذیه معمولاً یکی از موارد زیر می باشد .
1 - قطع شدن سیم پیچ های اولیه و ثانویه
2 - نیم سوز شدن ( اتصال کوتاه ناقص در سیم پیچ ها )
3 - اتصال کوتاه کامل
همه معایب ترانس معمولاً در اثر اضافه بار به وجود می آیند . اضافه بار یعنی اینکه جریان کشیده شده از ترانس از جریان نامی ترانس بیشتر باشد و بر حسب مقدار و مدت زمان اضافه بار ممکن است یکی از اشکالات فوق ایجاد شود . قطع شدن سیم پیچ اولیه و یا ثانویه باعث می شود وقتی اولیه را به برق متصل می کنیم در ثانویه هیچ ولتاژی ظاهر نشود . برای تحقیق خرابی مزبور می توان اولیه را از برق قطع کرده ، سیم پیچ های اولیه و ثانویه را به کمک اهم متر آزمایش نمود . در صورت قطع بودن سیم پیچ ، مقاومت بی نهایت قرائت می شود . مقاومت اهمی سیم پیچ های ترانس های تغذیه ، بر حسب توان نامی شان متفاوت است . هر چه توان ترانس بیشتر باشد مقاومت اهمی سیم پیچ هایش کمتر است . چرا که سیم های ضخیم تری برای سیم پیچ ها استفاده می نمایند . ترانس های تغذیه کاهنده معمولی دارای مقاومت چند ده تا چند صد اهم در اولیه و چند اهم در ثانویه می باشند . توجه نمایید که مقاومت سیم پیچ های اولیه ترانس های تغذیه کاهنده از مقاومت سیم پیچ های ثانویه بیشتر است . چرا که هم تعداد دور اولیه بیشتر بوده و هم قطر سیم پیچ آن کمتر است . زیرا همانطور که می دانید این نوع ترانس ها به علت کاهنده بودن ولتاژ ، افزاینده جریان هستند و بنابراین سیم پیچ ثانویه آنها از سیم پیچ اولیه ضخیم تر است . عیب معمول دیگر در ترانس های تغذیه ، نیم سوز شدن سیم پیچ ها است . در این حالت ترانس در خروجی ولتاژی کمتر از مقدار نامی داشته و در ضمن در حین کار بیش از حد داغ می شود و حتی بوی سوختگی به مشام می رسد . ادامه کار چنین ترانسی باعث اتصال کوتاه کامل و یا قطع کامل سیم پیچ مربوطه می گردد . همچنین از دیگر عیوب ترانس ، اتصال کوتاه شدن یکی از سیم پیچ ها با بدنه و یا اتصال بین سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه است که با اهم متر باید تحقیق شود.

ترانسفورماتور کلیدی ( Switching Transformer ) : طراحان الکترونیک همیشه در فکر این بوده اند که به طریقی احتیاج به ترانس تغذیه را در دستگاه های الکترونیکی از بین ببرند . زیرا ترانس تغذیه به علت حجم و وزن زیاد باعث بزرگ شدن ابعاد وسیله الکترونیکی شده و مهم تر از همه اینکه روز به روز بر قیمت سیم و آهن افزوده می شود و این با روند کاهشی قیمت قطعات نیمه هادی مثل ترانزیستور و مدارات مجتمع در تضاد است . به همین علت در یکی دو دهه اخیر روشهای مختلفی برای حذف ترانس تغذیه از مدارهای الکترونیکی ابداع شد . یک عیب همه این روشها این است که مدار دستگاه از برق شهر ایزوله نبوده و مسئله برق گرفتگی در حین تعمیر دستگاه وجود دارد . امروزه برای تعمیرکاران استفاده از یک ترانس یک به یک به هنگام تعمیر این گونه دستگاه ها ضروری است . در دستگاه های تلویزیون و سیستم های صوتی و تصویری عملاً استفاده از ترانس تغذیه منسوخ شده است و این مرهون طراحی نوعی منابع تغذیه است که به سوئیچینگ معروف می با شد. در بعضی از این گونه منابع تغذیه ، حتی مسئله ایزولاسیون برق شهر نیز تا حد زیادی حل شده است . در مدار منابع تغذیه سوئیچینگ از ترانس های جدیدی استفاده می شود که اصطلاحاً ترانس سوئیچینگ ( کلیدی ) نامیده می شوند . فرق اصلی این ترانس ها با ترانس تغذیه در این است که هسته ترانس سوئیچینگ به جای آهن سیلیس دار از جنس فریت ( اکسید آهن ) است . زیرا فرکانس این ترانس ها بالا بوده و در این فرکانس ها هسته آهن دارای تلفات زیادی است . ترانس های کلیدی در مقایسه با ترانس های تغذیه معمولی در توان مساوی ابعاد بسیار کمتری داشته و به مقدار زیادی از وزن و حجم دستگاه می کاهند . در شکل (9) تصویر یک نمونه ترانسفورماتور کلیدی از زوایای مختلف نمایش داده شده است . ترانسفورماتور کلیدی شکل (9)








ترانسفورماتور صوتی : ترانس های صوتی که معمولاً به دو دسته ترانس بلندگو و ترانس رابط تقسیم می شوند دارای هسته آهنی بوده و از نوع ترانس های کاهنده می باشند . ترانس بلندگو دارای امپدانس ورودی چند کیلو اهم و امپدانس خروجی چند اهم است و به غلط به چوک بلندگو هم مشهور است . معمولاً اولیه دارای سه و ثانویه دارای دو سر است و سیم های ثانویه دارای قطر بیشتری هستند چرا که ترانس بلندگو کاهنده ولتاژ و افزاینده جریان است و بنابراین جریان ثانویه بیشتر از جریان اولیه است . در شکل (10) تصویری از یک ترانس بلندگو و در شکل (11) سمبل مداری آن نمایش داده شده است . ترانس بلندگو شکل (10) سمبل مداری ترانس بلندگو شکل (11)







ترانس رابط بر عکس ترانس بلندگو ، دارای دو سر اولیه و سه سر ثانویه است و برای ارتباط کوپلاژ طبقات مختلف یک تقویت کننده صوتی به کار می رود . در شکل (12) سمبل مداری ترانس رابط نمایش داده شده است . سمبل مداری ترانس رابط شکل (12)







ترانس های صوتی در واقع مبدل امپدانس هستند و به عبارت دیگر به عنوان تطبیق دهنده امپدانس استفاده می شوند . در اینجا می خواهیم این خاصیت ترانس را مورد بررسی قرار دهیم . اصولاً در یک ترانس مفهوم امپدانس ورودی و خروجی به صورت زیر است . و

که در این روابط Z1 امپدانس ورودی و Z2 امپدانس خروجی است .
بنابراین نسبت ولتاژ اولیه به جریان اولیه را امپدانس ورودی و نسبت ولتاژ ثانویه به جریان ثانویه را امپداس خروجی می گویند که امپدانس خروجی در واقع برابر با امپدانس بار است . خیلی مواقع مقدار امپدانس بار خیلی کم و مقدار امپدانس منبع خیلی زیاد است . برای مثال یک بلندگوی 8 اهمی دارای امپدانس 8 اهم است و اگر این بلندگو را به یک سیگنال ژنراتور صوتی که عموماً دارای امپدانس 600 اهم است متصل کنیم مشاهده می شود که صدایی از بلندگو شنیده نمی شود . در صورتی که اگر سیگنال ژنراتور صوتی از طریق یک ترانس به بلندگو متصل شود صدای بلندگو قابل شنیدن می شود . علت پیست ؟ در جواب باید گفت که علت این امر تطبیق امپدانس است . اصولاً برای اینکه یک منبع حداکثر توان را به یک بار تحویل دهد باید امپدانس منبع و امپدانس بار با هم مساوی باشند . هر چه این دو امپدانس با هم اختلاف بیشتری داشته باشند توان تحویلی به بار کمتر خواهد بود . رابطه بین امپدانس ورودی و خروجی یک ترانس به شکل زیر است .

که در این رابطه Z1 امپدانس ورودی و برابر با حاصل تقسیم ولتاژ اولیه به جریان اولیه است و Z2 امپدانس خروجی و برابر با حاصل تقسیم ولتاژ ثانویه به جریان ثانویه است و n نسبت دور ترانس است . به عنوان مثال یک ترانس بلندگو دارای نسبت دور 10 است . چنانچه این ترانس را به یک بلندگوی 8 اهمی متصل کنیم امپدانس ورودی چقدر می شود ؟

بنابراین ترانس مزبور امپدانس 800 اهم در اولیه را به مقدار 8 اهم در ثانویه تبدیل کرده است و به همین علت است که به آن مبدل امپدانس می گویند .
توجه نمایید که اگر ترانس کاهنده باشد ، کاهنده امپدانس و چنانچه افزاینده باشد ، افزاینده امپدانس است .

ترانسفورماتور رادیویی : ترانس های رادیویی به دو دسته IF وRF تقسیم می شوند . ترانس های IF در طبقات IF گیرنده های رادیو و تلویزیون برای کوپلاژ طبقات تقویت کننده IF استفاده می شود . معمولاً در اولیه ترانس های IF خازنی قرار گرفته که با سیم پیچ اولیه ، مدار هماهنگ را تشکیل می دهد که در فرکانس خاصی به حالت تشدید در می آید . در شکل های (13) و (14) نمونه هایی از ترانس IF نمایش داده شده است . ترانس IF شکل (13) ترانس IF شکل (14)







سیم پیچ IF معمولاً بر روی یک استوانه پلاستیکی پیچیده می شود به نحوی که یک هسته فریت رزوه شده داخل استوانه به سمت بالا و پایین قابل حرکت است و مجموعه مزبور جهت جلوگیری از تشعشع و یا تداخل امواج ، درون یک قوطی فلزی قرار می گیرد. خازن مربوطه هم معمولاً در زیر قوطی جاسازی می شود . به کمک پیچ گوشتی می توان هسته فریت را درون استوانه بالا و پایین برد . با این کار اندوکتانس اولیه سیم پیچ و در نتیجه فرکانس تشدید مدار هماهنگ را می توان تنظیم نمود . در بعضی از ترانس های IF ، در ثانویه هم خازنی قرار دارد و بنابراین دو مدار هماهنگ ایجاد می شود .اینگونه ترانس ها دارای دو هسته فریت قابل تنظیم هستند . فرکانس تشدید مدارهای هماهنگ مزبور معمولاً نزدیک به هم تنظیم می شوند که به این کار استگرتیون ( Stagger Tuned ) می گویند . با این کار پهنای باند کلی ترانس IF افزایش می یابد .
ترانس های RF هم در اساس کار ، شبیه ترانس های IF هستند . یک مثال خوب برای ترانس RF ، سیم پیچ های مدار کادر آنتن رادیوهای AM است که در آن ، سیم پیچ های اولیه و ثانویه بر روی یک هسته فریت پیچیده شده است . در شکل (15) تصویری از یک ترانس RF نمایش داده شده است . ترانس RF شکل (15)







اتوترانسفورماتور : یکی از انواع ترانسفورماتورهای قدرت ، اتوترانسفورماتور است که معمولاً به اختصار اتوترانس نامیده می شود . برخلاف ترانس های معمولی ، اتوترانس دارای تنها یک سیم پیچ ولی با سرهای مختلف است . به این صورت که ولتاژ ورودی به یک سیم پیچ اعمال شده و ولتاژ خروجی هم از سرهای دیگر همان سیم پیچ گرفته می شود . در شکل (16) تصویری از چند اتوترانسفورماتور نمایش داده شده است . اتوترانسفورماتور شکل (16)





اتوترانسفورماتورها نیز همانند ترانسفورماتورهای معمولی می توانند افزاینده و یا کاهنده ولتاژ باشند . در شکل (17) سمبل مداری یک اتوترانسفورماتور افزاینده و در شکل (18) سمبل مداری یک اتوترانسفورماتور کاهنده نمایش داده شده است . سمبل مداری اتوترانسفورماتور افزاینده شکل (17) سمبل مداری اتوترانسفورماتور کاهنده شکل (18)







مزیت اتوترانس بر ترانس معمولی این است که به علت داشتن تنها یک سیم پیچ ، ابعاد کمتری داشته و همپنین ارزانتر است .اما در مقابل مزیت ایزوله بودن ثانویه از اولیه را ندارد . یک نوع اتوترانس متغیر وجود دارد که معمولاً در کارهای آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد و به آن واریاک ( Variac ) گفته می شود . در شکل (19) تصویری از یک واریاک و در شکل (20) سمبل مداری آن نمایش داده شده است . واریاک شکل (19) سمبل مداری واریاک شکل (20)








ولتاژ ورودی به دو سر اولیه اعمال و ولتاژ خروجی بین یک سر ثابت و یک سر متغیر قابل دریافت است . بنابراین ولتاژ خروجی بین صفر تا یک مقدار حداکثر که می تواند از ولتاژ ورودی نیز بیشتر باشد قابل تنظیم است . در ترانسفورماتورها اندازه هسته آهنی بر مبنای قدرت انتقالی توسط هسته ، محاسبه می شود . از آنجا که در اتوترانسفورماتورها قدرت انتقالی توسط هسته کم است در نتیجه اندازه هسته آهنی نیز کوچک شده و در مقدار آهن مصرفی صرفه جویی می شود . هر چه ولتاژهای ورودی و خروجی از نظر مقدار به هم نزدیکتر باشند توان انتقالی توسط هسته کمتر می شود . به همین ترتیب مصرف آهن نیز پایین می آید . از طرف دیگر جریانی که از قسمت مشترک سیم پیچ عبور می کند تفاضل دو جریان ورودی و خروجی است . زیرا اگر جریان اولیه در قسمت مشترک سیم پیچ مثلاً به سمت پایین باشد ، جریان ناشی از بار ، در همین سیم پیچ به سمت بالا خواهد بود . پس ، از سیم پیچ مشترک ، جریان کمی عبور می کند و می توان قطر این قسمت از سیم پیچ را کم انتخاب کرد . در این صورت در مصرف مس نیز صرفه جویی می شود و همچنین تلفات مسی نیز کاهش می یابد . ملاحظه می شود که در این ترانسفورماتورها در مصرف آهن و مس صرفه جویی زیادی می شود . به همین علت این ترانسفورماتورها را ترانسفورماتورهای صرفه ای نیز می نامند . از آنجا که تلفات آهن و مس در اتوترانسفورماتورها پایین است راندمان آنها بسیار بالاست به طوری که اتوترانسفورماتورهای با اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی حدود 10% ، با راندمانی حدود 99.8% ساخته شده اند . به این ترتیب با تقریب مناسبی می توان راندمان این ترانسفورماتورها را صد در صد فرض کرده و توان های ورودی و خروجی را برابر دانست .

ترانسفورماتورهای سه فاز : در شبکه های قدرت ، انرژی الکتریکی بسیار بزرگی جا به جا می شود . اگر بخواهیم این انرژی را به صورت مستقیم و بدون استفاده از ترانسفورماتور جا به جا کنیم با مشکلاتی مواجه می شویم . یکی از این مشکلات این است که در این روش جریان زیادی در سیم های خطوط انتقال جاری می شود که این امر اولاً سطح مقطع بزرگی را برای هادی طلب می کند که تأمین آن مشکل است . ثانیاً سبب ایجاد تلفات انرژی زیاد در هادی ها می شود زیرا همانطور که می دانید توان تلف شده در هادی ها با مجذور جریان رابطه مستقیم دارد . پس هر چه جریان کمتر باشد تلفات در خط انتقال کمتر خواهد بود و همپنین سطح مقطع هادی ها نیز کوچکتر می شود که این امر سبب کاهش هزینه ها می شود . استفاده از ترانسفورماتور این مشکلات را برطرف می کند . برای انتقال انرژی به کمک ترانسفورماتورها ابتدا در نیروگاه های تولید برق ، توسط ترانس های افزاینده ، ولتاژ را افزایش و جریان را کاهش می دهند . نمونه ای از این نوع ترانس ها در شکل (21) نمایش داده شده است . ترانسفورماتور افزاینده در نیروگاه برق شکل (21)

ادامه مطلب...

نوشته شده در تاریخ پنج شنبه 90/11/6 توسط سعید

نیروگاه های برق

برای تولید انرژی الکتریسیته از نیروگاه های تولید برق استفاده می شود . این نیروگاه ها دارای انواع مختلفی به شرح زیر می باشند .
1 - نیروگاه دیزلی 2 - نیروگاه گازی 3 - نیروگاه بخاری 4 - نیروگاه سیکل ترکیبی
5 - نیروگاه برق آبی 6 - نیروگاه هسته ای 7 - نیروگاه تلمبه ذخیره ای 8 - نیروگاه خورشیدی
9 - نیروگاه بادی 10 - نیروگاه زمین گرمایی 11 - نیروگاه آبی جذر و مدی



نیروگاه دیزلی : در این نوع نیروگاه ها نیروی محرکه ژنراتور توسط یک موتور درونسوز دیزلی تأمین می شود . امروزه از نیروگاه های دیزلی به عنوان یک نیروگاه پایه کمتر استفاده می شود و بیشتر برای مواقع اضطراری و احتمالاً بار حداکثر شبکه از این نیروگاه ها استفاده می گردد . در حال حاظر در مناطقی از ایران که به شبکه سراسری متصل نیستند از نیروگاه های دیزلی استفاده می شود . این نیروگاه ها معمولاً دارای توان تولیدی 630KW تا 12000KW هستند . در شکل (1) تصویری از یک نیروگاه دیزلی نمایش داده شده است . نیروگاه دیزلی نیروگاه دیزلی نیروگاه دیزلی نیروگاه دیزلی شکل (1)












مزایای نیروگاه دیزلی عبارتند از :
1 - این نیروگاه ها به آب نیاز ندارند .
2 - به عنوان برق اضطراری در مکان هایی مثل بیمارستان ها ، دانشگاه ها و ... مورد استفاده قرار می گیرند .
3 - در مراکز دور افتاده ای که هزینه انتقال برق از هزینه تولید نیروگاه دیزلی بیشتر است مورد استفاده قرار می گیرند .

معایب نیروگاه دیزلی عبارتند از :
1 - رنج تولیدی این نیروگاه ها پایین است .
2 - این نوع نیروگاه به دلیل حرکت های مکانیکی زیادی که در آنها وجود دارد دارای عمر کمی هستند .
3 - این نوع نیروگاه ها دارای راندمان پایینی می باشند . ( راندمان عبارت است از نسبت انرژی گرفته شده از نیروگاه به انرژی داده شده به نیروگاه )
4 - به دلیل راندمان پایین این نیروگاه ها ، هزینه برق تولیدی آنها بالاست .


نیروگاه گازی : در نیروگاه های گازی سیالی که سبب چرخش توربین می شود هوای محیط است . در این نیروگاه ها از کمپرسور استفاده می شود . کمپرسورها وسایلی هستند که با مکش هوای محیط به درون خود ، هوا را فشرده کرده و فشار آن را افزایش می دهند . معمولاً برای افزایش راندمان نیروگاه ، هوای ورودی را از مجاورت گازهای خروجی از دودکش توربین عبور می دهند تا هوای ورودی به کمپرسور گرم شود . هوای فشرده شده در کمپرسور وارد اتاق احتراق می شود و در آنجا با سوخت فسیلی ترکیب می شود و می سوزد و گاز داغی با فشار بالا از اتاق احتراق خارج می شود که آلاینده نیز است . برای اینکه گاز داغ پرفشار ورودی به توربین ، محور چرخنده آن را به حرکت درآورد باید این گاز با سرعت زیاد وارد توربین شود . این عمل توسط نازل ابتدای توربین انجام می شود . بنابراین گاز پرفشار و داغ با سرعت زیاد به پره های توربین برخورد می کند و سبب چرخش روتور توربین می شود و حرکت دورانی روتور توربین نیز سبب چرخش ژنراتور و در نتیجه تولید برق می شود . سوخت این نیروگاه ها معمولاً مازوت ، گاز و گازوئیل است . در شکل (2) تصویری از یک نیروگاه گازی نمایش داده شده است . نیروگاه گازی نیروگاه گازی نیروگاه گازی نیروگاه گازی شکل (2)









مزایای نیروگاه گازی عبارتند از :
1 - این نیروگاه ها به آب نیاز ندارند .
2 - زود ساخته می شوند . ( حدوداً ساخت یک نیروگاه گازی 6 ماه زمان می برد )
3 - این نیروگاه ها سرعت مانور بالایی دارند . ( کم و زیاد کردن تولید نیروگاه را مانور کردن نیروگاه می گویند )
4 - این نیروگاه ها را خیلی زود می توان روشن کرد .

معایب نیروگاه گازی عبارتند از :
1 – راندمان این نیروگاه ها پایین است .
2 – عمر این نیروگاه ها کوتاه است .
3 – هزینه برق تولیدی آنها بالاست .
4 – رنج تولید انرژی این نیروگاه ها پایین است .


نیروگاه بخاری : در این نیروگاه ها از سوختن سوخت های فسیلی مثل نفت و گاز طبیعی و مازوت ، حرارتی تولید می شود که توسط آن آب درون دیگ بخار به بخار خشک تبدیل می شود . بخار خشک یعنی بخاری که کاملاً به صورت گازی باشد و هیچ گونه قطره آبی در آن نباشد و دمای آن بالای 500 درجه سانتی گراد باشد . این بخار خشک وارد توربین ها می شود و روتور توربین ها را به چرخش در می آورد . در اثر چرخش محور توربین ها ، ژنراتور شروع به چرخش می کند و برق تولید می شود . بخارهای خشک خارج شده از توربین ها وارد کندانسور شده و به مایع تبدیل می شوند . کندانسور وسیله ای است که بخار خشک را سرد کرده و به مایع تبدیل می کند . مایع حاصل توسط پمپ هایی مجدداً به دیگ بخار پمپاژ می شوند . در شکل (3) تصویری از یک نیروگاه بخاری نمایش داده شده است . نیروگاه بخاری نیروگاه بخاری نیروگاه بخاری نیروگاه بخاری شکل (3)













مزایای نیروگاه بخاری عبارتند از :
1 – راندمان این نیروگاه ها از نیروگاه های گازی بهتر است .
2 – رنج تولیدی این نیروگاه ها بیشتر از نیروگاه های گازی است .
3 – عمر این نیروگاه ها بیشتر از نیروگاه های گازی است .

معایب نیروگاه های بخاری عبارتند از :
1 – این نیروگاه ها به آب نیاز دارند .
2 – سرعت مانور این نیروگاه ها کمتر از نیروگاه های گازی است .
3 – ساخت این نیروگاه ها نسبت به نیروگاه های گازی زمان بیشتری می برد .
4 – هزینه برق تولیدی این نیروگاه ها بیشتر از نیروگاه های گازی است .


نیروگاه سیکل ترکیبی : این نوع نیرگاه ها ترکیبی از دو نیروگاه گازی و بخاری می باشند . در نیروگاه های گازی مقداری از گازهای پرانرژی از طریق دودکش توربین ها از چرخه تولید برق خارج می شوند و همین امر سبب کاهش راندمان نیروگاه های گازی می گردد . گاز خارج شده از دودکش توربین های گازی دمای زیادی دارد و قادر است آب مایع را به بخار خشک تبدیل کند یعنی همان عملی که در نیروگاه های بخاری انجام می شود . بنابراین در نیروگاه های سیکل ترکیبی دو نیروگاه گازی و بخاری را در کنار یکدیگر قرار می دهند . در نیروگاه های سیکل ترکیبی برای فعالیت توربین های گازی از سوخت های فسیلی استفاده می کنند اما برای فعالیت توربین های بخاری از گازهای خارج شونده از دودکش توربین های گازی استفاده می کنند . به این ترتیب به ازای مقدار معینی سوخت ، در نیروگاه های سیکل ترکیبی انرژی بیشتری نسبت به نیروگاه های گازی تولید می شود و در نتیجه نیروگاه های سیکل ترکیبی دارای راندمان بیشتری نسبت به نیروگاه های گازی و بخاری می باشند . در شکل (4) تصویری از یک نیروگاه سیکل ترکیبی نمایش داده شده است . نیروگاه سیکل ترکیبی نیروگاه سیکل ترکیبی شکل (4)











نیروگاه برق آبی : در این نیروگاه ها از آب جمع شده در پست سدها برای تولید برق استفاده می شود . آب جمع شده در پشت سدها با برخورد به پره های توربین سبب چرخش روتور توربین می شود . چرخش روتور توربین نیز سبب چرخش ژنراتور و در نتیجه تولید برق می شود . در شکل (5) تصویری از یک نیروگاه برق آبی نمایش داده شده است . نیروگاه برق آبی نیروگاه برق آبی نیروگاه برق آبی نیروگاه برق آبی شکل (5)





















مزایای نیروگاه برق ابی عبارتند از :
1 – آلودگی محیط زیست ندارد .
2 – هزینه سوخت ندارد .
3 – عمر بالایی دارد . ( اگر خوب ساخته شود تا 100 سال هم کار می کند )
4 – سرعت و قدرت مانور بالایی دارد .
5 – هزینه نگهداری این نیروگاه ها بسیار پایین است .
6 – با گذشت زمان بازده این نیروگاه ها تغییر نمی کند .
7 – پرسنل مورد نیاز نیروگاه های آبی نسبت به بقیه نیروگاه ها بسیار کمتر است .
8 – آب مورد نیاز برای کشاورزی و شرب را تأمین می کند .
9 – از سیل ها و سیلاب ها جلوگیری می کند .
10 – در اطراف سدها می توان فضای تفریحی مناسب ایجاد کرد .

معایب نیروگاه برق آبی :
1 – هزینه ساخت این نیروگاه ها بسیار زیاد است .
2 – در سال های کم آبی ، میزان تولید این نیروگاه ها با مشکل همراه خواهد بود .
3 – مدت زمان مورد نیاز برای ساخت سد خیلی زیاد است .
4 – مخزن نیروگاه های آبی ، زمین های زیادی را زیر آب می برد .
5 – قابلیت نصب نیروگاه های آبی در مکان های بسیار خاص می باشد .



نیروگاه هسته ای : روش تولید برق در نیروگاه های هسته ای مشابه روش تولید برق در نیروگاه های بخاری است . تنها تفاوت بین این دو نیروگاه در این است که در نیروگاه هسته ای برای تولید حرارت جهت تبدیل آب به بخار خشک به جای استفاده از سوخت های فسیلی از واکنش های هسته ای استفاده می شود . واکنش هسته ای بر این اساس است که با بمباران نوترونی هسته اورانیوم 235 و جذب نوترون توسط آن ، تعادل نیروهای داخلی بین نوترون ها و پروتون ها در هسته اورانیوم بر هم می خورد و در نتیجه این هسته به دو هسته سبکتر شکافته می شود . این تقسیم هسته با انرژی آزاد شده بسیاری همراه است که درصد زیادی از این انرژی به صورت انرژی جنبشی توسط نوترون ساطع می گردد و درصد کمی از آن به صورت انرژی تشعشعی انتقال می یابد . در عمل می توان با عبور سیال واسطی مثل جیوه از درون محفظه ای که در آن شکافت هسته ای صورت می پذیرد انرژی جنبشی مذکور را به سیال واسط انتقال داد و به این ترتیب حرارت سیال واسط را افزایش داد . این عمل در قلب نیروگاه های هسته ای که راکتور نام دارد انجام می شود . سیال واسط حرارت خود را به سیال اصلی یعنی آب منتقل می کند و در نتیجه آب به بخار خشک تبدیل می گردد . بخار خشک وارد توربین می شود و روتور توربین را می چرخاند و با چرخش روتور توربین ، ژنراتور به حرکت در می آید و در نتیجه برق تولید می شود و مانند نیروگاه های بخاری ، بخار خشک خارج شونده از توربین ها وارد کندانسور شده و تبدیل به مایع می گردد و سپس توسط پمپ به راکتور پمپاژ می شود . در شکل (6) تصویری از یک نیروگاه هسته ای نمایش داده شده است .
نیروگاه هسته ای نیروگاه هسته ای شکل (6)











مزایای نیروگاه هسته ای عبارتند از :
1 – آلودگی زیست محیطی ندارد .
2 – اکسیژن هوا را مصرف نمی کند .
3 – هزینه انتقال سوخت آن کم است .

معایب نیروگاه هسته ای عبارتند از :
1 – به راحتی نمی توان میزان تولید آن را کم و زیاد کرد .
2 – باید مطمئن بود که تمامی انرژی تولید شده توسط آن مصرف می شود .
3 – نمی توان آن را سریع خاموش کرد .
4 – فقط برای تأمین بار پایه می توان از آن استفاده کرد . ( حداقل میزان انرژی مصرفی هر کشور را بار پایه آن کشور می نامند )
5 – باید 2 یا 3 خط انتقال به آن وصل کرد .
6 – تجهیزات برقی این نیروگاه ها باید دارای کیفیت بالایی باشد .


نیروگاه تلمبه ذخیره ای : در بعضی از مناطق که شرایط جغرافیایی مناسبی وجود داشته باشد از مبادله آب بین دو منبع در سطوح مختلف ، می توان انرژی مورد نیاز برای چرخاندن توربین ها را ایجاد نمود . در این نیروگاه ها آب از منبع در سطح پایین که می تواند یک دریاچه باشد توسط پمپ هایی در ساعاتی که مصرف انرژی الکتریکی پایین است به منبع بالایی فرستاده می شود . سپس در مواقعی که به انرژی الکتریکی نیاز است از منبع بالایی آب را توسط لوله هایی به روی پره های یک توربین هدایت می کنند و با چرخش روتور توربین ، ژنراتور شروع به چرخیدن می کند و در نتیجه برق تولید می شود . در شکل (7) تصویری از یک نیروگاه تلمبه ذخیره ای نمایش داده شده است . نیروگاه تلمبه ذخیره ای نیروگاه تلمبه ذخیره ای نیروگاه تلمبه ذخیره ای نیروگاه تلمبه ذخیره ای شکل (7)













نیروگاه خورشیدی : یکی از آرزوهای بشر کاربرد انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع لایزال انرژی برای مصارف بزرگ بوده است . اشکال بزرگ در کاربرد انرژی خورشیدی متمرکز نبودن ، تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار انرژی و نیز پایین بودن شدت تشعشع می باشد . به دلیل پایین بودن شدت تشعشع انرژی خورشیدی ، سطح لازم برای کسب انرژی قابل توجه ، بزرگ خواهد شد و به خاطر تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار آن ، معمولاً برای نیروگاه خورشیدی یک منبع برای ذخیره انرژی کسب شده مورد نیاز است . همچنین به دلیل متمرکز نبودن انرژی خورشیدی ، احتیاج به تجهیزاتی جهت متمرکز ساختن آن می باشد . انرژی خورشیدی را می توان در موارد زیر مورد استفاده قرار داد .
گرمایش و سرمایش ساختمان ، پختن غذا ، گرم کردن آب ، استرلیزه کردن وسایل بهداشتی ، خشک کردن محصولات کشاورزی ، شیرین کردن آب ، تولید سوخت های شیمیایی ، احتراق مواد آلی ، تولید گاز هیدروژن ، تولید الکتریسیته به روش فتوولتیک ، تولید بخار آب برای به چرخش در آوردن یک توربین بخار و ... .
در شکل (8) تصویری از یک نیروگاه خورشیدی نمایش داده شده است .
نیروگاه خورشیدی نیروگاه خورشیدی نیروگاه خورشیدی نیروگاه خورشیدی شکل (8)













نیروگاه بادی : بادهای محلی و موسمی حامل مقدار زیادی انرژی هستند که مقدار این انرژی بستگی به سرعت باد دارد . بعلاوه هر چه سطح برخورد باد با یک جسم بیشتر باشد انرژی بیشتری را می توان به آن جسم منتقل کرد . بنابراین کسب انرژی قابل توجه از باد علاوه بر مناسب بودن سرعت باد به بزرگی سطح تماس با باد نیز وابسته است . استفاده از انرژی باد برای مصارف محدود و محلی مناسب است ولی به دلیل محدود بودن مقدار این انرژی ، ثابت نبودن وتناوبی بودن مقدار آن و نیز محلی بودن باد نمی توان از انرژی باد به عنوان یک منبع تولید انرژی برای آینده یاد نمود . امروزه در مناطقی که یک متوسط وزش باد ثابت دارند و سرعت باد در آنجا مناسب است با نصب توربین های بادی ، انرژی الکتریکی تولید می شود . همچنین با تولید باد مصنوعی از طریق تابش خورشیدی بر روی سطح گسترده سیاه رنگ و متمرکز کردن باد ایجاد شده بر روی پره های توربین بادی نیز انرژی الکتریکی قابل تولید می باشد . در شکل (9) تصویری از یک نیروگاه بادی نمایش داده شده است . نیروگاه بادی نیروگاه بادی شکل (9)











نیروگاه زمین گرمایی : یکی از منابع انرژی که به مقدار زیادی در دسترس می باشد انرژی گرمایی زمین است که به دو روش قابل بهره برداری می باشد .
الف ) استفاده از بخار آب به صورت داغ و خشک جهت چرخاندن پره های توربین که به طور طبیعی در زیر پوسته زمین وجود دارد .
ب ) ایجاد مصنوعی بخار داغ و خشک جهت چرخاندن پره های توربین به وسیله عبور آب از روی سنگ های داغ زیر زمینی که دارای درجه حرارت زیاد و نزدیک به نقطه ذوب هستند . در بعضی از نقاط زمین ، در عمق 5 تا 6 کیلومتری می توان به درجه حرارت های تا 3000 درجه سانتی گراد نیز رسید .
در هر دو روش فوق ، بخار آب داغ و خشک حاصل که به توربین ها منتقل می شوند سبب چرخش روتور توربین ها می گردند و در اثر گردش روتور توربین ها ، ژنراتور نیز شروع به گردش می کند و در نتیجه برق تولید می شود. در شکل (10) تصویری از یک نیروگاه زمین گرمایی نمایش داده شده است . نیروگاه زمین گرمایی نیروگاه زمین گرمایی نیروگاه زمین گرمایی نیروگاه زمین گرمایی شکل (10)












نیروگاه آبی جذر و مدی : در دریاها به خاطر چرخش ماه به دور زمین روزانه دو بار جذر و مد به وجود می آید . اختلاف ارتفاع آب در حالت جذر و مد در هر نقطه بستگی به وضع قرار گرفتن ماه ، زمین و خورشید دارد و بزرگترین اختلاف ارتفاع آب در حالت جذر و مد ، معمولاً در اوایل پاییز به وجود می آید . برای اینکه بتوان از انرژی جذر و مد استفاده کرد باید یک خلیج و یا یک دریاچه مصنوعی را توسط سدی از دریا جدا نمود و در هنگام جذر و مد از جریان آبی که متناوباً بین این دو منبع ایجاد می شود برای چرخاندن پره های توربین و نهایتاً تولید برق استفاده کرد . با توجه به محدودیت های جغرافیایی در رابطه با استفاده از نیروی جذر و مد ، از این روش نمی توان به عنوان یک منبع عمده تولید انرژی استفاده کرد . در شکل (11) تصویری از یک نیروگاه آبی جذر و مدی نمایش داده شده است . نیروگاه آبی جذر و مدی نیروگاه آبی جذر و مدی نیروگاه آبی جذر و مدی نیروگاه آبی جذر و مدی شکل (11)


.: Weblog Themes By Pichak :.


تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است