✅رِله :
رله (Relay) یک نوع سوییچ مکانیکی-الکتریکی قدرت است که توانایی قطع و وصل جریان الکتریکی را دارد. ساختار کلی رله به صورت شکل 1 می باشد. هر رله از دو بخش اصلی تشکیل شده است که در شکل 1 قابل مشاهده است. هسته(coil) و کنتاکت(contact).
نحوه ی کارکرد رله به این صورت است که با اعمال ولتاژ به هسته، جریانی در سیم پیچ آن جاری میشود. طبق قانون فارادی با عبور جریان، یک میدان مغناطیسی تولید میشود. با توجه به اینکه کنتاکت از جنس فلز می باشد، میدان مغناطیسی می تواند آن را جابه جا کند و به این ترتیب جریان را قطع و وصل کند.
رله نسبت به سوییچ های نیمه هادی الکترونیک قدرت از جمله ماسفت و IGBT یک سری مزایا و معایب دارد. از معایب رله میتوان به زیاد بودن زمان قطع و وصل آن اشاره کرد. رله های متداول در الکترونیک قدرت معمولا زمان قطع و وصل بین 10 تا 30 میلی ثانیه دارند.
از مزایای رله نسبت به کلید های الکترونیک قدرت میتوان به دو مورد اشاره کرد. یکی اینکه از آنجایی که کنتاکت ها از جنس فلز می باشد، لذا تلفات هدایتی آنها نسبت به کلیدهای نیمه هادی بسیار کمتر است. از طرف دیگر فرمان رله نسبت به محل عبور جریان بار آن ایزوله است، به این معنا که هسته رله از نظر الکتریکی از کنتاکت ها ایزوله هستند.
با توجه به این موضوع، کاربرد مناسب رله برای جاهایی است که قرار است کلید ما به مدت طولانی وصل(یا قطع) باشد و برای مثال کلا تعداد دفعات محدودی قطع یا وصل شود. مثلا در یک مبدلی که که میخواهیم در صورت بروز خطا، جریان را قطع کند.
در بازا رله ها براساس ولتاژ لازم برای قطع و وصل هسته(coil) و حداکثر جریان عبوری از کنتاکت آنها مشخص میشود. مثلا رله 5V-12A به این مفهوم است که ولتاژ نامی هسته اش 5 ولت است و با کمک هسته خود، میتواند حداکثر جریان 12 آمپر را قطع و وصل کند.
رله های متداول برای کاربرد الکترونیک قدرت معمولا 5V,12V,24V و در بعضی موارد اندک48V می باشد.
رله ها دسته بندی گوناگونی دارند که با اصطلاحات زیر در datasheet خود مشخص می شوند.
✳️ 1-رله Normally Open یا NO
به این مفهوم است که این نوع رله ها در حالت عادی، کنتاکت هایش قطع است و برای وصل شدن کنتاکت باید به هسته آن ولتاژ و جریان مشخص داد.

✳️ 2-رله Normally Closed یا NC
به این مفهوم که این رله ها در حالت عادی بسته هستند وکنتاکت هایشان به هم وصل است و جریان را عبور میدهند. با دادن ولتاژ به هسته، کنتاکت ها قطع میشوند
بهتر است بسته به اینکه در کاربرد ما قرار است رله در اکثر مواقع وصل است یا قطع، یکی از این دو دسته بندی بالا را لحاظ کنیم. زیرا مثلا در کاربردی که قرار است رله در اکثر مواقع بسته باشد، اگر از رله NO استفاده کنیم، این امر باعث میشود که مجبور باشیم دائما به هسته ولتاژ اعمال کنیم که باعث تلفات بی مورد در مدار ما می شود.
در یک دسته بندی دیگر رله ها به 4 دسته ی زیر تقسیم میشوند که در شکل 2 مشخص شده است.
✳️ 1-رله SPST (Single Pole Single Throw)
کنتاکت این رله ها ساده است و هیچ انشعابی ندارد(همانطور که در شکل 2 دیده می شود). این رله ها یا NO است یا NC.
✳️ 2-رله SPDT (Single Pole Double Throw)
مزیت این رله ها این است که کنتاکت آنها دو انشعاب دارد. یکی NC است و یکی NO. این امر باعث میشود که بسته به کاربرد ما که قرار است رله در اکثر موارد وصل باشد یا در اکثر مواقع قطع باشد، یکی از این دو را انتخاب کنیم. اکثر رله های موجود در بازار از این دسته می باشند.
دو دسته دیگر رله ها DPST و DPDT می باشد که با توجه به شکل و با توجه به توضیحات مربوط به SPDT و SPST نحوه ی کار آنها مشخص میشود.
در پست های بعدی در خصوص نحوه ی درایو هسته ی رله ها توضیحاتی میدهیم.
نویسنده: مهندس ایمان آقابالی
@electroscience

نحوه ی درایو رله ها @electroscience

✅نحوه ی درایو رله ها:
در پست قبلی در مورد ساختار رله ها و نحوه ی کارکرد رله ها توضیحاتی را ارائه دادیم. در این پست میخواهیم کمی در مورد نحوه ی درایو رله ها اطلاعاتی ارائه دهیم.
همانطور که گفته شد، برای قطع و وصل رله احتیاج به اعمال ولتاژ به هسته (coil) رله داریم. در دیتاشیت رله ها، مقدار لازم ولتاژ و جریان هسته آورده شده است. با دقت به این دیتاشیت ها، ملاحظه میشود که هسته ی رله ها مقادیر زیادی جریان برای تغیر وضعیت کنتاکت را نیاز دارند. به فرض مثال یک رله ی 12ولتی، احتیاج به عبور جریانی در حد 50 میلی آمپر را از خود دارد تا بتواند عملکرد خود را انجام دهد. برای رله های بزرگتر، این مقدار میتواند بیشتر باشد. اگر بخواهیم خروجی پردازنده خود را به صورت مستقیم به هسته رله وصل کنیم، به مشکل میخوریم زیرا پردازنده ها، از نظر جریانی در خروجی خود دارای محدودیت هستند و جریان پایه های آن ها معمولا کمتر از 20 میلی آمپر است.
برای حل این مشکل و درایو رله، از ساختار دارلینگتون (Darlington) استفاده میکنیم. شکل 1 یک ساختار دارلینگتون 2 طبقه می باشد. نحوه ی کارکرد به این صورت می باشد که با اعمال ولتاژ به پایه ی بیس(base) ترانزیستور 1، جریان اندکی از از بیس ترانزیستور 1 می گذرد. با توجه به روابط بهره ی جریان در ترانزیستور های NPN، جریان کلکتور β برابر جریان بیس است. جریان کلکتور ترانزیستور 1، وارد بیس ترانزیستور 2 میشود و به این ترتیب جریان خروجی که همان جریان کلکتور ترانزیستور 2 است، برابر β^2 برابر جریان ورودی می باشد. به همین ترتیب با افزایش تعداد طبقات دارلینگتون، میتوان بهره جریان را بالا برد. با این کار بین ورودی دارلینگتون (که از سمت پردازنده فرمان خود را میگیرد) و بین خروجی دارلینگتون (که هسته ی رله را با آن سری میکنیم) یک نوع ایزولاسیون جریانی انجام میدهیم.
در کابردهای عملی، IC هایی در بازار موجود است که دارای طبقات دارلینگتون می باشند. برای مثال آی سی ULN2003A شرکت تگزاس اینسترومنت، دارای 7 عدد ورودی و 7 عدد دارلینگتون می باشد که هر کدام، از 7 طبقه تشکیل شده است و در عمل تا 500 میلی آمپر می تواند در خروجی خود فراهم کند. نحوه ی اتصال و سری کردن این آی سی برای درایو رله در شکل 2 مشخص شده است. برای این کار یک سر هسته ی رله را به منبع تغذیه وصل میکنیم و سر دیگر آن را، به یکی از خروجی های آی سی. این آی سی در کاربرد درایو رله احتیاجی به منبع تغذیه ندارد و فقط لازم است پایه ground آن وصل شود(مطابق شکل) با دادن فرمان پردازنده به پایه ورودی متناظر با خروجی، مسیر جریان برای خروجی فراهم میشود و از هسته‏ی رله جریان عبور میکند که باعث تغیر وضعیت کنتاکت رله می شود.
نویسنده: مهندس ایمان آقابالی
@electroscience

@electroscience

ماشین قطع درخت با سرعت بسیار بالا ...

آموزش کار با LCD گرافیکی در avr
.
@electroscience

تمرین ربات های نوازنده
.
@electroscience

سنسورهای جریان فیبر نوری @electroscience

✅ سنسورهای جریان فیبر نوری یا Fiber Optic Current Sensors (FOCS) :
یکی از روش های اندازه گیری جریان dc که امروزه مطالعات زیادی بر روی آن در حال انجام است استفاده از سنسور جریان فیبر نوری است. از این سنسور معمولا میتوان در صنایعی که نیاز به اندازه گیری جریان dc دارند , مثل کارخانه های ذوب آلومینیوم، کوره های قوس DC، کارخانه های ذوب منیزیم و ... استفاده کرد.
اساس این روش بر مبنای قانون مغناطیسی – نوری (magneto-optical effect) فارادی است که این اصل بر این مبنا میباشد که نور یک موج الکترومغناطیسی است و وقتی از یک بلور که در راستای این بلور میدان مغناطیسی وجود دارد , قرار میگیرد زاویه انتشار نور فرق میکند و این تغییر در زاویه انتشار طبق رابطه ی شکل 1 بدست می آید که در این رابطه v ثابت وردت مواد (بی نظم یا کریستال ; جامد یا مایع یا گاز) که چرخش را ایجاد می‌کند و d که طول چرخاننده است و B هم چگالی میدان مغناطیسی است. به این بلورکه میدان مغناطیسی در داخل آن قرار دارد ,چرخاننده ی فارادی میگویند.
ایده در این روش این است که جریان عبوری از یک هادی , میدان مغناطیسی متناسب با جریان تولید میکند که این میدان را در راستای بلور قرار میگیرد و بر حسب میزان انحرافی که ایجاد میشود میتوان شدت میدان را متوجه شد (شکل 2).
پیاده سازی این روش را در شکل 3 مشاهده میکنید. نور را توسط دیودهای نوری در داخل فیبر نوری منتشر میکنند , این نور که یک موج الکترومغناطیسی است در تمامی جهات منتشر میشود , بوسیله ی یک صفحه پلاریزاسیون عمودی تنها نور را در یک جهت عبور میدهند و مابقی جهت های آن فیلتر میشود, سپس این نور که در یک جهت است را از داخل چرخاننده ی فارادی عبور میدهند و بر حسب میزان انحراف این نور میتوان فهمید که شدت میدان چقدر بوده و بر اساس شدت میدان نیز میتوان , میزان جریان را متوجه شد.
شکل 4 هم یکی از این سنسورهای FOCS ساخت شرکت ABB را نشان میدهد.
@electroscience

برق مترو ...
@electroscience

.
برق مترو به زبان ساده ...
.
برق با ولتاژ ۶۳ کیلو ولت از برق منطقه ای وارد پست های فشار قوی اختصاصی (GIS) میشه
.

در این پست ها ولتاژ ۶۳ کیلو ولت به ۲۰ کیلو ولت تبدیل شده و وارد پست های یکسوساز میشه ...
.

هر ایستگاه یک پست یکسوساز داره که برق ۲۰ کیلو ولت ac را به ۷۵۰ ولت dc تبدیل میکنه .. .
.

این ولتاژ ۷۵۰ ولت dc در ریل سوم (با کاور زرد رنگ) قرار گرفته و قطار رو تغذیه میکنه ..
.

این ریل زرد رنگ سر مثبت ولتاژ و
دو ریل زیر قطار هم سر منفی ولتاژ هستن

#مترو #راه_آهن #برق #پست
.
.
@electroscience

سیستم پانتوگراف ...
@electroscience

✅ قطارهاي برقي و واگنهاي مترو، اتوبوس برقي و يا ترامواها همگي داراي پانتوگراف مي باشند. انرژي الكتريكي بوسيله پانتوگراف از شبكه بالا سري دريافت و به مصرف موتور ها مي رسد و موجب حرکت واگن های قطار میشود, كيفيت حركت پانتوگراف در زير , شبكه بالاسري به ساختمان و نوع پانتوگراف و سيستم شبكه بالا سري بستگي دارد .
پانتوگراف بايستي در هر سرعتي ، حتي المكان بدون قوس الكتريكي و قطعي, از سيم تماس , انرژي الكتريكي را به قطار برقی انتقال دهد . اكثر وسايل نقليه کشنده (مثل قطار , مترو) كه از طريق پانتوگراف به برق بالاسري وصل میشوند معمولا توسط دو پانتوگراف نصب مي شوند و پانتوگراف عقبي استفاده مي شود و پانتوگراف جلويي معمولا بعنوان رزرو به خدمت گرفته مي شود .
پانتوگراف از چهار قسمت اساسي تشكيل شده است:
1- ساختمان اصلي پانتوگراف كه در روي چهار مقره روي سقف قطار قرار دارد.
2- سيستم محركه پانتوگراف كه از آلياژ سبك تهيه مي شود.
3- بلبرينگ و بازوهاي متحرك و سيستم تغذيه پانتوگراف
4- جاروبك پانتوگراف كه از يك يا دو صفحه گرافيتي يا آلياژهاي خاص تشكيل شده است كه به وسيله سيم هاي افشان به سيستم
تغذيه اتصال مي گردد.
@electroscience

معادلات ماکسول @electroscience

✅معادلات ماکسول:
معادله‌های ماکسول، معادله‌هایی هستند که چگونگی ایجاد شدن میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی را توسط بارها و جریانات الکتریکی و نیز پیدایش یکی از این میدان‌ها توسط تغییر میدان دیگر را توصیف می‌کنند. این معادله‌ها مبانی الکترومغناطیس کلاسیک و مهندسی برق به شمار می‌روند که اولین بار توسط فیزیکدان اسکاتلندی جیمز کلرک ماکسول فرمول‌بندی شده‌اند. انواع فرمولبندی برای این معادله‌ها می‌توان ارائه داد. خود ماکسول این معادلات را در قالب ۸ معادله فرمولبندی کرده بود که در تصویر این فرمولها نشان داده شده است ولی در حالت ۳ بعدی مشهورترین فرمول بندی فرمول‌بندی هوی‌ساید این معادلات است که دو فرم دیفرانسیلی و انتگرالی دارد.
به صورت مفهومی، معادلات ماکسول توصیف می کند چگونه بارهای الکتریکی و جریان های الکتریکی به عنوان منابع برای میدان های الکتریکی و مغناطیسی عمل می کنند. علاوه بر این، شرح می‏دهد که چگونه یک میدان الکتریکی متغیر با زمان یک میدان مغناطیسی متغیر با زمان تولید می کند و بالعکس. 2 تا از این معادلات مربوط به قانون گاوس است و قانون گاوس در مغناطیس، توصیف میکند که چگونه میدان ها از بارها سرچشمه می گیرند. (2 قطبی مغناطیسی). دو معادله دیگر توصیف می کند که چگونه میدان به دور منابع مربوطه در گردش می باشند؛ میدان مغناطیسی در اطراف جریان های الکتریکی و میدان الکتریکی مختلف در قانون آمپر با اصلاح توسط ماکسول، در حالی که میدان الکتریکی در اطراف میدان های مغناطیسی مختلف در قانون فارادی "گردش"می کند.
✳️قانون گاوس ارتباط بین میدان الکتریکی و بارهای الکتریکی را توصیف می کند که به موجب آن: خطوط میدان الکتریکی به دور از بارهای مثبت و به سوی بار منفی است.
✳️ قانون مغناطیسی گاوس بیان می کند که هیچ "بار مغناطیسی" وجود ندارد یا به اصطلاح تک قطبی های مغناطیسی وجود ندارند.
✳️قانون فارادی توصیف می کند که چگونه میدان مغناطیسی متغیر با زمان یک میدان الکتریکی " القاء " میکند. این جنبه از القای الکترومغناطیسی زمینه ساز ساخت بسیاری از ژنراتورهای الکتریکی است.
✳️قانون آمپر با تصحیح ماکسول بیان میکند که میدان مغناطیسی را می توان به دو روش تولید کرد: با جریان الکتریکی (این اصل "قانون آمپر" بود) و با تغییر میدان الکتریکی (این "تصحیح ماکسول" بود). تصحیح ماکسول در قانون آمپر بسیار مهم است: زیرا نشان می دهد که نه تنها نتیجه تغییرات میدان مغناطیسی القای میدان الکتریکی است، بلکه تغییر الکتریکی موجب القای یک میدان مغناطیسی است. بنابراین، این معادلات به" امواج الکترومغناطیسی " اجازه می‌دهد به صورت خودکار از بین فضای خالی عبور کنند.
@electroscience

علت خروج همزمان 5 نیروگاه تولید برق و قطع آب و برق خوزستان @electroscience

✅علت خروج همزمان 5 نیروگاه تولید برق و قطع آب و برق خوزستان:
همونطور که می دونید خطوط انتقال برق ولتاژ خیلی بالایی دارن و می دونید که بدنه ی دکل های برق هم فلزی هست (دکل هایی که فلزی نیست هم مقاومتشون بی نهایت نیست و بلاخره برق رو عبور میدن!!) پس اگه این خطوط از بدنه ی دکل ایزوله نشده باشن دکل ها برق دار می شن که اون وقت فاجعه به بار میاد!!!
اولا هر کی دست به دکل میزد برق می گرفتش و دوما کلی انرژی از این طریق هدر می رفت و چیزی به ته خط نمی رسید.
حالا برای اینکه این دکل ها رو از خطوط برق ایزوله کنیم باید سیم ها رو توسط یه عایق به دکل ها وصل کنیم که دکل ها برق دار نشن. البته این عایق هر عایقی نمی تونه باشه چون اولا سطح ولتاژ خیلی بالاست (بعضی خطوط 400 کیلو ولت) و دوما وقتی برف یا بارون میاد یا غبار روی این عایق ها می شینه نباید خاصیت عایقی رو از دست بدن و سوما باید وزن سیم ها رو توی شرایط مختلف آب و هوایی تحمل کنن !
به خاطر همین از عایقی به نام مقره استفاده می کنن که از جنس مختلفی مثل سرامیک، پلیمر، شیشه و ... ساخته میشن.
این مقره ها باید در برابر باد و بارون و برف و تغییرات جوی مقاوم باشن همچنین باید مقاومت بالایی در برابر تغییرات ناگهانی حرارت و شُک های الکتریکی مثل رعد و برق و صاعقه داشته باشن. اما برخی اوقات بدلیل دلایل مختلف شرایطی بوجود می آید که مقره نمیتواند وظیفه عایقی خود را به خوبی انجام دهد و بین هادی فشار قوی و زمین آرک زده میشود و خطا در پست و شبکه ایجاد میشود. یکی از این دلایل آلودگی مقره هاست.
وقتی مقره ها را به صورت الکتریکی مدل میکنند دارای یک توزیع خازنی هستند و ولتاژ روی آن با یک توزیع یکنواخت پخش شده است ولی وقتی آلودگی های محیطی روی این مقره ها می نشیند این توزیع یکنواخت ولتاژ روی مقره ها را برهم میزند که معمولا آلودگی را نیز با مقاومت موازی مدل میکنند که در تصاویر نشان داده شده است. البته تا زمانیکه این آلودگی ها خشک هستند مشکلی ایجاد نمیشود اما به محض اینکه در معرض رطوبت قرار بگیرند در اثر الکترولیز نمک موجود در آلودگی ایجاد هدایت الکتریکی میکند زیرا یک مقاومت موازی با امپدانس بسیار کمتر نسبت به خود مقره ایجاد میشه و ولتاژ مسیر با امپدانس کم را انتخاب خواهد کرد و به این ترتیب خطا رخ خواهد داد.
متأسفانه اهواز این روزها هوای بسیار آلوده و پر از گرد و خاکی داره که عمدتا این آلودگی ها نیز حاوی نمکی است که از شوره زارها بلند میشود، وقتی رطوبت بالا میره و بارندگی کم می شه (بارندگی شدید مفید است زیرا مقره ها را شستشو میدهد) این ریزگردها که روی تاسیسات نشسته شروع به هدایت میکنند بر روی مقره و در نتیجه موجب اتصالی در شبکه های برق میشه ..
چند روز پیش با پدیده نادری در استان خوزستان به ویژه در شهر اهواز مواجه شدیم که این ریزگردها روی سیستم های برق نشسته بود و با توجه به اینکه رطوبت شهر اهواز نیز به 97 درصد رسید، این ریزگردها تبدیل هادی برق شدند و به علت خطاهای پیاپی در پست ها، یک بلک اوت محلی در خوزستان ایجاد شد.
در استان خوزستان، پدیده مخرب ریزگردها هزینه های زیادی روی سیستم های اصلی برق میذاره که امیدواریم اقدامات لازم به سرعت انجام بشه. میشه تعداد زیادی از تاسیسات برق مسقف بشن تا از ریزگردها در امان باشن اما تاسیسات برق که دارای ولتاژ بالایی هستن محصور کردن آنها استاندردهای خاصی رو می طلبه و راه حل دیگر شست و شو دوره ای و منظم مقره های پست و نیروگاه ها میباشد. بهرحال امیدواریم مشکل سرزمین پر غرور و سرافراز یعنی خوزستان ایران هر چه زودتر حل بشه.
@electroscience

لحظه خطا در پست های اهواز @electroscience

سلولهای گیلیا @electroscience