سفارش تبلیغ
صبا ویژن

شهرستان مهر*** انجمن مهندسان

 

هرکه بدخو شود، دوست و رفیقش نایاب گردند . [امام علی علیه السلام]

 
 

مدیریت| ایمیل من

| خانه

پایین

?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

سه شنبه 88/8/12  ساعت 5:39 عصر

فلز قلع

قلع عنصری فلزی به رنگ سفید ـ نقره ای است که بالای C°2/13 ساختار بلورین تترا گونال و بالاتر ازC° 161 ساختار اورترومبیک دارد . در زیرC°2/13 قلع خالص تبدیل به پودر خاکستری رنگ می شود. قلع به ندرت به صورت غیر ترکیبی در طبیعت یافت می شود. معمولاً در کانیهای کاستریت و استانین یافت می شود.این فلز به عنوان یک عنصر توسط Lavoisier شناسایی شد.

این عنصر از مدتها قبل شناخته شده بود. این عنصر به طور عمده در کانی کاسیتریت یا اکسید قلع یافت می شود. از مهمترین منابع قلع در دنیا می توان کشورهای مالاریا، بولیوی، اندونزی، زئیر، تایلند و نیجریه را نام برد. آمریکا از تولید کنندگان قلع در دنیا به شمار نمی آید اگرچه که مقادیری از این عنصر در کالیفرنیا و آلاسکا پیدا شده است. قلع از احیا زغال در کوره های انعکاسی تولید می شود.
قلع معمولی ترکیبی از 9 ایزوتوپ پایدار است. و 18 عنصر ناپایدار دیگر از این عنصرنیز شناخته شده است. این عنصر دارای خاصیت مفتول پذیر و چکش خوار است و ساختار کریستالی عالی دارد.
این عنصر دارای دو آلوتروپی با فشار نرمال در طبیعت می باشد. قلع آلفا دارای ساختار کوبیک و به رنگ خاکستری که در دمای 13.2 درجه به رنگ سفید تغییر پیدا می کند و قلع بتا که به فرم معمولی فلز قلع بتا گفته می شود. قلع بتا به رنگ سفید است و دارای ساختار مولکولی تتراگونال است که در صورت سرما دادن به این عنصر رنگ عنصر از سفید به خاکستری تغییر پیدا می کند. این تغییرات در نتیجه ناخالصی هایی است که در قلع مثل آلومینیم و روی وجود دارد و می توان با اضافه کردن آنتیموان و بیسموت از این تغییر جلوگیری نمود. تغییر حالت قلع از آلفا به بتا به عنوان قلع آفت زده نامیده می شود.
آلیاژهای قلع کاربردهای زیادی دارند. از این آلیاژها برای لحیم کاری قلع، فلز چاپ، فلز ذودگداز، آلیاژ پیوتر pewter ترکیب قلع و سرب، مفرغ، فلز یاطاقان، فلز سفید، آلیاژ ریخته گری، فسفر برنزاستفاده می شود. قلع با آب مقطر و آب شیر واکنش نمی دهد ولی با اسیدهای قوی و بازها و نمکهای اسیدها واکنش می دهد. اکسیژن به واکنشهای قلع با دیگر عناصر سرعت می بخشد. وقتی این عنصر گرم می شود در هوا به فرم Sn2 در می آید. که اسید ضعیفی به فرم نمکهای استانات با اکسیدها تولید می کند. از مهمترین ترکیبات این عنصر با ترکیب با کلرید است. نمکهای قلع برای تولید پوششهای رسانای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد.
همچنین آلیاژ قلع – نیوبیم در درجه حرارتهای پایین فوق رسانا است. این ترکیب برای ساخت رساناهای مغناطیسی و تولید میدانهای مغناطیسی بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این ترکیب برای ساخت سیمهای قلع – نیوبیوم با وزن کم و تولید میدانهای مغناطیسی برای باتری ها به کار می رود.
مقدار کمی قلع در غذا برای انسان بی خطر است. در کشور آمریکا توافق شده است که میزان 300 میلی گرم بر یک کیلوگرم قلع در غذاها به کار رود. بعضی از ترکیبات قلع در آفت کشها کاربرد دارد و در موقع استفاده از آن باید دقت کرد.
در طی 25 سال گذشته قیمت قلع تغییرهای زیادی کرده است و از 50 سنت درپوند اخیراً به حدود 4 دلار در پوند رسیده است.

 

اثرات قلع بر روی سلامتی :
قلع عمدتا در مواد آلی مختلف وجود دارد. پیوندهای قلع آلی، خطرناک ترین نوع قلع برای انسان محسوب می شوند. علیرغم این خطرات قلع در صنایع مختلفی نظیر صنعت نقاشی و پلاستیک سازی و در کشاورزی به عنوان آفت کش به کار می روند. علیرغم مضرات قلع، کاربردهای قلع آلی هنوز در حال افزایش است.
اثرات قلع آلی متفاوتند. این اثرات بستگی به نوع ماده موجود و جانداری که آن را مورد استفاده قرار داده بستگی دارد. خطرناک ترین نوع قلع آلی برای انسان، تری اتیل قلع می باشد. طول پیوندهای هیدروژن این ماده نسبتا کوتاه است. وقتی پیوندهای هیدروژن در قلع بلندتر باشد، برای سلامت انسان مضر نخواهد بود. انسان از طریق غذا، تنفس و پوست قلع را جذب می کند.
جذب قلع در طولانی مدت اثرات زیر را به همراه دارد:
-سوزش چشم و پوست
-سردرد
-شکم درد
-بیماری و سرگیجه
-اختلال در تنفس
-اختلال در دفع ادرار

اثرات دراز مدت آن عبارتند از:
-افسردگی
-آسیب کبد
-اختلال سیستم ایمنی
-اختلالات کروموزومی
-کاهش تعداد گلبولهای قرمز خون
-آسیب مغز(خشم، ناهنجاری خواب، فراموشی و سردرد)


اثرات زیست محیطی قلع :
قلع به صورت اتمی یا ملکولی خیلی سمی نیست. شکل سمی قلع، قلع آلی است. ترکیات قلع آلی مدت زمانی طولانی در محیط باقی می مانند. این ترکیبات بسیار مقاوم هستند و به راحتی تجزیه نمی شوند. بعضی از میکروارگانیسمها، ترکیبات قلع آلی را تجزیه می کنند و این قاده سالیان متمادی در خاک می ماند. به این علت، غلظت قلع آلی زیاد می شود.
وقتی قلع آلی جذب ذرات گل و لای می شود، در سیستمهای آبی پخش می شود. این قلع، به اکوسیستمهای آبی آسیب زیادی می رساند زیرا برای قارچها، جلبکها و فیتوپلانکتونها بسیارسمی است. فیتوپلانکتون، در اکوسیستمهای آبی عضو بسیار مهمی است و اکسیژن لازم برای جانداران دیگر را تامین می کند. به علاوه در زنجیره غذایی آبیان هم نقش مهمی دارد.
سمیت انواع مختلف قلع آلی، بسیار متفاوت است. تری بوتیلین قلع، برای ماهی ها و قارچها سمی ترین ترکیب است. در حالی که تری فنیل قلع، برای فیتوپلانکتونها مضرتر می باشد. قلع آلی رشد، تولید مثل، سیستمهای آنزیمی و الگوی تغذیه جانداران آبزی را مختل می کند. این ماده عمدتا در لایه بالایی آب وجود دارد.

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر قلع :
عدد اتمی: 50
جرم اتمی: 118.69
نقطه ذوب : C° 231.93
نقطه جوش : C° 2602
شعاع اتمی : ? 1.72
ظرفیت: 2و4
رنگ: خاکستری نقره ای
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: 14
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 708.6
شکل الکترونی: 5s24d105p2
شعاع یونی: ? 0.69
الکترونگاتیوی: 1.96
حالت اکسیداسیون: 2و4
دانسیته: 7.31
گرمای فروپاشی : Kj/mol 7.029
گرمای تبخیر : Kj/mol 295.8
مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000109
گرمای ویژه: J/g Ko 0.227
دوره تناوبی:5

درجه اشتعال : در حالت جامد غیر قابل اشتعال
شماره سطح انرژی : 5
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 18
پنجمین انرژی : 4

ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Sn-112 پایدار
Sn-113 115.1 روز
Sn-114 پایدار
Sn-115 پایدار
Sn-116 پایدار
Sn-117 پایدار
Sn-117m 13.6 روز
Sn-118 پایدار
Sn-119 پایدار
Sn-119m 293.0 روز
Sn-120 پایدار
Sn-121 1.12 روز
Sn-121m 55.0 سال
Sn-122 پایدار
Sn-123 129.2 روز
Sn-123m 40.1 دقیقه
Sn-124 پایدار
Sn-125 9.63 روز
Sn-125m 9.5 دقیقه
Sn-126 100000.0 سال

اشکال دیگر :
تترا هیدرید قلع SnH4 و هگزا هیدرید قلع Sn2H6
اکسید قلع SnO و دی اکسید قلع SnO2
دی کلرید قلع SnCl2 و تترا کلرید قلع SnCl4


منابع : سنگ معدن کاسیتریت
کاربرد : فلز قلع به صورت عنصری خالص کاربرد چندانی ندارد و معمولاً به صورت آلیاژ بکارمی رود . به عنوان پوشش داخلی قوطی کنسرو ، در سولدر (33%Sn:67%Pb) ، برنز (20%Sn:80%Cu) و مفرغ به کار می رود . فلورید قلع ترکیبی است که در برخی از خمیر دندانها به کار می رود . در ساخت مواد هادی مغناطیس نیز به کار می رود . همچنین در لحیم کاری نیز بکار می رود .




 


نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 5:29 عصر

علم فیزیک

فیزیک از واژه یونانی physikos به معنی « طبیعی» و physis به معنی « طبیعت» گرفته شده است. پس فیزیک علم طبیعت است به عبارتی در عرصه علم پدیده های طبیعی را بررسی می کند.

علم فیزیک


علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می کند.مفاهیم بنیادی پدیده های طبیعی تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح می شوند.این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می شوند به طوریکه قوانین فیزیک و روابط ریاضی با هم در توافق بوده و مکمل هم هستند.و دو تایی قادرند کلیه پدیده های فیزیکی را توصیف نمایند.

تاریخچه علم فیزیک

- از روزگاران باستان مردم سعی می کردند رفتار ماده را بفهمند. و بدانند که:چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟ چرا برخی مواد سنگینترند؟ و... همچنین جهان ، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید برای همه معما بود.

- قبل از ارسطو تحقیقاتی که مربوط به فیزیک می شد ، بیشتر در زمینه نجوم صورت می گرفت. علت آن در این بود که لااقل بعضی از مسائل نجوم معین و محدود بود و به آسانی امکان داشت که آنها را از مسائل فیزیک جدا کنند. در برابر سوالاتی که پیش می آمد گاه خرافاتی درست می کردند، گاه تئوریهایی پیشنهاد می شد که بیشتر آنها نادرست بود.

این تئوریها اغلب برگرفته ازعبارتهای فلسفی بودند و هرگز بوسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمی شدند. و بعضی مواقع نیز جوابهایی داده می شد که لااقل بصورت اجمالی و با تقریب کافی بنظر می رسید.

- جهان به دو قسمت تقسیم می شد: جهان تحت فلک قمر و مابقی جهان.مسائل فیزیکی اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسائل نجومی مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز« فیزیک ارسطو» یا بطور صحیحتر« فیزیک مشائی» بود که در چند کتاب مانند« فیزیک»،« آسمان»،« آثار جوی»،« مکانیک»، و حتی« مابعدالطبیعه» دیده می شد.

- تا اینکه در قرن 17 ، گالیله برای اولین باربه منظور قانونی کردن تئوریهای فیزیک ، از آزمایش استفاده کرد. او تئوریها را فرمولبندی کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسی را با موفقیت آزمایش کرد. پس از گالیله ، اسحاق نیوتن ، قوانین معروف خود «قوانین حرکت نیوتن) را ارائه کرد که به خوبی با تجربه سازگار بودند.

- بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمی و عملی خود را یافت و روزبه روز پیشرفت کرد، مباحث آن گسترده تر شد، تا آنجا که...

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 06:02 04/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(1)

دانشمندان ابراز امیدواری کردند که گرمای در حال جوشش موجود در زیر پوسته زمین در آینده ای نزدیک به منبع جدیدی از انرژی تبدیل شود.

به گزارش مهر، دانشمندان دانشگاه MIT مدعی شده اند که برای کشوری همچون آمریکا که در آینده با مشکلات عدیده ای در زمینه انرژی مواجه خواهد بود، این منبع ناشناخته از انرژی قابل توجه خواهد بود.

از این رو گروهی متشکل از 18 تن از دانشمندان دانشگاه MIT قصد دارند تا نگاه جدیدی به منبع هنگفت انرژی نهفته در زیر پاهای ما و دقیقا در زیر پوسته زمین داشته باشند.

دانشمندان معتقدند ....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 05:52 04/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(0)

محققان برای نخستین بار موفق به مشاهده مستقیم ارتباط آتشفشان با وقوع رعد و برق شده‌اند

به گزارش پایگاه ملی داده‌های علوم زمین به نقل از سایت اینترنتی "لایو ساینس"، آتشفشانها می‌توانند سبب وقوع زلزله، ریزش بهمن و جاری شدن مواد مذاب شوند و نتایج مطالعه جدید ارتباط فوران آتشفشانها با وقوع آذرخش را نیز اثبات می‌کند.

گروهی از محققان موسسه فناوری "نیو مکزیکو" در آمریکا برای شناسایی ارتباط فوران آتشفشانها با وقوع رعد و برق، اقدام به نصب گیرنده‌های رادیویی در اطراف کوه آتشفشان "آگوستاین" در نزدیکی آلاسکا کردند.

آتشفشان "آگوستاین" در یک جزیره غیر مسکونی در خلیج "کوک" واقع شده و تقریبا هر ده سال یکبار فوران می‌کند.

"رونالد تامس" محقق این موسسه پیش از این نیز از روش مشابهی برای مطالعه رعد و برقهای ایجاد شده در توفانها استفاده کرده بود. وقوع رعد و برق سبب ایجاد .....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 05:38 04/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(0)

کشفِ حقیقتِ گردش ِ زمین آغاز عصر جدیدی است

گرچه در سپیده دم این عصر هنوز گالیله نمی تواند طلب شیر فروش را بدهد

همین اجبارمعشیت او را ناگزیر میکند که برای چندر غاز توی کله ی هر زبان

نفهمی فرو کند که دو خط موازی در بی نهایت به هم میرسند

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 06:55 03/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(2)

وقتی که الکترون در یکی از مدارهای مجاز یا حالت پایه قرار داردهیچ انرژی توسط اتم ساتع نمی شود . هر یک از این مدار های مجاز به یک تراز انرژی معین یا حالت انرژی معین مربوط می شوند. الکترونها و اتم ها با حرکت از یک مدار با انرژی بالاتر (دور تر از هسته) به یک مدار با انرژی کمتر ( نزدیکتر به هسته ) ، انرژی از دست می دهند. این انرژی به صورت یک فوتون با انرژی است.

در اتمها مدارهای مجزا و متعددی وجود دارد و بنابر این انتقالات مختلفی ممکن اسن انجام شود. از این رو یک اتم انرژی های مختلفی را می تواند گسیل کند. به طور کلی هر اتم تمایل دارد در حالت انرژی های پایین تر قرار گیرد از این رو برای ایجاد طیف اتمی الکترونها را با تحریک کردن به تراز های بالاتر میفرستند. این عمل در لوله های تخلیه و به کمک حرارت یا برخورد الکترونهای دیگر و یا به کمک تابش با طول موجهای مناسب انجام پذیر است. هر طول موجی که توسط اتم در حال تحریک گسیل شود، میتواند توسط آن وقتی که در تراز های پایین انرژی قرار دارد جذب شود . البته انرژی فوتون های برخورد کننده باید خیلی نزدیک به اختلاف انرژی بین دو تراز انرژی اتم درگیر باشد. این حالت را جذب تشدیدی می گویند.
اگر اتم در یک تراز پایین تر تحت تابش با فرکانس قرار بگیرد ، احتمال بسیار زیادی وجود دارد که اتم با جذب این فوتون تحریک شده و به تراز بالاتر برود. این فرآیند را جذب برانگیخته می گویند.
اتم بلافاصله (چند نانو ثانیه) بعد از تحریک شدن به تراز بالاتر انرژی می رود و با گسیل فوتونی با انرژی به تراز پایین انرژی باز می گردد . فرآیند گسیل پرتو می تواند به دو صورت خود به خودی یا تحریکی انجام شود.
دو نکته در رابطه با گسیل تحریکی وجود دارد :
1 - فوتونی که با گسیل برانگیخته تولید می شود دارای همان انرژی و فرکانس فوتون تحریک کننده است
2 - امواج نوری مربوط به هر دو فوتون هم فازند و دارای پولاریزاسیون مشابه هستند
به این معنی که در اتمی که به صورت برانگیخته مجبور به تابش نوری می شود ، موجی که باعث ایجاد فرآیند شده به فوتون اضافه می شود به طوری که یکدیگر را تقویت می کنند و دامنه های آنها افزایش میابد . پس ما امکان تقویت نور به وسیله گسیل های تحریکی تابش را خواهیم داشت.
تابش های تحریک شده همدوس هستند. یعنی همه امواج سازنده چنین تابش هایی هم فاز هستند .
این فرایند با گسیل خود به خودی تفاوت اساسی دارد. چون در آنجا اتمها کاملا به صورت اتفاقی کسیل می کنند به طوری که رابطه خاص فازی بین امواج وجود ندارد و اینگونه تابش ها غیر همدوس هستند

لیزر های واقعی

در قلب هر لیزر ماده فعالی وجود دارد که باعث ایجاد خروجی لیزر در باریکه ای از طول موجها است.در حقیقت لیزر ها با نام ماده فعال آنها شناخته می شوند. به طور کلی ماده های متفاوتی به عنوان ماده فعال لیزری مورد استفاده قرار می گیرد. به طور مثال اولین لیزر در سال 1960 با استفاده از کریستال صورتی یاقوت ساخته شد.
امروزه تعداد و انواع مواد استفاده شده به عنوان ماده فعال لیزری افزایش یافته است به طوری که .....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 06:38 03/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(0)

آلبرت انیشتین

آلبرت انیشتین، در سال 1879 در شهر اولم آلمان زاده شد. انیشتین در یادگیری زبان کند بود و حتی تا نه سالگی کاملا روان حرف نمی زد بطوری که پدر و مادرش به وحشت افتادند که مبادا فرزندشان ناقص و غیر عادی باشد. به علاوه سخت از مدرسه متنفر بود و فقط در درس های ریاضیات و علوم خوب کار می کرد. در ایام کودکی نواختن ویولون را هم یادگرفت و در آن تبحر پیدا کرد. در 1895 برای ثبت نام در مدرسه پلی تکنیک فدرال سوئیس در زوریخ اقدام کرد اما در امتحان ورودی پذیرفته نشد، ولی در امتحان سال بعد موفق شد و به عضویت مدرسه پلی تکنیک درآمد و در سال 1900 از آن فارغ التحصیل شد. در 1901 به تابعیت سوئیس درآمد و نیز در همین سال نخستین مقاله علمی اش را به چاپ رساند. سال بعد شغلی در دفتر ثبت اختراعات سوئیس در شهر برن به دست آورد. در همین دوره با یکی ا ز همکلاسی های قبلی اش در مدرسه پلی تکنیک ازدواج کرد اما پس از مدتی از وی جدا شد و با دختر خاله خود ازدواج کرد. سال 1905 سالی سرنوشت ساز برای انیشتین بود: در حالی که هنوز کارمند دفتر ثبت اختراعات بود پنج مقاله در نشریه فیزیک (Annalen der physic) منتشر کرد که نوشته هایی متحول کننده از کار درآمدند

راوی راویندارا که نوشته اش درباره انیشتین یکی از منابع این گفتار است در این باره می نویسد: سه تا از این مقالات (که در زمره بزرگترین نوشته های تاریخ علم قرار دارند) به تعبیر رابرت اوپنهایمر "به غایت زیبا و درخشان" بودند. یکی از آنها نظریه نسبیت خاص انیشتین را بیان می کرد. یکی دیگر از این نوشته ها، مقاله مهمی درباره حرکت براونی (Brownian motion) و دیگری راجع به اثر فتوالکتریک بود. انیشتین در این اثر به طرح یک مفهوم اساسی در فیزیک کوانتم پرداخت یعنی مفهوم کوانتای انرژی نور که بعدا فوتون نام گرفت. در واقع انیشتین به خاطر کارش در زمینه اثر فتوالکتریک و نه نظریه نسبیت بود که جایزه نوبل فیزیک را در سال 1922 دریافت کرد.

در 1909 سمت استادی در دانشگاه زوریخ یافت. و در سال 1913 اولین مقاله اش درباره نظریه نسبیت عام را منتشر کرد. این کار در سال 1916 یعنی زمانی که انیشتین ......

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 05:42 03/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(0)

انرژی هسته ای

انرژی هسته ای از نظر تولید الکتریسیته، اگر به درستی و اصولی به توسعه تکنولوژی و بهره برداری آن پرداخته شود، انرژی نسبتا پاک، فراوان و ارزان با عمر نسبتا درازتر خواهد بود.


گرچه انرژی های تجدید پذیر مثل باد و آفتاب بسیار تمیزتر محسوب می شوند ولی اولا دسترسی و توسعه آن در همه جا میسر نیست وهمچنین تا به امروز هزینه واحد تولید الکتریسیته از طریق انرژی های تجدید پذیر در مقام مقایسه با انرژی های فسیلی و حتی هسته ای هنوز خیلی گرانتر است. امید است تا آینده نه چندان دور تکنولوژی های بهره برداری از این نوع انرژی ها نیز اقتصادی و قابل رقابت با بقیه منابع انرژی شود.
اهمیت انرژی هسته ای وقتی بهتر درک می شود که دریابیم:
اولا انرژی های فسیلی بسیار محدود و روبه اتمام هستند.
ثانیا مواد فسیلی در زندگی امروز و فردای بشر مصارف دیگری دارند که هم به لحاظ ارزش افزوده و هم به لحاظ نوع و کیفیت استفاده، اجتناب از آن غیر ممکن است.
ثالثا سوزاندن آن به شکل های امروزی، محیط زیست را به شدت مخاطره آمیز و نهایتا زندگی سالم را در سرتا سرزمین نامیسر می گرداند.
رابعا با توضیحی که داده خواهد شد با استفاده از نسل های جدید راکتورهای هسته ای شکاف عمر منابع انرژی هسته ای از مرز حدود 100 سال به هزاران سال خواهد رسید.
خامسا با پیدایش زیربناهای تکنولوژیکی، علمی و دانشگاهی و امکان بهره برداری از انرژی هسته ای گداخت تمامی منابع هیدروژن، لیستیم و ... در سرتاسرگیتی بالقوه تبدیل به منابع انرژی هسته ای می شوند.

.
آنچه که در بالا در مورد انرژی هسته ای گفته شد بخشی از فعالیت های آشکار آن است. بخش دیگری از بهره برداری های صلح آمیز از انرژی هسته ای که ظاهرا مغفول مانده است، صدها نوع کاربردهای متنوع در زندگی روزمره مردم و چرخش ساز وکار ناشی از آن است که مجموع این بازدهی و پیشرفت ها حاصلی بیش از استحصال نیرو از این منابع بزرگ خدادادی دارد.

براساس گزارش های رسمی آژانس بین المللی انرژی اتمی به استناد منابع تورم، ذخیره محاسبه شدن قطعی جهانی اورانیم با قیمت کمتر از 80 دلا ر برای هر کیلو حداقل ده میلیون تن است.
چنانچه در نظر گیریم هر راکتور یک هزار مگاواتی 50 سال عمر کند و هرسال 200 تن اورانیم مصرف کند حداقل برای مصرف یک هزار راکتور حرارتی برای مدت فوق ذخیره موجود است. چنانچه ذخایر جدید وانواع دیگر به آن اضافه شود، این زمان تا 2 یا 3 برابر نهایتا افزایش خواهد یافت. ولی چنانچه راکتورهای نسل سوم وچهارم از نوع سریع وزاینده مورد استفاده قرار گیرند باعث می شوند که .....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 03:58 02/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(1)

انرژی خورشیدی

.

انرژی خورشیدی عظیم ترین منبع انرژی در جهان است. این انرژی پاک، ارزان و بی پایان بوده و در بیشتر مناطق کره زمین قابل استحصال می باشد. محدودیت منابع فسیلی و پیامدهای حاصل از تغییرات زیست محیطی و آب و هوای جهانی، فرصتهای مناسبی را برای رقابت انرژی خورشیدی با انرژیهای فسیلی خصوصا در کشورهایی با پتانسیل بالای تابش ایجاد نموده است.

.

.

سیستمهای انرژی خورشیدی، فنآوریهای جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز تجاری و صنعتی بکار می روند.

فنآوریهای حرارتی خورشیدی به دو بخش نیروگاههای حرارتی خورشیدی و کاربردهای غیر نیروگاهی سیستمهای خورشیدی تقسیم بندی می شوند.

نیروگاههای حرارتی خورشیدی از تابش مستقیم خورشید استفاده می کنند. این بخش از تابش خورشید توسط ابرها، دود یا گرد و غبار منحرف نمی شود. بنابراین، نیروگاههای حرارتی- خورشیدی باید در مناطقی که از تابش مناسب خورشید برخوردار هستند ساخته شوند. سایتهای مناسب برای ساخت نیروگاههای خورشیدی از تابش خورشید 2000 کیلوات ساعت بر هر متر مربع سالانه برخوردار هستند، مناطق مناسب تر جهت احداث این نوع نیروگاهها از تابشی بیش از 2800 کیلوات ساعت بر هر متر مربع سالانه برخوردار هستند. به طور معمول نقاطی برای این سایتها مناسب هستند که آب و هوا و گیاهان منطقه رطوبت و گرد وغبار زیادی را در اتمسفر ایجاد نمی کنند مانند استپها، بوته زار، صحراهای نیمه خشک و صحراها که به طور معمول در عرض جغرافیایی شمال یا جنوب کمتر از 40 درجه قرار دارند. از مناطق مستعد می توان به جنوب غربی ایالات متحده آمریکا، کشورهای مدیترانه ای اروپا، خاور میانه و خاور نزدیک، ایران و صحراهای هند، پاکستان، چین و استرالیا اشاره نمود

در بسیاری از مناطق جهان می توان با استفاده از تکنولوژیهای حرارتی-خورشیدی در مساحت یک کیلو متر مربع از زمین، 100 الی 300 گیگاوات ساعت الکتریسیته خورشیدی تولید نمود. این مقدار معادل تولید سالانه نیروگاههای متداول فسیلی، زغال سنگ یا گازی با ظرفیت 50 مگاوات در بار متوسط است.
یک نیروگاه خورشیدی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارتهای بالا ایجاد می کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدلهای حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. نیروگاه های خورشیدی بر اساس نوع متمرکز کننده ها به سه دسته تقسیم می شوند که عبارتند از : .....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 11:10 01/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(1)

تامسون Thamson

در سال 1906به خاطر اهمیت فوق العاده ی بررسی های نظری و تجربی در زمینه ی رسانش الکتریکی گازها ،برنده ی جایزه ی نوبل شد.

تامسون،سرجف جان

ملیت:بریتانیایی

تولد:18 دسامبر 1865،منچستر

فوت:30 اوت 1940،کمبریج

تامسون در ترینیتی کالج،کمبریج، تحصیل کرد و از سال 1882 به هیات استادان ریاضی همان کالج پیوست. از 1884 تا 1919 متصدی کرسی کاوندیش فیزیک تجربی در کمبریج بود. او بعد از لرد رالی به این سمت منصوب شد. پسرش،ج.پی. تامسون، نیز در سال 1937 برنده ی جایزه ی نوبل شد.


نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 5:29 عصر

علم فیزیک

فیزیک از واژه یونانی physikos به معنی « طبیعی» و physis به معنی « طبیعت» گرفته شده است. پس فیزیک علم طبیعت است به عبارتی در عرصه علم پدیده های طبیعی را بررسی می کند.

علم فیزیک


علم فیزیک رفتار و اثر متقابل ماده و نیرو را مطالعه می کند.مفاهیم بنیادی پدیده های طبیعی تحت عنوان قوانین فیزیک مطرح می شوند.این قوانین به توسط علوم ریاضی فرمول بندی می شوند به طوریکه قوانین فیزیک و روابط ریاضی با هم در توافق بوده و مکمل هم هستند.و دو تایی قادرند کلیه پدیده های فیزیکی را توصیف نمایند.

تاریخچه علم فیزیک

- از روزگاران باستان مردم سعی می کردند رفتار ماده را بفهمند. و بدانند که:چرا مواد مختلف خواص متفاوت دارند؟ چرا برخی مواد سنگینترند؟ و... همچنین جهان ، تشکیل زمین و رفتار اجرام آسمانی مانند ماه و خورشید برای همه معما بود.

- قبل از ارسطو تحقیقاتی که مربوط به فیزیک می شد ، بیشتر در زمینه نجوم صورت می گرفت. علت آن در این بود که لااقل بعضی از مسائل نجوم معین و محدود بود و به آسانی امکان داشت که آنها را از مسائل فیزیک جدا کنند. در برابر سوالاتی که پیش می آمد گاه خرافاتی درست می کردند، گاه تئوریهایی پیشنهاد می شد که بیشتر آنها نادرست بود.

این تئوریها اغلب برگرفته ازعبارتهای فلسفی بودند و هرگز بوسیله تجربه و آزمایش تحقیق نمی شدند. و بعضی مواقع نیز جوابهایی داده می شد که لااقل بصورت اجمالی و با تقریب کافی بنظر می رسید.

- جهان به دو قسمت تقسیم می شد: جهان تحت فلک قمر و مابقی جهان.مسائل فیزیکی اغلب مربوط به جهان زیر ماه بود و مسائل نجومی مربوط به ماه و آن طرف ماه نیز« فیزیک ارسطو» یا بطور صحیحتر« فیزیک مشائی» بود که در چند کتاب مانند« فیزیک»،« آسمان»،« آثار جوی»،« مکانیک»، و حتی« مابعدالطبیعه» دیده می شد.

- تا اینکه در قرن 17 ، گالیله برای اولین باربه منظور قانونی کردن تئوریهای فیزیک ، از آزمایش استفاده کرد. او تئوریها را فرمولبندی کرد و چندین نتیجه از دینامیک و اینرسی را با موفقیت آزمایش کرد. پس از گالیله ، اسحاق نیوتن ، قوانین معروف خود «قوانین حرکت نیوتن) را ارائه کرد که به خوبی با تجربه سازگار بودند.

- بدین ترتیب فیزیک جایگاه علمی و عملی خود را یافت و روزبه روز پیشرفت کرد، مباحث آن گسترده تر شد، تا آنجا که...

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 06:02 04/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(1)

دانشمندان ابراز امیدواری کردند که گرمای در حال جوشش موجود در زیر پوسته زمین در آینده ای نزدیک به منبع جدیدی از انرژی تبدیل شود.

به گزارش مهر، دانشمندان دانشگاه MIT مدعی شده اند که برای کشوری همچون آمریکا که در آینده با مشکلات عدیده ای در زمینه انرژی مواجه خواهد بود، این منبع ناشناخته از انرژی قابل توجه خواهد بود.

از این رو گروهی متشکل از 18 تن از دانشمندان دانشگاه MIT قصد دارند تا نگاه جدیدی به منبع هنگفت انرژی نهفته در زیر پاهای ما و دقیقا در زیر پوسته زمین داشته باشند.

دانشمندان معتقدند ....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 05:52 04/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(0)

محققان برای نخستین بار موفق به مشاهده مستقیم ارتباط آتشفشان با وقوع رعد و برق شده‌اند

به گزارش پایگاه ملی داده‌های علوم زمین به نقل از سایت اینترنتی "لایو ساینس"، آتشفشانها می‌توانند سبب وقوع زلزله، ریزش بهمن و جاری شدن مواد مذاب شوند و نتایج مطالعه جدید ارتباط فوران آتشفشانها با وقوع آذرخش را نیز اثبات می‌کند.

گروهی از محققان موسسه فناوری "نیو مکزیکو" در آمریکا برای شناسایی ارتباط فوران آتشفشانها با وقوع رعد و برق، اقدام به نصب گیرنده‌های رادیویی در اطراف کوه آتشفشان "آگوستاین" در نزدیکی آلاسکا کردند.

آتشفشان "آگوستاین" در یک جزیره غیر مسکونی در خلیج "کوک" واقع شده و تقریبا هر ده سال یکبار فوران می‌کند.

"رونالد تامس" محقق این موسسه پیش از این نیز از روش مشابهی برای مطالعه رعد و برقهای ایجاد شده در توفانها استفاده کرده بود. وقوع رعد و برق سبب ایجاد .....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 05:38 04/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(0)

کشفِ حقیقتِ گردش ِ زمین آغاز عصر جدیدی است

گرچه در سپیده دم این عصر هنوز گالیله نمی تواند طلب شیر فروش را بدهد

همین اجبارمعشیت او را ناگزیر میکند که برای چندر غاز توی کله ی هر زبان

نفهمی فرو کند که دو خط موازی در بی نهایت به هم میرسند

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 06:55 03/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(2)

وقتی که الکترون در یکی از مدارهای مجاز یا حالت پایه قرار داردهیچ انرژی توسط اتم ساتع نمی شود . هر یک از این مدار های مجاز به یک تراز انرژی معین یا حالت انرژی معین مربوط می شوند. الکترونها و اتم ها با حرکت از یک مدار با انرژی بالاتر (دور تر از هسته) به یک مدار با انرژی کمتر ( نزدیکتر به هسته ) ، انرژی از دست می دهند. این انرژی به صورت یک فوتون با انرژی است.

در اتمها مدارهای مجزا و متعددی وجود دارد و بنابر این انتقالات مختلفی ممکن اسن انجام شود. از این رو یک اتم انرژی های مختلفی را می تواند گسیل کند. به طور کلی هر اتم تمایل دارد در حالت انرژی های پایین تر قرار گیرد از این رو برای ایجاد طیف اتمی الکترونها را با تحریک کردن به تراز های بالاتر میفرستند. این عمل در لوله های تخلیه و به کمک حرارت یا برخورد الکترونهای دیگر و یا به کمک تابش با طول موجهای مناسب انجام پذیر است. هر طول موجی که توسط اتم در حال تحریک گسیل شود، میتواند توسط آن وقتی که در تراز های پایین انرژی قرار دارد جذب شود . البته انرژی فوتون های برخورد کننده باید خیلی نزدیک به اختلاف انرژی بین دو تراز انرژی اتم درگیر باشد. این حالت را جذب تشدیدی می گویند.
اگر اتم در یک تراز پایین تر تحت تابش با فرکانس قرار بگیرد ، احتمال بسیار زیادی وجود دارد که اتم با جذب این فوتون تحریک شده و به تراز بالاتر برود. این فرآیند را جذب برانگیخته می گویند.
اتم بلافاصله (چند نانو ثانیه) بعد از تحریک شدن به تراز بالاتر انرژی می رود و با گسیل فوتونی با انرژی به تراز پایین انرژی باز می گردد . فرآیند گسیل پرتو می تواند به دو صورت خود به خودی یا تحریکی انجام شود.
دو نکته در رابطه با گسیل تحریکی وجود دارد :
1 - فوتونی که با گسیل برانگیخته تولید می شود دارای همان انرژی و فرکانس فوتون تحریک کننده است
2 - امواج نوری مربوط به هر دو فوتون هم فازند و دارای پولاریزاسیون مشابه هستند
به این معنی که در اتمی که به صورت برانگیخته مجبور به تابش نوری می شود ، موجی که باعث ایجاد فرآیند شده به فوتون اضافه می شود به طوری که یکدیگر را تقویت می کنند و دامنه های آنها افزایش میابد . پس ما امکان تقویت نور به وسیله گسیل های تحریکی تابش را خواهیم داشت.
تابش های تحریک شده همدوس هستند. یعنی همه امواج سازنده چنین تابش هایی هم فاز هستند .
این فرایند با گسیل خود به خودی تفاوت اساسی دارد. چون در آنجا اتمها کاملا به صورت اتفاقی کسیل می کنند به طوری که رابطه خاص فازی بین امواج وجود ندارد و اینگونه تابش ها غیر همدوس هستند

لیزر های واقعی

در قلب هر لیزر ماده فعالی وجود دارد که باعث ایجاد خروجی لیزر در باریکه ای از طول موجها است.در حقیقت لیزر ها با نام ماده فعال آنها شناخته می شوند. به طور کلی ماده های متفاوتی به عنوان ماده فعال لیزری مورد استفاده قرار می گیرد. به طور مثال اولین لیزر در سال 1960 با استفاده از کریستال صورتی یاقوت ساخته شد.
امروزه تعداد و انواع مواد استفاده شده به عنوان ماده فعال لیزری افزایش یافته است به طوری که .....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 06:38 03/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(0)

آلبرت انیشتین

آلبرت انیشتین، در سال 1879 در شهر اولم آلمان زاده شد. انیشتین در یادگیری زبان کند بود و حتی تا نه سالگی کاملا روان حرف نمی زد بطوری که پدر و مادرش به وحشت افتادند که مبادا فرزندشان ناقص و غیر عادی باشد. به علاوه سخت از مدرسه متنفر بود و فقط در درس های ریاضیات و علوم خوب کار می کرد. در ایام کودکی نواختن ویولون را هم یادگرفت و در آن تبحر پیدا کرد. در 1895 برای ثبت نام در مدرسه پلی تکنیک فدرال سوئیس در زوریخ اقدام کرد اما در امتحان ورودی پذیرفته نشد، ولی در امتحان سال بعد موفق شد و به عضویت مدرسه پلی تکنیک درآمد و در سال 1900 از آن فارغ التحصیل شد. در 1901 به تابعیت سوئیس درآمد و نیز در همین سال نخستین مقاله علمی اش را به چاپ رساند. سال بعد شغلی در دفتر ثبت اختراعات سوئیس در شهر برن به دست آورد. در همین دوره با یکی ا ز همکلاسی های قبلی اش در مدرسه پلی تکنیک ازدواج کرد اما پس از مدتی از وی جدا شد و با دختر خاله خود ازدواج کرد. سال 1905 سالی سرنوشت ساز برای انیشتین بود: در حالی که هنوز کارمند دفتر ثبت اختراعات بود پنج مقاله در نشریه فیزیک (Annalen der physic) منتشر کرد که نوشته هایی متحول کننده از کار درآمدند

راوی راویندارا که نوشته اش درباره انیشتین یکی از منابع این گفتار است در این باره می نویسد: سه تا از این مقالات (که در زمره بزرگترین نوشته های تاریخ علم قرار دارند) به تعبیر رابرت اوپنهایمر "به غایت زیبا و درخشان" بودند. یکی از آنها نظریه نسبیت خاص انیشتین را بیان می کرد. یکی دیگر از این نوشته ها، مقاله مهمی درباره حرکت براونی (Brownian motion) و دیگری راجع به اثر فتوالکتریک بود. انیشتین در این اثر به طرح یک مفهوم اساسی در فیزیک کوانتم پرداخت یعنی مفهوم کوانتای انرژی نور که بعدا فوتون نام گرفت. در واقع انیشتین به خاطر کارش در زمینه اثر فتوالکتریک و نه نظریه نسبیت بود که جایزه نوبل فیزیک را در سال 1922 دریافت کرد.

در 1909 سمت استادی در دانشگاه زوریخ یافت. و در سال 1913 اولین مقاله اش درباره نظریه نسبیت عام را منتشر کرد. این کار در سال 1916 یعنی زمانی که انیشتین ......

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 05:42 03/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(0)

انرژی هسته ای

انرژی هسته ای از نظر تولید الکتریسیته، اگر به درستی و اصولی به توسعه تکنولوژی و بهره برداری آن پرداخته شود، انرژی نسبتا پاک، فراوان و ارزان با عمر نسبتا درازتر خواهد بود.


گرچه انرژی های تجدید پذیر مثل باد و آفتاب بسیار تمیزتر محسوب می شوند ولی اولا دسترسی و توسعه آن در همه جا میسر نیست وهمچنین تا به امروز هزینه واحد تولید الکتریسیته از طریق انرژی های تجدید پذیر در مقام مقایسه با انرژی های فسیلی و حتی هسته ای هنوز خیلی گرانتر است. امید است تا آینده نه چندان دور تکنولوژی های بهره برداری از این نوع انرژی ها نیز اقتصادی و قابل رقابت با بقیه منابع انرژی شود.
اهمیت انرژی هسته ای وقتی بهتر درک می شود که دریابیم:
اولا انرژی های فسیلی بسیار محدود و روبه اتمام هستند.
ثانیا مواد فسیلی در زندگی امروز و فردای بشر مصارف دیگری دارند که هم به لحاظ ارزش افزوده و هم به لحاظ نوع و کیفیت استفاده، اجتناب از آن غیر ممکن است.
ثالثا سوزاندن آن به شکل های امروزی، محیط زیست را به شدت مخاطره آمیز و نهایتا زندگی سالم را در سرتا سرزمین نامیسر می گرداند.
رابعا با توضیحی که داده خواهد شد با استفاده از نسل های جدید راکتورهای هسته ای شکاف عمر منابع انرژی هسته ای از مرز حدود 100 سال به هزاران سال خواهد رسید.
خامسا با پیدایش زیربناهای تکنولوژیکی، علمی و دانشگاهی و امکان بهره برداری از انرژی هسته ای گداخت تمامی منابع هیدروژن، لیستیم و ... در سرتاسرگیتی بالقوه تبدیل به منابع انرژی هسته ای می شوند.

.
آنچه که در بالا در مورد انرژی هسته ای گفته شد بخشی از فعالیت های آشکار آن است. بخش دیگری از بهره برداری های صلح آمیز از انرژی هسته ای که ظاهرا مغفول مانده است، صدها نوع کاربردهای متنوع در زندگی روزمره مردم و چرخش ساز وکار ناشی از آن است که مجموع این بازدهی و پیشرفت ها حاصلی بیش از استحصال نیرو از این منابع بزرگ خدادادی دارد.

براساس گزارش های رسمی آژانس بین المللی انرژی اتمی به استناد منابع تورم، ذخیره محاسبه شدن قطعی جهانی اورانیم با قیمت کمتر از 80 دلا ر برای هر کیلو حداقل ده میلیون تن است.
چنانچه در نظر گیریم هر راکتور یک هزار مگاواتی 50 سال عمر کند و هرسال 200 تن اورانیم مصرف کند حداقل برای مصرف یک هزار راکتور حرارتی برای مدت فوق ذخیره موجود است. چنانچه ذخایر جدید وانواع دیگر به آن اضافه شود، این زمان تا 2 یا 3 برابر نهایتا افزایش خواهد یافت. ولی چنانچه راکتورهای نسل سوم وچهارم از نوع سریع وزاینده مورد استفاده قرار گیرند باعث می شوند که .....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 03:58 02/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(1)

انرژی خورشیدی

.

انرژی خورشیدی عظیم ترین منبع انرژی در جهان است. این انرژی پاک، ارزان و بی پایان بوده و در بیشتر مناطق کره زمین قابل استحصال می باشد. محدودیت منابع فسیلی و پیامدهای حاصل از تغییرات زیست محیطی و آب و هوای جهانی، فرصتهای مناسبی را برای رقابت انرژی خورشیدی با انرژیهای فسیلی خصوصا در کشورهایی با پتانسیل بالای تابش ایجاد نموده است.

.

.

سیستمهای انرژی خورشیدی، فنآوریهای جدیدی هستند که برای تامین گرما، آب گرم، الکتریسیته و حتی سرمایش منازل مسکونی، مراکز تجاری و صنعتی بکار می روند.

فنآوریهای حرارتی خورشیدی به دو بخش نیروگاههای حرارتی خورشیدی و کاربردهای غیر نیروگاهی سیستمهای خورشیدی تقسیم بندی می شوند.

نیروگاههای حرارتی خورشیدی از تابش مستقیم خورشید استفاده می کنند. این بخش از تابش خورشید توسط ابرها، دود یا گرد و غبار منحرف نمی شود. بنابراین، نیروگاههای حرارتی- خورشیدی باید در مناطقی که از تابش مناسب خورشید برخوردار هستند ساخته شوند. سایتهای مناسب برای ساخت نیروگاههای خورشیدی از تابش خورشید 2000 کیلوات ساعت بر هر متر مربع سالانه برخوردار هستند، مناطق مناسب تر جهت احداث این نوع نیروگاهها از تابشی بیش از 2800 کیلوات ساعت بر هر متر مربع سالانه برخوردار هستند. به طور معمول نقاطی برای این سایتها مناسب هستند که آب و هوا و گیاهان منطقه رطوبت و گرد وغبار زیادی را در اتمسفر ایجاد نمی کنند مانند استپها، بوته زار، صحراهای نیمه خشک و صحراها که به طور معمول در عرض جغرافیایی شمال یا جنوب کمتر از 40 درجه قرار دارند. از مناطق مستعد می توان به جنوب غربی ایالات متحده آمریکا، کشورهای مدیترانه ای اروپا، خاور میانه و خاور نزدیک، ایران و صحراهای هند، پاکستان، چین و استرالیا اشاره نمود

در بسیاری از مناطق جهان می توان با استفاده از تکنولوژیهای حرارتی-خورشیدی در مساحت یک کیلو متر مربع از زمین، 100 الی 300 گیگاوات ساعت الکتریسیته خورشیدی تولید نمود. این مقدار معادل تولید سالانه نیروگاههای متداول فسیلی، زغال سنگ یا گازی با ظرفیت 50 مگاوات در بار متوسط است.
یک نیروگاه خورشیدی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارتهای بالا ایجاد می کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدلهای حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. نیروگاه های خورشیدی بر اساس نوع متمرکز کننده ها به سه دسته تقسیم می شوند که عبارتند از : .....

ادامه...

از کاتگوری: Physic
تاریخ درج: 11:10 01/03/2009 نویسنده: علی نجفی نظرات(1)

تامسون Thamson

در سال 1906به خاطر اهمیت فوق العاده ی بررسی های نظری و تجربی در زمینه ی رسانش الکتریکی گازها ،برنده ی جایزه ی نوبل شد.

تامسون،سرجف جان

ملیت:بریتانیایی

تولد:18 دسامبر 1865،منچستر

فوت:30 اوت 1940،کمبریج

تامسون در ترینیتی کالج،کمبریج، تحصیل کرد و از سال 1882 به هیات استادان ریاضی همان کالج پیوست. از 1884 تا 1919 متصدی کرسی کاوندیش فیزیک تجربی در کمبریج بود. او بعد از لرد رالی به این سمت منصوب شد. پسرش،ج.پی. تامسون، نیز در سال 1937 برنده ی جایزه ی نوبل شد.


نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 5:24 عصر

ضرورت انرژی هستهای

 ضرورت انرژی هسته‌ای

 

  ضرورت انرژی هسته ای

 نگاه اجمالی:

کاربرد روز افزون انرژی یکی از مظاهر مهم زندگی جدید است. مقدار انرژی مصرفی در ایالات متحده ، که یک کشور صنعتی پیشرفته است بین سالهای 1920 تا 1970 با ضریبی حدود 40 افزایش یافته است. این بدان معنی است که در طول این 50 سال ، مقدار مصرف انرژی تقریبا هر 10 سال دو برابر شده است. با آنکه هنوز زغال سنگ و نفت وجود دارد. آشکار شده است که حتی با کوشش‌های بیشتر برای استفاده محتاطانه و صرفه جویانه از انرژی ، بازهم منابع انرژی جدیدی لازم است، انرژی حاصل از شکافت هسته (و در دو مدت ، از همجوشی) می تواند این نیاز را مرتفع سازد.

 

 

 آیا بحران انرژی حل می‌شود؟

نیاز برای منابع جدید انرژی در بحران انرژی که ایالات متحده ، کشورهای غربی و ژاپن در سالهای 1974- 1973 با آن مواجه بودند شدیدا احساس می‌شد. این کمبود ناشی از آن بود که کشورهای تولید کننده نفت در خاورمیانه حمل نفت به بعضی از کشورهای پیشرفته صنعتی را کاهش دادند. این گونه رویدادها نظرها را بر روشهای دیگر تولید انرژی متمرکز کرد. از مصرف زغال سنگ که آلودگی بیشتری دارد به انرژی خورشیدی ، و به نقش صنعت توان هسته‌ای در اقتصاد ما کشانید.

 

 

 ارمغان فناوری هسته‌ای:

پیشرفت توان هسته‌ای در ایالات متحده از آنچه در پایان جنگ جهانی دوم انتظار می رفت، کندتر بوده است. به دلایل گوناگون  اداری و فنی عمدتا در ارتباط با جنگ سرد در اتحاد شوروی ، کمیسیون انرژی اتمی آمریکا ( (AAEC) که امروزه مرکز انرژی Department of Energy نامیده می‌شودتاکیدی بر پژوهش ، درباره سیستمهای توان الکتریکی هسته‌ای نداشت تا آنکه در 1953 آیزنهاور به این امر اقدام کرد. در طی سالهای 1960 توان الکتریکی هسته‌ای از لحاظ اقتصادی با هیدروالکتریسیته و الکتریسیته حاصل از زغال سنگ و نفت رقابت آمیز شد.

در آغاز سال 1978، 65 راکتور هسته‌ای با ظرفیتی بیش از 47 میلیون کیلووات که حدود 9% تولید توان کل الکتریکی ملی است در حال کار بود. با حدود 90 راکتور که در دست ساختمان بود انتظار می‌رفت که بخش هسته‌ای محصول الکتریسیته امریکا در 1980 به حدود 17% و در 1985 به حدود 28% برسد. در مابقی جهان ، در آغاز 1978 ، حدود 130 راکتور توان هسته‌ای با ظرفیتی حدود 50 میلیون کیلووات در حال کار بود ، و انتظار می‌رفت در سال 1995 تعداد آنها
به حدود 325 راکتور برسد.

رآکتور

 قدرت انرژی هسته‌ای:


روش‌های استفاده از انرژی هسته‌ای کاملا تازه تکامل یافته‌اند، اما نخستین نتایج به دست آمده از به کارگیری این روش‌ها مهم‌اند. بدون تردید ، تکامل بیشتر روش‌های تولید و کاربرد انرژی هسته‌ای فرصت‌های بی سابقه جدیدی را در پیش روی دانش ، فن و صنعت فراهم خواهد آورد. تجسم میزان کامل این فرصت‌ها در مرحله نوین دشوار است.

آزادی انرژی هسته‌ای قدرت بیکرانی را در اختیار انسان گذاشته است مشروط بر این که این انرژی در راه هدف‌های صلح آمیز به کار گرفته شود. باید این را نیز به خاطر داشت که طراحی راکتور‌های هسته‌ای یکی از نتایج بسیار مهم ساختا ردرونی ماده است. تابش گسیلی از اتم‌ها و هسته‌های اتمی نامرئی و نا محسوس به نتیجه عملی کاملا مرئی ، یعنی آزاد سازی و استفاده از انرژی هسته‌ای نهان در اورانیوم ، منتهی شده است. این نتیجه به یقین اثبات می‌کند که نظرات علمی ما درباره اتم‌ها و هسته‌های اتمی درست‌اند، یعنی واقعیت عینی طبیعت را باز تاب می‌دهند.


نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 5:22 عصر

مزرعة تانکر (Tank Farm)

        T       


مزرعة تانکر (Tank Farm) : دستگاهی که توسط کامیون و شرکتهای جمع‌آوری خط لوله، محصولات نفت خام و تأسیسات ترمینال (به جز پالایشگاه) جهت ذخیرة نفت خام به کار برده می‌شود.


 

تانکر و کرجی (Tanker and Barge) : کشتی‌هایی که محصولات نفت خام و نفتی را انتقال می‌دهند.

حلقة تسلا (Tesla Coil) : وسیله‌ای برای تولید جریان ولتاژ بالا و بسامد بالا.

انرژی حرارتی (Thermal Energy) :انرژی پتانسیل و جنبشی مربوط به حرکات اتفاقی مولکولهای یک مارد.

ترموستات (Thermostat) : وسیله‌ای که میزان گرمی و سردی ایجاد شده و توزیع آنها را مطابق با دمای محیط و بطور خودکار تنظیم می‌کند.

مبدل (Transformer) : وسیله‌ای که برق کم ولتاژ یک مولد را برای انتقال به یک مرکز مصرف مانند یک شهر یا کارخانه به سطوح با ولتاژ بالاتر تبدیل می‌کند.

انتقال برق (Transmission Electric) : حرکت یا انتقال انرژی الکتریکی توسط گروه خطوط به هم متصل و تجهیزات مرتبط با آنها بین نقاط پشتیبان یا مبدأ و نقاطی که برق برای تحویل به مصرف‌کنندگان یا سایر سیستم‌های الکتریکی.

خط انتقال (Transmission Line) : یک سری هادی‌ها، عایق‌ها، ساختارهای پشتیبان و تجهیزات مرتبط که برای حرکت مقادیر عظیمی از نیرو با ولتاژ بالا و در مسیرهای طولانی بین نقاط تولید یا دریافت و زیرایستگاههای اصلی یا نقاط تحویل، به کار برده می‌شوند.

سیستم انتقال برق (Transmission System Electric) : گروهی از خطوط انتقال متصل به هم و تجهیزات مربوط به آنها برای حرکت یا انتقال گستردة‌ انرژی بین نقاط پشتیبان و نقاطی که برای تحویل به مشترین یا سایر سیستمهای الکتریکی، استفاده می‌شود.

توربین (Turbine) : وسیله پره‌دار و چرخان بوسیلة یک نیرو مانند باد، آب یا بخار پرفشار. انرژی مکانیکی توربین در حال چرخش توسط یک مولد به برق تبدیل می‌شود.

بخش حمل و نقل اقتصاد (Transportation Sector of the Economy): بخشی از اقتصاد که با روشهای حمل و نقل مردم و کالاها از یک نقطه به نقطة دیگر سروکار دارد. بخش حمل و نقل از اتومبیل‌ها، هواپیماها، کامیونها، کشتی‌ها، قطارها و غیره ساخته شده است.


نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 5:5 عصر

nsion Bridge( Suspe ) پلهای معلق

nsion Bridge( Suspe ) پلهای معلق

چکیده

از تمام انواع پل هایی که امروز استفاده می شوند ، پل معلق طویل ترین دهنه را دارد . در اولین نگاه پل معلق و طناب سیم ی

مهار شدة پل ها ممکن است شبیه به نظر برسند ، اما آنها کاملا” متفاوت هستند . اگر چه پل های معلق منجر به دهان? طویل د ر

تکنولوژی امروزی می شوند ، آنها در کیفیت شکل قدیمی یک پل هستند . بعضی مثالهای ابتدایی پل های معلق از درخت م و

(تاک) و طناب هایی به جای سیم های امروزی استفاده می کردند و توسع? فلزات و استفاده از میله های اهنی مرتبط و

زنجیرجانشین اشکال قدیمی خود شده است . اما آن مقومه طناب های سیمی فولادی بود که به دهنه های بالغ بر 500 متر ر ا

مجاز می کرد پل هایی با ساختار واقعی باشند . امروزه پل آکاشی کایکیو دهانه مرکزی طولانی ترین پل جهان در 1991 متر م ی

باشد .

کلمات کلیدی : پل معلق- کابل - کشسانی پل

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

:

-1 کابلهای سیم موازی

این نوع کابل از شمار زیادی از سیم های منحصر که با دیگری موازیند ساخته شده است. نه کابلها نه سیم در عملکرد

خود دچار تغییر نشدند .سیم 6 به مکان سیلندر های ویژه سیم هایی که نصب شده است روی پل یا بعدا منتقل می شود

برای شکل گرفتن سطح برش خورده با هم متراکم می شود .

کابلهای زوج نوع مورد استفاده که مثل پل گلدن گین و پل جرج واشنگتن قرار می گیرند.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-2 ساخته های نزدیک ،کابلهای سیمان موازی

این خلاصه چندین پلهای گالوانیزه شده ساخته شده است که همه که سیم ها موازی و در تمایل با دیگری هستند .

پرکننده های اکینیوم یا چوب مورد استفاده کابل آورده شده برای سطح برش خور مدور که بعد همه کابل با سیم

مورد استفاده قرار گرفت . کابل احتمالاً شامل سیمهای 7و... خواهد بود. ،برای محافظت پوشیده شده

-3 کابل های ریسمان موازی

ساخت آزاد: این نوع از کابل خلاصه رسیمان های پل گالوانیزه شده و ساخته شده که به شکل موازی هستند ولی با ،

است. این پیمانها معمولاًدر شکلهای مستطیل می یابند و شامل سیم های 2 و... هستند . ،دیگری ارتباط ندارند

-4 ،کابلهای طناب موازی

این نوع با مدل بالا یکسان است بجز اینکه این مورد در جای ریسمان پل مورد استفاده قرار می گیرد.

-5 کابل های تک ریسمانی یا تک طنابی

این کابل ها برای قواعد کوچک مورد استفاده قرار می گیرند.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-6 کابلهای گالوانیزه پل

سالهای متوالی کابلهای اهمی بیشتر پلهای متحرک بزرگ و کوچک به سیمهای موازی نصب شده انحصاری در پل

ختم می شد .روی پلهای کوچک این موضعها برای روش گران بهبود بخشیده شده متعاقباًپل نوع متحرک جای گیری

شد . نیروهای اقتصادی برای برشهای ظریف کمتر است.

استفاده از سیمهای ساخته شده برای این کابلها کمتر هزینه بر میداردو محدود است زیرا ویژگی های کشسانی این

ریسمانها نمی تواند پیش بینی شود و تا زمانی که پل چک شوداتبیلیزید نمی شود.

رابلین فرایند شناخته شده کشسانی را توسعه دادو آن را با ویژگی های ریسمانهای ساخته شده یا ،بهحال ،نسل 1928

طنابی که می تواند کاملاً ساخته شود مقایسه کرد این طراحی خلاصه معینی عضو برای فشار بالای کارائی کشسانی و

نگهداری آن بود تا زمانی که نتایج مورد نظر بدست می آمدند .

از زمانی که این تمرین شروع شد برای طرح امکان وابستگی به طول ریسمان پل گالوانیزه شده ساخته شده یا طناب

پل با مواد استقامت یکسان فراهم شده است بطوری که او قواعد این عضو استیل و فلزی را جایگیری کرده است این

نتیجه فوری دارا ی سود های اقتصادی برای پلهای متحرک بود که طول های نازک کو تاه تری را دارا بودند

.ریسمان پل گالوانیزه ساخته شده کشش می تواند وابسته به داشتن مدلهای کوچک کشسانی و 24 باشد . مدلهای

کوچک طناب پل گالوانیزه 20 است.

-7 نکته در مورد طراحی پل های معلق

روش کشسانی همچنین امکان اندازه گیری اعضا را برای طول دقیق در مغازه تحت نظر انعطاف کار یرا فراهم می کند

. علاوه بر آن موقعیت خط مرکزی نقطه بالایی برج اصلی می تواند ساخته شود و روی هر کابل عنوان شود . موقعیت

دو کابل همچنین قادر به ساختن و عنوان بندی عضوبرای هرکابل اصلی است . این پل متحرک به طور طبیعی دارای

خواص انعطاف پذیری است د ربسیاری از موارد بعضی از شکلهای اصلی باید در طراحی باهمبستگی داشته باشند. در

بزرگراهها و پلها ی عبور شکلهای رسمی پایین یا طراحی سیستم کابلی مربعی به شکل درستی مورد استفاده قرار می

مثل خطوط لوله یا کمر بندی های انتقال دهنده بتن رسمی حذف می شود . ،گیرد . در بارگیری آماری پلها

این اثر انتقال به درون پلهای متحرک ضرورت همبستگی سیستم ثابت باد طراحی شده را ایجاب می کند . این سیستم

باد می تواند در سیستم کف طرح یا ضرورت رسمیت آن همبستگی ایجاد کندو در این صورت در بعضی موارد با

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

استفاده از سیستم کابل باد سود های اقتصادی بیشتری به دست می آید .انتخاب اندازه کابل اصلی می تواندبعد از

بدون رفتن بارگیری تعیین شود.تخمین سر یع و تقریبی اندازه کابل می تواند شکل زیر بدست آید

ویژگی بتن رسمی با درستی دقیق مکفی برای تخمین سختی توسط طراحی بی وزنی بتن که شکل می هنگ با ر را

بکار رود و تا حدود 405 پل نازک اصلی برساند . سیستم ثابت باد توسط استفاده ،ازمیزان ظریف بالا حمایت کند

کردن از روشهای انتقال طراحی تخمین زده شود.

طرح سیستم کابل باد شبیه کابل اصلی است.به هر حال طرح سیستم کابل رسمی مربعی نیاز به تجزیه متعادل پل

رپلینگ دارد که برای کمک به طرح در دسترس است . نیازهای اتصال یا با طرح ویژه پروژه با هم می آیند.برای

کامل کند . خواننده ،تجزیه است باید ساخته شود پوشش این موضوع را که نیاز به کتاب طول دارد ،طرحهای پل

به هر حال باید به انتشارات مخصوص در این زمینه مراجعه ،ای که تمایل به آشنا شدن با این شاخه از مهندسی دارد

کند .بسیاری از این منابع اطلاعات د رانتشارات عنوان شده است. تاریخ پلهای متحرک در کتابهای گرافیکی توسط

جاکول دبولتن کشاورزی و مکانیکی دانشگاه تگزاس جزو این دسته هستند.

پل Erection -8 در باره محاسبه

کابل آزاد غرق شده ارزیابی در کابلهایی که ،مورد مهم برای تعیین توسط کامپیوتر برای محاسبان پلهای متحرک

باید تحت وزن خود شان فقط آویزان شوند . برای مطمئن شدن از بارگیری کامل پل و باقی مانده آن در ارتفاع در

ست خواهد آمد .

به طورآشکار کابل دارای طول تخت کشش بار و طول کوتاه تر تحت کشش کابل آزاد 6 برای کشسانی هماهنگ

است. به هر حال این روش همیشه دارای طول فشار یکسان از یک آهن به آهن دیگر است اگر این میزان یکسان باشد

ویژگی های معمولی به خاط می ماند .و شکل یافتن کابل آزاد غرق شده به شکل ساده تر از مکانیزم کاربردی

کاهش می یابد.طول تحت فشار برای هر قسمت ظریف پل از شرایط بارگیری از بین رفته دریافت شده است. با خطای

کابل آزاد بدست آمد که برابر است .

برای محصولات و قطعات ظریف تحت فشار در هر قسمت ظریف فشار بنائی وجود دارد.سختی های کابل آزادبا

استفاده از فرمولهای کشاری به درستی اندازه گیری می شود . همانطوری که در شکل 1 نشان داده است یا توسط

استاد از فرمولهای پارابولیک تخمین زده شده است و با عنوان فرمولهای تخمین برای تعین کابل طولهای بندهای

پلاستیکی و کشش کابل پیاده شده است.

تخمین سریع کابل آزاد و ویژگی های آن به شکل زیر آمده است.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

شکل 1

-1 بدست آوردن کشش و جابه جایی برای بارمرده هردهانه

ft طول کابل در هردهانه = L

ft دهانه کابل = K

Sq.in مساحت کابل = A

p.s.i مدول الاسیسیته = E

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-2 بدست آوردن طول تحت فشار

-3 طول کلی تحت فشار را برای کل دهانه ها را بدست آورده

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-4 یک کابل آزاد را انتخاب و با محاسبه مرتب و منظم به عنوان نتیجه می بینید.

برای این کابل بتونی برای هر قسمت ضعیف شکل انقضا گروهی ستونهای نشان دهنده همه قسمتهای ضعیف از ستون

به ستون دیگروجود خواهد داشت.

-5 وقتی که که محصول برابر داد با قسمت دوم بدست آمده ارزش درست خواهد بود.

-6 کابل آزاد غرق شده در هر قسمت ضعیف یا دیگر قسمتهای مورد استفاده فرمولهای پارابولیک یا کنتاری که در

بالا ذکر شد را پیدا کند .

-7 توجه داشته باشید که طولهای تحت فشار کابل در آزاد قسمت های ضعیف با آنی که از بار از دست رفته بدست

آورده اند برابر نیستند . تفاوتها میزان حرکتهای بالای برج از بارهای ا زدست رفته برای موقعیت کابل ها ی آزاد قابل

ارائه است.

روش رسیدن به حرکتها یبرج از این تفاوتها در شکل پایین 2 نشان داده شده است .

در روی پلهای بزرگتر ضرورت ساختن محاسبان برای جدالهای گروه غرق شده احساس می شود این بخشها خط

دیدن برای ساختن فرو رفتن درستاین ریسمانها ی آویزان را در هر قسمت ضعیف برای دما و موقعیت برج تعریف می

کنند .

محاسبه ،در سالهای اخیر روش جایگزین شده سازندگی و ساختن برای کابلهای اصلی ریسمانی که شامل اتلاف زمان

منسوخ شده است. با استفاده از این روش جدید ،های زیاد ضروری برای آماده سازی جدولهای دمای فرو رفتن دارد

اولین ریسمانها باشیم در طبیعی در آنچور حبس با خط مرکزی بالائی برج اصلی دقیقاًدر جای اصلی قرار گرفت

بنابراین ریسمانهای مازاد به سادگی با اولین ریسمان هماهنگ شدند . این روش نیاز به مراقبت ویژه برای گرفتن

بررسی دقیق موقعیت کلی برجهای مالن وآنچور حبس دارد.همچنین نیاز به ساختن کابلها برای بندازه گیری دقیق و

ریسمانهای کابل اصلی دارد.

پیشنهاد میشود که آن روش ساختن قبل از سازگاری با رابلینگ مورد بحث قرار فت.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

چارتهایی برای طراحی پل

-9 منابع

VINCI Construction, Paris; Ingerop, Paris; DOMI, Athens; and Geodynamique et Structures, Paris

VINCI Construction, Paris; and Aktor, S.A.; J&P-Avax Athena, S.A.; Proodeftiki; and Sarandopoulos, all of

Athens

Buckland & Taylor, Vancouver, British Columbia

Supervision engineer: Faber Maunsell Ltd., London

Bankstechnical adviser: Parsons Transportation Group, Inc., and Langan Engineering and Environmental

Services, both of New York City

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 3:43 عصر

فن آوری ماهواره

www.usef.veb.ir
کلیک کن





1- مقدمه



واژه انگلیسی satellite به معنی ماهواره از کلمه لاتین
satelles به معنی همراه ، دنباله رو یا محافظ شخصی گرفته شده است. لغت
ماهواره طبق تعریف به سامانه ای گفته می شود که در مداری به دور یک سیاره
در حال گردش باشد.انرژی زیادی برای قرار دادن یک ماهواره در مدار مورد
نیاز است.این انرژی معمولا با کاربرد راکت به دست می آید. به طوری که راکت
ماهواره را با سرعت مورد نیاز بالا برده و در مدار رها میکند در دوره
کنونی ،ماهواره و فن آوری های وابسته , آنچنان در تاروپود زندگی بشر نفوز
کرده و به پیش می تازد که نقش تعیین کننده آن در دگرگونی تمدن بشری , قابل
توجه است.لز این رو فن آوری ماهواره به عنوان شاخه ای مهم در پژوهش های
فضایی , جایگاه ویژه ای در زمینه های مختلف ارتباطی پیدا کرده است.هم
ااکنون تمامی پهنه جهان از بزرگترین مناطق تا دور افتاده ترین جزایر زیر
پوشش شبکه گسترده ماهواره های ارتباطی , مخابراتی و نظامی قرار
دارد.فرستادنسیگنال های صدا , سیما , اطلاعات چند رسانه ای و ... به
بهترین روش و حداکثر سرعت از طریق همین شبکه ها صورت میگیرد.درواقع از
میان فن اوری فضایی, ارتباطات ماهواره بیشتر از همه مورد استفاده
بوده.نخست ربای ارتباطات میان قاره ای از آن استفاده شد و امروز ماهواره
ها برای ارتباطات بین المللی به کار برده می شوند.هر روز تعداد کشورهایی
که برای ارتباطات داخلی از آن استفاده می کنند بیشتر می شود . ماهواره ها
توانایی جدیدی برای انجام وظایف دشوار و بزرگ بشر در مقابل سامانه پیچیده
اکولوژی(روابط موجودات زنده و محیط) پدید آورده اند. ماهواره ها برای
اولین بار در تاریخ بشر , راه حل های جهانی برای مسائل جهانی فراهم ساخته
اند. در نتیجه ایجاد سازمان های جهانی برای کاربرد بهینه این امکانات جدید
فوریت بیشتری پیدا کرده است. مخابره مستقیم تصویر از ماه نشانه انقلابی در
مخابرات بود که اهمیت ان را نبید کمتر از فرود بر روی ماه دانست.میزان
مخابره صدا و سیما چنان به سرعت گسترش میابد که دیگر نمی توان مخابره بین
فرستنده ها وگیرنده های بیم المللی را با بی سیم های رادیوئی فرکانس بالا
یا سامانه کابل های زیر دریایی به خوبی اداره کرد.سال 1965 تاکنون ’اینتل
ست’ سامانه مخابراتی ماهواره ای جهان را اداره کرده است.نخستین ماهواره ’
ارلی برد’ که 240 کانال تلفنی دو جانبی گنجایش داشت , یکشبه گنجایش 4 کابل
زیر دریایی اقیانوس اطلس را دوبرابر کرد و تسهیلات بین المللی جدیدی در
دسترس کشورهای سایرنقاط جهان قرار داد.



- تاریخچه ماهواره



قبل از قرار دادن ماهواره های ساخت بشر در مدار , از ماه
به عنوان یک بازتابش امواج الکترومغناطس استفاده می شد.نخستین آزمایش
فرستادن امواج به طرف ماه و بازتابش آن در ژوئیه 1954 صورت گرفت.نیروی
دریایی آمریکا در سال های 1956 تا 1959 , آناپولیس و هونولولو از طریق ماه
ارتباط برقرار کرد.در این ارتباط قدرت فرستنده درحدود 100کیلووات و قطر
آنتن گیرنده 26 متر و فرکانس امواج فرستاده شده در حدود 430مگاهرتز بود.
ماهواره هایی نیز به شکل ها و اندازه های مختلف به منظور بازتابیدن امواج
به فضا فرستاده میشوند که با وجود سادگی و کارآمدی , کاستی هایی نیز داشت
و بازتابش آن ها در مقابل سیگنال های مختلف , متفاوت بود.یعنی به دلیل
آنکه فقط امواج را بازتاب می کردند و هیچگونه تقویتی روی سیگنال انجام
نمیدادند , نیاز به آنتن های بزرگ برای گیرنده داشت و چون در یک جا ساکن
نبودند امکان ردیابی آنها مشکل بود.به این دلیل به انها ماهواره های
غیرفعال میگفتند. نخستین ماهواره مصنوعی فعال به نام اسپویتنگ-1 چهار
اکتبر 1957 توسط شوروی به فضا پرتاب شد و انقلابی در صنعت فضا به وجود
آورد. این ماهواره سیگنال های 20 و 40 مگا هرتزی را می فرستاد که میشد
آنها را توسط یک گیرنده ساده دریافت کرد.در سال 1960 میلادی , آمریکایی ها
نخستین ماهواره مخابراتی را در مدار قرار دادند.قطر این ماهواره بزرگ 30
متر بود و در ارتفاع 1500 کیلومتری زمین گردش می کرد. این ماهواره مجهز به
نوعی آینه بود که امواج را از ایستگاه فرستنده می گرفت و به ایستگاه های
گیرنده (که به دلیل کروی بودن زمین نمی توانست این امواج را به طور مستقیم
دریافت کند ), بازتاب می کرد.
امروزه ماهواره ها با ماموریت های علمی و کاربردی گوناگون در مدار های
متفاوت قرار گرفته و خدماتی از قبیل پخش صدا و تصویر , خدمات زمین شناسی ,
هواشناسی , تحقیقات فضایی , خدمات نظامی , هدایت رادیوئی برای هدایت و
ارتباط با کشتی ها و هواپیماها , ارتباطات ثابت ماهواره ای برای ایستگاه
های ثابت زمینی و...ارائه میکنند , به گونه ای که اکنون مسائل ترافیک
فضلیی ماهواره ها و خطر تصادم آنها و ایجاد زباله های فضایی جزو مسائل جدی
عصر ما شده است.



3- تاریخچه ارتباطات ماهواره در ایران



بهره برداری از ارتباطات ماهواره ای در ایران با گشا یش
نخستین ایستگاه زمینی در فاصله 55 کیلومتری همدان از مهرماه 1348 به منظور
برقراری ارتباطات تلفنی , تلکس و تلویزیونی با کشور های اروپایی-آمریکایی
آغاز شد.این ایستگاه زمینی که بعدها به شهید قندی تغییر نام یافت ابتدا
مجهز به آنتن با قطر
30 متر و وزنی درحدود 380 تن بود.این ایستگاه در آغاز فعالیت , توانایی
برقراری ارتباطات 8 کانال تلفنی و فرستادن و دریافت یک برنامه تلویزیونی
از طریق ماهواره انتل ست را بر فراز اقیانوس اطلس داشت. به علت بیاز به
ارتباط با کشورهایی آسیایی , در سال 1353 این ایستگاه به آنتن دیگری به
قطر 30 متر و وزن 290 تن مجهز شد که ارتباط ماهواره ای با کشورهای آسیایی
و دیگر کشور های اروپایی رااز طریق ماهواره انتل ست –که بر فراز اقیانوس
هند قرار داشت برقرار می کرد. با گسترش ارتباطات ماهواره ای و به خاطر به
کارگیری فناوری جدید در رفع نیازها , توسعه ارتباطات و کاربرد های مختلف
آن , مرکز ارتباطات ماهواره ای بومهن و ایستگاه زمینی اصفهان توسط شرکت
مخابرات در سال 1365 نصب و راه اندازی شد.در حا ل حاضر مرکز ارتباطات
ماهواره ای بومهن, ایستگاه زمینی شهید قندی و ایستگاه زمینی اصفهان با
داشتن آنتن های گیرنده و فرستنده مناسب , ارتباطات ماهواره های ایران را
برقرار میکنند.
به طور کلی یک سیستم ماهواره ای را در چهار بخش می توان مورد بررسی قرار
داد.



1- بخش فضایی



ماهواره ها به عنوان یک تکرار کننده در فضا به کار می
روند.آنها امواج فرستاده شده از ایستگاه زمینی را دریافت کرده, فرکانس
آنها را تغیر داده یا تقویت کرده و سپس به منطقه پیش بینی شده می فرستد.
عمر ماهواره ها معمولا بین 7 تا 10 سال است.یک ماهواره توسط سلول های جذب
کننده انرژی خورشیدی تغذیه می شود و در هنگام خورشید گرفتگی باطری هایی را
به کار می گیرد که عمر آن ها یکی از عوامل موثر در تعیین عمر ماهواره است.
عامل دیگر در تعیین عمر ماهواره ها مقدار سوخت ذخیره شده در ماهواره است
که برای مصرف در میکروموتورها است. میکروموتور ها به منظور اصلاح موقعیت
ماهواره ها در مدار به کار می رود

 
2-بخش زمینی:





بخش زمینی شامل ایستگاه های زمینی
واجزای آن در زمین است. یکی از
بخش های مهم درایستگاه زمینی آنتن
است که درجه اهمیت آنتن ها بستگی
به قطر آنتن و سایر استاندارد های
مربوطه دارد.



3- ساختمان ماهواره ها



ماهواره ها از دو بخش تجهیزات مخابراتی و غیر مخابراتی
تشکیل شده است. زیر سامانه های مخابراتی , آنتن ها و تکرار کننده ها
هستند.در بخش مخابراتی , دستگاهی و جود دارد که وظیفه تکرار کننده های
رادیوئی (رله) را انجام میدهد و ترانسپاندر نام دارد. ترانسپاندرها سیگنال
های فرستاده شده از زمین را دریافت و پس از تقویت و تغیر فرکانس , آنها را
به زمین میفرستند.آنتن های مربوط به این تراسپاندرها , به گونه ای طراحی
شده اند که فقط بخش هایی از سطح زمین را که درون شبکه ماهواره ای قرار
داردند, پوشش دهند.
بخش غیر مخابراتی ماهواره ها که در واقع پشتیبانی فنی آن است شامل سامانه
کنترل حرارتی , سامانه کنترل موقعیت و مدار, ساختمان مکا نیکی , سامانه
منبع تغزیه و موتور اوج گیری است.



4- پوشش ماهواره ها



یکی از مهمترین مسائل طراحی سامانه های ماهواره ای , پوشش
دهی ماهواره ای زمین است.برای طراحی بخش های مختلف سامانه ماهواره ای نظیر
تعداد ماهواره ها یی که باید استفاده شود, انتخاب مدار, فرکانس و همچنین
داشتن مقدار سطح پوشش دهی زمین ضروری است.وسعت سطح زیر پوشش ماهواره ها
اصولا با ارتفاع آن ها , حداقل زاویه ارتفاع مجاز برای دیدن ماهواره توسط
آنتن ایستگاه و همچنین پهنای پرتو آنتن ماهواره ارتباط دارد.





تمام سطح زمین غیر از قطبین را توسط سه ماهواره می توان پوشش داد و حداقل
زاویه ای که آنتن های داخل این پوشش برای دیدن ماهواره لازم دارند ’حداقل
زاویه ارتفاع’ می گویند.
به طور کلی اندازه و شکل واقعی سطح زیر پوشش ماهواره توسط مشخصه آنتن
ماهواره تعیین میشود. در این مورد چند نوع پوشش توسط ماهواره های ثابت
امکان پذیر است:



4-1- پوشش عمومی : این نوع پوشش بزرگترین منطقه ممکن از سطح زمین را در بر می گیرد و برای دریافت آن انتن های بزرگ لازم است.



4-2- پوشش منطقه ای : بخشی از کره زمین را پوشش می دهد و سطح زیر پوشش آن از پوشش عمومی کمتر است.



4-3- پوشش نیم کره ای : بخشی از کره زمین که معمولا پوشش نیم کرهای را تشکیل میدهد و در شبکه انتل ست به کار رفته است.



4-4- پوشش نقطه ای : پوشش فقط بر روی
یک کشور یا یک نقطه خاص متمرکز خواهد شد که در این حالت سیگنال دریافتی
قوی تر بوده و دریافت آن با آنتن های کوچک امکان پذیر است.



4-5- پوشش شکل داده شده : در این
حالت پرتو آنتن برای زیر پوشش قرار دادن کشور یا محلی مشخص از همان کشور
خواهد بود و حتی میتوان یک کشور را از پوشش خود خارج کند.



تقسیم بندی ماهواره ها از لحاظ وزن:



1- ماهواره بزرگ : با وزن بالای 1000 kg . بیشتر ماهواره های مدار ثابت نسبت به زمین از نوع ماهواره های بزرگ هستند.



2- ماهواره متوسط : با وزن بین 500 تا 1000 کیلو گرم.



3- ماهواره کوچک : با وزن بین 100 تا 500 کیلو گرم.



4- ماهواره میکرو : با وزن بین 10 تا
100 کیلو گرم.این ماهواره ها به دلیل صرفه اقتصادی و امکان شبه سازی
ماهواره بزرگ با آن ها , در زمینه های پژوهشی-آزمایشگاهی دارای کاربرد
وسیعی هستند.همچنین برای ماموریت های هواشناسی , تقویت و پخش دوباره
سیگنال ها, مخابرات, تلفن همراه و نقشه برداری از مناطق دور دست دارای
توانایی های خوبی است.



5- ماهواره نانو : با وزن بین 10 کیلوگرم وکمتر و هزینه ساخت 1 میلیون دلار.



منبع :مجله صنایع هوا فضا


نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 3:38 عصر

PLC چیست ؟

www,usef.veb.ir
کلیک کن

مخفProgramable logic contorerl به معنی برنامه کنترل منطقی می باشد که
برنامه نوشته شده توسط کامپیوتر را از کامپیوتر به کنتاکتور ها یا رله ها
توسط مدار رابط یا اینتر فیس انتقال میدهد و طبق برنامه ذکر شده دستگاه ها
را راه اندازی و کنترل می نمایید.

امروزه استفاده از PLC در صنایع و کارخانه ها رو به افزایش است و بایستی برقکاران صنعتی طرز استفاده از آن را بدانند.

PLC هایی مورد آموزش مربوط به شرکت زیمنس می باشند.



مقدمه

PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) کنترل کننده قابل برنامه ریزی منطقی

در سال 1968 آمریکایی ها اولین PLC را ساختند و آنرا کنترل قابل برنامه
ریزی نام نهادند {PROGRAMABLE CONTROLLER } آلمانی ها در سال 1973 PLC را
وارد بازار کردند و اکنون شرکتهای مختلفی در جهان در زمینه ساخت و استفاده
از PLC در حال فعالیت هستند.سهم شرکت زیمنس از بازار PLC جهان 26%_ شرکت
آمریکایی ALAM BRADLEY 26 % _ OMRON ژاپن 11 ? ــ MITSUBISHI 9 ? و الباقی
مربوط به کمپانی های AEG-BOSCH -GENRAL ELECTRIC و TELEME CANIQUE فرانسه
می باشد.

شرکتهای ایرانی نظیر کنترونیک - صنعت فردا و فتسو آلمانی که همگی مدلی از زیمنس آلمان می باشند.

طراحی مدار فرمان توسط کامپیوتر :

هر سیستم نیاز به کنترل دارد.در سیستم های صنعتی 2 نوع کنترل وجود دارد.

1-سخت افزاری(مدارات فرمان الکتریکی) 2- سیستم های PLCسیستم های PLC خود
به 2 گروه تقسیم می شوند : 1- سیستم های کنترلی گسترده DCS 2- کامپیوتر
های شخصی IPC

پروسه کار یک PLC:

ورودی پردازش خروجی

ورودی می تواند سنسور ها - کلید های قطع ووصل -عوامل مکانیکی و...باشند.
خروجی هم موتورها - رله یا کنتاکتورها - لامپ ها و نمایشگر ها باشند.

با اعمال ورودی به یک سیستم PLC که می تواند بصورت کلیدی و یا سنسور باشد
عمل پردازش بر روی ان صورت گرفته و نتیجه عمل در یک عمل کننده یا یک شبیه
ساز آشکار می شود.به مجموعه این اعمال یک فرایند یا پروسه کاری گفته می
شود.

موارد کاربرد PLC :

1- کنترل هر گونه ماشین و وسیله برقی

2- کنترل هر سیستم خط تولید

3- کنترل فرمان مدار CNC (ماشین های فرز پیشرفته )

تفاوت PLC با کامپیوتر :

تمامی اجزا یک کامپیوتر در یک PLC وجود دارد ولی کامپیوتر از لحاظ نوع
ورودی و خروجی ها و همچنین عمل ترکیب ورودی ها و خروجی ها با PLC متفاوت
می باشد.خروجی PLC می تواند یک رله - تریاک - ترانزیستور - تریستور و غیره
باشد که با توجه به حداکثر جریان مجاز خروجی PLC باید انتخاب شود تا آسیبی
به سیستم وارد نشود.

در PLC ما نتیجه عمل را می بینیم ولی در کامپیوتر فقط اطلاعات را می بینیم.

حافظه بکار رفته در PLC :

در PLC از حافظه های نیمه هادی و بیشتر از RAM و EEPROM استفاده می شود
.یک باتری نیز برای جلوگیری از پاک شدن اطلاعات حافظه RAM در مواقع قطع
برق و خاموش کردن دستگاه بکار برده می شود.یک خازن نیز موازی با باتری بک
آپ قرار گرفته که بهنگام تعویض باتری می تواند برق سیستم را بمدت 30 ثانیه
تامین نمایید.ولتاژ باتری3.6 ولت با جریان دهی 0.09 میلی آمپر می باشد.

در مقایسه با روشهای حل سنتی و PLC می توان نتیجه گرفت که روش کار PLC
آسانتر و توانایی و قابلیت بیشتری نسبت به روش سنتی می باشد.در PLC می
توان براحتی در برنامه و اجرای آن تغییرات اعمال نمود.همچنین دارای حجم کم
و ارزانتری می باشد و نگهداری آن نیز آسانتر است.



نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 3:35 عصر

ماکسیمتر دیجیتالی وکنتور

www.usef.veb.ir





کنتور





اندازه گیری و نمایش
ولتاژ هر فاز -  اندازه گیری و
نمایش جریان هر فاز - اندازه
گیری و نمایش جریان ماکزیمم و
ولتاژ مینیمم هر فاز - ثبت و
نمایش تاریخ وقوع جریان ماکزیمم
و ولتاژ مینیمم در هر فاز - ثبت و
نمایش ساعت وقوع جریان ماکزیمم
و ولتاژ مینیمم در هر فاز - حفظ و
نمایش ساعت و تاریخ شمسی جاری-
امکان ذخیره و نمایش تعداد
متنابهی از مقادیر ماکزیمکم
قبلی - امکان اتصال ترانس 50.5 تا
3000.5 - حفظ طولانی اطلاعات در
زمانهای قطع برق


اساس کار کنتور چیست ؟
انواع آن کدامند ؟
کنتورهای پیشرفته چگونه کار می کنند ؟


سپس
پیشنهادی را برای اضافه کردن بخشی جدید به بلاگ که همانا مطرح کردن چند
تست ساده در پایان هر درس است عنوام می کنم تا در صورت رای آوردن آنرا از
جلسات بعد را اندازی کنیمو از تغییر بدن اطلاع قالب وبلاگ عذر می خواهم .
در پایان برای راه اندازی وبلاگ مهندسی برق قدرت به آقای ! سپیدار باقری
تبریک می گویم .

اساس کار کنتور چیست ؟
کنتور ها بر اساس
نیروی الکترومغناطیس عمل می کنند . می دانیم که اگر از یک سیم پیچ جریان
برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسس ایجاد می شود که شدت و جهت این
میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد . در کنتور های تکفاز دو دسته
سیم پیچ وجود دارد که یکی از آنها دارای تعداد دور کم و قطر بیشتر نسبت به
دیگری است . سیم پیچ ضخیمتر با دور کمتر را سیم پیچ جریان و دیگری را سیم
پیچ ولتاژ می نامند .



 




نحوه نصب کنتور تکفاز در مدار چگونه است ؟
سیم
فاز را به سر سیم پیچ جریان وصل نموده و از سر دیگر آن فاز را می گیرند .
و دو سر سیم پیچ ولتاژ را به فاز و نول وصل می کنند . زمانی که مصرف کننده
ای به کنتور وصل می شود جریان از سیم فاز و نول می گذرد . بعبارت دیگر
جریان مصرف کننده از سیم پیچ جریان می گذرد و در آن یک میدان مغناطیسی
ایجاد می کند . سیم پیچ ولتاژ که همیشه به برق وصل است و دارای یک میدان
مغناطیسی ثابت است که مقدار آن هیچ ارتباطی به مصرف کننده متصل شده به
کنتور ندارد . این دو میدان مغناطیسی بر هم اثر کرده و سبب ایجاد نیروی
حرکتی در صفحه آلومینیومی درون کنتور می شود . سرعت حرکت این صفحه با
جریان مصرف کننده رابطه مستقیم دارد . این حرکت توسط یک محور و چرخ دنده
به یک شماره انداز یا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها
زیاد می شود . این شماره ها بجز رقم اول میزان کارکرد کنتور یا همان مصرف
انرژی الکتریکی را بر حسب کیلو وات ساعت نشان میدهند .البته درون کنتور
قطعات دیگری هم نظیر : آهنربای سرعت گیر و پیچهای تنظیم و ... وجود دارند
که ما از توضیح آنها صرف نظر کرده ایم .

انواع کنتور کدامند ؟
برای
مصارف خانگی دو نوع کنتور تکفاز و سه فاز بطور عام وجود دارند که در دسته
بندی کنتورها به نوع اکتیو معروفند . اما در مصارف صنعتی می توان به
کنتورهای راکتیو و کنتورهای دو تعرفه اشاره کرد که در جلسات قبل مختصری در
باره آنها توضیح داده ایم .

کنتور های پیشرفته چگونه کار می کنند ؟
در
کشورهای برخوردار از تکنولوژی دیگر کنتور نویسی به مفهوم رایج آن در ایران
منسوخ شده است . در این کشورها که پول الکترونیکی بسیار رایج است از
کنتورهای هوشمند که در بازه های زمانی خاص میزان مصرف را مشخص کرده و به
ادارات برق گزارش می دهند استفاده می شود . این کنتورها میزان مصرف را از
طریق همان خطوط برقی که آنرا می رسانند به توزیع کننده اطلاع می دهند و
شرکتهای فروشنده برق نیز بطور خودکار از حساب مصرف کننده برداشت می کنند .
در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهای کتبی از طریق فرمان از راه
خطوط برق بصورت خودکار کنتور برق مشترک را قطع می کند و مشترک پس از
پرداخت هزینه می تواند از خدمات شرکت فروشنده استفاده کند .


 


امیدوارم از مطالب رازی باشید   


این هم چند سوال


ایا می توان سر کنتور را کلاه گذاشت ؟
این
مساله مانند خرید کالایی است بدون پرداخت وجه آن و درنتیجه نارضایتی صاحب
کالارا به دنبال دارد . هدف من از ارائه این راهکار سواستفاده از اعتماد
اداره برق نیست و اما جواب این سوال : باید گفت که می توان شماره انداز
کنتور را از کار انداخت که برای این کار سه راه حل وجود دارد 1 – قطع سیم
پیچ جریان 2 – قطع سیم پیچ ولتاژ 3 – از حالت تعادل خارج کردن کنتور
............. اجازه بدهید که این موضوع را زیاد باز نکنیم .

چگونه با لمس کنتور به برق دار بودن آن پی ببریم ؟
زمانی
که برق به کنتور وصل می شود در سیم پیچ ولتاژ آن جریان ایجاد می شود . این
جریان همانطور که قبلا گفتم ارتباطی به مصرف کننده ندارد . این جریان
میدان مغناطیسی را در کنتور ایجاد میکند که سبب لرزش خفیف آن می شود . پس
اگر کف دست را روی شیشه کنتور بگذاریم با احساس این لرزش متوجه برقدار
بودن آن می شویم .


یک تابلو چند کنتوری





در کنار بعضی از کنتورها صدای وزوز ناشی از چیست ؟
این
صدا که شبیه جلیز و ولیز است ارتباطی به خود کنتور ندارد بلکه مربوط به
فیوز است که معمولا در کنار کنتور نصب می شود . اگر اتصال فیوز از نظر
الکتریکی درست نباشد ( وجود فاصله هوایی در محل تماس ) و جریان زیادی از
فیوز کشیده شود در این حالت قوسهای الکتریکی کوچکی در محل تماس ایجاد می
شود که باعث ایجاد این صدا می شود . این قوسها سبب ذوب سطحی محل تماس شده
و مقاومت و حرارت محل تماس را افزایش میدهد . در نتیجه باعث افت ولتاژ و
در نهایت قطع و وصل جریان می شود . برای از بین بردن این ایراد باید فیوز
را محکم کرد ( برای فیوزهای پیچی ) یا در نوع مینیاتوری پیچهایی را که سیم
زیر آن قرار دارد سفت نمود . در آخر اگر رفع نشد فیوز را عوض کرد .
 

نظر شما( )
?شهرستان مهر -- سید مصطفی برهانی نسب

شنبه 88/3/9  ساعت 2:59 عصر

ژنراتورهای سنکرون

www.usef.veb.ir

کلیک کن



ماشین سنکرون همواره یکی از مهمترین عناصر شبکه قدرت بوده و نقش کلیدی در تولید انرژی الکتریکی و کاربردهای خاص دیگر ایفاء کرده است.
ساخت
اولین نمونه ژنراتور سنکرون به انتهای قرن 19 برمی‌گردد. مهمترین پیشرفت
انجام شده در آن سالها احداث اولین خط بلند انتقال سه فاز از لافن به
فرانکفورت آلمان بود. درکانون این تحول؛ یک هیدروژنراتور سه فاز 210
کیلووات قرار گرفته بود.








علیرغم
مشکلات موجود در جهت افزایش ظرفیت وسطح ولتاژ ژنراتورها، در طول سالهای
بعد تلاشهای گسترده‌ای برای نیل به این مقصود صورت گرفت.
مهمترین
محدودیتها در جهت افزایش ظرفیت، ضعف عملکرد سیستمهای عایقی و نیز روشهای
خنک‌سازی بود. در راستای رفع این محدودیتها ترکیبات مختلف عایقهای مصنوعی،
استفاده از هیدروژن برای خنک‌سازی و بهینه‌سازی روشهای خنک‌سازی با هوا
نتایج موفقیت‌آمیزی را در پی داشت به نحوی که امروزه ظرفیت ژنراتورها به
بیش از MVA1600 افزایش یافته است.
در جهت افزایش ولتاژ، ابداع پاورفرمر
در انتهای قرن بیستم توانست سقف ولتاژ تولیدی را تا حدود سطح ولتاژ انتقال
افزایش دهد به نحوی که برخی محققان معتقدند در سالهای نه چندان دور، دیگر
نیازی به استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده نیروگاهی نیست.
همچنین
امروزه تکنولوژی ژنراتورهای ابررسانا بسیار مورد توجه است. انتظار می‌رود
با گسترش این تکنولوژی در ژنراتورهای آینده، ظرفیتهای بالاتر در حجم کمتر
قابل دسترسی باشند.
تاریخچه
ژنراتور سنکرون تاریخچه‌ای بیش از صد
سال دارد. اولین تحولات ژنراتور سنکرون در دهه 1880 رخ داد. در نمونه‌های
اولیه مانند ماشین جریان مستقیم، روی آرمیچر گردان یک یا دو جفت سیم‌پیچ
وجود داشت که انتهای آنها به حلقه‌های لغزان متصل می‌شد و قطبهای ثابت روی
استاتور، میدان تحریک را تامین می‌کردند. به این طرح اصطلاحاً قطب خارجی
می‌گفتند. در سالهای بعد نمونه دیگری که در آن محل قرار گرفتن میدان و
آرمیچر جابجا شده بود مورد توجه قرار گرفت. این نمونه که شکل اولیه
ژنراتور سنکرون بود، تحت عنوان ژنراتور قطب داخلی شناخته و جایگاه مناسبی
در صنعت‌برق پیدا کرد. شکلهای مختلفی از قطبهای مغناطیسی و سیم‌پیچهای
میدان روی رتور استفاده شد، در حالی که سیم‌پیچی استاتور، تکفاز یا سه‌فاز
بود. محققان بزودی دریافتند که حالت بهینه از ترکیب سه جریان متناوب با
اختلاف فاز نسبت به هم بدست می‌آید. استاتور از سه جفت سیم‌پیچ تشکیل شده
بود که در یک طرف به نقطه اتصال ستاره و در طرف دیگر به خط انتقال متصل
بودند.
در واقع ایده ماشین جریان متناوب سه فاز، مرهون تلاشهای
دانشمندان برجسته‌ای مانند نیکولا تسلا، گالیلئو فراریس، چارلز برادلی،
دبروولسکی، هاسلواندر بود.
هاسلواندر اولین ژنراتور سنکرون سه فاز را
در سال 1887 ساخت که توانی در حدود 8/2 کیلووات را در سرعت 960 دور بر
دقیقه (فرکانس 32 هرتز) تولید می‌کرد. این ماشین دارای آرمیچر سه فاز ثابت
و رتور سیم‌پیچی شده چهار قطبی بود که میدان تحریک لازم را تامین می‌کرد.
این ژنراتور برای تامین بارهای محلی مورد استفاده قرار می‌گرفت.
در سال
1891 برای اولین بار ترکیب ژنراتور و خط بلند انتقال به منظور تامین
بارهای دوردست با موفقیت تست شد. انرژی الکتریکی تولیدی این ژنراتور توسط
یک خط انتقال سه فاز از لافن به نمایشگاه بین‌المللی فرانکفورت در فاصله
175 کیلومتری منتقل می‌شد. ولتاژ فاز به فاز 95 ولت، جریان فاز 1400 آمپر
و فرکانس نامی 40 هرتز بود. رتور این ژنراتور که برای سرعت 150 دور بر
دقیقه طراحی شده بود، 32 قطب داشت. قطر آن 1752 میلیمتر و طول موثر آن 380
میلیمتر بود. جریان تحریک توسط یک ماشین جریان مستقیم تامین می‌شد.
استاتور آن 96 شیار داشت که در هر شیار یک میله مسی به قطر 29 میلیمتر
قرار می‌گرفت. از آنجا که اثر پوستی تا آن زمان شناخته نشده بود، سیم‌پیچی
استاتور متشکل از یک میله برای هر قطب / فاز بود. بازده این ژنراتور 5/96%
بود که در مقایسه با تکنولوژی آن زمان بسیار عالی می‌نمود. طراحی و ساخت
این ژنراتور را چارلز براون انجام داد.
در آغاز، اکثر ژنراتورهای
سنکرون برای اتصال به توربینهای آبی طراحی می‌شدند، اما بعد از ساخت
توربینهای بخار قدرتمند، نیاز به توربوژنراتورهای سازگار با سرعت بالا
احساس شد. در پاسخ به این نیاز اولین توربورتور در یکی از زمینه‌های مهم
در بحث ژنراتورهای سنکرن، سیستم عایقی است. مواد عایقی اولیه مورد استفاده
مواد طبیعی مانند فیبرها، سلولز، ابریشم، کتان، پشم و دیگر الیاف طبیعی
بودند. همچنین رزینهای طبیعی بدست آمده از گیاهان و ترکیبات نفت خام برای
ساخت مواد عایقی مورد استفاده قرارمی‌گرفتند. در سال 1908 تحقیقات روی
عایقهای مصنوعی توسط دکتر بایکلند آغاز شد. در طول جنگ جهانی اولی
رزین‌های آسفالتی که بیتومن نامیده می‌شدند، برای اولین بار همراه با
قطعات میکا جهت عایق شیار در سیم‌پیچهای استاتور توربوژنراتورها مورد
استفاده قرار گرفتند. این قطعات در هر دو طرف، با کاغذ سلولز مرغوب احاطه
می‌شدند. در این روش سیم‌پیچهای استاتور ابتدا با نوارهای سلولز و سپس با
دو لایه نوار کتان پوشیده می‌شدند. سیم‌پیچها در محفظه‌ای حرارت می‌دیدند
و سپس تحت خلا قرار می‌گرفتند. بعد از چند ساعت عایق خشک و متخلخل حاصل
می‌شد. سپس تحت خلا، حجم زیادی از قیر داغ روی سیم‌پیچ‌ها ریخته می‌شد. در
ادامه محفظه با گاز نیتروژن خشک با فشار 550 کیلو پاسکال پر و پس از چند
ساعت گاز نیتروژن تخلیه و سیم‌پیچها در دمای محیط خنک و سفت می‌شدند. این
فرآیند وی پی‌آی نامیده می‌شد.
در اواخر دهه 1940 کمپانی جنرال الکتریک
به منظور بهبود سیستم عایق سیم‌پیچی استاتور ترکیبات اپوکسی را برگزید. در
نتیجه این تحقیقات، یک سیستم به اصطلاح رزین ریچ عرضه شد که در آن رزین در
نوارها و یا وارنیش مورد استفاده بین لایه‌ها قرار می‌گرفت.
در
دهه‌های 1940 تا 1960 همراه با افزایش ظرفیت ژنراتورها و در نتیجه افزایش
استرسهای حرارتی، تعداد خطاهای عایقی به طرز چشمگیری افزایش یافت. پس از
بررسی مشخص شد علت اکثر این خطاها بروز پدیده جدا شدن نوار یا ترک خوردن
آن است. این پدیده به علت انبساط و انقباض ناهماهنگ هادی مسی و هسته آهنی
به وجود می‌آمد. برای حل این مشکل بعد از جنگ جهانی دوم محققان شرکت
وستینگهاوس کار آزمایشگاهی را بر روی پلی‌استرهای جدید آغاز کرده و سیستمی
با نام تجاری ترمالاستیک عرضه کردند.
نسل بعدی عایقها که در نیمه اول
دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفتند، کاغذهای فایبرگلاس بودند. در ادامه در
سال 1955 یک نوع عایق مقاوم در برابر تخلیه جزیی از ترکیب 50 درصد
رشته‌های فایبرگلاس و 50 درصد رشته‌های PET بدست آمد که روی هادی پوشانده
می‌شد و سپس با حرارت دادن در کوره‌های مخصوص، PET ذوب شده و روی
فایبرگلاس را می‌پوشاند. این عایق بسته به نیاز به صورت یک یا چند لایه
مورد استفاده قرار می‌گرفت. عایق مذکور با نام عمومی پلی‌گلاس و نام تجاری
داگلاس وارد بازار شد.
مهمترین استرسهای وارد بر عایق استرسهای حرارتی
است. بنابراین سیستم‌های عایقی همواره در ارتباط تنگاتنگ با سیستم‌های
خنک‌سازی بوده‌اند. خنک‌سازی در ژنراتورهای اولیه توسط هوا انجام می‌گرفت.
بهترین نتیجه بدست آمده با این روش خنک‌سازی یک ژنراتور MVA200 با سرعت
rpm1800 بود که در سال 1932 در منطقه بروکلین نیویورک نصب شد. اما با
افزایش ظرفیت ژنراتورها نیاز به سیستم خنک‌سازی موثرتری احساس شد. ایده
خنک‌سازی با هیدروژن اولین بار در سال 1915 توسط ماکس شولر مطرح شد. تلاش
او برای ساخت چنین سیستمی از 1928 آغاز و در سال 1936 با ساخت اولین نمونه
با سرعت rpm3600 به نتیجه رسید. در سال 1937 جنرال الکتریک اولین
توربوژنراتور تجاری خنک شونده با هیدروژن را روانه بازار کرد. این
تکنولوژی در اروپا بعد از سال 1945 رایج شد. در دهه‌های 1950 و 1960
روشهای مختلف خنک‌سازی مستقیم مانند خنک‌سازی سیم‌پیچ استاتور با گاز،
روغن و آب پا به عرصه ظهور گذاشتند تا آنجا که در اواسط دهه 1960 اغلب
ژنراتورهای بزرگ با آب خنک می‌شدند. ظهور تکنولوژی خنک‌سازی مستقیم موجب
افزایش ظرفیت ژنراتورها به میزان MVA1500 شد.
یکی از تحولات برجسته‌ای
که در دهه 1960 به وقوع پیوست تولید اولین ماده ابررسانای تجاری یعنی
نیوبیوم- تیتانیوم بود که در دهه‌های بعدی بسیار مورد توجه قرار گرفت.



تحولات دهه 1970
در
این دهه تحول مهمی در فرآیند عایق کاری ژنراتور رخ داد. قبل از سال 1975
اغلب عایقها را توسط رزینهای محلول در ترکیبات آلی فرار اشباع می‌کردند.
در این فرآیند، ترکیبات مذکور تبخیر و در جو منتشر می‌شد. با توجه به وضع
قوانین زیست محیطی و آغاز نهضت سبز در اوایل دهه 1970، محدودیتهای شدیدی
بر میزان انتشار این مواد اعمال شد که حذف آنها را از این فرآیند در پی
داشت. در نتیجه استفاده از مواد سازگار با محیط زیست در تولید و تعمیر
ماشینهای الکتریکی مورد توجه قرار گرفت. استفاده از رزینهای با پایه آبی
یکی از اولین پیشنهاداتی بود که مطرح شد، اما یک راه‌حل جامعتر که امروزه
نیز مرسوم است، کاربرد چسبهای جامد بود. در همین راستا تولید نوارهای
میکای رزین ریچ بدون حلال نیز توسعه یافت.
از دیگر پیشرفتهای مهم این
دهه ظهور ژنراتورهای ابررسانا بود. یک ماشین ابررسانا عموماً‌از یک
سیم‌پیچ میدان ابررسانا و یک سیم‌پیچ آرمیچر مسی تشکیل شده است. هسته رتور
عموماً آهنی نیست، چرا که آهن به دلیل شدت بالای میدان تولیدی توسط
سیم‌پیچی میدان اشباع می‌شود. فقط در یوغ استاتور از آهن مغناطیسی استفاده
می‌شود تا به عنوان شیلد و همچنین منتقل کننده شار بین قطبها عمل کند. عدم
استفاده از آهن، موجب کاهش راکتانس سنکرون (به حدود pu5/0- 3/0) در این
ماشینها شده که طبعاً موجب پایداری دینامیکی بهتر می‌شود. همانطور که
اشاره شد، اولین ماده ابررسانای تجاری نیوبیوم- تیتانیوم بود که تا دمای 5
درجه کلوین خاصیت ابررسانایی داشت. البته در دهه‌های بعد پیشرفت این صنعت
به معرفی مواد ابررسانایی با دمای عملکرد 110 درجه کلوین انجامید. براین
اساس مواد ابررسانا را به دو گروه دما پایین مانند نیوبیوم – تیتانیوم و
دما بالا مانند BSCCO-2223 تقسیم می‌کنند. از اوایل دهه 1970 تحقیقات بر
روی ژنراتورهای ابررسانا با استفاده از هادیهای دما پایین آغاز شد. در این
دهه کمپانی وستینگهاوس تحقیقات برای ساخت یک نمونه دوقطبی را با استفاده
هادیهای دماپایین آغاز کرد. نتیجه این پروژه ساخت و تست یک ژنراتور MVA5
در سال 1972 بود.
در سال 1970 کمپانی جنرال الکتریک ساخت یک ژنراتور ابررسانا را با استفاده از هادی‌های دماپایین، با هدف نصب در شبکه آغاز کرد.
ساخت
و تست این ژنراتور MVA20، دو قطب و rpm3600 در سال 1979 به پایان رسید. در
این ماشین از روش طراحی هسته هوایی بهره‌ گرفته شده بود و سیم‌پیچ میدان
آن توسط هلیم مایع خنک می‌شد. این ژنراتور، بزرگترین ژنراتور ابررسانای
تست شده تا آن زمان (1979) بود.
در سال 1979 وستینگهاوس و اپری ساخت یک
ژنراتور ابررسانای MVA300 را آغاز کردند. این پروژه در سال 1983 به علت
شرایط بازار جهانی با توافق طرفین لغو شد.
در همین زمینه کمپانی زیمنس
ساخت ژنراتورهای دماپایین را در اوایل دهه 1970 شروع کرد. در این مدت یک
نمونه رتور و یک نمونه استاتور با هسته آهنی برای ژنراتور MVA 850 با سرعت
rpm3000 ساخته شد، اما به دلیل مشکلاتی تست عملکرد واقعی آن انجام نشد.
در این دهه آلستوم نیز طراحی یک رتور ابررسانا برای یک توربو ژنراتور سنکرون را آغاز کرد. این رتور در یک ماشین MW250 به کار رفت.
با
توجه به اهمیت خنک‌سازی در کارکرد مناسب ژنراتورهای ابررسانا، همگام با
توسعه این صنعت، طرحهای خنک‌سازی جدیدی ارایه شد. در 1977 اقای لاسکاریس
یک سیستم خنک‌سازی دوفاز (مایع- گاز) برای ژنراتورهای ابررسانا ارایه کرد.
در این طرح بخشی از سیم‌پیچ در هلیم مایع قرار می‌گرفت و با جوشش هلیم
دردمای 2/4 کلوین خنک می‌شد. جداسازی مایع ازگاز توسط نیروی گریز از مرکز
ناشی از چرخش رتور صورت می‌گرفت.


جمع‌بندی تحولات دهه 1970
با بررسی مقالات IEEE این دهه (28 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنکرون به نتایج زیر می‌رسیم:
1-
شایان ذکر است بررسی کل مقالات در دهه‌های مختلف نشان می‌دهد که زمینه‌های
اصلی مورد توجه طرحهای بدون جاروبک، سیستمهای خنک‌سازی، سیستمهای تحریک،
روشهای عددی، سیستم عایقی، ملاحظات مکانیکی، ژنراتور آهنربای دائم،
پاورفرمر و ژنراتورهای ابررسانا بوده‌اند. تمرکز اکثر تحقیقات بر روی
کاربرد مواد ابررسانا در ژنراتورها بوده است.
2- استفاده از روشهای کامپیوتری برای تحلیل و طراحی ماشینهای الکتریکی آغاز شد.
3- حلالها از سیستمهای عایق کاری حذف شدند و تکنولوژی رزین ریچ بدون حلال ارایه شد.


تحولات دهه 1980
در
این دهه نیز همچون دهه‌های گذشته سیستم‌های عایقی از زمینه‌های مهم
تحقیقاتی بوده است. در این دهه آلستوم یک فرمول جدید اپوکسی بدون حلال
کلاس F در ترکیب با گلاس فابریک و نوع خاصی از کاغذ میکا با نام تجاری
دورتناکس را ارایه داد. این سیستم عایق کاری دارای استحکام مکانیکی بیشتر،
استقامت عایقی بالاتر، تلفات دی‌الکتریک پایینتر و مقاومت حرارتی کمتری
نسبت به نمونه‌‌های قبلی بود.
در ادامه کار بر روی پروژه‌های ابررسانا،
در سال 1988 سازمان توسعه تکنولوژی صنعتی و انرژیهای نو ژاپن پروژه ملی 12
ساله سوپر جی‌ام را آغاز کرد که نتیجه آن در دهه‌های بعدی به ثمر رسید.
سیستم‌های
خنک‌سازی ژنراتورهای ابررسانا هنوز در حال پیشرفت بودند. در این زمینه
می‌توان به ارایه طرح سیستم خنک‌سازی تحت فشار توسط انستیتو جایری ژاپن
اشاره کرد. این طرح که در سال 1985 ارایه شد دارای یک مبدل حرارتی پیشرفته
و یک مایع‌ساز هلیم با ظرفیت 350 لیتر بر ثانیه بود.
در این مقطع شاهد
تحقیقاتی در زمینه مواد آهن‌ربای دائم بودیم. استفاده از آهنرباهای
نئودیمیوم – آهن- بورون در این دهه تحول عظیمی در ساخت ماشینهای آهنربای
دائم ایجاد کرد. مهمترین خصوصیت آهنرباهای نئودیمیوم- آهن- بورون انرژی
مغناطیسی (BHmax) بالای آنهاست که سبب می شود قیمت هر واحد انرژی مغناطیسی
کاهش یابد. علاوه بر این، انرژی زیاد تولیدی امکان به کارگیری آهنرباهای
کوچکتر را نیز فراهم می‌کند، بنابراین اندازه سایر اجزا ماشین از قبیل
قطعات آهن و سیم‌پیچی نیز کاهش می‌یابد و در نتیجه ممکن است هزینه کل کمتر
شود. شایان ذکر است حجم بالایی از تحقیقات انجام شده این دهه در زمینه
ژنراتورهای بدون جاروبک و خودتحریکه برای کاربردهای خاص بوده که به علت
عمومیت نیافتن در صنعت ژنراتورهای نیروگاهی از شرح آنها صرفنظر می شود.


جمع‌بندی تحولات دهه 1980
با بررسی مقالات IEEE این دهه (41 مقاله) در موضعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنکرون به نتایج زیر می‌رسیم:
1- تمرکز موضوعی مقالات در شکل نشان داده شده است.
2- روشهای قبلی عایق کاری به منظور کاهش مقاومت حرارتی عایق بهبود یافت.
3- مطالعات وسیعی روی ژنراتورهای سنکرون بدون جاروبک بدون تحریک صورت گرفت.
4- فعالیت روی پروژه‌های ژنراتورهای ابررسانای آغاز شده در دهه قبل ادامه یافت.
5- سیستمهای خنک‌سازی جدیدی برای ژنراتورهای ابررسانا ارایه شد.
6- روش اجزای محدود در طراحی و تحلیل ژنراتورهای سنکرون خصوصاً ژنراتورهای آهنربای دائم به شکل گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفت.


از ابتدای دهه 1990 تاکنون
مهندس مهدی ثواقبی فیروزآبادی- دکتر ابوالفضل واحدی- مهندس حسین هوشیار


هدف
از انجام این تحقیق بررسی سیر تحقیقات انجام شده با موضوع طراحی ژنراتور
سنکرون است. به این منظور، بررسی مقالات منتشر شده در IEEE که با این
موضوع مرتبط بودند، در دستور کار قرار گرفت. به عنوان اولین قدم کلیه
مقالات مرتبط در دهه‌های مختلف جستجو و بر مبنای آنها یک تقسیم‌بندی
موضوعی انجام شد. سپس سعی شد بدون پرداختن به جزییات، سیر تحولات استخراج
شود. رویکرد کلی این بوده که تحولات دارای کاربرد صنعتی بررسی شوند.
با
توجه به گستردگی موضوع و حجم مطالب این گزارش در دو بخش ارایه شده است. در
بخش اول پیشرفتهای ژنراتورهای سنکرون از آغاز تا انتهای دهه 1980 بررسی
شد. در این بخش تحولات این صنعت از ابتدای دهه 1990 تاکنون مورد توجه قرار
گرفته است. در پایان هر دهه یک جمعبندی از کل فعالیتهای صورت گرفته ارایه
و سعی شده است ارتباط منطقی بین پیشرفتهای هر دهه با دهه‌های قبل و بعد
بیان شود.
در پایان گزارش با توجه به تحقیقات انجام شده و در حال
انجام، تلاش شده نمایی از پیشرفتهای عمده مورد انتظار در سالهای آینده
ترسیم شود.

تحولات دهه 1990
در این دهه نیز همچون دهه‌های گذشته
تلاشهای زیادی در جهت بهبود سیستمهای عایقی صورت گرفت. در این میان
می‌توان به ارایه سیستمهای عایق میکاپال که توسط کمپانی جنرال الکتریک از
ترکیب انواع آلکیدها و اپوکسیها در سال 1990 بدست آمده بود، اشاره کرد.
درسال 1992 شرکت وستینگهاوس الکتریک یک سیستم جدید عایق سیم‌پیچ رتور کلاس
F را ارایه کرد. این سیستم شامل یک لایه اپوکسی ‌گلاس بود که با چسب
پلی‌آمید- اپوکسی روی هادی مسی چسبانده می‌شد. مقاومت در برابر خراشیدگی،
استرسهای الکتریکی و مکانیکی و کاهش زوال حرارتی از مزایای این سیستم بود.
گروه صنعتی ماشینهای الکتریکی و توربین نانجینگ عایق سیم‌پیچ رتور جدیدی
از جنس نومکس اشباع شده با وارنیش چسبی را در سال 1998 ارایه کرد. از
مهمترین مزایای این سیستم می‌توان به انعطاف‌پذیری و استقامت عایقی، بهبود
اشباع شوندگی با وارنیش، تمیزکاری آسان و عدم جذب رطوبت اشاره کرد. در
اواخر دهه 1990 تلاشهایی برای افزایش هدایت گرمایی عایقها صورت گرفت. آقای
میلر از شرکت زیمنس- وستینگهاوس روشی را ارایه کرد که در آن لایه پرکننده
مورد استفاده در طرحهای قبلی به وسیله رزینهای مخصوصی جایگزین می‌شد. مزیت
اصلی این روش پرشدن فاصله هوایی بین لایه پرکننده و دیواره استاتور بود که
موجب می‌شد هدایت گرمایی عایق استاتور به طرز چشمگیری افزایش پیدا کند.
دراین
دهه مسائل مکانیکی در عملکرد ماشینهای سنکرون بیشتر مورد توجه قرار گرفت.
در سال 1993 آقای جانگ از دانشگاه برکلی روشی برای کاهش لرزش در
ژنراتورهای آهنربای دائم ارایه کرد. لرزش در ژنراتورهای آهنربای دائم در
اثر نیروهای جذبی اعمال شده توسط آهنرباهای دائم گردان به استاتور است. در
این روش لرزشها با استفاده از سنسورهای ماکسول، روش اجزاء محدود و بسط
فوریه مورد بررسی قرار می‌گرفت و نهایتاً برای کاهش لرزشها، ابعاد هندسی
جدیدی برای آهنرباها ارایه می‌شد البته با این شرط که کارایی ماشین افت
نکند.
همزمان با پیشرفتهای مذکور، افزایش سرعت و حافظه کامپیوترها و
ظهور نرم‌افزارهای قدرتمند موجب شد تا راه برای استفاده از کامپیوترها در
تحلیل و طراحی ژنراتورهای سنکرون بیش از پیش باز شود. در سال 1995 آقای
کوان روشی برای طراحی سیستمهای خنک‌سازی با هیدروژن ارایه کرد که بر مبنای
محاسبات کامپیوتری دینامیک شاره پایه‌ریزی شده بود. دراین روش بااستفاده
از یک مدل معادل سیستم خنک‌سازی، توزیع دما در بخشهای مختلف ژنراتور
پیش‌بینی می‌شد.
نحوه پیاده‌سازی سیستمهای خنک‌سازی نیز از جمله
موضوعاتی بود که مورد توجه قرار گرفت. در سال 1995 اقای آیدیر تاثیر مکان
حفره‌های تهویه برمیدان مغناطیسی ژنراتور سنکرون را با استفاده از روش
اجزاء محدود مورد بررسی قرار داد و نشان داد که انتخاب مکان مناسب
حفره‌های تهویه جهت جلوگیری از افزایش جریان مغناطیس‌کنندگی و پدیده اشباع
بسیار حائز اهمیت است. مکان حفره‌ها تاثیر قابل توجهی بر شار یوغ دارد.
از
مهمترین تحولاتی که در این دهه در زمینه ژنراتورهای ابررسانا صورت گرفت
می‌توان به نتایج پروژه سوپرجی‌ام که از دهه قبل در ژاپن آغاز شده بود،
اشاره کرد. حاصل این پروژه ساخت و تست سه مدل رتور ابررسانا برای یک
استاتور بود. مدل اول که در ترکیب با استاتور، خروجی MW79 را می‌داد در
سال 1997 و مدل دوم در سال 1998 با خروجی MW7/79 تست شد. نهایتاً مدل سوم
که دارای یک سیستم تحریک پاسخ سریع بود در سال 1999 تست و در شبکه قدرت
نصب شد.
با بکارگیری مواد ابررسانای دمابالا در این دهه، تکنولوژی
ژنراتورهای سنکرون ابررسانا وارد مرحله جدیدی شد. کمپانی جنرال الکتریک
طراحی، ساخت و تست یک سیم‌پیچ دمابالا را در اواسط این دهه به پایان
رساند. در ادامه، همکاری وستینگهاوس و شرکت ابررسانای آمریکا به طراحی یک
ژنراتور ابررسانای دما‌بالای 4 قطب، rpm1800، Hz60 انجامید.
این دهه
شاهد پیشرفتهای مهمی در زمینه سیستمهای تحریک مانند ظهور سیستمهای تحریک
استاتیک الکترونیکی بود. استفاده از اینگونه سیستمها باعث انعطاف‌پذیری در
طراحی سیستمهای تحریک و جذب مشکلات نگهداری جاروبک در اکسایترهای گردان
می‌شد. یکی از اولین نمونه‌های این سیستمها در سال 1997 توسط آقای شافر از
کمپانی باسلر الکتریک آلمان ارایه شد.
در این مقطع زمانی کاربرد
سیستمهای دیجیتال در تحریک ژنراتورها آغاز شد. یکی از اولین نمونه‌های
سیستم تحریک دیجیتالی، سیستمی بود که در سال 1999 توسط آقای ارسگ از
دانشگاه زاگرب کرواسی ارایه شد.
در ادامه تلاشهای صورت گرفته برای
بهبود خنک‌سازی، شرکت زیمنس- وستینگهاوس طرح یک ژنراتور بزرگ با خنک‌سازی
هوایی را در سال 1999 ارایه داد. ارایه این طرح آغازی بر تغییر طرحهای
خنک‌سازی از هیدروژنی به هوایی بود. استفاده از عایقهای استاتور نازک
دمابالا و کاربرد محاسبات کامپیوتری دینامیک شاره موجب اقتصادی شدن این
طرح نسبت به خنک‌سازی هیدروژنی شد.
پایان دهه 90 مصادف با ظهور
تکنولوژی پاورفرمر بود. در اوایل بهار سال 1998 دکتر لیجون از کمپانی ABB
سوئد، ایده تولید انرژی الکتریکی در ولتاژهای بالا را ارایه کرد. مهمترین
ویژگی این طرح استفاده از کابلهای فشار قوی پلی‌اتیلن متقاطع معمول در
سیستمهای انتقال و توزیع در سیم‌پیچی استاتور است.
در این طرح به علت سطح ولتاژ بسیار بالا از کابلهای استوانه‌ای به منظور حذف تخلیه جزیی و کرونا استفاده می‌شود.
در
سال 1998 اولین نمونه پاورفرمر در نیروگاه پرجوس واقع در شمال سوئد نصب
شد. این پاورفرمر دارای ولتاژ نامی KV45، توان نامی MVA11 و سرعت نامی
rpm600 بود.
یکی از مسائل مهم مطرح در پاورفرمر فیکس شدن دقیق کابلها
در شیارها به منظور جلوگیری از تخریب لایه بیرونی نیمه هادی کابل در اثر
لرزشها است. به این منظور کابلها را با استفاده از قطعات مثلثی سیلیکون –
رابر فیکس می‌کنند.
به علت پایین بودن جریان سیم‌پیچ استاتور پاورفرمر
تلفات مسی ناچیز است، لذا استفاده از یک مدار خنک‌سازی آبی کافی است.
سیستم خنک‌سازی دمای عملکرد کابلها را در حدود 70 درجه سانیگراد نگه
می‌دارد، در حالی که طراحی عایقی کابلها برای دمای نامی 90 درجه انجام شده
است. لذا می‌توان پاورفرمر را بدون مشکل خاصی زیر اضافه بار برد.

جمعبندی تحولات دهه 1990
با بررسی مقالات IEEE این دهه (157 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنکرون به نتایج زیر می‌رسیم:
1- تمرکز موضوعی مقالات
2- فعالیت روی ژنراتورهای ابررسانای دمابالا آغاز شد.
3- کاربرد سیستمهای تحریک استاتیک و دیجیتال گسترش یافت.
4- روشهای کاهش لرزش حین عملکرد ژنراتور مورد توجه قرار گرفت.
5-
در اوایل دهه رویکرد طراحان بهبود عملکرد سیستمهای خنک‌سازی هیدروژنی بود،
اما در اواخر دهه سیستمهای خنک‌سازی با هوا به دلایل زیر مجدداً مورد توجه
قرار گرفتند:
الف) تولید عایقهای استاتور نازکتر با مقاومت حرارتی پایینتر
ب) ظهور روشهای محاسبات کامپیوتری دینامیک شاره
ج) ارزانی و سادگی ساخت سیستمهای خنک‌سازی با هوا
6- تکنولوژی پاورفرمر ابداع شد.
7-
رویکرد طراحان از افزایش ظرفیت ژنراتورها به سمت ارایه طرحهای برنده-
برنده یعنی کیفیت و هزینه مورد قبول برای مشتری و تولید‌کننده تغییر کرد.

تحولات 2000 به بعد
همچون
دهه‌های پیش، روند روزافزون استفاده از روشهای عددی خصوصاً‌روش اجزاء
محدود ادامه یافت. آقای زولیانگ یک روش اجزاء محدود جدید را با بهره‌گیری
از عناصر قوسی شکل در مختصات استوانه‌ای ارایه کرد. مزایای این روش دقت
زیاد و فرمولبندی ساده بود. این روش برای تحلیل میدان درشکلهای استوانه‌ای
مانند ماشینهای الکتریکی بسیار مناسب است.
در سال 2004 آقای شولت روش
نوینی برای طراحی ماشینهای الکتریکی ارایه داد که ترکیبی از روش اجزاء
محدود و روشهای تحلیلی بود. از روش تحلیلی برای طراحی اولیه بر مبنای
گشتاور، جریان و سرعت نامی و از روش اجزاء محدود برای تحلیل دقیق میدانها
به منظور تکامل طرح اولیه استفاده می‌شد. به این ترتیب زمان و هزینه مورد
نیاز طراحی کاهش می‌یافت.
در زمینه عایق تلاشها جهت بهبود هدایت گرمایی
در سال 2001 به ارایه یک سیستم با هدایت گرمایی بالا توسط کمپانیهای
توشیبا و ونرول ایزولا انجامید. اثر بهبود هدایت گرمایی دراین سیستم نسبت
به سیستم معمول مشهود است.
در زمینه ژنراتورهای ابررسانا می‌توان به
تحولات زیر اشاره کرد. در سال 2002 کمپانی جنرال‌الکتریک برنامه‌ای را با
هدف ساخت و تست یک ژنراتور MVA100 آغاز کرده است. هسته رتور و استاتور این
ژنراتور مانند ژنراتورهای معمولی است. هدف این است که یک رتور معمولی
بتواند میدان حاصل از سیم‌پیچی ابررسانا را بدون اشباع شدن از خودعبور
دهد. مهمترین قسمتهای این پروژه، سیم‌پیچ میدان دمابالا و سیستم خنک‌سازی
است
از سال 2000 به بعد فعالیتهای گسترده‌ای در جهت ساخت و نصب
پاورفرمرها صورت گرفته است که نتیجه آن نصب چندین پاورفرمر در نیروگاههای
مختلف است. این پاورفرمها و مشخصات آنها عبارتند از:
• پاورفرمر نیروگاه توربو ژنراتوری اسکیلزتونا سوئد با مشخصات KV136، MVA42، rpm3000
• پاورفرمر نیروگاه هیدرو ژنراتوری پرسی سوئد با مشخصات kv155، MVA75، rpm125
• پاورفرمر نیروگاه هیدروژنراتوری هلجبرو سوئد با مشخصات KV78، MVA25، rpm4/115
• پاورفرمر نیروگاه هیدرو ژنراتوری میلرگریک کانادا با مشخصات KV25، MVA8/32، rpm720
• پاورفرمر نیروگاه هیدروژنراتوری کاتسورازاوا با مشخصات KV66، MVA9، rpm5/428

جمعبندی تحولات 2000 به بعد
با بررسی مقالات IEEE این سالها (149 مقاله) در موضوعات مختلف مرتبط با ژنراتور سنکرون به نتایج زیر می‌رسیم:
1- تمرکز موضوعی مقالات
2- تلاشهای زیادی برای بهبود هدایت حرارتی عایق سیم‌پیچی استاتور خنک شونده با هوا با هدف رسیدن به ظرفیتهای بالاتر صورت گرفت.
3- پاورفرمرها در نیروگاههای مختلف نصب شدند.
4- فعالیت روی پروژه‌های ژنراتورهای ابررسانای دمابالا آغاز شده در دهه قبل ادامه یافت.
5- کاربرد سیستمهای تحریک دیجیتال به خصوص سیستمهای با چند ریزپردازنده گسترش یافت.
6- استفاده از روشهای عددی در طراحی و آنالیز ژنراتورهای سنکرون به ویژه سیستمهای خنک‌سازی بسیار گسترش یافت.

نتیجه‌گیری
ژنراتورهای
سنکرون همواره حجم عمده‌ای از تحقیقات را در دهه‌های مختلف به خود اختصاص
داده‌اند، تا جایی که بعد از گذشت بیش از 100 سال از ارایه اولین نوع
ژنراتور سنکرون همچنان شاهد ظهور تکنولوژیهای جدید دراین عرصه هستیم.
تکنولوژیهای کلیدی کماکان مسائل عایق کاری و خنک‌سازی هستند.
تکنولوژی پیشرفته تولید ژنراتور و ریسک بالقوه موجود باعث شده است تعداد سازندگان مستقل ژنراتور کاهش یابد.
متاسفانه،
علی‌رغم اینکه بالا بردن نقطه زانویی اشباع مواد مغناطیسی می‌تواند تاثیر
به سزایی در پیشرفت ژنراتورها داشته باشد، تاکنون دستاورد مهمی در این
زمینه حاصل نشده است. البته تلاشهایی در گذشته برای کاهش تلفات الکتریکی
لایه‌های هسته صورت گرفته است، اما پیشرفتهای حاصله منوط به کاهش ضخامت
لایه‌ها یا افزایش غیرقابل قبول قیمت آنهاست. متاسفانه پیشرفت مهمی نیز در
آینده پیش‌بینی نمی‌شود.
نیاز امروزه بازار ژنراتورهایی است که به نحوی
پکیج شده باشند که به راحتی در سایت قابل نصب باشند. پکیجهایی که از
یکپارچگی بالایی برخوردارند به طوری که نویز حاصل از عملکرد ژنراتور را در
خود نگاه می‌دارند، در برابر شرایط جوی مقاومند، ترانسفورماتور جریان و
ترانسفورماتور ولتاژ دارند، نقطه نوترال در آنهاتعبیه شده و حفاظت اضافه
ولتاژ دارند. همچنین سیستم تحریک نیز در این پکیجها تعبیه شده است و
تقریباً بی‌نیاز از نگهداری هستند.
پیش‌بینی می‌شود روند جایگزینی
سیستمهای خنک‌سازی هیدروژنی به وسیله سیستمهای خنک سازی با هوا ادامه یابد
و این در حالی است که بهبود بازده سیستمهای خنک‌سازی هیدروژنی همچنان مورد
توجه است.
با توجه به حجم گسترده تحقیقات در حال انجام روی ژنراتورهای
ابررسانای دمابالا، تولید گسترده اینگونه ژنراتورها در آینده نزدیک قابل
پیش‌بینی است. پیشرفتهای مورد نیاز در این زمینه به شرح زیر است:
• تولید هادیهای رشته‌ای و استفاده از آنها به جای نوارهای دمابالای امروزی جهت افزایش چگالی جریان
• افزایش قابلیت خم کردن سیمهای دمابالا به منظور ایجاد شکل سه‌بعدی مناسب سیم‌پیچی رتور درنواحی انتهایی سیم‌پیچ
• استفاده از سیم‌پیچی لایه‌‌ای به جای سیم‌پیچی‌های پنکیک به منظور حداقل سازی اتصالات بین کویلها
از
موضوعات قابل توجه دیگری که پیش‌بینی می‌شود صنعت ژنراتور را در سالهای
آینده تحت تاثیر قراردهد، تولید انبوه پاورفرمر و رسیدن به سطوح بالاتر
ولتاژ است به طوریکه در آینده نزدیک پاور فرمرهایی با ولتاژ KV170 برای
نیروگاههای توربو ژنراتوری و KV200 برای نیروگاههای هیدروژنراتوری ساخته
خواهند شد و امید است که سطح ولتاژ خروجی آنها به KV400 هم برسد.
انتظار
می‌رود پیشرفت سیستمهای عایقی ادامه یابد. ممکن است از تکنولوژیهای جدید
عایقی مانند سیستمهای عایق پلیمری پیشرفته استفاده شود و این سیستمها
بتوانند با نوارهای میکا-گلاس امروزی رقابت کنند. این پیشرفتها می‌تواند
به بهبود کابلهای پاور فرمر نیز بینجامد.


نویسنده : یوسف لنجانیان » ساعت 12:32 عصر روز شنبه 8 فروردین 1388

نظر شما( )
<   <<   191   192   193   194   195      >

لیست کل یادداشت های این وبلاگ

چگونه کتابخوان تر شویم؟
دانستنی های کوتاه
دانــستـــنی هـای جـــــالـــــــب
جهان در صدسال
28جمله از دکتر حسابی
الماس های معروف دنیا
معنی گلها
انیشتن
راز شمع (( در درمان و ارزو ها))
یا ذهن می تواند آینده را پیش بینی نماید؟
موبایل ومغز
آیا می دانید
خودرو و رنگها
نامگذاری محلات قدیمی تهران
پرچمدار ارتباطات با دور
[همه عناوین(1944)]

بالا

  [ خانه| مدیریت| ایمیل من| پارسی بلاگ| شناسنامه ]

بازدید

288609

بازدید امروز

324

بازدید دیروز

215

حضور و غیاب
یــــاهـو


 RSS 


 درباره خودم


 لوگوی وبلاگ

شهرستان مهر*** انجمن مهندسان

 پیوندهای روزانه


 اوقات شرعی

 فهرست موضوعی یادداشت ها

 لینک دوستان

مهندسی مکانیک
بی تاب

لوگوی دوستان




اشتراک