بمبهای الکترومغناطیسی

توجه به بمبهای الکترومغناطیسی حدود نیم قرن قبل مطرح شد. متخصصان در آن هنگام به این نکته توجه کردند که اگر بمبی هسته‌ای منفجر شود، امواج الکترومغناطیسی که در اثر انفجار پدید می‌آید تمامی مدارهای الکترونیک را نابود می‌سازد. اما مسئله این بود که به چه ترتیب بتوان موج انفجار را ایجاد کرد بدون آنکه نیاز به انجام یک انفجار هسته‌ای باشد؟ دانشمندان می‌دانستند که کلید حل این مسئله در ایجاد پالسهای (تپهای) الکتریکی که با عمر بسیار کوتاه و قدرت زیاد نهفته است. اگر اینگونه پالسها به درون یک آنتن فرستنده تغذیه شوند، امواج الکترومغناطیسی قدرتمندی در فرکانسهای مختلف از آنتن بیرون می‌آیند. هر چه فرکانس موج بالاتر باشد، امکان تأثیر گذاری آن بر مدارهای الکترونیک دستگاهها بیشتر خواهد شد.

دید کلی

در دورانی که بافت و ساخت تمامی جوامع تا حدود بسیار زیادی به دستاوردهای علمی از نوع الکترونیکی وابسته است و همه امور از تجهیزات بیمارستانها تا شبکه‌های مخابراتی و از رایانه‌های بانکها و مؤسسات بزرگ مالی یا نظامی تا دستگاههای نظارت و مراقبت ، نحوه کار ماشینها و ادوات صنعتی همگی متکی به ساختارهای الکترونیک هستند، کاربرد بمبهای الکترومغناطیسی می‌تواند سبب فلج شدن روند زندگی در مناطق بزرگ مسکونی شود. به اعتقاد برخی کارشناسان به نظر می‌رسد کشورهای پیشرفته پیشاپیش چنین سلاحی را تکمیل کرده‌اند و حتی برخی بر این باورند که ناتو در جریان جنگ علیه صربستان از این قبیل بمبها برای تخریب دستگاههای رادار صربها بهره گرفته است.

انفجار یک میدان مغناطیسی بسیار نیرومند می‌تواند در کسری از ثانیه آن چنان قدرت الکتریکی بالایی را در کلیه مواد هادی پیرامون خود القا نماید، که به راستی تمام آنها را مختل نموده و از کار بیاندازد. هر چند این میدان مغناطیسی بر روی جسم انسان به عنوان یک هادی الکتریکی نیز موثر می‌باشد. ولی این تأثیر بسیار محدود و مقطعی بوده و بدن جز در موارد خاصی قدرت مقاومت در برابر آن را دارد. در جنگ افزارهای نسل الکترونیک استفاده از سلاح مغناطیسی و امواج الکترومغناطیسی جایگاه ویژه‌ای داشته و مورد توجه سازندگان این قبیل سلاحها بوده است.

ماهیت بمب الکترومغناطیسی

بمب الکترومغناطیسی در واقع چیزی نیست جز یک شار مغناطیسی فوق العاده‌ای نیرومند که با گسیل امواج پر قدرت (SHF) سوپر فرکانسهای با طول موج بالاتر از ده گیگا هرتز موسوم به امواج میکرو ویو پر قدرت (High Power Microwave) می‌تواند هر گونه دستگاههای الکتریکی یا الکترونیکی واقع در محدوده عمل خود را در یک باند فوق گسترده (uWb) که مخفف عبارت ultra Wide band می‌باشد، فلج نماید.

روزی را تصور کنید که در یک شهر معمولی و در یک زمان تمام دستگاههای الکتریکی روشن و در حال کار ناگهانی سوخته و از کار بیافتد و تمام دستگاههای خاموش نیز در آن واحد روشن شده و پس از چند لحظه آنها نیز بسوزند. در چنین شهری پس از انفجار بمب الکترومغناطیسی بر فراز شهر ، در کسری از ثانیه یک تا دو میلیارد وات انرژی الکتریکی کلیه سیستمهای مخابراتی و رادیویی و تلویزیونی را از کار بیاندازد.

برق شهر قطع می‌گردد، مدار الکتریکی همه رایانه‌ها می‌سوزد. تمام باتریها و خازنها منفجر می‌شوند. لامپ تصویر همه تلویزیونها و مانیتورهای خاموش یا روشن نورانی شده و می‌سوزد. همه موتور الکتریکی با آخرین دور ، همه و همه از کار می‌افتند و ناگهان شهر در قهقرا فرو می‌رود. سیستمهای گرمازایی و سرمازایی ، پمپهای آب و حتی ساعتهای مچی نیز از کار می‌افتند.

شهر بدون الکتریسیته ، موتور ، باتری ، مخابرات و حرکت کاملا فلج می‌شود. همه این اتفاقات با سرعت نور یعنی کسری از ثانیه پس از انفجار یک بمب الکترومغناطیسی در حوزه میدان مغناطیسی آن اتفاق می‌افتد. با این حال سلاح مغناطیسی را می‌توان یک اسلحه انسانی نیز به حساب آورد. چرا که به ساختمانها و انسانها کمترین آسیب را می‌رساند.

کدام موج در نقش بمب ظاهر می‌شود؟

بزودی این نکته روشن شد که مناسبترین امواج الکترومغناطیسی برای ساخت بمبهای الکترومغناطیسی ، امواج با فرکانس در حدود گیگا هرتز است. این نوع امواج قادرند به درون انواع دستگاههای الکترونیک نفوذ کنند و آنها را از کار بیندازند. برای تولید امواج با فرکانس گیگاهرتز نیاز به تولید پالسهای الکترونیکی بود که تنها 100 پیکو ثانیه تدوام پیدا کنند. یک شیوه تولید این نوع پالسها استفاده از دستگاهی به نام «مولد ژنراتور مارکس» بود. این دستگاه عمدتا متشکل است از مجموعه بزرگی از خازنها که یکی پس از دیگری تخلیه می‌شوند و نوعی جریان الکتریکی موجی شکل بوجود می‌آورند.

با گذراندن این جریان از درون مجموعه‌ای از کلیدهای بسیار سریع می‌توان پالسهایی با دوره زمانی 300 پیکوثانیه تولید کرد. با عبور دادن این پالسها از درون یک آنتن ، امواج الکترومغناطیسی بسیار قوی تولید می‌شود. مولدهای مارکس سنگین هستند اما می‌توانند پشت سرهم روشن شوند تا یک سلسله پالسهای قدرتمند را به صورت متوالی تولید کنند. این نوع مولدها هم اکنون در قلب یک برنامه تحقیقاتی قرار دارند که بوسیله نیروی هوایی آمریکا کانزاس در دست اجراست.

بمب الکترومغناطیسی چگونه عمل می کند؟

E - Bomb به سال 1945 بر می‌گردد. فیزیکدانی به نام آرتور . اچ. کامپتون روی جریان خروجی الکترونهای اتم مطالعه می‌کرد که امروز به اثر کامپتون معروف می‌باشد. بعدها اثر کمپتون در قالب تکانهای الکترومغناطیسی به طراحی انواع سلاحهای الکترومغناطیسی مختلف انجامید. برای شناخت E - Bomb باید ابتدا با یک تانک LC آشنا شویم:

تانک LC چیزی نیست جز یک مدار ساده نوسان ساز که از یک سلف یا سیم پیچ و یک خازن و یک باتری تشکیل شده است. در تانک LC یک فرکانس میرا تولید می‌گردد که اگر یک کلید قطع و وصل الکترونیکی به آن اضافه نماییم، بسته به قدرت فرکانس سازی یک فرکانس رادیویی کریر یا حامل خواهیم داشت. هر چند مدار الکترونیکی قابلیت تولید فرکانس در محدوده‌های مختلف را داراست، لیکن نیاز به یک مدار طبقه تقویت نیز دارد تا قدرت فرستندگی آن افزایش یابد.

لذا باید سر راه آن یک تقویت کننده ترانزیستوری قدرت نیز بهره جست که باز بسته به توان خروجی ترانزیستور طبقه تقویت قدرت فرستنده افزایش می‌یابد. قدرت یک فرستنده بستگی به توان خروجی آن دارد. معمولا فرستنده‌های 5 وات یا بالاتر از آن فرستنده‌های نیرومند به حساب می‌آیند، به نحوی که اگر انسان در کنار آنها قرار گیرد برای سلامتی وی مضر خواهد بود.

حال آنکه می‌توان با افزایش طبقات تقویت قدرت فرستندگی امواج را بسیار بالا برد. اما این تنها بخش الکترومغناطیسی بمب الکتریکی می‌باشد، در حالیکه این بمب مثل هر بمب دیگری دارای واحد بخش انفجاری نیز می‌باشد. این قسمت یک بمب کاملا کلاسیک و عادی است. در واقع بخش اصلی بمب الکترومغناطیسی یک لوله تو خالی رسانا است، که حکم هسته سیم پیچ بمب را نیز دارد و در داخل این هسته مواد منفجره و چاشنی الکتریکی قراردارد که درست در لحظه انفجار بمب مدار الکتریکی نیز بکار می‌افتد و میدان مغناطیسی حاصل از کارکرد مدار الکترونیکی در یک میدان انفجاری قرار گرفته و انفجار میدان الکترومغناطیسی رخ می‌دهد.

همزمانی انفجار بمب و بکار افتادن مدار نوسان ساز بسیار مهم می‌باشد. زیرا آنچه موجب تقویت امواج الکترومغناطیسی باور نکردنی و ارسال امواج الکترومغناطیسی در همه جهات می‌گردد وقوع انفجار در مرکز میدان مغناطیسی می‌باشد. همچنین از دیگر نکات حائز اهمیت در E - Bomb جهت سیم پیچ است که با عنایت با قانون دست راست فلمینگ می‌توان جهت شار مغناطیسی را متناسب با شکل سیم پیچ ، تعیین نمود.

ایجاد میدان مین الکترومغناطیسی

هدف این برنامه جای دادن مولدهای مارکس روی هواپیماهای بدون خلبان یا در درون بمبها و موشکهاست تا از این طریق نوعی «میدان مین الکترومغناطیسی» برای مقابله با دشمن ایجاد شود. اگر هواپیما یا موشک دشمن از درون این میدان مین الکترومغناطیسی عبور کند، بلافاصله نابود خواهد شد. اگر لازم باشد تنها یک انفجار عظیم به انجام رسد، به دستگاهی نیاز است که بتواند یک پالس الکترونیکی بسیار قدرتمند را بوجود آورد؛ این کار را می‌توان با استفاده از مواد منفجره متعارف نظیر «تی . ان . تی» انجام داد. دستگاهی که این عمل را به انجام می‌رساند، «متراکم کننده شار» نام دارد.

در این دستگاه از انفجار اولیه یک ماده منفجره متعارف برای فشرده کردن یک جریان الکتریکی و میدان الکترومغناطیسی تولید شده بوسیله آن استفاده می‌شود. زمانی که این جریان فشرده شد، به درون یک آنتن فرستاده می‌شود و یک موج الکترومغناطیسی بسیار قدرتمند از آنتن بیرون می‌آید. طرح تکمیل دستگاههای متراکم کننده شار از سوی نیروی هوایی آمریکا در ایالت نیو مکزیکو در دست تکمیل است. از جمله طرحهایی که برای کاربرد این دستگاه در نظر گرفته شده ، جای دادن آنها در بمبهایی است که از هواپیما به پایین پرتاب می‌شود و نصب آنها در موشکهای هوا به هواست.

امتیاز بزرگ بمبهای الکترومغناطیسی

• نخست آنکه این بمبها مستقیما جان انسانها را به خطر نمی‌اندازد و تنها بر دستگاههای الکترونیک اثر می‌گذارد.
• نکته دوم آنکه ساخت آنها بسیار ساده است.
• همچنین بمبهای الکترومغناطیسی در صورتی می‌توانند بالاترین خسارت را وارد آورند که فرکانس امواجشان با فرکانس دستگاههایی که به آنها وارد می‌شوند یکسان باشد.
  
  بنابراین برای ایجاد مصونیت در دستگاههای الکترونیکی که در مراکز حساس کار می‌کنند، می‌توان طراحی مدارها را به گونه‌ای انجام داد که اولا میان بخشهای مختلف ، سپرهای محافظتی موجود باشد و ثانیا در ورودی این قبیل دستگاهها باید صافیها و سنجنده‌هایی را قرار داد که بتواند علامتهای مورد نیاز و امواج حاصل از انفجار را تشخیص دهند و مانع ورود این قبیل امواج شوند.

       منبع: www.daneshnameh.roshd.ir

مبانی ماشینهای الکتریکی جریان مستقیم

وسايل تبديل انرژي الكترومكانيكي گردان را ماشينهاي الكتريكي مي گويند.
طبقه بندي ماشينهاي الكتريكي
ماشينهاي الكتريكي به دو طريق دسته بندي مي شوند:
1- از نظر نوع جريان الكتريكي
الف- ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم
ب- ماشينهاي الكتريكي جريان متناوب
2- از نظر نوع تبديل انرژي
الف- مولدهاي الكتريكي كه انرژي مكانيكي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند
ب- موتورهاي الكتريكي كه انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي تبديل مي كنند
به طور كلي ماشينهاي الكتريكي جزء وسايل تبديل انرژي غير خطي هستند يعني هر تغيير در ورودي هميشه به يك نسبت در خروجي ظاهر نمي شود.

مولد ساده جريان مستقيم
يك مولد ساده جريان مستقيم از چهار قسمت اصلي زير تشكيل شده است
1- قطبهاي مغناطيسي: كه وظيفه ايجاد ميدان مغناطيسي مولد را بعهده دارد و مي تواند بصورت آهنرباي دائم و يا آهنرباي الكتريكي باشد
2- هاديها: براي ايجاد ولتاژ القايي به كار گرفته ميشود
3- كموتاتور: در ساده ترين حالت از دو نيم استوانه مسي كه توسط ميكا نسبت به يكديگر عايق شده اند تشكيل مي گردد، وظيفه يك طرفه كردن ولتاژ و جريان القايي را در خارج از مولد بعهده دارد.
4- جاروبك: جهت انتقال جريان الكتريكي از هاديها به مصرف كننده استفاده ميشود شكل زير مولد ساده جريان مستقيم را نشان ميدهد.

طرز كار مولد ساده جريان مستقيم: با حركت هاديها در فضاي ما بين قطبها باعث ميشود ميدان مغناطيسي توسط هاديها قطع ميشود بدين ترتيب مطابق پديده القاء در هاديها ولتاژ القاء ميشود.ابتدا و انتهاي هر كلاف به يك نيم استوانه مسي يا يك تيغه كوموتاتور وصل ميشود روي تيغه هاي كوموتاتور دو عدد جاروبك بطور ثابت قرار داشته و با حركت هاديها تيغه هاي كموتاتور زير جاروبك مي لغزند، بدين ترتيب در ژنراتورهاي جريان مستقيم از طريق كوموتاتور ولتاژ القاء شده طوري به جاروبكها منتقل مي شود كه هميشه يكي از جاروبكها داراي پلاريته مثبت و ديگري داراي پلاريته منفي است. شكل موج ولتاژ القاء شده در اين مولد ساده بصورت زير مي باشد.

براي افزايش سطح ولتاژ القاء شده و بهبود يكسوسازي بمنظور داشتن ولتاژ با دامنه ثابت بايد تعداد كلافها را افزايش داد و كلافها را به كمك تيغه هاي كوموتاتور سري كنيم.
چگونگي تغيير پلاريته ولتاژ القايي در مولد ساده
در مولد جريان مستقيم تغيير پلاريته ولتاژ خروجي عملاٌ در صورت ايجاد يكي از دو حالت زير ممكن مي شود:
1- جهت چرخش آرميچر عوض شود
2- جهت جريان در سيم پيچ قطبها تغيير كند در صورتيكه قطبها از نوع مغناطيس دائم نباشد
چگونگي تغيير دامنه ولتاژ القايي در مولد ساده
براي افزايش دامنه ولتاژ القا شده دو روش ممكن است:
1- افزايش سرعت چرخش آرميچر كه باعث افزايش ولتاژ بصورت خطي مي شود

2- افزايش جريان تحريك كه باعث افزايش ولتاژ مولد بصورت غير خطي مي شود

موتور ساده جريان مستقيم
موتور ساده از نظر ساختماني مانند مولد ساده جريان مستقيم مي باشد فقط نحوه كار آن با مولد ساده جريان مستقيم تفاوت دارد. در موتور ساده هاديها از طريق كوموتاتور و جاروبكها به يك منبع جريان مستقيم متصل مي شود در اينصورت جرياني از هاديها عبور كرده و در نتيجه مطابق نيروي لورنس به هاديها نيروي وارد ميشود و آنها به حركت در مي آيد.
نحوه ايجاد نيرو و گشتاور در موتور ساده: در صورتيكه از يك كلاف تك حلقه كه بين قطبهاي يك مغناطيس قرار دارد جريان الكتريكي عبور كند مطابق شكل به بازوي سمت راست نيروي به سمت بالا و به بازوي سمت چپ نيروي بسمت پايين وارد مي شود با وارد شدن دو نيروي مختلف الجهت به دو طرف كلاف طبيعي است كه كلاف حول محورش شروع به دوران خواهد نمود يعني وارد آمدن زوج نيرو موجب ايجاد گشتاور لازم شده است.
در اين موتور ساده اگر صفحه كلاف عمود بر خطوط ميدان مغناطيسي قرار گيرد به آن گشتاوري وارد نميشود در ضمن كه گشتاور وارد شده نيز دامنه يكنواخت ندارد براي رفع شدن اين معايب مي بايست تعداد كلافها و تيغه هاي كوموتاتور را افزايش داد كلافها در زاويه هاي مختلف قرار مي گيرد و با هم توسط تيغه هاي كوموتاتور سري مي شود.
تغيير جهت گردش در موتور ساده DC: تغيير جهت گردش موتور ساده به دو روش زير ممكن است:
1- تغيير جهت جريان در كلاف كه با تغيير پلاريته ولتاژ منبع از خارج موتور ميسر است
2- تغيير قطبهاي مغناطيسي كه با تغيير جهت جريان در سيم پيچي تحريك ممكن است
ساختمان ماشينهاي جريان مستقيم
اجزاء تشكيل دهنده ماشينهاي جريان مستقيم را ميتوان به صورت زير دسته بندي كرد:
1- قسمت ساكن شامل قطبها و بدنه
2- قسمت گردان (آرميچر)
3- مجموعه جاروبك و جاروبك نگهدارها
هر كدام از قسمتهاي فوق بطور خلاصه توضيح داده مي شود
1- اجزاء ساكن ماشينهاي جريان مستقيم: قسمتهاي ساكن جريان مستقيم شامل اجزاء زير هستند:
الف- قطبهاي اصلي
ب- قطبهاي كمكي
ج- بدنه
- قطبهاي اصلي: وظيفه اين قسمت تامين ميدان مغناطيسي مورد نياز ماشين است. قطبهاي اصلي خود شامل قسمتهاي زير مي باشد:
- هسته قطب: از ورقهاي فولاد الكتريكي به ضخامت حدود 5/0 تا 65/0 ميلي متر با خاصيت مغناطيسي قابل قبول تشكيل مي شود.
- كفشك قطب: شكل قطب به نحوي است كه سطح مقطع كوچكتر براي سيم پيچ اختصاص داده مي شود و قسمت بزرگتر كه كفشك قطبي نام دارد سبب شكل دادن ميدان مغناطيسي و سهولت هدايت فوران مغناطيسي به فاصله هوايي مي شود.
- سيم پيچ تحريك: يا سيم پيچ قطب اصلي كه دور هسته قطب پيچيده مي شود، براي جريانهاي كم بايد تعداد دور سيم پيچ تحريك زياد باشد و سطح مقطع آن كم و برا ي جريانهاي زياد تعداد دور كم براي سيم پيچ لازم است و با سطح مقطع زياد
- قطبهاي كمكي: قطبهاي كمكي در ماشينهاي جريان مستقيم از هسته و سيم پيچ تشكيل مي شوند، هسته قطبهاي كمكي را معمولاٌ از فولاد يكپارچه مي سازند. سيم پيچي قطبهاي كمكي نيز با تعداد دور كم و سطح مقطع زياد پيچيده مي شوند.
- بدنه: قطبهاي اصلي، كمكي، جاروبك نگهدارها روي بدنه ماشين محكم مي شوند و بوسيله ماشين روي پايه اش نصب مي گردد. قسمتي از بدنه را هسته آهني تشكيل مي دهد كه براي هدايت فوران مغناطيسي قطبهاي اصلي و كمكي بكار مي رود اين قسمت طوق بكار مي رود. شكلهاي زير قطب اصلي و كمكي ماشين جريان مستقيم را نشان ميدهد.
2- قسمت گردان يا آرميچر: در ماشينهاي جريان مستقيم قسمت گردنده را القاء شوند يا آرميچر مي نامند كه از اجزاء زير تشكيل شده است:
الف- هسته آرميچر
ب- سيم پيچي آرميچر
ج- كلكتور يا يكسوكننده مكانيكي
د- محور
ﻫ- پروانه خنك كننده
- سيم پيچي آرميچر: از كلافهاي مشابهي تشكيل مي شود كه با الگوي مناسب تهيه و در شيارها قرار مي گيرد سيم پيچي آرميچر مبتني بر اصول فني بوده و از طراحي ماشينهاي جريان مستقيم تبعيت مي كند.
- كلكتور: از تيغه هاي مسي سخت كه توسط ميكا نسبت به يكديگر و محور ماشين عايق شده اند تشكيل مي شود.
- محور: محور آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم بايد از فولادي تهيه گردد كه خاصيت مغناطيسي آن كم اما استحكام مكانيكي كافي در مقابل تنشهاي برشي، كششي، و پيچشي را دارا باشد انتخاب كردن محور ضعيف خطر آفرين بوده و ممكن بوده در مواقع بروز خطا سبب انهدام كلي ماشين گردد.
- پروانه خنك كننده: پروانه خنك كننده سبب تهويه و ازدياد عمر مفيد ماشين ميشود شكل زير آرميچر ماشين DC با پروانه خنك كننده را نشان ميدهد.
3- جاروبك و جاروبك نگهدارها: وظيفه جاروبك نگهدار قرار دادن صحيح جاروبك روي تيغه هاي كلكتور است جاروبكها قطعاتي از جنس زغال يا گرافيت مي باشند كه براي گرفتن جريان از كلكتور يا دادن جريان به آن استفاده مي شود.
سيم پيچي آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم
همانطور كه قبلا اشاره شد سيم پيچي آرميچر مبتني بر اصول فني خاص مي باشد كه در طراحي آن به نكات مهمي از قبيل استحكام مكانيكي، الكتريكي و حرارتي با عمر مفيد و عادي حدود 20 سال حداكثر گشتاور و جريان و ولتاژ با حداقل نوسانة جرقه كم بين زغال و كلكتور و صرفه جويي در مواد اوليه بايد توجه كرد.
بسته به نياز كلافها مي توانند بطور سري يا موازي يا تركيبي از اين دو به همديگر وصل مي شوند.
در صورتيكه كلافها با هم سري شوند نيرومحركه كلافها با هم جمع مي شوند و ولتاژ دهي آرميچر افزايش مي يابد. (سيم پيچي موجي)
در صورتيكه كلافها موازي شوند تعداد مسيرهاي جريان موجود در آرميچر افزايش يافته و قابليت ولتاژ دهي آرميچر افزايش مي يابد. (سيم پيچي حلقوي)
توضيح كامل روشهاي سيم پيچي آرميچر در كتابهاي سيم پيچي DC مطرح شده است و ما در اين جزوه به مصرفي آن كفايت مي كنيم.
الف- سيم پيچي حلقوب شامل حلقوي ساده و حلقوي مركب
ب- سيم پيچي موجي شامل موجي ساده و موجي مركب
ج- سيم پيچي پاي قورباغه اي
لازم است در اينجا تعداد مسيرهاي جريان كه در هر نوع ايجاد مي شود نيز معرفي شود. تعداد مسيرهاي جريان را با 2a نشان ميدهند كه بشرح زير است:
                                                                     2a = 2P          حلقوي ساده
                                                                     2a = 2P.m      حلقوي مركب
                                                                     2a = 2            موجي ساده
                                                                     2a = 2m         موجي مركب
2P : تعداد قطبهاي آرميچر ، m : درجه مركب بودن آرميچر
عكس العمل مغناطيسي آرميچر:
چنانچه ماشينهاي جريان مستقيم زير بار قرار گيرند يعني از سيم پيچي آرميچر جريان عبور كند يك ميدان عكس العمل (عرضي) توسط آرميچر ايجاد مي گردد. اين ميدان باعث مي شود منطقه خنثي در مولدها در جهت چرخش و در موتورها در خلاف جهت چرخش تغيير مكان دهد. عكس العمل آرميچر علاوه بر انحراف محور خنثي سبب تضعيف ميدان مغناطيسي اصلي مي شود در نتيجه نيرو محركه القاء شده در سيم پيچ كم شده، تلفات انرژي در ماشين و جرقه در زير جاروبكها بوجود مي آيد براي از بين بردن و يا كم كردن اثر عكس العمل در ماشينهاي جريان مستقيم مي توان از قطبهاي كمكي و يا در ماشينهاي بزرگتر از سيم پيچي جبرانگر هم استفاده كرد.
پديده كموتاسيون:
تغيير تماس جاروبك از يك تيغه كموتاتور به تيغه ديگر كموتاسيون نام دارد  در اين جابجايي كلافي كه تحت كموتاسيون قرار مي گيرد چون توسط جاروبك اتصال شده  بايد در صفحه خنثي قرار گيرددر عين حال چون جريان در اين كلاف در زمان كموتاسيون تغيير مقدار و جهت ميدهد سبب بوجود آمدن ولتاژ خود القايي در اين كلاف شده و از آنجا كه اين كلاف توسط جاربك و تيغه هاي كموتاتور اتصال كوتاه شده است جرقه نسبتاٌ شديد بين زغالها و كموتاتور بوجود مي آيد. قطبهاي كمكي براي رفع اين عيب موثر خواهد بود. اما در ماشينهاي كه قطب كمكي ندارند بهبود عمل كموتاسيون با تغيير محل جاروبكها (در جهت گردش در مولدها و در خلاف جهت گردش در موتورها) انجام گيرد. اين جابجايي درست كاملا امكان پذير و قابل مشاهده مي باشد.
رابطه نيرومحركه القاي در ماشينهاي DC واقعي
ولتاژ القاء شده در هر ماشين به سه عامل بستگي دارد:
1- فوران مغناطيسي (Ф)
2- سرعت زاويه اي رتور ماشين (ω)
3- ضريب ثابت كه به ساختمان ماشين بستگي دارد (K)
اين ولتاژ از رابطه رو به رو بدست مي آيد.                                             
مقدار K و ω را ميتوان از رابطه هاي زير بدست آورد
P : تعداد جفت قطبهاي ماشين
a : تعداد جفت مسيرهاي جريان                                                                                                                                              
Z : تعداد هادي هاي آرميچر
n : سرعت آرميچر برحسب دور بر دقيقه 

رابطه گشتاور توليد شده در آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم واقعي
گشتاور توليد شده در ماشينهاي جريان مستقيم نيز به سه عامل بستگي دارد
1- فوران مغناطيسي (Ф)
2- جريان آرميچر (IA)
3- يك ضريب ثابت (K)
اين گشتاور از رابطه رو به رو بدست مي آيد.
توان و راندمان در ماشينهاي DC
در صورتيكه توان ورودي يك ماشين P1 و توان خروجي آن را P2 بناميم تفاوت اين دو تلفات ماشين نام دارد.                                                                                              
ضريب بهره (راندمان): نسبت توان خروجي به توان ورودي ماشين را ضريب بهره مي گويند.
                                                                                                      
تلفات در ماشينهاي DC: تلفات در ماشينهاي جريان مستقيم بصورت زير تقسيم بندي مي شوند.
1- تلفات مكانيكي يا اصطكاكي (Pmec)
2- تلفات آهني يا تلفات هسته (PFe)
3- تلفات مسي (Pcu)
- تلفات مكانيكي بعلت اصطكاك محور ماشين در ياتاقانها و اصطكاك جاروبكها با كلكتور و مقاومت هوا بوجود مي آيد.
- تلفات هسته از تلفات هيسترزيس و تلفات ناشي از جريانهاي گردابي در هسته آرميچر تشكيل مي شود.
- تلفات مسي يا ژولي در اثر عبور جريان از سيم پيچ هاي تحريك و آرميچر بوجود مي آيد

منبع:www.ele.ir

معمای خطای اندازه گیری کنتور

چنانكه مي دانيد دقت سنجش لوازم اندازه گيري بطور محسوسي تابع فركانس كار سيستم است. بنابراين وجود هارمونيك سوم جريان سبب خطاهاي قابل توجه در امر اندازه گيري انرژي مصرفي در اين سيستم مي شود.
بر اساس يك توصيه، سازنده جهت حذف هارمونيك سوم جريان از يك ترانس جريان واسطه ستاره – مثلث استفاده مي كند.

شرايط خيلي بهتر مي شود. اما بررسيهاي بعدي نشان مي دهد خطاي ناشي از مزاحمت هارمونيك سوم جريان بطور كامل رفع نشده است.

به نظر شما دليل آن چه مي تواند باشد؟
منبع:www.electrical-riddles.com

نیروگاه گازی

نيروگاه هاي گازي ، كاربردهاي ويژه اي دارند.
    نيروگاه گازي به نيروگاهي مي گويند كه برمبناي سيكل گاز( سيكل برايتون) كارمي كند ؛وازسيكل هاي حرارتي مي باشد، يعني سيال عامل كاريك گاز است.( عامل انتقال وتبديل انرژي گازي است ، مثلا هوا )
  درنيروگاه هاي بخارعامل انتقال : بخارمايع مي باشد.
  نيروگاه گازي داراي توربين گازي است ،يعني باسيكل رايتون كارمي كند.ساختمان آن درمجموع ساده است :
1. كمپرسور: وظيفه فشردن كردن هوا .
2. اتاق احتراق : وظيفه سوزاندن سوخت درمحفظه .
3. توربين :  وظيفه گرداندن ژنراتور . 
 هواي ٿشرده كمپرسور وارد اتاق احتراق كه داراي سوخت گازوئيل است مي شود .
چون هواي ٿشرده شده گرم است ودراتاق احتراق سوخت آتش گرٿته وهواٿشرده وداغ مي شود .
هواي داغ ٿشرده كارهمان بخارداغ ٿشرده توربين هاي بخار راانجام مي دهد .
  كمپرسور به كاررفته درنيروگاه هاي گازي شبيه توربين است ، داراي رتوري است كه برروي اين رتور پره متحرك است ، هوا به حركت درآمده وبه پره هاي ساكني برخوردكرده ، درنتيجه جهت حركت هوا عوض شده واين هوا بازبه پره هاي متحرك برخورد كرده واين سيكل ادامه دارد ودرهرعمل هوا فشرده ترمي شود.
  كمپرسور مصرف كننده عظيم انرژي است .
  هواي فشرده گرم است .  هواي فشرده كمپرسور وارد اتاق احتراق كه داراي سوخت گازوئيل است مي شود .
چون هواي فشرده شده گرم است ودراتاق احتراق سوخت آتش گرفته وهوافشرده وداغ مي شود .
هواي داغ فشرده كارهمان بخارداغ فشرده توربين هاي بخار راانجام مي دهد .
هواي داغ فشرده رابه توربين مي دهيم ؛ توربين داراي پره هاي متحرك وساكن است .
پره هاي ثابت چسبيده به استاتور مي باشد ؛ پره هاي متحرك چسبيده به رتور مي باشد.
حال ژنراتور رامي توان به محور وصل كرده واز ترمينال هاي ژنراتور مي توان برق گرفت ؛ طول نيروگاه ممكن است به  m 20 است . ژنراتور را مي توان به محل B ويا A متصل نمود ؛ اما محل  A بهتراست .
قدرت نيروگاه هاي گازي از 1 M w وتا بالاي 100Mw نيز ساخته مي شود .
نحوه راه اندازي واستارت نيروگاه چگونه است ؟
درابتدا نياز به يك عامل خارجي است تا توربين رابه سرعت 3000 دوربرساند.
حسن نيروگاه :
1. سادگي آن است -تمام آن روي يك شافت سواراست .
2. ارزان است - چون تجهيزات آن كم است . يكي از عواملي كه برروي راندمان تأثيرمي گذارداين است كه هواي ورودي چه دمايي دارد.
3. سريع النصب است .
4. كوچك است . درسكوهاي نفتي كه نياز به برق زيادي مي باشد بايدازنيروگاه گازي استفاده كرد، تاجاي كمتري بگيرد.
5. احتياج به آب ندارد. ( درسيكل اصلي نيروگاه نياز به آب نيست ) اما درتجهيزات جنبي نيازبه آب است براي خنك كردن هيدروژن به كاررفته جهت سردكردن ژنراتور درسرعت هاي بالا .
6. راه اندازي اين نيروگاه سريع است .
7. پرسنل كم .

زماني نيروگاه گازي خاموش است كه دراتاق احتراق سوخت نباشد .
 يك نيروگاه بخار رابعد از راه اندازي نبايد خاموش كرد .
اما نيروگاه گازي بدين صورت است كه صبح مي توان روشن كردوآخرشب خاموش نمود .
نيروگاه گازي بسيارمناسب براي بارپيك است ونيروگاه بخاربراي بارپيك نامناسب است .
معايب :
1. آلودگي محيط زيست زياد است .
2. عمرآن كم است .( فرسودن توربين وكمرسور)
سوخت مازوت به علت آلودگي بيشتري كه نسبت به سوخت گازوئيل دارد، كمتربه كارمي رود .
3. استهلاك زياداست . ( پره توربين ، پره كمپرسور )
4. راندمان كم است . ( مصرف سوخت آن زياد است ) ؛ اين نقيصه اي است كه كشورهاي اروپايي باآن مواجهند .
دلايل راندمان پايين :
الف ) خروج دود بادماي زياد
ب ) حدود 3/1 توان توربين صرف كمپرسور مي شود .
   بنابراين درنيروگاه گازي براي استفاده درازمدت اصلا جايزنيست چراكه هزينه مصرف سوخت گران است .
5. امكان استفاده ازسوخت جامد فراهم نيست . ( مانند زغال سنگ ) چراكه بلافاصله پره هاي رتورپرازدود مي شود .
نيروگاه هاي گازي رااگربخواهيم براي مدت طولاني استفاده كنيم ، هزينه نيروگاه گازي بالا ست .
نيروگاه گازي راازجايي استفاده كنند كه امكان بهره برداري زمان بهره برداري زير2000 ساعت باشد .
اگرزمان بهره برداري بالاي 2000 ساعت باشد (رسال) نيروگاه بخار اگرزمان بهره برداري درسال بالاي 5000ساعت باشد ، نيروگاه آبي استفاده مي شود.
 دركشورما برق عمده مصرفي برق خانگي است ( 60% ) وحدود 30 % برق صنعتي است . درنتيجه 50 % نيروگاه هاي كشوربايد هرشب روشن شود ؛ بنابراين قسمت عمده برق توليدي مابايد ازنوع نيروگاه گازي باشد.
نيروگاه گازي رابه دليل ارزاني دركارخانجات نيز مي توان به كاربرد .نيروگاه گازي را درنيروگاه اتمي نيزاستفاده مي شود جهت سردكردن رآكتور به كارمي رود كه درنتيجه هواداغ وفشرده مي شود ودرنتيجه به نيروگاه گازي داده وبرق مصرفي نيروگاه اتمي راتأمين مي كنند .
  درنيروگاه هاي گازي جهت افزايش راندمان روش هايي رااتخاذ مي كنند.
1- دود خروجي هواي ورودي به اتاق را گرم مي كند .( سيكل پيچيده ترشده اما راندمان بالا مي رود. )
    حالت اول : دودباهواب ورودي كمپرسوركناريكديگرقرارداده دراين صورت راندمان تجهيزات به شدت افت مي كند.
    حالت دوم : باروش ذيل راندمان 1 الي 2 درصدقابل افزايش است ؛ ( هواي ورودي به اتاق احتراق گرم مي شود )
2 - استفاده از توربين هاي دو مرحله اي :
    زياد شدن راندمان مستلزم مخارج وصرف هزينه نيز مي باشد .
2. استفاده از كمپرسور دومرحله اي هر چه دماي ورودي كمپرسور پايين ترباشد ؛ راندمان بيشتراست .
    بااين روش دماي ورودي كمپرسور به طورمصنوعي پايين نگه داشته مي شود درمرحله L    p به دليل بالارفتن فشارهواگرم مي شود كه ازكولراستفاده مي كنند ؛ آب سرد برروي لوله فشارهوا ريخته وهواخنك كرده آب گرم مي شود وخارج مي شود .
    بالاترين راندمان چيزيث درحدود 35% است كه نيروگاه داراي كمپرسور دومرحله اي توربين دومرحله اي وپيش گرم كن مي باشد.
    نيروگاه گازي به اين معنا نيست كه سوخت ان گازاست ، بلكه توربين آن گازي است وسوخت آن مايع است يا گازوئيل است كه اكثرا گازوئيل است .
    دركشورما به دليل زيادبودن سوخت گازوئيل ، نيروگاه گازي باسوخت گازوئيل نيروگاه گازي باسوخت گازوئيل به كار ميرودومرسوم است اما دركشورهاي اروپايي به دليل زيادبودن سوخت جامد ، نيروگاه گازي به نحو ديگري طراحي شده كه باسوخت جامد كارمي كند ، به اين نيروگاه ها ، نيروگاه گازي سيكل بسته مي گويند.
     هواي داغ ناشي ازاحتراق راداخل گرم كن مي چرخانيم وبعد هوارابيرون مي فرستيم .
    ملاحظه مي شودكه هواي داغ ناشي از احتراق داخل توربين مي شود .لذامي توان ازسوخت جامد استفاده كردكه اين نوع ساده ترين نوع نيروگاه گازي سيكل بسته مي باشد.
    مي توان سيكل فوق راكامل تركرد. اگرهواي ورودي به كمپرسورتصفيه شده باشد ، پره هاي توربين داراي عمرزيادي خحواهدبود. مشكل ايجاد اين است كه هواي خارج شده ازتوربين به دليل تصفيه بودن بايداستفاده شود ، پس هواس خروجي ازتوربين رااستفاده مي كنيم ، اما اين هوا داغ است وگاز وارد كمپرسور شود راندمان افت مي كند ؛ لذااز كولراستفاده مي كنيم وهواراسرد مي كنند .
    در نيروگاه گازي هرچه هواي ورودي به كمپرسور سردتر باشد، راندمان افزايش مي يابد. لذا نيروگاه هاي گازي درزمستان راندمان بهتري دارند.

محاسن نيروگاه هاي گازي سيكل بسته :
1. امكان استفاده ازسوخت جامد فراهم مي شود.
2. عمرزياد ( خوردگي پره ها كم است )
3.  چون سيكل بسته است ، لذاضرورت نداردكه فشارهواي خروجي توربين 1  Atm باشد، پس مي توان سطح كارفشار هوارابالا برد، به جاي 1 Atm از 10 Atm كه چون هواي فشرده ترشده ، جاي كمتري گرفته وحجم كمپرسور وتوربين درنهايت كوچك ترمي شود.

معايب :
1. راندمان درمقايسه باسيكل بازكمتر است .   4 الي 5 درصد راندمان كاهش مي يابد.
2. هزينه زياداست .

    درسوخت مايع نيروگاه هاي گازي سيكل بسته ، اجازه داريم توربين رادوقسمتي بسازيم .
    كمپرسورهواراگرفته وداخل اتاق احتراق مي سوزاند ، هواي خروجي آن راوارد گرم كن مي كنيم كه خود گرم كن يك سيكل بسته راتشكيل مي دهد.
    توربين كمكي قدرت لازم ازژنراتور كوچك درقسمت توربين كمكي به كاربرد .
    درنيروگاه گازي سيكل بازداراي معايب زيراست :
قدرت كمپرسور خيلي ازانرژي توربين رامي گيرد وهمچنين دود خروجي داغ است 3 00  C درنتيجه سوخت ايجاد شده به هدرمي رود ؛ لذا راندمان كاهش مي يابد.
    استفاده از نيروگاه سيكل تركيبي ( نيروگاه گازي دركنار نيروگاه بخار)
   هواي گرم خروجي ازتوربين رابال اضافه كردن اكسيژن به آن به طرف بويل نيروگاه بخار برده مي شود .
    راندمان اين قبيل نيروگاه ها50 % مي باشد.

منبع:www.ele.ir