مبانی برق

[مصطفي]

توان الکتریکی چیست ؟
اصولا توان به معنی سرعت تبدیل انرژی است. در دستگاههایی که برای تبدیل انرژی بکار می روند هر چقدر این سرعت بیشتر باشد قدرت دستگاه نیز بیشتر است. مثلا در ژنراتور توان بیشتر نشاندهنده تولید انرژی برقی بیشتر است. در مصرف کنندهآها نیز همین موضوع صدق می کند. لامپی که توان بیشتری دارد نور زیادتری هم تولید می کند.

[مصطفي]

مبانی برق

توان را چگونه محاسبه کنیم ؟
سرعت تبدیل انرژی از تقسیم مقدار آن بر زمانی که آن انرژی تبدیل شده بدست میآآید. (انرژی الکتریکی از حاصل ضرب ولتاژ در جریان در زمان بدست میآآید). اگر میزان انرژی را بر زمان تقسیم کنیم، میآماند حاصل ضرب ولتاژ مدار در جریان آن که این همان رابطه توان است.(توان = ولتاژ × جریان). البته این رابطه فقط برای مدارهای dc صدق می کند و در مدارات ac رابطه دیگری دارد که بعدا به آن می پردازیم.توان با واحد وات و در مقادیر بالاتر با کیلو وات و مگاوات سنجیده می شوند که توسط واتمتر اندازه گیری میآشود.

[مصطفي]

مبانی برق

ادارات برق چگونه بهای برق مصرفی را محاسبه می کنند؟
در همه انشعابات، کنتور میزان انرژی تحویلی به مصرف کنندهآها را اندازه میآگیرد و توسط شمارهآهایی نشان میآدهد. این شمارهآها بر حسب کیلو وات ساعت است. برای دانستن میزان مصرف یک ماه: شماره ماه قبل را از شماره جدید کسر می کنند همچنین هر مشترک موظف است در ماه مبلغی را بعنوان حق اشتراک که ارتباطی به میزان مصرف ندارد بپردازد. بعبارت دیگر شما هرچقدر برق مصرف کنید یک مبلغ ثابت ماهیانه بنام حق آبونمان به آن اضافه میآشود.(با پول زور اشتباه نشهآها!) بهای برق مصرفی هم از حاصل ضرب مصرف یکماه در بهای هر کیلو وات ساعت بدست میآآید که در آخر به آن آبونمان و نیز مالیات صدا و سیما اضافه میآشود که آخرین مورد هیچ نفعی برای اداره برق ندارد.

[مصطفي]

مبانی برق

چرا نرخ برق بصورت تصاعدی حساب میآشود؟
این امر به منظور تشویق مشترکین به مصرف کمتر می باشد. زیرا مصرف کمتر سبب کاهش بار نیروگاهها و پستهای توزیع میآشود و این خود باعث کمتر روشن ماندن ژنراتورها و پایین آمدن هزینه میآشود. البته در کشورهای پیشرفته بعلت فراوانی نیروگاهها هزینه روشن کردن مجدد ژنراتور زیادتر از خاموش ماندن آن است و این سبب تشویق مصرف کننده به افزایش مصرف است بعبارت دیگر نرخ تصاعدی در این کشورها برعکس ایران است!

[مصطفي]

مبانی برق

منظور از زمان اوج مصرف چیست؟
در زمانها خاصی از شبانه روز بیشترین انرژی از شبکه برق کشیده میآشود که معمولا ابتدای شب است زیرا در این زمان بیشتر مصارف روشنایی در منازل و خصوصا مغازهآها وجود دارد. در این مواقع ژنراتورها بیشترین بار را متحمل می شوند و در نتیجه سوخت بیشتری نیز مصرف میآشود.

[مصطفي]

مبانی برق

خطرات ناشی از برق کدامند؟
خطراتی که از برق ناشی می شوند عموما به دو دسته خطرات آتش سوزی و خطرات برق گرفتگی تقسیم میشوند. در صورتیکه در یک مدار الکتریکی اتصال کوتاه پیش آید و برطرف نشود جریان مدار بشدت افزایش یافته و حرارت زیادی تولید میآکند. این حرارت سبب آتش گرفتن عایق سیمآها و گسترش آن به مواد آتش گیر دیگر است. خطر ناشی از برق گرفتگی مستقیما شخص را تهدید می کند.

[مصطفي]

مبانی برق

جریان خطا چیست و چند نوع است؟
در صورتیکه در مدار الکتریکی جریان از مسیر درست خود جاری نشود آنرا جریان خطا میآگویند. این جریان ممکن است از طریق اتصال بدنه به زمین جاری شود یا از مدار اصلی بگذرد که میزان آن بیشتر از حد مشخص مدار است که آنرا اتصال کوتاه یا اضافه بار گویند. در حالت اتصال کوتاه دو نقطه ای از مدار که نسبت به هم دارای ولتاژ هستند بهم اتصال میآیابند (توسط یک مقاومت بسیار کوچک) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف کنندهآها بیشتر از مقدار مجاز آنها میآشود.

[مصطفي]

مبانی برق

منظور از برق گرفتگی چیست؟
اگر جریان برق از بدن انسان یا حیوان بگذرد برق گرفتگی ایجاد میآشود. ممکن است اندازه جریان عبوری از بدن محسوس نباشد که در این صورت برق گرفتگی قابل تشخیص نیست. اما در صورتیکه میزان جریان عبوری زیاد شود ابتدا شوک به بدن وارد میآشود و در صورت زیادتر شدن جریان سبب قطع ضربان قلب، ایست تنفس و در نهایت مرگ مغزی میآشود.
اندازه جریان و ولتاژ مجاز چقدر است؟
برای جریان متناوب 15 میلی آمپر و برای جریان مستقیم 60 میلی آمپر. (ولتاژ متناوب 65 ولت و ولتاژ مستقیم 45 ولت است.)

[مصطفي]

مبانی برق

منظور از افت ولتاژ چیست؟
می دانیم که هرگاه در یک مدار از مقاومت جریان بگذرد در دو سر آن ولتاژی ایجاد میآشود که مطابق قانون اهم از حاصل ضرب میزان جریان عبوری از مقاومت در مقدار مقاومت بدست میآآید. در شبکهآها علاوه بر مصرف کنندهآها که به نوعی مقاومت بحساب میآآیند مقاومتهای ناخواسته دیگری هم وجود دارند که سبب کاهش ولتاژ دو سر بار می شوند. مهمترین این مقاومتها همان مقاومتهای سیمهای حامل جریان است. مقاومت سیمها، با سطح مقطع آنها نسبت معکوس و با طول آنها نسبت مستقیم دارد. به عبارت دیگر با افزایش طول یا کاهش سطح مقطع یا هردو، میزان مقاومت سیمها زیاد میآشود که همین موضوع افت ولتاژ را زیاد می کند.
برای کاهش میزان افت ولتاژ یک سیستم باید تا حد امکان مقاطع سیمآها را زیاد انتخاب کرد. البته برای اینکار می باید ابتدا میزان جریان عبوری از سیستم یا همان توان مصرفی را داشت. سپس با در نظر گرفتن طول مسیر سیم کشی و نیز درصد مجاز افت ولتاژ، سطح مقطع مناسب را محاسبه و انتخاب کرد که برای اینکار از رابطه زیر استفاده میآشود:

S=2*L*I/X*DV*V

در رابطه فوق عناصر عبارتند از:
L: طول مسیر سیم کشی
I: اندازه جریان مصرفی
X: اندازه هدایت مخصوص سیم که برای مس 56 و برای آلومینیوم 35 است
DV: اندازه در صد مجاز افت ولتاژ می باشد که برای مصارف روشنایی 5/1 درصد، برا ی موتورها 3 درصد و برای پستها 5/0 درصد در نظر گرفته میآشود.
V: هم ولتاژ شبکه
براحتی به کمک این رابطه نمره سیم قابل محاسبه است.
البته برای سادگی کار امروزه بیشتر از جداول انتخاب سیم استفاده میآشود که باید به یک نکته توجه داشت و آن این که اگر سیمی را از این جداول انتخاب کردید حتما با توجه به فاصله مسیر سیم کشی درصد افت ولتاژ آن را حساب کنید و پس از مقایسه با مقدار مجاز مشخص کنید که انتخابتان صحیح بوده یا خیر.

[مصطفي]

مبانی برق

ولتاژ چیست ؟
هرگاه الکترونها در یک هادی در مسیر مشخصی بحرکت در آیند جریان الکتریکی ایجاد میآشود. اما الکترونها بدون دریافت نیرو و انرژی از مدار گردش بدور هسته خارج نمیآشوند. بنابر این برای تولید جریان نیاز به یک نیرو داریم که آن را از منابع تولید نیرو مانند باتری میآگیریم. بعبارت سادهآتر نیروی لازم جهت ایجاد جریان ولتاژ نام دارد که واحد اندازهآگیری آن ولت است.
چگونه میآتوان ولتاژ تولید کرد ؟
این سوال پاسخ سوال دیگری نیز میآتواند باشد که همان روشهای تولید الکتریسیته است. میآدانیم که انرژی تولید نمیآشود بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل میآگردد. از آنجاییکه الکتریسیته هم انرژی است پس باید تبدیل شده انرژیآهای دیگر باشد. انرژیهایی که بصورت متعارف برای تولید برق بکار میآروند عبارتند از: انرژی شیمیایی در باتریها - انرژی مغناطیسی در ژنراتورها - انرژی نورانی در باتریهای خورشیدی - انرژی حرارتی در ترموکوپلها - انرژی ضربهآای در پیزو الکتریک و....

[مصطفي]

مبانی برق

مقاومت چیست ؟
الکترونها درآهادی براحتی نمیآتوانند حرکت کنند زیرا در مسیر حرکت آنها موانعی وجود دارد که بطور ساده آنها را مقاومت "هادی در برابر عبور جریان" میآگوییم.هرچه قدر این موانع کمتر باشد عبور جریان بهتر صورت میگیرد و میآگوییم جسم هادی بهتری است. این موضوع نخستین بار توسط "سیمون اهم"، فیزیکدان آلمانی مطرح شد. به همین دلیل واحد اندازهآگیری مقاومت، اهم است.

[مصطفي]

مبانی برق

منظور از مدار الکتریکی چیست؟
حال با دانستن سه فاکتور اساسی در برق (جریان، ولتاژ و مقاومت) مدار الکتریکی را تعریف میآکنیم: هر مدار الکتریکی یک مجموعه از تولید کننده برق - مصرف کننده آن و سیمهای ارتباطی بین این دو است.
چند نوع مدار الکتریکی داریم؟
دو نوع مدار الکتریکی وجود دارد مدار الکتریکی باز که در آن ارتباط بین تولید کننده در نقطه یا نقاطی قطع است و در نتیجه جریان در مدار وجود ندارد و مدار الکتریکی بسته که مسیر عبور جریان کامل است و مصرف کننده از تولید کننده انرژی دریافت کرده و آنرا به صورتهای دیگر تبدیل میکند مانند یک لامپ که برق را به نور تبدیل میآکند.

[مصطفي]

مبانی برق

منظور از اتصالی در یک مدار (اتصال کوتاه) چیست ؟
هرگاه در یک مدار بسته جریان از مسیری بجز مصرف کننده بگذرد و مقدار آن زیادتر از حد مجاز باشد، این وضعیت را اتصال کوتاه میآگوئیم. در حالت اتصال کوتاه سیم کشی مدار و تولید کننده برق در معرض آسیب جدی قرار میآگیرند زیرا جریان مدار بسیار زیاد شده و باعث داغ شدن سیم کشی و اضافه بار شدن منبع تولید کننده برق میآگردند در نتیجه اتصال کوتاه باید سریعا و بصورت خودکار قطع شود که این وظیفه بعهده فیوز است.

[مصطفي]

مبانی برق

اساس کار فیوز چیست ؟
فیوز یک عنصر حفاظتی در مدار است که هرگونه اضافه جریانی را که بیشتر از مقدار نوشته شده روی فیوز باشد تشخیص داده و آنرا سریع قطع میکند. بدین صورت که جریان اضافه سبب تولید گرما در فیوز شده و یک سیم حساس به حرارت را که در مسیر عبور جریان و در داخل فیوز قرار دارد ذوب میکند و در نتیجه مسیر عبور جریان قطع شده و اتصال کوتاه بطور موقت برطرف میآشود اما تا زمانی که عامل ایجاد کننده اتصال کوتاه مرتفع نگردد عوض کردن فیوز فایدهآای ندارد.

[مصطفي]

مبانی برق

اساس کار کنتور چیست ؟
کنتورآها بر اساس نیروی الکترومغناطیس عمل میآکنند. میآدانیم که اگر از یک سیم پیچ جریان برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسی ایجاد میآشود که شدت و جهت این میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد. در کنتورآهای تکفاز دو دسته سیم پیچ وجود دارد که یکی از آنها دارای تعداد دور کم و قطر بیشتر نسبت به دیگری است این سیم پیچ را سیم پیچ جریان و سیم پیچ دیگر را سیم پیچ ولتاژ میآنامند.