باتری های قابل شارژ در تجهیزات همراه

كاربرد روزافزون تجهیزات دیجیتال قابل حمل مانند دوربین‌های دیجیتالی، پخش‌كننده‌های موسیقی و امثال آن‌ها كه انرژی الكتریكی مورد نیاز خود را از باتری‌های استاندارد تأمین می‌كنند، استفاده‌كنندگان این قبیل تجهیزات را به استفاده از انواع قابل شارژ مجدد این باتری‌ها تشویق می‌نماید كه خرید آگاهانه آن‌ها مستلزم شناخت گزینه‌های موجود در بازار می‌باشد.

●اشاره : 
كاربرد روزافزون تجهیزات دیجیتال قابل حمل مانند دوربین‌های دیجیتالی، پخش‌كننده‌های موسیقی و امثال آن‌ها كه انرژی الكتریكی مورد نیاز خود را از باتری‌های استاندارد تأمین می‌كنند، استفاده‌كنندگان این قبیل تجهیزات را به استفاده از انواع قابل شارژ مجدد این باتری‌ها تشویق می‌نماید كه خرید آگاهانه آن‌ها مستلزم شناخت گزینه‌های موجود در بازار می‌باشد. علاوه بر این، استفاده بهینه و نگهداری صحیح، شرط ماندگاری طولانی این گونه از باتری‌ها می‌باشد. در ادامه سعی داریم با تشریح گونه‌های متداول و تفاوت‌های آن‌ها با یكدیگر، راهنمای مناسبی جهت خرید و به كارگیری این گونه باتری‌ها فراهم آوریم.اصولاً وقتی صحبت از باتری‌های با اندازه استاندارد می‌شود، بلافاصله به یاد باتری‌های قلمی و نیم‌قلمی یا اگر بخواهیم دقیق‌تر باشیم، اندازه‌های AA و AAA می‌افتیم. اساساً سه فرم سیلندری، دگمه‌ای و كتابی (یا بلوكی) برای باتری‌های استاندارد وجود دارد. انواع دگمه‌ای در ابزارهای كوچك مانند ساعت‌های مچی و ماشین حساب‌های جیبی كاربرد فراوان دارند. باتری‌های كتابی ۹ ولتی در تجهیزات كنترل از راه دور و برخی مصارف خاص كاربرد دارند و انواع سیلندری كه متداولترین نوع می‌باشند در طیف وسیعی از تجهیزات الكتریكی از ساعت‌های دیواری و چراغ قوه‌ها گرفته تا پخش‌كننده‌های ۳MP و دوربین‌های دیجیتالی به كارگرفته می‌شوند. جدول ۱ خلاصه‌ای از ابعاد باتری‌های سیلندری‌شكل را نشان می دهد. 
به لحاظ فناوری به كارگرفته شده، سه گونه اصلی از باتری‌های قابل شارژ در دسترس هستند: 
۱) باتری‌های لیتیومیون (Li-Ion) 
۲) باتری‌های نیكلكادمیوم (NiCd) 
۳) باتری‌های نیكلمتال هیدراد (NiMH) 
باتری‌های قابل شارژ استاندارد، عموماً از نوع NiCd یا NiMH می باشند. انواع NiMH به دلایل مزایای آشكار، به سرعت در حال گسترش و جایگزینی با انواع قدیمی‌تر NiCd می‌باشند. انواع LiIon كه دارای بهترین نسبت كارآیی به وزن می‌باشند، به دلیل گران بودن در موارد خاص همچون تلفن‌های همراه و كامپیوترهای كیفی كاربرد دارند. ولتاژ باطری‌های سیلندری‌شكل عموماً برابر با ۱.۵ ولت می‌باشد كه در انواع قابل شارژ NiCd و NiMH كمی كمتر از این مقدار و برابر با ۲/۱ ولت است، از طرفی وزن انواع قابل شارژ بین ۳۰ تا ۴۰ درصد بیشتر است. 
●باتری‌های NiMH 
ارتفاع(mm) قطر (mm) اندازه‌باتری 
۴۰.۲ ۸.۴ AAA 
۴۴.۵ ۱۰.۵ AA 
۲۸.۰ ۱۱.۵ N 
۱۷.۵ ۱۴.۲ ۱.۳AA 
۳۰.۰ ۱۴.۲ ۱.۲AA 
۵۰.۰ ۱۴.۲ AA 
۶۴.۵ ۱۷.۰ ۵.۴AA 
۲۸.۵ ۱۷.۰ ۲A 
۴۳.۰ ۱۷.۰ ۴.۵A 
۵۰.۰ ۱۷.۰ A 
۶۷.۰ ۱۷.۰ ۴.۳A 
۳۴.۰ ۲۳.۰ ۴.۵Cs 
۴۳.۰ ۲۳.۰ Cs 
۲۴.۰ ۲۶.۰ ۱.۲C 
۳۷.۰ ۳۳.۰ ۱.۲D 
۴۳.۴ ۳۳.۰ ۲.۳D 
۵۸.۰ ۳۳.۰ D 
۹۱.۲ ۳۳.۰ F 
۸۹.۱ ۴۱.۴ SF 
۱۵۰.۰ ۳۲.۰ J 
●ابعاد استاندارد باطری‌های سیلندری 
در حال حاضر اولین گزینه برای هر خریدار در انتخاب یك باتری قابل شارژ، انوع NiMH می‌باشد، كما این‌كه از حدود پنج سال گذشته فرآیند جایگزینی این گونه با انواع قدیمی‌تر ‌ NiCd آغاز گردیده است. باتری‌های NiMH دارای مزایای بسیاری هستند كه در ادامه به برخی از مهمترین آن‌ها اشاره می كنیم: ‌ظرفیت این باتری‌ها به مراتب بیشتر از انواع قدیمی‌تر است. در حال حاضر باتری‌های NiMH اندازه AA با ظرفیت‌های فراتر از ۲۰۰۰ میلی آمپرساعت (MAh) وارد بازار شده‌اند و مطالعه و تحقیق برای ساخت مدل‌هایی با ظرفیت بیشتر ادامه دارد. باتری‌های NiMH نسبت به باتری‌های آلكالاین نیز از ظرفیت بیشتری برخوردارند و به خصوص در كاربردهای پرمصرف همچون دوربین‌های دیجیتال مدت سرویس‌دهی بیشتری را با هر بار شارژ كامل فراهم می‌كنند. بسیاری از شركت‌های سازنده مدعی هستند كه باتری‌های NiMH ساخت آن‌ها در هر بار شارژ تا چهار یا پنج برابر یك باتری آلكالاین كارایی دارد، كه البته این مقدار به عوامل بسیاری چون ظرفیت باطری، نحوه شارژ آن و نوع كاربرد بستگی دارد. 
‌●‌ در ابتدا هزینه بالاتر مانع استفاده گسترده از باتری‌های NiMH بود، ولی فرآیند كاهش قیمت در پنج سال گذشته این هزینه را به مقدار معقولی رسانده است. در حال حاضر قیمت تقریبی این گونه تنها ۲۰ درصد بیشتر از NiCd می‌باشد این در حالی است كه قیمت باتری‌های LiIon در حدود دو برابر این مقدار است. 
● شاید بزرگترین مزیت باتری‌های NiMH در عدم وجود مشكل <اثر حافظه> (Memory effect) در آن‌ها باشد. این اثر به زبان ساده افت تدریجی ولتاژ و ظرفیت در اثر عدم تخلیه كامل باتری پیش از شارژ مجدد آن می‌باشد، بنابراین استفاده‌كنندگان این گونه باتری‌ها نگرانی از بابت این مشكل ندارند. 
‌●‌ ولتاژ باتری‌های قابل شارژ در بیشتر زمان كاركرد در حد ۲/۱ ولت باقی می‌ماند، كه جریان یكدستی را فراهم می‌كند. در‌صورتی‌كه ولتاژ باتری‌های آلكالاین از مقدار ۵/۱ ولت شروع شده و تا كمتر از ۱ ولت كاهش می یابد. 
‌●‌ باتری‌های NiMH فاقد ماده كادمیوم می‌باشند كه در انواع NiCd كاربرد دارد. این ماده فلزی بسیار سمی و مخرب محیط زیست است، بنابراین باتری‌های NiMH پاك‌تر نیز می‌باشند. 
● حداكثر دفعات شارژ برای باتری‌های NiMH تا ۱۰۰۰ نوبت است، كه بسیار بیشتر از سایر انواع باتری‌های قابل شارژ می‌باشد. برای مقایسه به جدول ۲ توجه فرمایید. 
در مقابل نقاط منفی اندكی در مورد باتری‌های NiMH وجود دارد. همان‌طور كه اشاره شد، قیمت تقریبی آن‌ها هنوز ۲۰درصد بیشتر از مدل‌های قدیمتر NiCd می‌باشد. همچنین زمان شارژ و تخلیه مجدد آن‌ها كمی بیشتر از انواع دارای كادمیوم است. این موضوع در برخی تجهیزات خاص، مزیتی برای باتری‌های NiCd به حساب می آید، برای مثال در پیچ‌گوشتی‌های برقی كه سرعت دوران بالایی دارند به سرعت تخلیه بالا در باتری نیازمندند، انواع NiCd دارای مزیت نسبی هستند. 
●نحوه استفاده و نگهداری باتری‌های NiMH 
نوع باتری قابل شارژ Li-lon NiCd NiMH 
حداكثرdc ولتاژ ۱.۲ ۱.۲ ۳.۶ 
دفعات شارژ ۵۰۰تا۱۰۰۰ ۳۰۰ تا ۵۰۰ ۳۰۰ تا ۴۰۰ 
نسبت قیمتی ۱۰۰% ۸۰% ۲۰۰%

سيستمهاي توزيع

مجله PEI ـ مارس 2003 

ايمني كليد فناوري كليدخانه (Switch gear) است. 
كمپاني ABB اخيرا ساخت AX1 يك محصول كليدخانه ولتاژ متوسط جديد عرضه كرده است. اين فناوري خصيصه ساختماني منحصر به فردي را داشته و چندين مفهوم در طراحي آن به كار گرفته شده است.
AX1كليدخانه جديد عايقبندي در برابر هوا و ولتاژ متوسط ABB بر مبناي فلسفه ايمني ساخته شده كه بر مبناي آن فضاي كامل ولتاژ قوي براي چندين ورودي و تغذيه كننده مكعبي و يك حصار فلزي پيش بيني شده كه امكان برخورد انساني در شرايط سرويس را پيش نميآورد. در جهت ارتقاي ايمني و مقابله با خطرات رودرروي انساني و كاهش زمان برپاسازي دوباره در شرايط خرابي دستگاهي به نام ”حذفكننده آرك – Arc Eliminator “ ساخته ، امتحان و به كار برده شده است. مشخصه هاي نوآورانه ديگر نظير مشاهده گري كامل و اتصالات سيم پيچها با كنتاكت جهشي نيز ايمني AX1 را بالاتر برده است.
محصولAX1 در لودويكا ساخته شده كه بزرگترين مركز سازنده دستگاههاي فشارقوي در دنياست و آن را به مطلوبترين مكان براي توسعه بعدي AX1 بدل گردانده است. كارخانه AX1 شكل يكپارچه دارد و بخشهاي توليد و اداري در كنار هم قرار دارند. اين امر سبب مي شود مبادله اطلاعات قابل اتكاي بين بخشهاي اداري و توليدي به سرعت ميسر شود.

فضاي كوچك،ايمني بالا 
به خاطر اندازه كوچك و ايمني بالاي اين دستگاه نصب پانلهاي AX1 براي فضاهاي كوچكي كه نيازمند ايمني بالا هستند ، بسيار مطلوب است. به دليل پويا بودن آرك حفاظتي AX1 ،افزايش خطرناك فشار هيچگاه امكان شكلگيري پيدا نميكند و اگر باز شدن دروني آرك كليدخانه رخ دهد گازهاي مضّر امكان انتشار ندارند. بنابراين به فضايي براي زدايش كمپرس گاز و آتش نياز نيست زيرا حذف كننده هاي سريع آرك (قوس) در AX1به سرعت بسيار بالايي از هر گسست احتمالي ناشي از صدمات جلوگيري مي كند. مشخصه ديگري كه فضاي موردنياز AX1 را كوچكتر مي كند درهاي كشويي آن است كه هيچ فضايي را در راهروي عملياتي اشغال نمي كند.
تگنر Tegner در شهر واستراس ـ سوئد نمونه خوبي از تعبيه AX1در فضايي بسيار كوچك است. در زيرزمين يك ساختمان چندين كارخانه AX1 نصب شده است . يكي از آنها شامل يك AX1 با 1+6 پانل است كه در يك سوراخي به اندازه شش مترمربع جاسازي شده است. در نبود فضا ، پانل حايل روي ديوار مقابل پانلهاي AX1 تعبيه شده است. اين نمونه نشان ميدهد كه AX1در فضاهاي كوچك چه برتريهايي دارد و ساختمان جمع و جور آن و عدم نياز به فضاي مربوط به زدايش كمپرس از آن جمله است.
يك نمونه ديگر از خصوصيات منحصر به فرد AX1 در شهر مالمبرگت در شمال سوئد ديده ميشود دستگاه در جايي 1000 متر زير سطح محيط موردنياز براي كارگران معدن و تجهيزات مكانيكي و برقي معادن نصب شده است. در يك معدن به دستگاه حفاري پيوسته نياز وجود دارد كه سنگها را بشكافد. بزودي كابل مربوطه بسيار طولاني شده و كليدخانه بايد جابهجا شود. اين كار معمولا پر دردسر و پرهزينه است. بنابراين به راهحلي جابهجاپذير نياز وجود دارد كه بتوان آن را به سرعت، راحت و هماهنگ با فرايند معدن كاري جابهجا كرد. در اين جاست كه دستگاههاي جمع و جور خاصيت خود را نشان ميدهند. از آنجا كه در مكعبي AX1 هنگام باز شدن به طور عمودي فشار داده ميشود به فضاي اضافي در جلوي پانلها نيازي نيست و جا براي مانور موردنياز وجود دارد. يك مشخصه حياتي ديگر AX1حذف قوس ( Arc) آن است كه وجود يك سيستم رهاسازي فشار را غيرلازم ميكند و اين امري مهم در ايمني كارگراني است كه در معادن كار ميكنند.

كاربردهاي ديگر 
طراحي جمع و جور AX1 آن را براي سكوهاي نفتي و گازي مطلوب ميسازد . پانلهاي AX1 از آلومينيوم ساخته شده و آن را سبك ميكند. تجهيزات مخصوص دستگاههاي دريايي با تنشهايي روبرو ميشوند كه در شرايط عادي و در روي زمين با آن مواجه نميشوند. حركت مقتدرانه امواج، ارتعاش و خوردگي به دليل فضاي آلوده به نمك از آن جمله است. براي اطمينان تأثيرپذيري AX1 در سختترين شرايط AX1به شكلي شديد براي سازگاري با نيازهاي IEC و UL مورد آزمايش قرار گرفته است.
در كاناري وارف دوكلندز لندن نيز دستگاهاي AX1 نصب شده است. در يك ساختمان بانكي براي HSBC سه كليدخانه AX1 نصب شده است . دو دستگاه در پايين ساختمان كه هر كدام 21 پانل AX1 دارند. سومي با هشت پانل در طبقه هفتم تعبيه شده است و اين مسالهاي ايجاد نميكند زيرا حذفكنندههاي قوس الكتريكي به معناي عدم نياز به هرگونه سيستم تخليه فشار براي فشارهاي بيش از حد و گاز است.

طراحي AX1
به دليل شكل لولهاي، ابعاد به شكلي اساسي كوچك شده است. اخيرا در مقايسه با دستگاههاي مشابه در بازار AX1 به عنوان كوچكترين آنها شناخته شده است. اين اندازه كوچك به معناي آن است كه AX1ميتواند به راحتي در يك كانتينر استاندارد 3/7 متر قرار گيرد. گذشته از صرفهجويي در فضا، كار نصب نيز آسانتر ميشود،زيرا اين دستگاه به طور يكپارچه و مونتاژ شده در كانتينر قرار ميگيرد و در مكان نصب، تنها كار، اتصال كابلها است. اين دستگاه با شكل خود تصمين كننده طراحي بهينه و قوي پانلهاست.
ميدانهاي همنواختي – الكتريكي دور ميله جريان وجود دارد كه آن را براي سازگارسازي و به كارگيري مرحله به مرحله كوتاه ايمن ميسازد. بين فازها همواره پتانسيل زميني وجود دارد كه ريسك گريپاژ جريان را به حداقل ميرساند. به عايقهاي سدكننده بين فازها نيازي نيست (يا بين فاز و زمين)و ميلة جريان اصولا نيازي به عايقكاري ندارد. همچنين ميله جريان به اتصالات فنري سيم پيچهاي منحصر به فرد خود، كار الحاق پانلها به يكديگر را سادهتر ميكند.
اين شكل AX1 است كه استفاده از آن را به عنوان يك تكنيك اتصال به فنرهاي Helicon بدون چفت ميسر كرده است. اتصالات فنري سيمپيچ در تمام نقاط ارتباط مدار اصلي به كار گرفته ميشود كه در سيستم ميله جريان بين پانلها قابل پيادهسازي ـ و يا در اتصالات بالاتر يا پايينتر و دستگاههاي كابلهاي ارتباطي ـ است . اين تكنيك اتصالات فنري سيمپيچ در نقاط قابل جابجايي انتقال جريان داخل دستگاههاي سوئيچ مورد استفاده قرار ميگيرد. اگرچه اين تكنيك منحصر به AX1 نيست اما صناعت و تكنيكي است كه امتياز آن را ABB دارد و براي مدارشكنهاي فشارقوي و كليدخانههاي GIS در 20 سال اخير به كار گرفته شده است.
تكنيكهاي جديد اندازهگيري كه در AX1 به كار گرفته شده به مفهوم آن است كه جريان با سيمپيچ روگوسكي Rogowski اندازهگيري ميشود. اين سيمپيچ از گونهاي حلقوي است كه روي بدنهاي از مواد غيرمغناطيسي پيچيده شده است و درجه حرارتش ثابت است. اين دستگاه قادر به اندازهگيري جريان چند آمپر تا جريان مدار ـ كوتاه است و اندازهگيري دقيق اُفت فشار قوي را به عنوان وسيلهاي ساده براي وارسي پوشش كنتاكت مدارشكن نيز انجام ميدهد. هر سنسور مورد آزمايش قرار ميگيرد و خطاها به شكل فاكتور اصلاحي براي رايانه پانل تصحيح مي شود بنابراين دقت اندازهگيري آن بالاست.
پايداري
در حالي كه ارزشگذاري براي ايمني يك كليدخانه به زبان اقتصادي دشوار است، پايداري آن از جهتي ديگر اهميت اقتصادي دارد زيرايك گسست برنامهريزي نشده ميتواند باعث ضرري هنگفت يا از دست رفتن درآمد شود.
معمولا به دليل سرهمبندي كردن نادرست، بيشتر اشتباهات در اتصال كابلها رخ ميدهد. در AX1 اتصالات پيش ساخته كابلها در بيرون و به شكل مخروط يا در داخل به شكل پريز مورد استفاده قرار گرفته است. منبع اشتباه بخشهاي مكانيكي، دستگاههاي عملياتي هستند به اين دليل كه در AX1مدارشكن و كاركرد عدم اتصال وارثينگ (earthing) به هم بستهاند و همواره در چارچوب مدار اصلي نصب ميشوند. گذشته از آن ميتوان دستگاههاي عملياتي را بدون خارج كردن هر يك از پانلها از سرويس جابهجا كرد. يك اشتباه ديگر (اگرچه اندكتر) گرمايش بيش از حد در ارتباط با ميله جريان است. از آنجا كه AX1 يك سيستم لولهاي ميله جريان با تكنيك اتصال بدون پيچ دارد (كنتاكت فنري سيمپيچ) خطاي گرمايش بيش از حد به دليل محكم نبودن ناكافي لنگر وجود ندارد. كنتاكت فنري سيمپيچ با حلقههايي به شكل ]حرف[ O و پوشش لاستيكي به خوبي محافظت ميشود تا از نفوذ عوامل محيطي و بيروني جلوگيري كند.
جديترين اشتباه در كليدخانه ناشي از قوس الكتريكي داخلي است. دستگاه بسيار سريع حذف كننده قوس الكتريكي در AX1 به معناي جلوگيري از چنين اتفاقي است كه پس از بازرسي، برگرداندن دوباره كليدخانه به سرويس را به سرعت ميسر ميكند. در حالي كه در كليدخانههاي ديگر به دنبال خطاي ناشي از قوس الكتريكي به كار انداختن مجدد آن هفتهها طول ميكشد.
از آنجا كه تلفات عمليات به حداقل ميرسد در صرفهجويي انرژي و عمر مفيد دستگاه مؤثر است كه همچنين باعث كاهش تأثيرات ]مخرب[ زيستمحيطي ميشود. در جريان طراحي از مواد قابل بازيافت نيز استفاده شده است.

حذفكننده قوس الكتريكي 
حذفكننده قوس الكتريكي را بخش سيستم بازرسي و محافظت قوس الكتريكي اپتيك ABB پخش كرده است. اتصالات سه فازه هم زمان در مدتي كمتر از 5 ميليثانيه بسته ميشود . در نبود اين سيستم فشار به حدود 50 درصد حداكثر پيشين خود ميرسيد.
اگر يك قوس الكتريكي باز در كليدخانه رخ دهد هر سه فاز به سرعت ”ارث“ ميشوند و فشاري خطرناك مجال شكل گيري پيدا نميكند، و گازهاي داغ و زهرآلود نيز زمان براي تشكيل شدن پيدا نميكنند. كليدخانه همواره در معرض خسارات اندكي قرار دارد و اگر كسي جلوي آن ايستاده باشد، مجروح نخواهد شد. پس از معلوم شدن علت و انجام اقدامهاي ضروري، عمليات كليدخانه به سرعت و بدون نياز به تعمير برقرار ميشود.
اخيرا در تايلند يك مورد خطا ديده شد كه در آنجا حذفكننده قوس الكتريكي، كليدخانه را نجات داد. اين حذفكننده به مانند سيستم كيسه هوا در خودرو عمل كرد و كليدخانه را از خسارات عمده رهانيد . بعدا پس از وارسي و يافتن محل خطا، دستگاه كاملا تميز و سالم شد.

خودنگهداري 
AX1 دستگاهي است كه به عنوان ”كليدخانه هوشمند“ شناخته شده است. هوش آن را هم در رايانههاي پانلها و هم درچند سيستم اداره گزارشگر خطاها ميتوان ديد كه در هر پانل AX1 تعبيه شده و هر كدام شامل تعدادي سنسور است كه ميزان زيادي از اطلاعات مفيد را گرد ميآورند. AX1به بازرسيهاي ادواري معمول نيازي ندارد زيرا كاملا با پانلهاي كامپيوتر (رايانه) خود اداره ميشود . آنها چشمي بينا بر روي كليدخانه داشته و در موارد بسياري در صورت نياز به بازرسي و سرويس هشدار ميدهند.

پدیده کرونا

پدیده کرونا

یکی از پدیده هایی که در ارتباط با تجهیزات برقدار از جمله خطوط انتقال فشار قوی مطرح می شود، کرونا است. میدان الکتریکی در نزدیکی ماده رسانا می تواند به حدی متمرکز شود که هوای مجاور خود را یونیزه نماید. این مسئله می تواند منجر به تخلیه جزئی انرژی الکتریکی شود، که به آن کرونا می گویند. عوامل مختلفی ازجمله ولتاز، شکل و قطر رسانا، ناهمواری سطح رسانا، گرد و خاک یا قطرات آب می تواند باعث ایجاد گرادیان سطحی هادی شود که در نهایت باعث تشکیل کرونا خواهد شد. در حالتی که فاصله بین هادی ها کم باشد، کرونا ممکن است باعث جرقه زدن و اتصال کوتاه گردد. بدیهی است که کرونا سبب اتلاف انرژی الکتریکی و کاهش راندمان الکتریکی خطوط انتقال می گردد. پدیده کرونا همچنین سبب تداخل در امواج رادیویی می شود.

تعریف کرونا

تخلیه الکتریکی ایجاد شده به علت افزایش چگالی میدان الکتریکی ، کرونا نام دارد. در حالی که این تعریف بسیار کلی است و انواع پدیده کرونا را شامل می شود.

ولتاژ بحرانی

گرادیان ولتاژی که سبب شکست الکتریکی در عایق شده و به ازای آن، عایق خاصیت دی الکتریک خود را از دست می دهد، گرادیان ولتاژ بحرانی نامیده می شود. همچنین ولتاژی را که سبب ایجاد این گرادیان بحرانی می شود ولتاژ بحرانی می نامند.

ولتاژ مرئی کرونا

هرگاه ولتاز خط به ولتاژ بحرانی برسد، یونیزاسیون در هوای مجاور سطح هادی شروع می شود. اما در این حالت پدیده کرونا قابل روئیت نمی باشد. برای مشاهده کرونا، سرعت ذرات الکترون ها در هنگام برخورد با اتم ها و مولکول ها باید بیشتر باشید یعنی ولتاژ بالاتری نیاز است.

ماهیت کرونا

هنگامی که میدان الکتریکی سطح هادی از ولتاژ بحرانی بیشتر شده باشد، بهمن الکترونی بوجود خواهد آمد که بوجود آورنده تخلیه کرونای قابل روئیت در سطح هادی است. همواره تعداد کمی الکترون آزاد در هوا به علت مواد رادیو اکتیو موجود در سطح زمین و اشعه کیهانی، وجود دارد. زمانی که هادی در هر نیمه از سیکل ولتاژ متناوب برقدار می شود، الکترون های هوای اطراف سطح آن بوسیله میدان الکترواستاتیک شتاب پیدا می کند. این الکترون ها که دارای بار منفی هستند در نیمه مثبت به طرف هادی شتاب پیدا می کنند و در نیمه منفی از آن دور می شوند. سرعت الکترون آزاد بستگی به شدت میدان الکتریکی دارد. اگر شدت میدان الکتریکی خیلی زیاد نباشد برخورد بین الکترون و مولکول هوا نظیر O2 و یا N2 نرم خواهد بود به این معنی که الکترون از مولکول هوا دور شده و به آن انرژی نمی دهد. به عبارت دیگر اگر شدت میدان الکتریکی از یک مقدار بحرانی معین بیشتر باشد، هر الکترون آزاد در این میدان سرعت کافی بدست می آورد به طوری که برخوردش با مولکول هوا غیر الاستیک خواهد بود و انرژی کافی بدست می آورد که به یکی از مدارهای الکترون های دو اتم موجود در هوا برخورد کند. این پدیده یونیزاسیون نام دارد و مولکولی که این الکترون از دست می دهد  تبدیل به یک یون مثبت می شود. الکترون نخستین که بیشتر سرعتش را در برخورد از دست داده و الکترونی که مولکول هوا را رانده است هر دو در میدان الکتریکی شتاب می گیرند و هر کدام از آنها در برخورد بعدی توانایی یونیزه کردن یک مولکول هوا را خواهند داشت. بعد از برخورد دوم 4 الکترون به جلو می آیند و به همین ترتیب تعداد الکترون ها بعد از هر برخورد دو برابر می شود. در تمام این مدت الکترون ها به سمت الکترود مثبت می روند و پس از برخوردهای بسیار تعدادشان بطور چشم گیری افزایش می یابد. این مسئله  فرایندی است به وسیله آن بهمن الکترونی ایجاد می شود، هر بهمن با یک الکترون آزاد که در میدان الکترواستاتیک قوی قرار دارد آغاز می شود. شدت میدان الکترواستاتیک اطراف هادی همگن نیست. ماکزیموم شدت آن در سطح هادی و میزان شدت با دور شدن از مرکز هادی کاهش می یابد. بنابراین با افزایش ولتاژ هادی در ابتدا تخلیه الکتریکی فقط در سطح بسیار نزدیک ان رخ می دهد. در نیمه مثبت ولتاژ الکترون ها به سمت هادی حرکت می کنند و هنگامیکه بهمن الکترونی ایجاد شد بطرف سطح هادی شتاب می گیرند. در نیمه منفی، بهمن الکترونی از سطح هادی به سمت میدان ضعیف تر جاری می شود تا هنگامی که میدان آنقدر ضعیف شود که دیگر نتواند الکترون ها را شتاب دهد تا به سرع یونیزاسیون برسند. یون های مثبت باقی مانده در بهمن الکترونی به طرف الکترود مثبت حرکت می کنند. با این وجود به دلیل جرم زیادشان که 50000 برابر جرم الکترون است بسیار کند حرکت می کنند. با داشتن بار مثبت این یون ها، الکترون جذب کرده و هرگاه یکی از آنها بتواند الکترون جذب نماید دوباره تبدیل به مولکول هوای خنثی می شود. سطح انرژی یک یون خنثی کمتر از یون مثبت مربوطه است و در نتیجه با جذب الکترون مقداری انرژی از مولکول منتشر می شود. انرژی آزاد شده درست به اندازه انرژی نخستین است که لازم بود برای جدا کردن الکترون از مولکول استفاده گردد. این انرژی بصورت موج الکترومغناطیس منتشر می شود و برای مولکول های O2 و N2 در طیف نور مرئی قرار دارد.

بهترین زمان برای مشاهده کرونا

کرونا در فضای آزاد بعد از یک روز بارانی تا قبل از زمانی که سطوح برقدار خشک شده باشند قابل مشاهده است. پس از خشک شدن کرونا مشاهده نمی شود. نقاط در معرض کرونا با رطوبت خود را بهتر نشان می دهند. باد می تواند فعالیت کرونا را کاهش دهد. کرونا می تواند در اثر قندیل هم ایجاد شود. موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و تابلو های داخلی می توانند کرونای شدید تری ار وسایل خارجی پست ها ایجاد نمایند. تشکیل هوای یونیزه در فضای بسته و عدم حرکت هوا پدیده کرونا را تسریع می کند و ولتاژهایی را ایجاد می کند که در ان کرونا رخ دهد موتورها و ژنراتور ها می توانند با توجه به وجود فن های خنک کننده شان هوایی با فشار های گوناگون ایجاد کنند.

آشکار شدن کرونا

صدای هیس مانند قابل شنیدن، ازن، اسید نیتریک (در صورت وجود رطوبت در هوا ) که بصورت گرد کدر سفید جمع می شود و نور (قوی ترین تشعشع در محدوده ماوراء بنفش و ضعیف ترین ان در ناحیه نور مرئی و مادون قرمز که می تواند با چشم غیر مسلح نیز در تاریکی با دوربین های ماوراء بنفش دیده شود) از نشانه های کرونای الکتریکی می باشند. تخلیه بار ناشی از بهمن الکترونی در آزمایشگاه، به سه طریق مختلف مشاهده می شود. بهترین راه تشخیص کرونای مرئی است که به صورت نور بنفش از نواحی با ولتاژ اضافی ساطع می شود.

دومین راه شناسایی کرونای صدادار است که در حالی که شبکه مورد مطالعه در ولتاژی بالاتر از آستانه کرونا باشد صدایی به صورت هیس هیس قابل شنیدن است. امواج صوتی تولید شده به وسیله اغتشاشات موجود در هوای مجاور محل تخلیه بار، به وسیله حرکت یون های مثبت به وجود می آیند.

سومین و مهمترین راه مشاهده از نظر ظرکت برق اثرات الکتریکی است که منجر به اختلال رادیویی می شود. حرکت الکترون ها (بهمن الکترونی) سبب ایجاد جریان الکتریکی و در نتیجه به وجود آمدن میدان مغناطیسی و الکترواستاتیکی  در مجاورت ان می شود. شکل گیری سریع و انی بودن این میدان ها ولتاز فرکانس بالایی در نزدیک آنتن رادیویی القا می کند و منجر به اختلال رادیویی می شود.

انواع کرونا

سه نوع مختلف از کرونا وجود دارد که در نمونه تست EHV در آزمایشگاه مشخص می شود: تخلیه پر مانند، تخلیه قلم مویی و تخلیه تابشی.
تخلیه پر مانند، دیدنی ترین آنهاست و علت نامگذاری هم این است که به شکل پر تخلیه می شود.  زمانیکه در تاریکی مشاهده شود دارای تنه متمرکزی حول هادی است که قطر این هاله نورانی بنفش رنگ از چند اینچ در ولتازهای پایین تر تا یک فوت و بیشتر در ولتازهای بالا تغییر می کند. بروز آثار صوتی این نوع به صورت هیس هیس بوده و به راحتی توسط یک ناظر با تجربه تشخیص داده می شود. در تخلیه قلم مویی پرچمی از نور به صورت شعاعی از سطح هادی خارج می شود. طول این تخلیه ها از کمتر از یک اینچ  در ولتاژ های پایین تا 1 تا 2  اینچ در ولتاژهای بالا  تغییر می کند. صدای همراه با ان صدایی در پس زمینه مانند صدای سوختن است. تخلیه تابشی نور ضعیفی دارد که به نظر می رسد سطح هادی را در بر گرفته است ولی مانند نوع قلم مویی برجسته نیست. همچنین ممکن است در نواحی بحرانی سطح عایق ها در زمان بالا بودن رطوبت رخ دهد. معمولا صدایی با این نوع تخلیه همراه نیست.

از صنعت برق چه مي‌دانيم ؟

انواع نيروگاه‌هايي كه در سطح جهان به امر توليد برق اشتغال دارند عبارتند از:

1. نيروگاههاي بخاري

2. نيروگاههاي آبي

3. نيروگاههاي گازي

4. نيروگاههاي سيكل تركيبي

5. نيروگاههاي اتمي

6. نيروگاههاي خورشيدي

7. نيروگاههاي بادي

8. نيروگاههاي پمپ ذخيره اي

9. نيروگاههاي جذر و مدي دريا

10. نيروگاههاي زمين گرمايي ( ژئوترمال)

11. نيروگاههاي موجي ( موج دريا )

12. نيروگاههاي ديزلي

13. نيروگاههاي مگينتوهيدروديناميكMHD

14. نيروگاههاي بيوماس

15. و…

به طوري كه از نام اين نيروگاهها بر مي‌آيد هريك ازآنها براي توليد برق، فن آوري ويژه اي دارند كه درجاي خود توضيح خواهيم داد. در حال حاضر انواع نيروگاههايي كه در كشور ما ايران دردست بهره برداري قراردارند عبارتند از: نيروگاههاي آبي، گازي، ديزلي، بادي، خورشيدي، سيكل تركيبي و به زودي نوع اتمي آن نيز شروع به كارخواهد كرد.

ولي قبل ازاينكه وارد بحث نيروگاهها، توليد، انتقال و توزيع برق شويم، بهتراست كمي درباره كاربردهاي گوناگون انرژي ها و تبديل آنها به انرژي برق و روشهاي توليد آن سخن بگوييم.

استفاده از انرژيهاي خدادادي موجود درطبيعت، هميشه مورد نظربوده است. مطالعات گوناگوني براي تغيير شكل انرژي، به طوري كه به كارگيري آن ساده باشد، صورت گرفته است. حاصل اين كوشش ها، انرژي الكتريكي است كه ازتبديل ساير انرژي ها به دست مي آيد.

امروزه يكي ازمهم ترين شكل هاي انرژي كه درتمام جهان مود استفاده قرار مي گيرد ، انرژي برق است. همان طور كه دركتاب هاي علوم خوانده ايم، انرژيها قابل تبديل به يكديگرند. مثلاً انرژي مكانيكي را مي توان به انرژي الكتريكي تبديل كرد. به همين ترتيب انرژي شيميايي و حرارتي را و برعكس.

عوامل زيرسبب مي شوند كه استفاده ازبرق ساده تر و راحت تر از ساير انرژيها باشد:

1. برق را مي توان به سهولت از نقطه اي به نقطه ديگر انتقال داد. به عنوان مثال توسط دو رشته سيم انرژي الكتريكي به خانه ما راه مي يابد.

2. كاركردن با برق ساده تر است.

3. دستگاههاي متعددي مي توان ساخت كه با برق كار كنند.

4. درتبديل انرژي الكتريكي به انرژيهاي ديگرمواد زايد ايجاد نمي شودو…

انرژي الكتريكي كاربردهاي گوناگوني دارد كه اهم آنها عبارتند از:

مصارف صنعتي

تقريباً بيش از نصف برق توليدي براي رفع احنياجات صنعتي به كار مي رود. موتورهاي الكتريكي در اندازه هاي كوچك و بزرگ چرخ صنايع را به حركت درمي آورند. الكترومغناطيس هاي بزرگ در جرثقيل ها كار جابه‌جا كردن قطعات بزرگ فلزي را به عهده دارند.

كاربرد در كشاورزي

اگر شما فرزند يك كشاورز باشيد مي توانيد بسياري از كاربردهاي برق درمزارع را نام ببريد. مي دانيم تا چندي قبل بسياري از كارهاي مزرعه توسط كشاورزان و خانواده هاي آنان با كمك حيواناتي مثل اسب انجام مي شد. اينك چه تغييري پيدا شده است؟ مواد غذايي با بهاي كمتري از نظرهزينه نيروي انساني تهيه مي شود، كشاورزان از وسايل زندگي بهتر استفاده مي كنند و انرژي برق در كشاورزي به كار گرفته شده است.

برق ـ البته توع خاصي از آن ـ تراكتور كشاورز را راه مي اندازد. باراو را حمل مي كند. آب را به مزارع و محل مسكوني مي رساند. بادبزن هاي الكتريكي هواي گرم تابستان را خنك مي كنند. برق، گرمابخش زمستان سرد است. مانع فاسد شدن مواد غذايي مي شود. صنايع غذايي را گسترش مي دهد.

كاربرد در شهرها

شهرها معمولاً 10 درصد برق توليدي را مصرف مي كنند. فروشگاهها، خانه ها ،‌ هتلها، مساجد، بيمارستانها،‌ ادارات و ديگرمراكز شهري برق مصرف مي كنند. درشهر سيستم هواي مطبوع، هواي ادارات، بيمارستانها، هتل ها و آپارتمان ها را درتابستان خنك و سالم نگه مي دارد. يك بيمارستان خوب بدون داشتن دستگاههاي برقي نظير اشعة ايكس، آسانسورها،‌ تخت هاي جراحي‌، دستگاههاي استرليزه كردن‌، لامپ هاي مخصوص و ديگر وسايل نمي تواند خدمت لازم را در اختيار بيماران قرار دهد.

روشنايي اماكن و معابر در شب، كه نعمت بزرگي است فراموش نشود.

كاربرد درحمل و نقل

حمل و نقل زميني، دريايي، هوايي به صورت پيشرفته امروزي فقط با استفاده از نيروي برق مقدور است. ماشين هاي سواري، اتوبوس ها، لكوموتيوها، مستقيم يا غير مستقيم از انرژي برق استفاده مي كنند. در خطوط كشتيراني از پختن غذا گرفته تا تهويه هواي كشتي از برق استفاده مي شود.

هواپيما هاي مسافربري يا نظامي، روشنايي، گرما، تهويه، كنترل فشار وقدرت خود را توسط نيروي برق تأمين مي كنند.

كاربرد ارتباطاتي ( مخابرات )

تلگراف، تلفن، راديو و برنامه هاي فضايي قدرت خود را از برق دريافت مي كنند. بدون برق نفوذ به داخل فضا و شناخت ناديده هاي فضايي و ارتباط با كرات آسماني امكان پذير نيست. امروزه كشورهاي جهان توسط دستگاههاي مخابراتي به هم وصل هستند. از ايستگاههاي راديويي مختلف مي توان اخبار را شنيد.

فكر مي كنيم همين مختصر توضيح دربارة اهميت صنعت برق و شناخت آن كافي باشد و حال به سروقت روش هاي توليد برق مي رويم و سپس به درون نيروگاه گاه برمي داريم.

به طوري كه مي دانيم، انرژي الكتريكي قابل ديدن نيست. با وجود اين اطراف ما را پوشانيده است. مي توان گفت الكتريسيته همه جا هست. در حقيقت قسمتي از ساختمان تمام مواد طبيعي الكتريسيته است. تنها كاري كه بايد انجام دهيم اين است كه الكتريسيته را از درون مواد بيرون بياوريم و به كارگيريم.

همان طور كه گفتيم برق شكلي از انرژي است كه از تبديل ساير انرژي ها به وجود مي آيد. دستگاهي را كه ساير انرژي ها را به انرژي برق تبديل مي كند، مولد مي نامند.

پيل، يك مول برق است. اين مولد، انرژي شيميايي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كند. درباره پيل ( باتري ) دركتاب هاي علوم به طور مفصل بحث شده است. پيل به دو صورت،‌ پيل خشك و پيل تر موجود است. هريك از شما براي يك بار هم كه شده پيل را به كار برده ايد. پيل خشك براي به كار انداختن وسايل بازي، راديوها، چراغ قوه ها و ضبط صوت ها و گروه ديگري از وسايل الكتريكي مورد استفاده قرار مي گيرند. پيل هاي مزبور در اندازه و شكل هاي مختلف ساخته مي شوند. اين پيل ها پس از مدتي برق آنها تمام مي‌شود و ديگر نمي‌توان از آنها استقاده كرد.

يكي ديگر از انواع مولدهاي شيميايي، انباره يا باتري اتومبيل است كه آن را باتري تر نيز مي نامند. از اين باتري هاي تر امروزه علاوه بر اتومبيل، درمراكز صنعتي و از جمله در داخل نيروگاهها نيز براي موارد اضطراري استفاده مي كنند. اين باتري ها طوري طراحي شده اند كه مي توانند در دفعات زياد پر و خالي شوند.

برقي كه به روشهاي مختلف توليد مي شود به نام برق جريان مستقيم يا برق D.C برق جريان متناوب A.C نامگذاري شده است . برق D.C مانند يك خيابان يك طرفه است. الكترون ها مانند وسايط نقليه فقط دريك جهت حركت دارند. برق A.C يا برق جريان متناوب در صنعت و مصارف خانگي مورد استفاده قرارمي گيرد.

دستگاهي را كه برق A.C توليد مي كند، مولد يا ژنراتور مي نامند. برحسب اينكه انرژي لازم براي به حركت درآوردن مولد از چه منبعي دريافت شود،‌ مولد را با آن نام مي خوانند. مانند نيروگاههايي كه قبلاً انواع آنها را نام برده ايم. به عنوان مثال اگر براي گرداندن مولد، از انرژي حرارتي استفاده شود، مولد را توربوژنراتور حرارتي مي گويند كه از جمله آنها توربوژنراتورهاي بخاري است.

طرز كار اين نوع مولد به اين ترتيب است كه ابتدا آب را به وسيله سوختي مانند زغال سنگ، گاز و مواد نفتي مانند مازوت به بخارتبديل مي كنند. بخارتوليد شده پس از عبور از لوله هاي مخصوص با فشارزياد به پره هاي توربين برخورد مي كند و آن را به گردش درمي آورد. چون محور توربين و محور ژنراتور به هم متصلند، درنتيجه ژنراتور شروع به چرخيدن كرده و برق توليد مي كند.

مولد برقي كه به وسيلة موتور ديزلي به گردش درمي آيد به نام ديزل ژنراتور ناميده مي شود. به همين ترتيب مي توان براي توليد برق از انرژي باد، خورشيد، آب و همچنين از انرژي هسته اي استفاده كرد كه دراين باره، هنگام توضيح دربارة كار اين نوع نيروگاهها مفصل تر صحبت خواهيم داشت.

يادمان نرود كه دينام دوچرخه هم يك ژنراتور كوچك برق است كه محور آن توسط انرژي پاهايمان هنگام ركاب زدن به حركت درمي آيد و مقداري از انرژي ما به برق تبديل مي شود و ما مي توانيم در روشنايي لامپ دوچرخه، به حركت خود در شب ادامه دهيم.

اين مقاله از مرحوم ابوالفضل آزموده مي باشد.

منبع: سايت خبري وزارت نيرو

عوامل موثر در برق گرفتگی

شدت جريان

شدت جريان در برق گرفتگي عامل اصلي و مخاطره آميز مي باشد. به عبارت ديگر، عامل مرگ مصدوم شدت جريان مي‏باشد. جريان برق با شدت دو ميلي آمپر فقط لرزش خفيفي در بدن ايجاد مي‏كند و جريانهاي بالاتر از نه ميلي آمپر سبب بروز شوك زودگذر در سطح بدن مي‏شود و در جريانهاي بالاتر از سي ميلي آمپر خطر مرگ انسان را تهديد مي‏كند. بطور كلي مقدار جرياني كه از بدن عبور مي كند، بستگي به عوامل زير دارد:

• پتانسيل (ولتاژ) برقي كه شخص در معرض آن قرار گرفته است.
• شرايط عايق بودن مكاني كه حادثه در آن محل اتفاق افتاده است.
• مقاومتي كه پوست يا لباس شخص يا مجموعه آنها از خود نشان مي‏دهند.
• محل تماس بدن با جسم هادي.
• فشار و ميزان سطح تماس بدن با جسم هادي.

مسير جريان برق

 وقتي جريان برق وارد بدن مي‏شود، مسير خود را از راهي كه كمترين مقاومت را دارد، انتخاب مي‏كند و از نقطه‏اي نزديك اتصال به زمين خارج مي‏شود. اين ورود و خروج سبب از بين رفتن بافتها و ضايعات شديد مانند از بين رفتن عضو و حتي مرگ مي‏شود. بطور خلاصه جريان برق ممكن است از دست چپ به دست راست و بالعكس ، از دست راست به دست پاي راست يا چپ، از دست چپ به پاي چپ يا راست و يا از پاي راست به چپ و بالعكس و يا از ميان سيستم عصبي مركزي عبور كند، در هر حال اگر جريان برق به طريقي از بدن عبور كند كه قلب در مسير آن قرار گيرد، اين بدترين و مخاطره‏آميزترين حالت براي مصدوم مي‏باشد.

نوع جريان

در برق گرفتگي نوع جريان نيز بسيار مهم است. جريان برق متناوب خطرناك‏تر از جريان برق مستقيم است. زيرا جريان متناوب باعث انقباض دايمي عضله شده و قطع جريان وصل شده به بدن طولاني مي‏شود و در نتيجه آسيب وارده نيز تشديد مي‏شود. البته در ولتاژهاي بالا، جريان مستقيم اثر تخريبي بيشتري دارد و چون قوسهاي الكتريكي جريان مستقيم سوزانده تر است بنابراين شدت سوختگي در جريان مستقيم به مراتب بيشتر از جريان متناوب است. از جمله منابع برق مستقيم مي‏توان از باطري‏ها ، شارژرها و خازنها نام برد.

مقاومت بدن

با توجه به عناصر مختلف تشكيل دهنده بافتهاي بدن، عبور جريان برق از آنها حرارتهاي مختلف و در نتيجه ضايعات متفاوتي را ببار مي‏آورد. مقاومت بافتهاي بدن به ترتيب عبارتند از: استخوان ، چربي ، تاندون ، پوست ، عضله ، عصب و عروق خوني. به عبارت ديگر استخوان بالاترين مقاومت و مايعات داخل رگها كمترين مقاومت را دارند. پوست بدن نيز مقاومتهاي مختلفي نسبت به جريان برق دارد. هر چه پوست ضخيم تر و جثه فرد بزرگتر باشد، مقاومت بدن نيز بيشتر خواهد بود و هر چه پوست مرطوبتر باشد، مقاومت آن كمتر مي‏شود. مي‏توان مقاومت بدن را بين 500 تا 1000 اهم در نظر گرفت. بنابراين اگر مثلاً از دو دست ولتاژ 220 ولت بگذرد، جرياني با شدت 440 تا 220 ميلي ‏آمپر از بدن عبور خواهد كرد كه خطرناك است.

جريان قوي يا ولتاژ بالا

جريانهاي قوي سبب انقباضات عضلاني شديد، بيهوشي شديد، بيهوشي فوري، فلج تنفسي و سوختگي‏هاي شديد مي‏شود ، انقباضات عضلاني گاهي سبب پرتاب مصدوم و در نتيجه شكستگي استخوان مي‏گردد. همچنين ولتاژ زياد موجب ايجاد قوس الكتريكي و حرارتي معادل 2500 تا 4000 درجه سانتيگراد مي‏شود كه حاصل آن گاهي ذغال شدن يك عضو و حتي تمام بدن مي‏باشد. بنابراين در حوالي سيستم‏هاي انتقال انرژي برق با ولتاژ زياد، خطر ايجاد قوس الكتريكي و سوختگي فوق‏العاده شديد وجود دارد. در ضمن حتي در مواردي كه عبور جريان برق قطع مي‏شود، بلافاصله نبايد به مدار نزديك شد، زيرا اثر “خازني“ مدار مي‏تواند با تخليه الكتريكي خود، سبب قوس الكتريكي شده و صدماتي را ببار آورد.

http://www.aeesiau.com