✅ برای کاهش نویز در مهندسی برق بحث EMC (Electromagnetic compatibility) سازگاری الکترومغناطیسی مطرح میشه یعنی مداراتی بسازیم که با این نویزهای الکترومغناطیس سازگار باشه و رو مدار ما اثری نذاره پس بایستی اول راه های نفوذ نویز به مدارتمونو بشناسیم تا روش جلوگیریشو بفهمیم. به 2 روش نویز میتونه رو مدار ما اثر بذاره:
1- کوپلاژ توسط میدان های الکتریکی و مغناطیسی ) و الکترومغناطیسی ( مانند تشعشع الکترو مغناطیسی : یعنی در اثر میدانهای الکترومغناطیسی که یه سری وسیله هامون در مدار مثل سلف و ترانس و کلید زنی و ... ایجاد میکنه روی سایر ادوات مدارمون (بویژه مدارات آنالوگ و دیجیتال ) ما نویز بیوفته.
2- کوپلاژ هدایتی مانند انتقال نویز از طریق خط تغذیه مشترک : به این معنیه که روی تغذیه ی مدارمون نویز بیوفته و این نویز در کارکرد قطعات الکتریکیمون مشکل ایجاد کنه.

خب حالا چندتا نکته عملی کاهش نویز تو مداراتمونو میگیم :
1- جدا کردن زمین مدارات :
اگه مدارمون دارای بخش های زیر هست بهتره زمین هاشون جدا باشه و به صورت زیر تقسیم بندی کنیم:
زمین آنالوگ : مثل تقویت کننده هامون شامل آپ امپ ها و ...
زمین دیجیتال : شامل مدارات کنترلی مثل میکروکنترلر و ...
زمین قدرت )رله ها ، موتورها , سوییچ ها و مانند آن( : مداری که بیشترین نویز رو ایجاد میکنه

این تقسیم بندی به این علت انجام میشه که نویزهایی که تو هر کدام از بخش هامون هست ممکنه برا خود اون بخش خیلی چیز مهمی نباشه اما برا بخش دیگه فاجعه باشه مثلا نویز روی سوییچ قدرت مثل IGBT که قراره مثلا 1200 ولت رو قطع و وصل کنه با فرکانس چند کیلوهرتز مثلا تو حد 20 -30 ولت باشه که برا بخش قدرت مشکلی پیش نیاد ولی این نویز از طریق زمین مشترک (اگر جدا نکنیم) به بخش دیجیتال ما که قراره مثلا با ولتاژ 3.3 یا 5 ولت کار کنه کل مدار دیجیتالو بسوزونه. روش جداسازی هم معمولا یا با ترانس ایزوله یا اپتوکوپلر و یا استفاده مبدلهای MinMax هست که به ما یه سری ولتاژ میده که بهم ربطی نداره.
در بخش بعدی با سایر روش ها آشنا میشویم . امیدوارم مفید واقع شده باشه.
توضیحات شکل بالا: یک تستر EMI مدار رو میبینید که میزان تشعشعات الکترومغناطیسی اندازه گیری را اندازه میگیره به این وسیله که تو اون حلقه ی بسته ولتاژ و در نیجه جریان القا میشه.

@electroscience

✅ پیل سوختی
پیل سوختی یا Fuel cell یک مبدل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است. این تبدیل مستقیم بوده و از بازده بالایی برخوردار است. معروف ترین نوع پیل سوختی در حال حاضر پیل سوختی هیدروژنی است. انواع دیگر پیل سوختی مانند پیل سوختی متانول نیز کاربردهای خاصی دارند. در مورد پیل سوختی هیدروژنی می‌توان گفت که در این تبدیل از عمل عکس الکترولیز آب استفاده می‌گردد، به عبارت دیگر از واکنش بین هیدروژن و اکسیژن، آب، حرارت و الکتریسیته تولید می‌گردد. هر سلول در پیلهای سوختی از سه جزء آنُد، کاتُد و الکترولیت و غشا تشکیل شده‌است.
پیل‌های سوختی فناوری جدیدی برای تولید انرژی هستند که بدون ایجاد آلودگی‌های زیست محیطی و صوتی، از ترکیب مستقیم بین سوخت و اکسیدکننده، انرژی الکتریکی با بازدهی بالا تولید می‌کنند. تولید مستقیم الکتریسیته بدون محدودیت ترمودینامیکی چرخه کارنو جهت تبدیل انرژی شیمیایی حاصل از سوخت به انرژی گرمایی و مکانیکی و در نهایت الکتریسیته می‌باشد که اتلاف انرژی را به حداقل مقدار ممکن می‌رساند و به بازده تئوری بالایی دست پیدا می‌کنیم. در پیل‌های سوختی اکسید جامد سرامیکی (اکسید سرامیک) رسانای یون در الکترولیت است و از اهمیت بسزایی برخوردار است. این پیل در دمای بین ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کند و با بازده در حدود ۶۰ درصد، توان الکتریکی معادل ۱۰۰ مگاوات دارد. در حال حاضر تعداد زیادی از محققان روی جنبه‌های مختلف پیل سوختی اکسید جامد، جهت بهبود خواص پیل کار می‌کنند. برای این کار روی خواص الکترودها و الکترولیت که مهم‌ترین قسمت‌های پیل SOFC می‌باشند را بهینه سازی می‌کنند و روی عناصر و مواد تشکیل دهنده آنها مطالعه انجام می‌دهند.
هر پیل سوختی دارای دو الکترود (آند و کاتد) و یک الکترولیت ما بین این دو الکترود و غشا به منظور جدا کردن دو بخش پیل می‌باشد. در قطب آند، هیدروژن بر روی یک کاتالیزور واکنش داده و تولید یک یون با بار مثبت و الکترون با بار منفی می‌کند. پروتون به وجود آمده از محیط الکترولیت گذر کرده حال آنکه الکترون در فضای مدار حرکت می‌کند و تولید جریان مینماید. در قطب کاتد اکسیژن با یون و الکترون واکنش نشان داده و تولید آب و حرارت مینماید. این سلول به تنهائی ۰.۷ ولت نیروی محرکه الکتریکی تولید می‌کند که برای روشنایی یک لامپ کوچک کافی می‌باشد. اگر این پیلها به صورت سری قرار گیرند قادر به تولید برق با توان چندین مگاوات میباشند. پیل های سوختی میتوانند به منظور اهداف پیک زایی در شبکه استفاده شوند به این معنا که در هنگام کمبود مصرف از طریق فرآیند الکترولایزر از ترکیب آب و الکتریسیته و الکترولیز آب، هیدروژن تولید و ذخیره شود و در محفظه هایی این هیدروژن ذخیره شود و در هنگام پیک بار با ترکیب هیدروژن و اکسیژن الکتریسیه تولید شود و به این ترتیب به کمک جبران پیک بار بیاید. از دیگر کاربردهای پیل سوختی میتوان به کاربرد آن در خودروهای برقی و اتوبوس برقی اشاره کرد که به جای باتری از پیل سوختی استفاده میشود.
@electroscience

پیل سوختی @electroscience

12حادثه ی بزرگ Blackout در دنیا @electroscience

✅حالتی درشبکه قدرت برق هست که دیسپاچینگ یا مرکز کنترل شبکه برق دراثر اتفاقات ناخواسته ای از قبیل اتصال درخطوط انتقال یا قطع شدن یکی از خطوط اصلی یا از دست دادن ناگهانی مقدار زیادی از منابع تولید مثل تریپ کردن همزمان چند نیروگاه یا نوسانات فرکانس شبکه به صورت غیر قابل کنترل(تمامی سعی کنترل کنندگان شبکه جلوگیری از هرگونه نوسان بار درتولید وتوزیع ونیز جلوگیری از اتفاقات غیرمترقبه وناخواسته با استفاده از مدیریت بر شبکه قدرت میباشد.) واتفاقات مختلفی از این قبیل کنترل بخشی از شبکه یا همه شبکه را ازدست میدهد. درهرصورت اگر چنین اتفاقی رخ دهد میتوان حالت های متفاوتی را درنظر گرفت از جزیره ای شدن شبکه تا black out کامل شبکه که بدترین اتفاق ممکن برای یک شبکه قدرت میباشد. در اینجا 12 تا از بدترین blackout های صنعت برق را معرفی میکنیم:
✅ 1. شمال شرقی ایالات متحده و شمال کانادا (9 نوامبر 1965 ) :
رله معیوب در مسیر ایستگاه Adam Beck در سمت Ontario آبشار نیاگارا منجر به بزرگترین خطای سیستم قدرت در تاریخ ایالات متحده آمریکا شد . در ساعت 5:16 خارج شدن یک خط انتقال 230 کیلوواتی موجب یک اثر دومینو وار شد و خطوط انتقال یکی پس از دیگری از مدار خارج شدند و شهر نیویورک در ساعت شلوغی غروب سه شنبه در تاریکی کامل فرو رفت . گزارش شده که حدود 800،000 نفر در مترو به دام افتادند.
علاوه بر نیویورک، اضافه بار توان موجب خاموش شدن اتوماتیک 30 میلیون نفر در نیوجرسی، کانکتیکات، ماساچوست، رود آیلند، نیوهمشایر، ورمونت، کبک و انتاریو شد. 10،000 نیروی گارد ملی و 5000 افسر پلیس خارج از وظیفه به خدمت فراخوانده شدند برای جلوگیری از غارت و هرج و مرج به حالت آماده باش در آمدند. خاموشی پس از 13 ساعت تمام شد.
✅ 2. خاموشی سراسری کشور تایلند (1978) :
18 مارس وقتی ژنراتور نیروگاه Pranakorn جنوبی در Samut Prakan دچار خطا شد، خاموشی در سراسر کشور تایلند گسترش یافت و بیش از نه ساعت تلاش صورت گرفت تا برق برگردد. در ماه مه 2013، تایلند بار دیگر حادثه ای مشابه رخ داد.
✅ 3. طوفان ژئومغناطیسی کانادا (13 مارس 1989):
در 13 مارس سال 1989 کل استان کبک، کانادا دچار خاموشی برق 12 ساعته شد و آن همه به لطف خورشید بود.گاهی اوقات، خورشید میلیارد تن ابر از گاز یونیزه شده را ساطع می کند که به نام فوران تاجی (CME) شناخته میشود . در 10 مارس سال 1989، یک پدیده CME به اندازه 36 برابر زمین و از لحاظ انرژی معادل انرژی هزار بمب هسته ای که به صورت همزمان منفجر شود. در تاریخ 12ام، ابر گازی در برابر میدان مغناطیسی زمین شکست و باعث ایجاد شفق شمالی که تا جنوب تگزاس و کوبا هم دیده شد . این رویداد آسمانی، مجوب شد تا شش میلیون نفر از ساکنان کبک به مدت 12 ساعت در تاریکی مطلق به سر برند.
@electroscience

✅ 4. جنوب برزیل (11 مارس 1999) :
در سال 1999، حدود 97 میلیون نفر از 160 میلیون نفری که در برزیل زندگی میکردند به علت blackout یی که در تاریخ برق برزیل به سابقه بود , بی برق شدند . علت حادثه اصابت یک رعد و برق به یک ایستگاه فرعی برق بود که موجب از کار افتادن نیروگاه Itaipu شد که بزرگترین نیروگاه تولید برق در جهان بود.
1200 افسر پلیس نظامی در ریو برای جلوگیری از غارت و چپاول قرار داده شد ، در حالی که تونل شهر São Paulo را نیز برای جلوگیری از حملات بسته بودند. 60،000 مسافر مترو در مترو گیر افتادند. نکته جالب این بود که سیستم برق برزیل روز قبل از حادثه به بخش خصوصی واگذار شد. وزیر معادن و انرژی برزیل Rodolpho Tourinho گفت که مطمئن باشید که این حادثه هیچ ربطی به واگذاری ندارد و گفت، "صاعقه یک حقیقت طبیعی است، و هیچ دلیلی برای شک کردن به قابلیت اطمینان سیستم های برقی برزیل وجود ندارد."
✅ 5. هند (2 ژانویه 2001) :
قطع برق 12 ساعته ناشی از خطا در یک ایستگاه فرعی در Uttar Pradesh باعث شد شبکه شمال هند از دست برود . این باعث بی برقی حدود 226 میلیون نفر و یا تقریبا یک چهارم از جمعیت این کشور شد. کنفدراسیون صنایع هند تخمین زد که در اثر این اتفاق به میزان حدود 107.1 ملیون دلار ضرر وارد شده است.

✅ 6. شمال شرقی ایالات متحده و کانادا ( 14-15 اوت 2003) :
ماه ها قبل از اینکه علت واقعی خاموشی شمال شرقی سال 2003 مشخص شود در ابتدا، جان مک کالوم وزیر دفاع کانادا گفت علت , قطع برق در یکی از نیروگاههای هسته ای در پنسیلوانیا بود، که آژانس مدیریت اضطراری دولت آن را تکذیب کرد و او مواخذه شد. آنچه در واقع اتفاق افتاده بود این بود که یک خط قدرت با ولتاژ بالا در شمال اوهایو، در اثر رشد بیش از حد درختان دچار خطا شده بود. هنگامی که سیستم هشدار اولین نیروگاه آمد این حادثه نادیده گرفته شد و در 90 دقیقه بعدی، اپراتورهای سیستم سعی کردند تاعلت آنچه رخ داده را بفهمند که در همان زمان سه خط دیگر از مدار خارج شدند و یک اثر دومینو وار آغاز شد و ساعت 4:05 صبح جنوب شرقی کانادا و هشت ایالت شمال شرقیی آمریکا بدون برق شدند. 50 میلیون نفر تا دو روز در بزرگترین خاموشی تاریخ آمریکا شمالی بی برق شدند. 11 نفر کشته و حدود 6 میلیارد دلار خسارت وارد شد. این حادثه باعث شد که ایجاد یک تفاهم نامه ی کاری مشترک بین ایالات متحده و کانادا برای به حداقل رساندن خاموشی ها امضا شود.
@electroscience

✅ 7. ایتالیا (28 سپتامبر 2003 ) :
خاموشی سال 2003 ایتالیا تقریبا همه ی 57 میلیون نفر جمعیت این کشور را تحت تاثیر قرار داد. این رویداد در طول ساعات اولیه صبح روز بعد از شب جشنواره هنر در رم ایتالیا رخ داد و به این دلیل، قطارها در ساعت 3:01 بامداد در حال جابجایی مسافران بودند که یک یک خطا در سیستم قدرت سوئیس باعث اضافه بار دو خط داخلی نزدیک به مرز ایتالیا میشود و این حادثه رخ میدهد و در نتیجه این قطع برق , 110 قطار که بیش از 30000 مسافر را جابججا میکردند بی برق شدند و مسافران در قطار گرفتار شدند.
✅ 8. جاوا و بالی، اندونزی ( 18 اوت 2005 ):
در 10:23 صبح پنجشنبه، یک خطا در یک خط انتقال 500 کیلوولتی بین Cilegon اندونزی و Saguling در غرب جاوا رخ داد و منجر به قطع شدن 5000 مگاوات توان شد. جاکارتا، چهارمین پایتخت پرجمعیت جهان بی برق شد و نیمی از جمعیت اندونزی (100 میلیون نفر) حدود 11 ساعت بی برق شدند.
✅ 9. آلمان، فرانسه، ایتالیا، و اسپانیا (4 نوامبر 2006) :
زمانی که شرکت برق آلمان یک خط ولتاژ بالای خود در طول رودخانه Ems را به منظور اجازه‏ی عبور یک کشتی کروز بی برق کرد، موجب شد تا 10-15 میلیون جمعیت اروپا بی برق شوند و موجب قطع برخی قسمت هایی از آلمان، فرانسه، ایتالیا، و اسپانیا شد.
✅ 10. هنگ ژو، چین (24 ژانویه - فوریه 2008)
طوفان های زمستانی منجر به قطع برق دو هفته ای حدود 4.6 میلیون نفر از افراد شهرستان مرکزی چین یعنی بخش Hangzhou شد.
✅ 11. برزیل و پاراگوئه (10-11 نوامبر 2009)
هنگامی که سد برق-آبی Itaipu در مرز پاراگوئه و برزیل به طور ناگهانی تولید 17000 مگاوات برق خود را متوقف کرد، موجب شد قطع برق به سرعت در هر دو کشور گسترش یابد. به طرز مشکوکی، خاموشی بعد از 60 دقیقه که برق برزیل قطع شد گزارش شده است . مجله خبری CBS بعدها گزارش کرد که این حادثه 2009 کار هکرها بود، اما سند ویکی لیکس در نهایت این ادعا را رد کرد.
✅ 12. هند (30-31 ژوئیه، 2012)
در بزرگترین قطع برق در تاریخ (تا کنون)، در 31 ژوئیه خاموشی منطقه ی شامل هند موجب شد حدود 670 میلیون نفر،که در حدود 9 درصد از جمعیت جهان میباشد بی برق شوند. در 31 ژوئیه ، سه شبکه ی قدرت بهم پیوسته در شمال این کشور برای چند ساعت از کار افتاد ، و 22 ایالت مرز شرقی کشور با میانمار و مرز غربی با پاکستان را تحت تاثیر قرار داد.
@electroscience

تاریخچه ترانزیستور @electroscience

✅تاریخچه ترانزیستور
اولین حق ثبت اختراع ترانزیستور اثر میدان (field-effect transistor) در سال ۱۹۲۸ در آلمان توسط فیزیک‌دانی به نام ژولیوس ادگار لیلینفلد ثبت شد، اما او هیچ مقاله‌ای درباره قطعه‌اش چاپ نکرد و این سه ثبت اختراع از طرف صنعت نادیده گرفته شد. در سال ۱۹۳۴ فیزیکدان آلمانی دکتر اسکار هایل ترانزیستور اثر میدان دیگری را به ثبت رساند. هیچ مدرک مستقیمی وجود ندارد که این قطعه ساخته شده‌است، اما بعداً کارهایی در دهه ۱۹۹۰ نشان داد که یکی از طرح‌های لیلینفلدکار کرده و گین قابل توجه‌ای داده‌است. اوراق قانونی از آزمایشگاه‌های ثبت اختراع بل نشان می‌دهد که ویلیام شاکلی و جرالد پیرسن یک نسخه قابل استفاده از اختراع لیلینفلد ساخته‌اند، در حالی که آنها هیچگاه این را در تحقیقات و مقالات خود ذکر نکردند.
در ۲۳ دسامبر ۱۹۴۷، ویلیام شاکلی، جان باردین و والتر براتین موفق به ساخت اولین ترانزیستور اتصال نقطه‌ای در آزمایشگاه‌های بل شدند. این کار با تلاش‌های زمان جنگ برای تولید دیودهای مخلوط کننده ژرمانیم خالص «کریستال» ادامه یافت، این دیودها در واحدهای رادار بعنوان عنصر میکسر فرکانس در گیرنده‌های میکروموج استفاده می‌شد. یک پروژه موازی دیودهای ژرمانیم در دانشگاه پردو موفق شد کریستال‌های نیمه هادی ژرمانیم را با کیفیت خوب که در آزمایشگاه‌های بل استفاده می‌شد را تولید کند. سرعت سوئیچ تکنولوژی لامپی اولیه برای این کار کافی نبود، همین تیم بل را سوق داد تا از دیودهای حالت جامد به جای آن استفاده کنند. آنها با دانشی که در دست داشتند شروع به طراحی سه قطبی نیمه هادی کردند، اما دریافتند که کار ساده‌ای نیست. جان باردین سرانجام یک شاخه جدید فیزیک سطحی را برای محاسبه رفتار عجیبی که دیده بودند ایجاد کرد و سرانجام براتین و باردین موفق به ساخت یک قطعه کاری شدند.
آزمایشگاه‌های تلفن بل به یک اسم کلی برای اختراع جدید نیاز داشتند: «سه قطبی نیمه هادی»، «سه قطبی جامد»، «سه قطبی اجزاء سطحی»، «سه قطبی کریستال» و «لاتاتورن» که همه مطرح شده بودند، اما «ترانزیستور» که توسط جان رابینسون پیرس ابداع شده بود، برنده یک قرعه کشی داخلی شد. اساس و بنیاد این اسم در یاداشت فنی بعدی شرکت رای‌گیری شد.
ترانزیستور، این یک ترکیب مختصر از کلمات «ترانسکانداکتانس» یا «انتقال» و «مقاومت متغیر» است. این قطعه منطقاً متعلق به خانواده مقاومت متغیر می‌باشد و یک امپدانس انتقال یا گین دارد بنابراین این اسم یک ترکیب توصیفی است. در آن زمان تصور می‌شد که این قطعه مثل دو لامپ خلاء است. لامپ‌های خلاء هدایت انتقالی دارند بنابراین ترانزیستور مقاومت انتقالی دارد؛ و این اسم می‌بایست متناسب با نام دیگر قطعات مثل وریستور، ترمیستور باشد؛ و نام ترانزیستور پیشنهاد شد.
بل فوراً ترانزیستور تک اتصالی را جزء تولیدات انحصاری شرکت وسترن الکتریک، شهر آلنتون در ایالت پنسیلوانیا قرار داد. نخستین ترانزیستورهای گیرنده‌های رادیو AM در معرض نمایش قرار گرفتند، اما در واقع فقط در سطح آزمایشگاهی بودند. به هر حال در سال ۱۹۵۰ شاکلی یک نوع کاملاً متفاوت ترانزیستور را ارائه داد که به ترانزیستور اتصال دوقطبی (بایپلار) معروف شد. اگرچه اصول کاری این قطعه با ترانزیستور تک اتصالی کاملاً فرق می‌کند، قطعه‌ای است که امروزه به عنوان ترانزیستور شناخته می‌شود. پروانه تولید این قطعه نیز به تعدادی از شرکت‌های الکترونیک شامل تگزاس اینسترومنتس که تعداد محدودی رادیو ترانزیستوری بعنوان ابزار فروش تولید می‌کرد داده شد. ترانزیستورهای اولیه از نظر شیمیایی ناپایدار بودند و فقط برای کاربردهای فرکانس و توان پایین مناسب بودند، اما همینکه طراحی ترانزیستور توسعه یافت این مشکلات نیز کم‌کم رفع شدند.
هنگامیکه ماسارو ایبوکا، مؤسس شرکت ژاپنی سونی از آمریکا دیدن می‌کرد آزمایشگاه‌های بل ارائه مجوز ساخت شامل ریز دستورهایی مبنی بر چگونگی ساخت ترانزیستور را اعلام کرده بودند. ایبوکا مجوز خرید ۵۰۰۰۰ دلاری پروانه تولید را از وزیر دارایی ژاپن گرفت و در سال ۱۹۵۵ رادیوی جیبی خود را تحت مارک سونی معرفی کرد. بعد از دو دهه ترانزیستورها به تدریج جای لامپ‌های خلاء را در بسیاری از کاربردها گرفتند و بعدها امکان تولید دستگاه‌های جدیدی از قبیل [مدارات مجتمع] و رایانه‌های شخصی را فراهم آوردند. از ویلیام شاکلی، جان باردین و والتر هاوسر براتین بخاطر تحقیقاتشان در مورد نیمه هادی‌ها و کشف اثر ترانزیستور با جایزه نوبل فیزیک قدردانی شد
@electroscience

افزایش فرکانس و کاهش حجم ادوات ذخیره ساز انرژی @electroscience

✅افزایش فرکانس و کاهش حجم ادوات ذخیره ساز انرژی
امروزه استفاده از سیستم های الکترونیک قدرت بسیار رواج پیدا کرده است. یکی از اهداف این سیستم ها افزایش فرکانس شکل موج ها است. حال سوالی که پیش می آید هدف از افزایش فرکانس چیست؟ پاسخ به این سوال ساده است و آن هم کوچک کردن حجم ادوات ذخیره ساز انرژی در مدارهای الکترونیکی است. افزایش فرکانس به طور کلی موجب کوچکتر شدن محسوس ابعاد سیستم های ذخیره کننده و انتقال انرژی مانند سلف و ترانس و خازن میشود. برای این منظور 3 رابطه ی مربوط به طراحی سلف، ترانس و خازن و ارتباط آن با ابعاد و فرکانس در شکل اسلاید نشان داده شده است.
ترانسفورماتور: ترانسفورماتور وسیله‏ای است که عملیات انتقال توان را به صورت مغناطیسی انجام می‏دهد. در حقیقت اگر ترانسفورماتور در فرکانس‏های پایین بهره برداری شود، می‏توان گفت که انرژی زیادی را در زمان طولانی جا به جا می‏کند؛ حال اگر فرکانس را افزایش دهیم سرعت انتقال انرژی افزایش می‏یابد، لذا می‏توان ابعاد ترانسفورماتور را کاهش داد و به جای انتقال انرژی زیاد با سرعت کم، انرژی‏های کمتری را با سرعت بسیار بالاتر منتقل کرد. پس با افزایش فرکانس ترانسفورماتور ابعاد آن به شدت کاهش می‏یابد. در شکل پست ابعاد ترانسفورماتور 50 هرتز را با ابعاد یک ترانسفورماتور 20 کیلوهرتز و با توانهای یکسان مقایسه کرده است. از آنجایی که ابعاد ترانسفورماتور با افزایش فرکانس بسیار کاهش می‏یابد لذا برای خنک سازی آن دیگر نیاز به روغن‏های معدنی و خطرناک و قابل اشتعال نیست.
سلف: رابطه سلف نیز با ابعاد نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میشود با افزایش فرکانس ابعاد ذخیره ساز انرژی مغناطیسی ما کاهش میابد زیرا مطابق رابطه ابعادی ترانسفورماتور با افزایش فرکانس میتوان ابعاد را کاهش داد و همچنان توان ثابتی را داشت.
خازن: برای خازن نیز همین استدلال برقرار است و میتوان ابعاد خازن موردنیاز خود را کاهش دهیم.
پس همانطور که مشخص شد افزایش فرکانس انگیزه مطلوبی است زیرا قیمت عمده یک سیستم الکترونیکی را ادوات ذخیره ساز انرژی آن تشکیل میدهند و با افزایش فرکانس و کاهش آنها میتوان هم قیمت و هم ابعاد مدار را کاهش داد.
@electroscience

استاد الهی قمشه ای

تعریف مومن از دیدگاه پیامبر
بسیار زیبا

ابرخازن @electroscience

✅ابرخازن
ابر خازن که به آن خازن دولایه نیز می‌گویند در مقدار ظرفیت (ظرفیت خازن) با خازن‌های معمولی متفاوت است. ابرخازن نوعی خازن است که ظرفیت بسیار زیادی نسبت به خازن‌های معمولی دارد. ظرفیت آن‌ها معمولاً بیش از ۱۰ میلی فاراد است؛ و کاربردهای بسیاری دارد. قیمت ابرخازن در مقایسه با دیگر انواع خازن بیشتر است.
ابر خازن‌ها یک خازن دولایه هستند که نسبت به خازن‌های معمولی ظرفیت بسیار بالاتری دارند اما ولتاژ قابل تحمل آن‌ها که به ولتاژ شکست یا break down voltage معروف است پایین است. ظرفیت ابر خازن‌ها معمولاً بیش از 10 میلی فاراد و در رنج فاراد است که باعث بوجود آمدن کاربردهای جدیدی برای آن‌ها می‌شود ولی قیمت آن‌ها در مقایسه با خازن‌های معمولی بالاتر است.
ابر خازن‌ها از دو صفحه فلزی که با مواد مختلف (با نام Activated Carbon ) پوشانده شده اند تشکیل شده که این مواد متخلخل باعث پدیدآوردن مساحت بیشتری برای ذخیره انرژی می‌شود. این دو صفحه در یک ژل یا مایع الکترولیت که دارای یون‌های مثبت و منفی می‌باشد غوطه ور هستند که در صورت اعمال یک ولتاژ به دو الکترود خازن این یون‌ها از هم جدا می‌شوند. به ابر خازن‌ها خازن الکتریکی دولایه (ELDC:Electric Double Layer Capacitor) هم گفته می‌شود. مزایای ابرخازنها عبارتند از:
• ابرخازن‌ها قابلیت شارژ و دشارژ برای صدها هزار بار با کمترین افت در عملکرد و کیفیت را دارند.
• طول عمر آن‌ها بالا و بین 10 تا 20 سال است.
• بعد از 10 سال کارکرد، ظرفیت آن‌ها از 100 به 80 درصد می رسد.
• به دلیل مقاومت سری یا ESR پایین تر، زمان شارژ و دشارژ آن‌ها پایین‌تر است.
• توان و جریان بالاتری نسبت به خازن‌های معمولی دارند.
• تحمل حرارت بالا یا دمای پایین تا منفی چهل درجه سانتی گراد را دارا هستند.
و معایب آنها نیز عبارتند از:
• ولتاژ قابل تحمل آن‌ها پایین و در حال حاضر در رنج 2-3 ولت است.
• در صورت نیاز به ولتاژهای بالاتر باید آن‌ها را سری کرد که منجر به کاهش ظرفیت خازن می‌شود. در حالت سری به دلیل اینکه همه خازنهای سری شده ظرفیت یکسانی ندارند باید از یک مدار کنترل برای شارژ آن‌ها استفاده کرد تا ولتاژ یک یا چند تا از خازنهای سری شده از بیشترین ولتاژ قابل تحمل الکترولیت آن‌ها بیشتر نشود.
ابرخازن‌ها در دستگاه‌های پزشکی یا نظامی، لیزر و مایکروویو، منابع تغذیه، سیستم‌های امنیتی و اطلاعاتی به عنوان ذخیره پشتیبان، مدارهای راه انداز ال ای دی‌های توان بالا، توربین‌های بادی و شبکه‌های برق رسانی جهت پایداری شبکه، UPS کامپیوترهای حساس، درهای برقی در هنگام قطع شدن برق، سیستم‌های مولد برق از ترمز در ماشین‌های برقی جدید، تثبیت‌کننده ولتاژ و مدارهایی که نیاز به خازن‌هایی با زمان شارژ و دشارژ سریع دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.
@electroscience

برق هواپیما @electroscience

✅برق هواپیما
سیستم الکتریکی هواپیما یک شبکه مستقل از اجزای مختلف شامل سیستم انتقال، توزیع، بهره برداری و ذخیره انرژی الکتریکی است. طراحی یک سیستم الکتریکی یک جزء جامع و ضروری در طراحی هواپیما است. ظرفیت و پیچیدگی سیستم های الکتریکی بسیار زیاد است و برای هر هواپیما طراحی سیستم الکتریکی متفاوت است.
به طور کلی سیستم‌های الکتریکی از نظر سرویس‌دهی به دو گروه اصلی و اضطراری و از نظر ولتاژ الکتریکی به دو گروه AC و DC دسته‌بندی می‌شوند و نقش تأمین انرژی و توان مورد نیاز هواپیما را بر عهده دارند. همچنین منابع تأمین انرژی به دسته اصلی و اضطراری تقسیم می‌شوند.
تمام سیستم های الکتریکی هواپیما دارای توانایی تولید برق می باشند. بسته به هواپیما، ژنراتورها یا آلترناتورها برای تولید برق استفاده می شوند. این سیستم ها معمولا یک موتور محرک هستند و تامین برق را بر عهده دارند که به عنوان دسته اصلی تامین انرژی استفاده میشوند. برای افزایش قابلیت اطمینان اگر این سیستم ها از کار افتاد از سیستم تامین انرژی اضطراری استفاده میشود که شامل ژنراتور کمکی APU (Auxiliary power unit) (یک موتور جت کوچک است) و بعد از توربین بادی رم (Ram Air Turbine) است که مدت زمان تامین انرژی کمتری نسبت به APU دارد.
خروجی ژنراتورها به طور معمول 115-120 ولت AC با فرکانس 400 هرتز، 28 ولت DC یا 14 ولت DC است. توان دریافتی از ژنراتور ممکن است بدون تغییر و مستقیم استفاده شود و یا ممکن است از طریق ترانسفورماتور، مبدل یا یکسوساز به ولتاژ و جریان موردنیاز تبدیل شود.
کوچک وسبک تر شدن منابع تغذیه مزیت استفاده از سیستم برق 400 هرتز به جای 60 هرتز یا 50 هرتز می باشد. داخل هواپیما که محدودیت جا وجود دارد این یک مزیت بسیارمهم بشمار می آید و کاهش وزن به منظور حصول حداکثر کارایی الزامی است. با این حال برای کاهش وزن بهایی باید پرداخت وآن بهره وری کمتر سیستم های الکتریکی فزکانس بالاست. این است که با افزایش فرکانس ابعاد موتورها و ژنراتورهای مورد استفاده کاهش میابد.
خروجی ژنراتور به طور معمول به یک یا چند باس توزیع متصل می شود. سیستم های مختلف الکتریکی به این باس های الکتریکی متصل میشوند و توان خود را دریافت میکنند و هر کدام از این سیستم های الکتریکی از طریق فیوز یا برکر به باس متصل میشوند تا بحث حفاظت باس توزیع توان نیز تامین شود.
از خروجی ژنراتور همچنین برای شارژ باتری هواپیما استفاده می شود. باتری هواپیما معمولاً یک نوع سرب اسید یا NICAD است، اما امروزه استفاده از باتری های لیتیوم در حال افزایش است. از باتری ها بعنوان برق پشتیبان در هواپیما استفاده میشود. به طور کلی در صورت قطع توان ژنراتورهای اصلی، ژنراتورهای اضطراری که شامل واحد توان کمکی و باتری‌ها هستند، وظیفه تأمین انرژی هواپیما را برعهده دارند. برق جریان متناوب هواپیما در مواقع اضطراری از طریق ژنراتور APU تأمین می‌گردد.
@electroscience

طراحی ترانس برق شهر @electroscience

طراحی ترانس برق شهر @electroscience

باتری های قابل شارژ ...

باتری نیکل ـ کادمیم (Ni-cd)
باتری‏های نیکل ـ کادمیم سرعت شارژ شدن بالایی را فراهم می‏سازند و می‏توانند طول عمر خوبی داشته باشند با بیش از هزار چرخه شارژ-دشارژ. اگر پیش از آنکه باتری‏های نیکل ـ کادمیم کاملاً دشارژ (خالی) نشوند آنها را شارژ کنیم کارآیی آنها پایین می‏آید. بعضی از شارژرهای باتری‏های نیکل ـ کادمیم دارای مداری برای دشارژ کردن باتری، پیش از شارژ کردن آنها هستند. باتری‏های نیکل ـ کادمیم به یک دوره break-in نیاز دارند. بسیاری از سازندگان این نوع باتری‏ها سه بار چرخه شارژ- دشارژ را پیش از آنکه باتری به حالت بهینه خود برسد توصیه می‏کنند.
باتری‏های هیدرید نیکل ـ فلز(NiMH یا Nickel-Metal hydride)
باتری‏های NIMH سی تا چهل درصد ظرفیت ذخیره بیشتری را نسبت به معادل‏های نیکل-کادمیم دارند، اما تعداد چرخه شارژ- دشارژ مجدد کمتری را پشتیبانی می‏کنند بین ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه معمول است. باتری‏های NIMH پیش از شارژ به دشارژ کامل نیاز ندارند، در نتیجه می‏توان پیش از یک استفاده طولانی برنامه‏ریزی شده، آن را کاملاً شارژ کرد. اگر باتری NIMH تعداد دفعات زیادی بطور کامل دشارژ (خالی) شود طول عمر آن کم می‏شود. هر چند اگر گاهی اجازه داد که کاملا تخلیه شوند به گونه‏ای بهینه کار خواهند کرد. زمان شارژ کردن باتری‏های NIMH نسبت به معادل باتری‏های نیکل ـ کادمیم طولانی‏تر است و اگر بیش از حد شارژ شوند یا در زمانی که باتری داغ است شارژ ادامه یابد احتمال دارد که خراب شوند. شارژرهای NIMH می‏توانند جلوی شارژ بیش از حد باتری را بگیرند یا اگر دمای داخلی باتری زیاد باشد عمل شارژ را متوقف کنند.


باتری‏های لیتیوم ـ یون (Lithium-Ion)
باتری‏های لیتیوم ـ یون (یا یون لیتیوم) بالاترین چگالی انرژی را فراهم می‏سازند. تقریباً دو برابر انرژی قابل دسترسی از باتری‏های نیکل ـ کادمیم. آنها به دشارژ کامل نیاز ندارند، به دورهbreak-in نیاز ندارند. می‏توان در هر زمانی یک باتری لیتیوم ـ یون را بی آنکه روی کارآیی باتری اثر بگذارد شارژ کرد، اما چون باتری‏های لیتیوم ـ یون معمولاً دارای طول عمر شارژ- دشارژ ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه هستند اگر زود به زود و قبل از تخلیه، این باتری شارژ شود طول عمر آن پایین می‏آید. با آنکه بسیاری از سازندگان باتری‏های لیتیوم ـ یون طول عمر باتری را تا سه سال ذکر می‏کنند، بعضی از مصرف کنندگان طول عمر تا ۱۸ ماه را گزارش کرده اند.
لیتیوم پلیمری (Li- polymer)
باتری‏های پلیمر لیتیوم که گاهی به Li-Poly یا Lipo نیز مشهورند، اساساً شبیه به باتری‏های لیتیوم ـ یون هستند. اختلاف اصلی در آن است که پلیمرهای لیتیوم ـ یون بسیار نازکتر هستند، با اندازه‏هایی به کوچکی یک میلی‏متر. باتریهای لیتیوم پلیمری بسیار سبک نیز هستند و در برابر شارژ بیش از حد و نشت مواد شیمیایی نیز مقاوم ترند. اما تولید آنها گرانتر از باتریهای لیتیوم ـ یون تمام می‏شود و چگالی انرژی پایین تری دارند. باتری‏های لیتیوم پلیمری بیشتر در وسایل الکترونیکی سبک وزن و گران قیمت مانند گوشی‏های موبایل و ربات‏های پرنده به کار می‏روند.
.
@electroscience