✅ چرا برق سه فاز؟
شاید برای شما سوال پیش آمده باشه که چرا برای انتقال برق از سیستم سه فاز استفاده میشه. مشکل سیستم تکفاز نسبت به سه فاز چیه؟ و چرا علاقه مند به سیستم برق سه فاز هستیم. جواب این سوال را با 7 دلیل که ریشه اقتصادی دارند، پاسخ خواهیم داد.
✳️دلیل1: یکی از سیستم های اصلی تولید نیروی برق؛ ژنراتورهای سنکرون هستند. نسبت توان به وزن ژنراتورهای سه فاز در مقایسه با ژنراتورهای تکفاز بیشتر است. این بدان معناست که برای تولید یک مقدار مشخص انرژی الکتریکی، اندازه ژنراتور سه فاز در مقایسه با ژنراتور تکفاز کوچکتر است. بدین ترتیب، هزینه کل ژنراتور برای تولید همان مقدار برق کاهش می یابد. علاوه بر این، با توجه به کاهش وزن، حمل و نقل و نصب ژنراتور نیز راحتتر میشود و فضای کمتری را نیز نیاز دارد. پس از این جنبه به صرفه تر است که سیستم ما 3 فاز باشد.
✳️دلیل2: برای بحث های انتقال و توزیع مقدار مشخصی از توان الکتریکی نیاز به هادی کمتری در سیستم 3فاز است نسبت به سیستم تکفاز. زیرا توان سه فاز سه برابر تکفاز است و برای سه فاز به 3 سیم (و یک سیم نازک نول در سمت بار) نیاز داریم در حالیکه برای انتقال تکفاز به دو سیم نیاز داریم. از این رو، سیستم انتقال و توزیع 3 فاز در مقایسه با سیستم تکفاز مقرون به صرفه تر است.
✳️دلیل3: پرکاربردترین موتور صنعت همچنان موتورهای القایی هستند. موتور القایی 3 فاز دارای قابلیت خودراه اندازی هستند در حالیکه موتور القایی تکفاز به خودی خود نمیتواند راه اندازی شود و به یک سیم پیچ دیگر و یک سری ملزومات جهت راه اندازی نیاز دارد که این موضوع با افزایش هزینه نسبت به توان موتور تکفاز در مقایسه با موتور سه فاز میشود.
✳️دلیل4: موتورهای سه فاز به طور کلی دارای بازدهی و ضریب توان بهتری نسبت به موتورهای تکفاز میباشند و این موضوع نیز مرتبط با هزینه مصرفی کمتر است.
✳️دلیل 5: نسبت توان به وزن ترانسفورماتورهای سه فاز نسبت به ترانسفورماتورهای تکفاز بالاتر است و به این معنی است که در یک توان مشخص سایز ترانس سه فاز کوچکتر خواهد بود و در نتیجه هزینه تمام شده کمتر خواهد بود. علاوه بر این، با توجه به کاهش وزن، حمل و نقل و نصب ترانسفورماتور نیز راحت تر می شود و فضای کمتری برای جایگزینی ترانسفورماتور مورد نیاز است.
✳️دلیل 6: اگر خطایی در هر یک از سیم پیچ های ترانسفورماتور سه فاز رخ دهد، توان میتواند از طریق دو سیم پیچ دیگر به شکل مثلث باز برای تامین بار 3 فاز استفاده شود. در حالیکه این امکان برای ترانسفورماتور تکفاز ممکن نیست. این توانایی ترانسفورماتور سه فاز باعث افزایش قابلیت اطمینان بیشتر سیستم سه فاز نسبت به تکفاز میشود.
✳️دلیل 7: یک سیستم 3 فاز میتواند برای تغذیه یک بار تکفاز استفاده شود، در حالیکه بالعکس این موضوع امکان پذیر نیست.
@electroscience

اشمیت تریگر @electroscience

✅اشمیت تریگر
اشمیت تریگر (Schmitt trigger) یک مدار مقایسه کننده است که در آن از فیدبک مثبت استفاده شده است. در وضعیت غیر معکوس، هنگامی که ورودی بیشتر از یک مقدار مشخص که به عنوان آستانه انتخاب شده است، خروجی High یا یک می‌شود و هنگامی که ورودی کمتر از مقدار مشخص شده دیگر که به عنوان آستانه انتخاب شده باشد خروجی low یا صفر می شود. هنگامی که ورودی بین این دو مقدار باشد خروجی حالت خود را حفظ می کند. از اشمیت تریگر در ورودی آی سی ها برای تبدیل موج سینوسی به مربعی یا اصلاح صفر و یک‌های خراب شده به علت نویز و اعوجاج استفاده می شود. دربسیاری از کاربرد های صنعتی لازم است هنگام رسیدن ولتاژ خروجی یک حس کننده به سطح مشخص،فرمانی برای روشن شدن یا خاموش کردن دستگاهی صادر شود. با کمی فکر می توانید مثالهایی بیابید که در آنها چنین عملی لازم باشد. چنین مداراتی مدارات "هیستریزس دار" یا "اشمیت تریگر" نامیده می شود.
مدارات اشمیت تریگر هم با ترانزيستور و هم با op-amp قابل پياده‌سازي است كه در شکل پست دو نمونه از این مدارها آورده شده است. آی سی های مختلفی به صورت در بازار هستند که دارای ورودی اشمیت تریگر هستند که از جمله آنها میتوان به شماره های 7413، 74121، 74540 اشاره کرد.
@electroscience

هرگز در روزهای بارانی به ستون های برق دست نزنید...
@electroscience

✅اولین ترانسفورماتور جهان که زیمنس برای سیستم های انتقال مستقیم با ولتاژ بالا (HVDC) توسعه داده و تولید می کند و بالاترین سطح ولتاژی است که یک ترانسفورماتور کار میکند که در خطوط انتقال 1100 کیلوولتی استفاده میشود. این ترانسفورماتور بزرگترین ترانسفورماتور جهان است و دارای ابعاد 37.5 متر در 12 متر در 14.5 متر است که جابجایی و تست های این ترانسفورماتور یک چالش تکنولوژیکی را به همراه داشته است. این ترانسفورماتور به سفارش کشور چین بوده که برای خط HVDC به طول 3284 کیلومتر با ظرفیت 12 گیگاوات مورد استفاده قرار گرفته است. @electroscience

✳️اسب بخار (Horsepower) که به‌اختصار با hp نشان داده می‌شود، یکای توان است که میزان کار انجام‌شده در واحد زمان را بیان می‌کند.
این واژه در اواخر قرن هجدهم توسط مخترع اسکاتلندی، جیمز وات برای مقایسهٔ بازده موتور بخار با قدرت اسب‌های کاری به تصویب رسید. بعد از آن برای سنجش بازده موتورهای پیستونی و الکتریکی و توربین‌ها کاربرد آن بیشتر گسترش یافت. اسب بخار به‌عنوان مقیاسی از توان موتورهای درون‌سوز بیشتر در صنعت خودروسازی اصطلاحی رایج است. واحد توان در دستگاه SI وات است. یک اسب بخار، بنابر تعاریف مشهور، بین ۷۳۵٫۵ تا ۷۵۰ وات است. در منابع و محاسبات مهندسی برق، یک اسب بخار برابر با ۷۴۶ وات است. یک اسب بخار قدرت مورد نیاز برای بلند کردن وزن ۷۵ کیلوگرم (میانگین وزن یک نفر) به یک متری (۳٫۲۸ فوت) در عرض یک ثانیه است. اسب بخار متریک معادل تقریبی ۷۳۵٫۵ وات است.
@electroscience

گیت درایور @electroscience

گیت درایور @electroscience

نظریه بلوندل @electroscience

✅نظریه بلوندل
نظریه بلوندل، که به نام کاشف آن یعنی آندرو بلاندل، مهندس برق فرانسوی، نام گرفته است، به دلیل تلاش‏های او برای ساده کردن اندازه گیری انرژی الکتریکی و اعتبار سنجی این اندازه گیری‏ها انجام شده است.
این نظریه، نتیجه یک قانون الکتریکی ساده است که حداقل تعداد واتمترهای موردنیاز برای برای اندازه گیری مصرف انرژی در هر سیستم الکتریکی را تعیین می کند.
این نظریه بیان می کند که توان تحویلی به یک سیستم الکتریکی از طریق N سیم (هادی) برابر است با جمع جبری توان‏های اندازه‏گیری شده توسط N وات متر است. در این نظریه فرض شده است که N وات متر به طور جداگانه از هم متصل شده است و ولتاژهای بین دو سیم و جریان عبوری از سیم‏ها برای هر وات متر از دیگر وات‏مترها مجزاست و هیچ ارتباط الکتریکی با هم ندارند. اما این نظریه یک مرحله ساده سازی بیشتر نیز دارد و بیان میکند اگر نقطه مشترکی در سیم‏ها وجود داشته باشد، بعنوان مثال اتصال ستاره را درنظر بگیرید که در نقطه نول به هم وصل شده‏اند، می توان برای یک سیستم با N سیم از تنها N-1 وات‏متر استفاده کرد. این نظریه آقای بلاندل در کنگره بین المللی برق در شیکاگو در سال 1893 برگزیده شد.
بنابراین برای یک سیستم سه سیمه (مثل سه فاز) با استفاده از 2 وات متر و برای یک سیستم 2 سیمه (مثل تکفاز) میتوان توان سیستم را اندازه گیری کرد. این موضوع در تصاویر پست نشان داده شده است؛ اثبات این موضوع نیز برای سیستم سه سیمه نشان داده شده است.
@electroscience

بن بستی برای مهندسان وجود ندارد
دانشمندان آنچه را که هست کشف میکنند
مهندسان آنچه را که نیست خلق می کنند...

۵ اسفند روز بزرگداشت دانشمند بزرگ ایران زمین، خواجه نصیرالدین طوسی و روز مهندس بر تمام مهندسان عزیز مبارک باد.
@electroscience

روش اندازه گیری ولتاژ موثر (rms) در مولتی مترها @electroscience

✅روش اندازه گیری ولتاژ موثر (rms) در مولتی مترها

✳️معمولاً از دو روش برای سنجش ولتاژ موثر (rms) در مولتی مترهای دیجیتال (DVM) استفاده می شود، یکی اندازه گیری مقدار متوسط یکسوشده‏ی AC (که به آن AC average rectified measurement میگویند) و دیگری اندازه گیری دقیق RMS (که به آن True RMS measurement میگویند) است.
روش اندازه گیری True RMS یک راه استاندارد برای اندازه گیری مقدار موثر هر سیگنال دینامیک در تمام اشکال مختلف است و لزومی ندارد که شکل حتما سینوسی باشد.
✳️در حالی که یک مولتی متری که با روش AC average rectified اندازه گیری میکند به درد اندازه گیری سیگنالهای غیرسینوسی نمی خورد و فقط بایستی با آن مقدار موثر (rms) سیگنال سینوسی را محاسبه کرد.
✳️در شکل پست فرمول محاسبه روش True RMS و روش AC average rectified آمده است. همانطور که مشاهده می کنید در روش AC average rectified مقدار موثر سیگنال سینوسی نیز 1.11 برابر کمتر از روش درست آن یعنی True RMS است و برای حل این مشکل یک ضریب 1.11 در نتیجه ضرب میشود.
✳️نتیجه ای که در این پست میخواستیم به آن برسیم این است که برای مقدار موثر یک سیگنال سینوسی استفاده از مولتی مترهایی که True RMS را اندازه نمی گیرند مشکلی به وجود نمی آورد و مقدار درست را به ما میدهد. اما اگر شکلی که میخواهیم مقدار موثر آن را محاسبه کنیم سینوسی نباشد، در این صورت بایستی حتما از مولتی مترهای True RMS استفاده کرد و نتایج حاصل از مولتی مترهای AC average rectified برای اشکال غیرسینوسی معتبر نمی‏باشد.
@electroscience

عید پیشاپیش مبارک. سالی پر از شادی و سلامتی برای همه ❤️❤️❤️❤️🌺🌺🌺🌺
@electroscience

تخلیه الکترواستاتیک @electroscience

✅تخلیه الکترواستاتیک
تخلیه الکتروستاتیکی (Electrostatic Discharge, ESD)، پدیدهٔ لحظه‌ای و ناگهانی عبور جریان الکتریکی است که میان دو جسم با پتانسیل الکتریکی متفاوت اتفاق می‌افتد، زمانی که اختلاف پتانسیل میان آن دو، از حد معینی فراتر رود. این اصطلاح معمولاً در فیزیک، الکترونیک و دیگر علوم برای توصیف گذر ناخواسته جریان الکتریکی که ممکن است به دستگاه‌ها بسیار آسیب بزند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. پدیده رعد و برق، نمونه ای از تخلیه الکتروستاتیک میان ابر و زمین است. عوامل مختلفی مانند راه رفتن با کفش بر روی موکت میتواند موجب ایجاد بار الکتریکی در درون افراد شود. این بار الکتریکی در ارتباط با یک جسم دیگر که بار متفاوتی از بدن ما دارد منجر به پدیده جرقه میشود که همه ما تجربه این موضوع را داشته ایم. در لحظه جرقه و تخلیه شدن بار الکترواستاتیک میتواند تا 8 کیلوولت به صورت لحظه ای ولتاژ ایجاد شود.
امروزه در بحث مدارهای الکترونیکی و برقی صنعتی این پدیده بسیار مهم است. زیرا این ولتاژ بالای لحظه ای میتواند به صورت آنی یا به مرور زمان به تراشه ها و آی سی های حساس یک مدار الکتریکی آسیب جدی وارد کند یا کارکرد یک سیستم صنعتی را مختل کند. به همین منظور استانداردهای مختلفی در این حوزه پدید آمده است که یکی از مهمترین این استانداردها مربوط به استاندارد IEC 61000-4-2 است که انواع تخلیه الکترواستاتیک را دسته بندی و روش تست های آن را معین میکند.
روشها و تکنیک های مداری مختلفی برای مقابله با این پدیده وجود دارد که در پست های بعدی در مورد این روشها صحبت خواهیم کرد. فیلم همراه این پست خلاصه ای از اهمیت پدیده تخلیه الکترواستاتیک یا به اختصار ESD ارائه میدهد.
@electrosciene

کاربردهای NTC (ترمیستور با ضریب دمایی منفی) @electroscience

✅کاربردهای ترمیستورهای NTC
ترمیستور (Thermistor) عنصری است با مقاومت الکتریکی که در پاسخ به دما تغییر می کند. این نام از واژه توصیفی "مقاومت گرماگیر حساس" یا " Thermally Sensitive Resistor " مشتق شده است. ترمیستورها برای اولین بار توسط مایکل فارادی در سال 1833 کشف شد، هرچند ترمیستورهای مفید تجاری تا سال 1930 تولید نمی شد. در حال حاضر آنها به طور گسترده ای در انواع مختلفی از کاربردهای الکترونیکی، اغلب به عنوان سنسورهای دما استفاده می شود. به علاوه، استفاده‌های دیگر ترمیستورها شامل محدود کننده های جریان، محافظ های جریانی و عناصر گرمایشی نیز می‌باشد. که به دو شکل مقاومت با ضریب دمایی منفی و مثبت یا NTC و PTC وجود دارند. ترمیستورهای NTC با افزایش دما، مقدار مقاومت شان کاهش میابد و ترمیستورهای PTC با افزایش دما، مقدار مقاومت شان افزایش میابد.
ترمیستورهای NTC در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی استفاده می شود. آنها برای اندازه گیری دما، کنترل دما و جبران اثر درجه حرارت مورد استفاده قرار می گیرند. از آنها همچنین می توان برای تشخیص عدم وجود یا حضور مایع، به عنوان دستگاه محدود کننده جریان در مدار های منبع تغذیه، نظارت دما در برنامه های کاربردی خودرو و دیگر کاربردها استفاده کرد. سنسورهای NTC را می توان بسته به ویژگی های الکتریکی مورد استفاده در یک برنامه کاربردی به سه گروه تقسیم کرد:
✳️مشخصه مقاومت-دما: کاربردهای براساس این مشخصه عبارت‌اند از: اندازه‌گیری دما، کنترل و جبران اثر آن. در چنین مواردی که NTC استفاده می‌شود، دمای سنسور دمای NTC با برخی از پدیده‌های فیزیکی دیگر ارتباط دارد. بنابراین در این گروه از کاربردها نیاز است تا ترمیستور در شرایط صفر توان کار کند. به‌ عبارت‌ دیگر، برای جلوگیری از گرم شدن پروب باید سعی شود تا حد ممکن جریان عبوری از آن کم باشد.
✳️مشخصه جریان-زمان: کاربردهای براساس این مشخصه عبارت‌اند از:تاخیر زمانی،محدود کردن جریان هجومی و غیره. این مشخصه‌ها به ظرفیت حرارتی و ثابت تخلیه ترمیستور NTC استفاده شده وابسطه هستند.
✳️مشخصه ولتاژ-جریان: کاربردهای بر اساس مشخصه ولتاژ-جریان یک ترمیستور به طور کلی شامل تغییرات در شرایط محیطی یا تغییرات مدار می‌شود که منجر به تغییر در نقطه‌ی کار بر روی منحنی داده شده در مدار می‌شود.بسته به کاربرد، می‌توان از آن برای محدود کردن جریان، اندازه گیری دما یا جبران اثر درجه حرارت استفاده کرد.
@electroscience

ترانسفورماتورهای پلانار @electroscience

✅ ترانسفورماتورهای پلانار
ترانسفورماتور پلانار نوعی ترانسفورماتور فرکانس بالا یا سوئیچینگ است که با برد الکتریکی (PCB) تجمیع شده و حجم اشغال شده توسط ترانسفورماتور را بسیار کم می کند. مزیت استفاده از این نوع ترانسفورماتور حجم بسیار کمتر آن نسبت به سایر ترانسفورماتورها است و در کاربردهایی که از نظر حجم و به خصوص ارتفاع محدودیت وجود دارد، استفاده از این نوع ترانسفورماتورها بسیار رایج است. عملکرد ترانسفورماتور پلانار بسیار مطلوب بوده و از نظر هزینه نیز به صرفه تر است.
همچنین دلیل دیگر که دلیل مهمتری است، این است که در کاربردهای سوئیچینگ استفاده از ترانسفورماتورهای سوئیچینگ با پارامترهای مشخص بسیار در عملکرد مدار مهم است. بعنوان مثال در کاربرد یک مبدل سوئیچینگ رزونانسی توان بالا بایستی مقدار دقیق سلف نشتی ترانسفورماتور همان مقدار محاسبه شده باشد. با استفاده از نرم افزارهای FEM و دانستن این موضوع که محل دقیق Trace بورد مدار چاپی در ترانس پلانار مشخص است، میتوان به یک مقدار بسیار دقیق در زمینه سلف نشتی دست یافت، در حالیکه اگر همین ترانس را میخواستیم با سیم پیچ معمول بپیچیم، با نهایت دقت در رعایت تمام نکات در هنگام سیم پیچی، با توجه به اینکه محل سیم ها دقیقا مشخص نخواهد شد، باز هم تلورانس قابل توجهی در مقدار سلف نشتی محاسبه شده و بدست آمده ایجاد میشود. از این رو هم اهمیت ساختاری مثل ترانس پلانار بسیار حائز اهمیت خواهد بود.
ترانسفورماتور های پلانار هسته های منحصر به فردی دارند که به هسته های پلانار شناخته می شوند. این هسته ها بر روی بردهای الکتریکی می نشینند و ترک های روی PCB سیم پیچ های ترانسفورماتور یا سلف را تشکیل می دهد. به طور خلاصه میتوان گفت که برای طراحی سیم پیچ ها می توان از چند PCB یا PCB های چند لایه استفاده کرد. بین PCB ها در صورت لزوم از صفحات عایق نیز استفاده می شود. در ترانسفورماتور پلانار همانطور که گفته شد تمامی پارامتر های فیزیکی، الکتریکی و مغناطیسی شامل ابعاد، ضخامت و مکان دقیق دور سیم پیچ ها، میدان های الکتریکی و مغناطیسی و در نتیجه خازن و سلف نشتی ترانسفورماتور، میزان فواصل عایقی بین قسمت های مختلف ترانسفورماتور، جنس عایق استفاده شده بین سیم پیچ ها، تعداد دور سیم پیچ ها و … کاملا تحت کنترل هستند. این موضوع در طراحی های دقیق بسیار مورد اهمیت است. مزایای استفاده از ترانس پلانار را می توان به این صورت بیان کرد:
✅چگالی توان بالا
✅ارتفاع بسیار کم
✅سطح بزرگتر که دفع تلفات را بهتر می کند
✅سطح مقطع بزرگتر هسته که به کاهش تعداد دور سیم پیچ ها منجر می شود
✅کاهش اندوکتانس نشتی به دلیل کاهش تعداد دور و امکان در هم پیچیدن سیم پیچ ها
✅کاهش چشمگیر اثرات پوستی و مجاورتی
✅امکان ساخت ترانس های کاملا مشابه
@electroscience

انیمیشن نیروگاه موبایل مپنا
@electroscience