Tel: 021 3390 3552 , 021 3390 1804
آخرین مقاله ها در سایت

الكتريسيته ( Electricity )

الكتريسيته

الكتريسيته ( Electricity )

1-5-1 مجموعه اصطلاحات و تعاريف پايه اي ( Basic terminology and definitions ) در الكتريسيته

جريان متناوبي كه به عنوان مثال براي به كار گيري روشنائي و عملكردهاي موتور مورد استفاده قرار ميگيرد بطور پيوسته شدت و جهت جريان را تغيير ميدهد . شدت جريان از صفر به حداكثر مقدارش مي رسد ، سپس به صفر كاهش مي يابد ، جهت را تغيير مي دهد ، در جهت مخالف به حداكثر مي رسد و سپس دوباره صفر مي شود . بدين ترتيب جريان يك دوره را به اتمام مي رساند . دوره T ، زمان بر حسب ثانيه است كه جريان طي آن مقادير خود را كسب مي نمايد . فركانس تعداد دوره هاي كامل را در هر ثانيه بيان مي كند.

f = 1 / T

f =  فركانس ( Hz )

T =  زمان براي يك دوره ( s )

وقتيكه درباره جريان يا ولتاژ صبحت مي كنيم معمولاً منظور ما ارزش مؤثر جريان است .

اگر جريان سينوسي باشد ، براي ارزش مؤثر ولتاژ جريان مربوطه رابطه زير بكار مي رود :

=  ارزش مؤثر

اختلاف پتانسيل زير50 v  ، ولتاژ فوق العاده پايين ناميده مي شود . اختلاف پتانسيلي كه زير 1000 v قرار دارد ، ولتاژ پايين ناميده مي شود . اختلاف پتانسيل بيش از 1000 v ، ولتاژ بالا ناميده مي شود . اختلاف پتانسيل هاي استاندارد در 50 Hz شامل 230 / 400 v   و 400 / 690 v  هستند .

1-6-2 قانون اهم براي جريان متناوب ( Ohm’s law for alternating current ) در الكتريسيته

جريان متناوبي كه از يك سيم پيچ برق عبور مي كند باعث ايجاد يك جريان مغناطيسي مي شود . اين جريان مغناطيسي به همان صورت جريان متناوب ، شدت و جهت جريان را تغيير مي دهد . وقتيكه جريان تغيير ميكند بر طبق قوانين القايي يك نيروي محركه الكتريكي  در سيم پيچ برق بوجود مي آيد . اين نيروي محركه الكتريكي  در جهت مخالف به سمت ولتاژ قطب الكتريكي بسته هدايت مي شود . اين پديده خود القايي ناميده مي شود .

خود القايي در يك واحد جريان متناوب تا اندازه اي باعث جابجايي فاز بين جريان و ولتاژ مي شود و تا حدودي باعث افت ولتاژ القايي مي شود . ظاهراً ، مقاومت دستگاه با احتساب جريان متناوب بزرگتر است از مقاومت محاسبه شده يا اندازه گيري با جريان مستقيم .

جابجايي فاز بين جريان و ولتاژ توسط زاويه   نشان داده مي شود . مقاومت القايي توسط X نشان داده مي شود . مقاومت بوسيله R نشان داده مي شود . مقاومت ظاهري در يك دستگاه يا هادي توسط Z نشان داده مي شود .

رابطه زير براي مقاومت ظاهري به كار برده مي شود :

Z =

Z = مقاومت ظاهري  (  )

R = مقاومت  (  )

X =  مقاومت القايي(  )

قانون اهم براي جريان متناوب بدين صورت است :

U =  I x Z

 

U = اختلاف پتانسيل  ( V )

I = جريان ( A )

Z =  مقاومت ظاهري(  )

1-6-3 سيستم سه فاز ( Three-phase system ) در الكتريسيته

جريان متناوب سه فاز در ژنراتوري توليد مي شود كه داراي سه سيم پيچ جداگانه است .تمام مقادير اختلاف پتانسيل سينوسي در رابطه با يكديگر 120˚ جابجا مي شوند .

دستگاههاي مختلف را مي توان به يك سيستم سه فاز متصل ساخت . يك دستگاه تك فاز ميتواند به يكي از فازها و اتصال زمين متصل شود . دستگاه هاي سه فاز ميتوانند به دو طريق ستاره ( Y ) يا مثلث ( ∆ ) متصل شوند . در اتصال ستاره يك ولتاژ فاز بين خروجي ها قرار دارد . در اتصال مثلث يك ولتاژ اصلي بين خروجي ها قرار دارد .

1-6-4 توان ( Power ) در الكتريسيته

توان كنشي ، P ، توان مفيدي است كه مي تواند براي كار مورد استفاده قرار گيرد . توان واكنشي ، Q ، توان بيهوده اي است و نمي تواند براي كار مورد استفاده قرار گيرد . توان ظاهري S تواني است كه بايد از ذخيره جريان برق مصرف شود تا به توان كنشي دستيابي پيدا كند .

رابطه بين توان كنشي ، واكنشي و ظاهري معمولاً توسط مثلث توان نشان داده مي شود .

رابطه زير به كار مي رود :

تك فاز  :   P = U x I x Cos

Q = U x I x Sin

S = U x I

Cos = P / S

سه فاز     P =  x  x I x Cos

Q =  x  x I x Sin

S =  x  x I

Cos = P / S

U = اختلاف پتانسيل  ( V )

=  اختلاف پتانسيل اصلي ( V )

=  ولتاژ فاز

I = جريان ( A )

=  جريان اصلي ( A )

=  جريان فاز ( A )

P = توان كنشي ( W )

Q = توان واكنشي ( V A r )

S = توان ظاهري ( V A )

= زاويه فاز

Cos = فاكتور توان

1-6-5 موتور الكتريكي ( The electric motor ) در الكتريسيته

 

متداولترين موتور الكتريكي ، موتور سه فاز القائي است . اين نوع موتور را مي توان در تمام صنايع پيدا كرد .بي صدا و قابل اتكا ، اين موتور قسمتي از بيشتر سيستم ها ، به عنوان مثال ، كمپرسورها است .موتور الكتريكي شامل دو قسمت اصلي است ، استاتور ساكن و روتور گردنده .استاتور ميدان مغناطيسي چرخشي بوجود مي آورد و روتور اين انرژي را به حركت تبديل ميكند ، به عنوان مثال انرژي مكانيكي .

استاتور، به منبع جريان برق سه فاز متصل مي شود . جريان در سيم پيچ هاي استاتور باعث ايجاد ميدان نيروي مغناطيسي چرخشي مي شود كه اين ميدان شامل جريان هاي موجود در روتور است و باعث ايجاد ميدان مغناطيسي در آنجا نيز مي شود . رابطه متقابل بين ميدان هاي روتور استاتور گشتاور چرخشي بوجود مي آورد كه باعث چرخيدن محور روتور مي شود .

1-6-5-1 سرعت چرخش ( Rotation speed ) در الكتريسيته

اگر محور گردنده موتور بايد با سرعتي مشابه با سرعت ميدان مغناطيسي بچرخد ، جريان القاء شده در روتور بطور همزمان بايد صفر باشد . با اين وجود به علت اتلاف هاي انرژي به عنوان مثال در محل هاي اصطكاك ، اين امر غير ممكن است و سرعت هميشه تقريبا 1-5%  از سرعت همزمان ميدان مغناطيسي پايين تر است . براي اين سرعت همزمان رابطه زير بكار برده مي شود :

 

n = 2 x f x 60 / p

n = سرعت همزمان  ( r / min )

f = فركانس منبع جريان برق  ( Hz )

P = تعداد قطب ها

 

1-6-5- 2     راندمان ( Efficiency ) در الكتريسيته

تبديل انرژي در موتور بدون ايجاد اتلاف صورت نمي گيرد . ايجاد اين اتلاف شامل تلفات مقاومتي ، تهويه اي ، مغناطيسي و اصطكاكي مي باشد . رابطه زير براي ميزان كارائي به كار مي رود .

=

= راندمان

= توان محور ، توان معين شده ( W )

= توان اعمال شده  ( W )

هميشه توان حقيقي،  ، بر روي پلاك مشخصات فني موتور نوشته مي شود .

 

1-6-5-3  طبقه بندي عايق ( Insulation class ) در الكتريسيته

مواد عايق در سيم پيچي هاي موتور بر طبق IEC 85 ( كميته الكترونيكي بين المللي ) به دو كلاس عايق تقسيم مي شوند .يك حرف كه معرف درجه حرارت است ، حد بالاي بكار گيري را مشخص مي كند . اين حرف مربوط به حد بالاي عايق محاسبه شده در منطقه مورد مصرف است . اگر حد بالا ي دمااز 10˚C  تجاوز كند  طول عمر عايق نصف مي شود .

كلاس عايق B = 130˚C F = 155˚C H = 180˚C
دماي محيط 40 40 40
افزايش دما 80 105 125
حاشيه حرارتي 10 10 15
دماي نهايي حداكثر 130 155 180

1-6-5-4 كلاس هاي محافظت ‌( Protection classes ) در الكتريسيته

كلاس هاي محافظت بر طبق IEC 34 – 5   بيان مي كنند كه چگونه موتور در مقابل آب و تماس محافظت مي شود. اين كلاس ها با استفاده از حروف IP و به همراه دو رقم  بيان مي شوند . اولين رقم محافظت در مقابل تماس و نفوذ در مقابل يك شئ جامد را بيان مي كند . دومين رقم محافظت در مقابل آب را بيان مي كند . به عنوان مثال در :

IP 23  : رقم (2) محافظت در مقابل اشياء جامد بزرگتر از 12 mm را بيان مي كند ، رقم (‌3) محافظت در مقابل
پاشش هاي آب تا 60˚ بصورت عمودي را بيان مي كند .

IP 54  : رقم (5) مقاومت در مقابل گرد و خاك ، و رقم (4) محافظت در مقابل آبي كه از تمام جهات پاشيده مي شود را بيان مي كند. IP 55  رقم (5) محافظت در مقابل گرد و خاك ، و رقم (5) محافظت در مقابل جريان هاي آب كم فشار از تمام جهات را بيان ميكند .

1-6-5-5     روش هاي خنك كاري ( Cooling methods ) در الكتريسيته

روش هاي خنك كاري بر طبق IEC 34-6 بيان مي كند كه چگونه موتور بايد خنك شود . اين روش بوسيله حروف  C I به همراه دو رقم بيان مي شود . به عنوان مثال IC 01 نشان دهنده گردش آزاد و تهويه خاص خود و IC 41 خنك كاري جداره اي و تهويه خاص خود است  .

1-6-5-6     روش نصب تجهيزات ( Installation method ) در الكتريسيته

روش نصب تجهيزات بر طبق IEC 34-7 بيان مي كند كه موتور چگونه بايد نصب شود . . اين روش بوسيله حروف M I به همراه چهار رقم بيان مي شود . به عنوان مثال IM 1001 نشان دهنده دو ياتاقان ، ميله گردنده به همراه ياتاقان گرد با انتهاي آزاد است . به عنوان مثال ،IM 3001 نشان دهنده دو ياتاقان ، ميله گردنده به همراه ياتاقان گرد با انتهاي آزاد ، بدنه استاتور بدون پايه ، درپوش بزرگ به همراه سوراخ هاي محفوظ مسطح است .

1-6-5-7     اتصالات ستاره ( Y ) و مثلث ( Δ ) ( Star (Y) and delta () connections ) در الكتريسيته

موتور الكتريكي سه فاز به لحاظ سيم پيچي ، مي تواند به دو صورت بسته شود ، روش ستاره ( Y ) و يا مثلث ( Δ ) . فازهاي سيم پيچي در موتور سه فاز به صورت W و V و U  ( U1-U2 , V1-V2 ,W1-W2 )  مشخص مي شوند . با اتصال ستاره ( Y ) قسمتهاي انتهايي فازهاي سيم پيچي موتور به يكديگر متصل مي شوند تا نقطه صفري بوجود آورند كه شبيه يك ستاره است .

ولتاژ فاز (   /  ولتاژ اصلي   = ولتاژ فاز  ،  به عنوان مثال 400 V = 690 /     ) در سراسر سيم پيچ ها بر قرار خواهد شد . جريان اصلي    به سمت نقطه صفر تبديل به جريان فاز مي شود و متناسب با آن يك جريان فاز در سراسر سيم پيچي عبور خواهد كرد  .

با اتصال مثلث ( Δ ) قسمت آغازين و قسمت هاي انتهايي را به فازهاي متفاوت متصل مي كنيم كه بعداً شبيه مثلث مي شود . سپس يك ولتاژ اصلي در سراسر سيم پيچ ها برقرار مي شود. جريان  در داخل موتور جريان اصلي است و اين جريان بين سيم پيچ ها تقسيم خواهد شد و از طريق  جريان فاز را ايجاد مي كند . يك موتور مي تواند به صورت اتصال ستاره 690V يا اتصال مثلث 400V  متصل شود . در هر دو مورد ولتاژ موجود در سيم پيچ ها 400V خواهد بود .جريان موجود در موتور با اتصال ستاره 690V نسبت به اتصال مثلث 400V ، پايين تر خواهد بود. رابطه بين سطوح جريان  است .

به عنوان مثال بر روي پلاك موتور 690/400 V  درج مي شود. اين عدد به اين معني است كه براي اتصال ستاره نياز به ولتاژ بالاتر و در اتصال مثلث نياز به ولتاژ پايين تر است .جريان نيز بر روي پلاك درج ميگردد كه بيانگر ، مقدار پايين تر براي اتصال ستاره و مقدار بالاتري براي اتصال مثلث است .

1-6-5-4 گشتاور ( Torque ) در الكتريسيته

گشتاور چرخشي يك موتور الكتريكي ، اصطلاحي است كه براي ظرفيت چرخشي روتور به كار ميرود. هر موتور داراي يك گشتاور حداكثر است . اگر بار وارده بالاي اين گشتاور باشد به اين معني است كه موتور توان چرخش را ندارد .   با يك بار وارده معمولي ، موتور به طور چشمگيري زير حداكثر گشتاورش كار مي كند ، با اين وجود ، در لحظه شروع بار زيادي به موتور وارد مي شود .مشخصات موتور معمولاً در يك منحني گشتاور توضيح داده مي شوند .

 الكتريسيته ” الكتريسيته ” الكتريسيته ” الكتريسيته ” الكتريسيته ” الكتريسيته ” الكتريسيته ” الكتريسيته “

مطالب مرتبط