◄◄ آموزش الكترونيك!‌ ( و مفاهيم اوليه ي برق )

[payam]

سلام . قصد دارم توي اين تاپيك به بحث و تبادل نظر در مورد مفاهيم پايه ي برق بپردازيم . البته به مرور پيش ميريم و مفاهيم كه شكلگيري شد از حالت بيسيك در ميايم .

"سوال و جواب هم توي اين تاپيك آزاد هست و ميتونه به روند رشد تاپيك كمك كنه "

----------------------------------------------------------------------------------

ولتاژ چيست ؟

دانستيم هرگاه الكترونها در يك هادي در مسير مشخصي بحركت در آيند جريان الكتريكي ايجاد مي شود . اما الكترونها بدون دريافت نيرو و انرژي از مدار گردش بدور هسته خارج نمي شوند . بنا براين براي توليد جريان نياز به يك نيرو داريم كه آن را از منابع توليد نيرو مانند باتري مي گيريم . بعبارت ساده تر نيروي لازم جهت ايجاد جريان ولتاژ نام دارد كه واحد اندازه گيري آن ولت است .

چگونه مي توان ولتاژ توليد كرد ؟

اين سوال پاسخ سوال ديگري نيز مي تواند باشد كه همان روشهاي توليد الكتريسيته است . مي دانيم كه انرژي توليد نمي شود بلكه از صورتي به صورت ديگر تبديل مي گردد . از آنجاييكه الكتريسيته هم انرژي است پس بايد تبديل شده انرژي هاي ديگر باشد . انرژيهايي كه بصورت متعارف براي توليد برق بكار مي رود عبارتند از : انرژي شيميايي در باتريها - انرژي مغناطيسي در ژنراتورها - انرژي نوراني در باتريهاي خورشيدي - انرژي حرارتي در ترموكوپلها - انرژي ضربه اي در پيزو الكتريك و ....

مقاومت چيست ؟

الكترونها در هادي براحتي نمي توانند حركت كنند زيرا در مسير حركت آنها موانعي وجود دارد كه بطور ساده آنها را مقاومت هادي در برابر عبور جريان مي گوييم .هرچه قدر اين موانع كمتر باشد عبور جريان بهتر صورت ميگيرد و مي گوييم جسم هادي بهتري است . اين موضوع نخستين بار توسط سيمون اهم يك فيزيكدان آلماني مطرح شد . به همين دليل واحد اندازه گيري مقاومت اهم است .

منظور از مدار الكتريكي چيست ؟

حال با دانستن سه فاكتور اساسي در برق ( جريان ولتاژ مقاومت ) مدار الكتريكي را تعريف مي كنيم : هر مدار الكتريكي يك مجموعه از توليد كننده برق - مصرف كننده آن و سيمهاي ارتباطي بين ايندو است .

چند نوع مدار الكتريكي داريم ؟

دو نوع مدار الكتريكي وجود دارد مدار الكتريكي باز كه در آن ارتباط بين توليد كننده در نقطه يا نقاطي قطع است و در نتيجه جريان در مدار وجود ندارد و مدار الكتريكي بسته كه مسير عبور جريان كامل است و مصرف كننده از توليد كننده انرژي دريافت كرده و آنرا به صورتهاي ديگر تبديل ميكند مانند يك لامپ كه برق را به نور تبديل مي كند .

منظور از اتصالي در يك مدار يا اتصال كوتاه چيست ؟

هرگاه در يك مدار بسته جريان از مسيري بجز از مصرف كننده بگذرد و مقدار آن زياد تر از حد مجاز باشد اين وضعيت را اتصال كوتاه مي گوئيم . در حالت اتصال كوتاه سيم كشي مدار و توليد كننده برق در معرض آسيب جدي قرار مي گيرند زيرا جريان مدار بسيار زياد شده و باعث داغ شدن سيم كشي و اضافه بار شدن منبع توليد كننده برق مي گردند در نتيجه اتصال كوتاه بايد سريعا و بصورت خودكار قطع شود كه اين وظيفه بعهده فيوز است .

اساس كار فيوز چيست ؟

فيوز يك عنصر حفاظتي در مدار است كه هرگونه اضافه جرياني را كه بيشتر از مقدار نوشته شده روي فيوز باشد تشخيص داده و آنرا سريع قطع ميكند . بدين صورت كه جريان اضافه سبب توليد گرما در فيوز شده و يك سيم حساس به حرارت را كه در مسير عبور جريان و در داخل فيوز قرار دارد ذوب ميكند و در نتيجه مسير عبور جريان قطع شده و اتصال كوتاه بطور موقت برطرف مي شود اما تا زماني كه عامل ايجاد كننده اتصال كوتاه مرتفع نگردد عوض كردن فيوز فايده اي ندارد .

خطرات ناشي از برق كدامند ؟

خطراتي كه از برق ناشي مي شوند عموما به دو دسته خطرات آتش سوزي و خطرات برق گرفتگي تفسيم ميشوند . در صورتيكه در يك مدار الكتريكي اتصال كوتاه پيش آيد و برطرف نشود جريان مدار بشدت افزايش يافته و حرارت زيادي تولد مي كند . اين حرارت سبب آتش گرفتن عايق سيم ها و گسترش آن به مواد آتش گير ديگر است . خطر ناشي از برق گرفتگي مستقيما شخص را تهديد مي كند .

جريان خطا چيست و چند نوع است ؟

در صورتيكه در مدار الكتريكي جريان از مسير درست خود جاري نشود آنرا جريان خطا مي گويند . اين جريان ممكن است از طريق اتصال بدنه به زمين جاري شود يا از مدار اصلي بگذرد كه ميزان آن بيشتر از حد مشخص مدار است كه آنرا اتصال كوتاه يا اضافه بار گويند . در حالت اتصال كوتاه دو نقطه اي از مدار كه نسبت به هم داراي ولتاژ هستند بهم اتصال مي يابند ( توسط يك مقتومت بسيار كوچك ) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف كننده ها بيشتر از مقدار مجاز آنها مي شود .

منظور از برق گرفتگي چيست ؟

اگر جريان برق از بدن انسان يا حيوان بگذرد برگ گرفتگي ايجاد مي شود . ممكن است اندازه جريان عبوري از بدن محسوس نباشد كه در اين صورت برق گرفتگي قابل تشخيص نيست . اما در صورتيكه ميزان جريان عبوري زياد شود ابتدا شوك به بدن وارد مي شود و در صورت زيادتر شدن جريان سبب قطع ضربان قلب - ايست تنفس و در نهايت مرگ مغزي مي شود .

اندازه جريان و ولتاژ مجاز چقدر است ؟

براي جريان متناوب 15 ميلي آمپر و براي جريان مستقيم 60 ميلي آمپر - ولتاژ متناوب 65 ولت و ولتاژ مستقيم 45 ولت است .

توان الكتريكي چيست ؟

اصولا توان به معني سرعت تبديل انرژي است . در دستگاههايي كه براي تبديل انرژي بكار مي روند هر چقدر اين سرعت بيشتر باشد قدرت دستگاه نيز بيشتر است . مثلا در ژنراتور توان بيشتر نشاندهنده توليد انرژي برقي ! بيشتري است . در مصرف كننده ها نيز همين موضوع صدق مي كند . لامپي كه توان بيشتري دارد نور زيادتري هم توليد مي كند .

توان را چگونه محاسبه كنيم ؟

سرعت تبديل انرژي از تقسيم مقدار آن بر زماني كه آن انرژي تبديل شده بدست مي آيد.( انرژي الكتريكي از حاصل ضرب ولتاژ در جريان در زمان بدست مي آيد ) . اگر ميزان انرژي را بر زمان تقسيم كنيم مي ماند حاصل ضرب ولتاژ مدار در جريان آن كه اين همان رابطه توان است (توان = ولتاژ × جريان ) . البته اين رابطه فقط براي مدارهاي dc صدق مي كند و در مدارات ac رابطه ديگري دارد كه بعدا به آن مي پردازيم .

واحد و دستگاه اندازه گيري توان چيست ؟

توان با واحد وات waat و در مقادير بالاتر با كيلو وات و مگاوات سنجيده مي شوند كه توسط واتمتر اندازه گيري مي شود .

ادارات برق چگونه بهاي برق مصرفي ! را محاسبه مي كنند ؟

در همه انشعابات ؛ كنتور ميزان انرژي تحويلي به مصرف كننده ها را اندازه مي گيرد و توسط شماره هايي نشان مي دهد . اين شماره ها بر حسب كيلو وات ساعت است . براي دانستن ميزان مصرف يك ماه : شماره ماه قبل را از شماره جديد كسر مي كنند همچنين هر مشترك موظف است در ماه مبلغي را بعنوان حق اشتراك كه ارتباطي به ميزان مصرف ندارد بپردازد . بعبارت ديگر شما هرچقدر برق مصرف كنيد يك مبلغ ثابت ماهيانه بنام حق آبونمان به آن اضافه مي شود . بهاي برق مصرفي هم از حاصل ضرب مصرف يكماه در بهاي هر كيلو وات ساعت بدست مي آيد كه در آخر به آن آبونمان و نيز ماليات صدا و سيما اضافه مي شود . كه آخرين مورد هيچنفعي براي اداره برق ندارد .

چرا نرخ برق بصورت تصاعدي حساب مي شود ؟

اين امر به منظور تشويق مشتركين به مصرف كمتر مي باشد . البته مصرف كمتر سبب كاهش بار نيروگاهها و پست هاي توزيع مي شود و اين خود باعث كمتر روشن ماندن ژنراتورها و پايين آمدن هزينه مي شود . البته در كشورهاي پيشرفته بعلت فراواني نيروگاهها هزينه روشن كردن مجدد ژنراتور زيادتر از خاموش ماندن آن است و اين سبب تشويق مصرف كننده به افزايش مصرف است بعبارت ديگر نرخ تصاعدي در اين كشورها برعكس ايران است .

منظور از زمان اوج مصرف چيست ؟

در زمانها خاصي از شبانه روز بيشترين انرژي از شبكه برق كشيده مي شود كه معمولا ابتداي شب است زيرا در اين زمان بيشتر مصارف روشنايي در منازل و خصوصا مغازه ها وجود دارد . در اين مواقع ژنراتورها بيشترين بار را متحمل مي شوند و در نتيجه سوخت بيشتري نيز مصرف مي شود .

اساس كار كنتور چيست ؟

كنتور ها بر اساس نيروي الكترومغناطيس عمل مي كنند . مي دانيم كه اگر از يك سيم پيچ جريان برق بگذرد در اطراف آن يك ميدان مغناطيسس ايجاد مي شود كه شدت و جهت اين ميدان به جريان عبوري از سيم پيچ بستگي دارد . در كنتور هاي تكفاز دو دسته سيم پيچ وجود دارد كه يكي از آنها داراي تعداد دور كم و قطر بيشتر نسبت به ديگري است . سيم پيچ ضخيمتر با دور كمتر را سيم پيچ جريان و ديگري را سيم پيچ ولتاژ مي نامند .


نحوه نصب كنتور تكفاز در مدار چگونه است ؟

سيم فاز را به سر سيم پيچ جريان وصل نموده و از سر ديگر آن فاز را مي گيرند . و دو سر سيم پيچ ولتاژ را به فاز و نول وصل مي كنند . زماني كه مصرف كننده اي به كنتور وصل مي شود جريان از سيم فاز و نول مي گذرد . بعبارت ديگر جريان مصرف كننده از سيم پيچ جريان مي گذرد و در آن يك ميدان مغناطيسي ايجاد مي كند . سيم پيچ ولتاژ كه هميشه به برق وصل است و داراي يك ميدان مغناطيسي ثابت است كه مقدار آن هيچ ارتباطي به مصرف كننده متصل شده به كنتور ندارد . اين دو ميدان مغناطيسي بر هم اثر كرده و سبب ايجاد نيروي حركتي در صفحه آلومينيومي درون كنتور مي شود . سرعت حركت اين صفحه با جريان مصرف كننده رابطه مستقيم دارد . اين حركت توسط يك محور و چرخ دنده به يك شماره انداز يا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها زياد مي شود . اين شماره ها بجز رقم اول ميزان كاركرد كنتور يا همان مصرف انرژي الكتريكي را بر حسب كيلو وات ساعت نشان ميدهند .البته درون كنتور قطعات ديگري هم نظير : آهنرباي سرعت گير و پيچهاي تنظيم و ... وجود دارند كه ما از توضيح آنها صرف نظر كرده ايم .

انواع كنتور كدامند ؟

براي مصارف خانگي دو نوع كنتور تكفاز و سه فاز بطور عام وجود دارند كه در دسته بندي كنتورها به نوع اكتيو معروفند . اما در مصارف صنعتي مي توان به كنتورهاي راكتيو و كنتورهاي دو تعرفه اشاره كرد كه در جلسات قبل مختصري در باره آنها توضيح داده ايم .

كنتور هاي پيشرفته چگونه كار مي كنند ؟

در كشورهاي برخوردار از تكنولوژي ديگر كنتور نويسي به مفهوم رايج آن در ايران منسوخ شده است . در اين كشورها كه پول الكترونيكي بسيار رايج است از كنتورهاي هوشمند كه در بازه هاي زماني خاص ميزان مصرف را مشخص كرده و به ادارات برق گزارش مي دهند استفاده مي شود . اين كنتورها ميزان مصرف را از طريق همان خطوط برقي كه آنرا مي رسانند به توزيع كننده اطلاع مي دهند و شركتهاي فروشنده برق نيز بطور خودكار از حساب مصرف كننده برداشت مي كنند . در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهاي كتبي از طريق فرمان از راه خطوط برق بصورت خودكار كنتور برق مشترك را قطع مي كند و مشترك پس از پرداخت هزينه مي تواند از خدمات شركت فروشنده استفاده كند .

آيا مي توان سر كنتور را كلاه گذاشت ؟

اين مساله مانند خريد كالايي است بدون پرداخت وجه آن و درنتيجه نارضايتي صاحب كالارا به دنبال دارد . هدف من از ارائه اين راهكار سواستفاده از اعتماد اداره برق نيست و اما جواب اين سوال : بايد گفت كه مي توان شماره انداز كنتور را از كار انداخت كه براي اين كار سه راه حل وجود دارد 1 – قطع سيم پيچ جريان 2 – قطع سيم پيچ ولتاژ 3 – از حالت تعادل خارج كردن كنتور ............. اجازه بدهيد كه اين موضوع را زياد باز نكنيم .

چگونه با لمس كنتور به برق دار بودن آن پي ببريم ؟

زماني كه برق به كنتور وصل مي شود در سيم پيچ ولتاژ آن جريان ايجاد مي شود . اين جريان همانطور كه قبلا گفتم ارتباطي به مصرف كننده ندارد . اين جريان ميدان مغناطيسي را در كنتور ايجاد ميكند كه سبب لرزش خفيف آن مي شود . پس اگر كف دست را روي شيشه كنتور بگذاريم با احساس اين لرزش متوجه برقدار بودن آن مي شويم .

در كنار بعضي از كنتورها صداي وزوز ناشي از چيست ؟

اين صدا كه شبيه جليز و وليز است ارتباطي به خود كنتور ندارد بلكه مربوط به فيوز است كه معمولا در كنار كنتور نصب مي شود . اگر اتصال فيوز از نظر الكتريكي درست نباشد ( وجود فاصله هوايي در محل تماس ) و جريان زيادي از فيوز كشيده شود در اين حالت قوسهاي الكتريكي كوچكي در محل تماس ايجاد مي شود كه باعث ايجاد اين صدا مي شود . اين قوسها سبب ذوب سطحي محل تماس شده و مقاومت و حرارت محل تماس را افزايش ميدهد . در نتيجه باعث افت ولتاژ و در نهايت قطع و وصل جريان مي شود . براي از بين بردن اين ايراد بايد فيوز را محكم كرد ( براي فيوزهاي پيچي ) يا در نوع مينياتوري پيچهايي را كه سيم زير آن قرار دارد سفت نمود . در آخر اگر رفع نشد فيوز را عوض كرد .

در سيم کشي مي توان سيمها را به سه گروه تقسيم کرد .

1 – سيمهاي درون لوله ( توکار ) تا سه سيم در يک لوله برق

2 – سيمهای روکار ( کابلها )

3 – سيمهاي هوايي که بصورت معلق در هوا يا روي مقره ها کشيده مي شوند .

با توجه به تقسيم بندي فوق مي توان بکمک جدول زير نمره سيم را با داشتن جريان عبورِي از آن بدست آورد . اما توجه داشته باشيد که براي استفاده صحيح از اين جدول بايد رابطه فوق را نيز در فواصل طولاني لحاظ کنيد تا مبادا نمره سيم بدست آمده کمتر از حد مجاز باشد که در اين صورت افت ولتاژ زياد شده و سيم داغ خواهد شد .


توان الکتریکی در یک مقاومت چگونه است ؟

توان در مقاومت همواره بصورت مصرفی است . به این معنی که مقاومت در یک مدار همیشه توان را مصرف می کند . این توان بصورت حرارت خود را نشان می دهد که مقدار آن تابع مستقیم مجذور جریان عبوری از ان است .



منحنی تغییرات توان در مقاومت در جریان AC چگونه است ؟

در جریان AC که شکل موج بصورت سینوسی است ولتاپ و جریان همفا ز می باشند در نتیجه حاصل ضرب ایندو همواره دارای یک علامت است ( توان همیشه در مقاومت مثبت می باشد )

در یک سلف خالص توان چگونه است ؟

در جریان dc سلف فقط در حین قطع و صل جریان از خود عکس العمل نشان می دهد اما ÷س از جاری شدن جریان همانند یک مقاومت سیمی عمل می کند . اما در جریان ac سلف مطابق قانون لنز در برابر تغییرات جریان یک نیروی ضد محرکه ایجاد می کند که خود را بصورت عکسالعملی در برابر تغییر جریان نشان می دهد . بنابراین در سلف جریان و ولتاپ همفاز نبوده بلکه جریان 90 درجه نسبت به ولتاژ ÷س فاز است . این موضوع در توان یک سلف خود را بصورت توانهای مثبت و منفی نشان می دهد .بعبارت دیگر سلف در یک سیکل از جریان یا ولتاژ دارای دو سیکل بوده که در این دو سیکل هنگام توان مثبت از شبکه بار می شود و در توان منفی به شبکه انرژی پس می دهد .

با این اوصاف سلف در مدار توان مصرفی ندارد این موضوع را چگونه توضیح می دهید ؟

در حالت تئوری محض این قضیه کاملا درست است و وفقط در زمان اتصال مدار سلف از شبکه جریان می کشد . اما در عمل اتفاقی که روی می دهد اتلاف انرپی در مسیر عبور جریان به سلف است . به این معنی که سلف بخشی از توانی را که می خواهد به شبکه پس بدهد بصورت حرارت در مسیر عبور آن هدر می دهد .

چرا از سلف در مدارات استفاده می شود ؟

هیچگاه در برق تفکیک الکتریسیته از مغناطیس امکان پذیر نیست . هر جا الکتریسته وجود دارد ردی از مغناطسی هم وجود دارد . همچنین در تمامی وسایلی که در آنها از سیم پیچ استفاده می شود ( مانند الکتروموتورها – مولدها و ترانسها ) اثر سلفی مدار وجود دارد . نمی توان کار دستگاههای ذکر شده را بدون تصور خاصیت سلفی ممکن دانست . پس سلف و خاصیت آن را نمی توان از بین برد .

توان اکتیو و راکتیو به چه معنا است ؟

توانی که از شبکه کشیده می شود توان راکتیو نام دارد . این توان در مقاومت بیشترین مقدار خود را دارد . توانی که در یک مدار سلفی خالص بین سلف و شبکه تبادل می شود توان راکتیو است . این توان برای انجام کار سلف ضروری است اما با زگشت آن به شبکه بار ان را زیاد می کند .

منظور از توان راکتیو چیست ؟

در مصرف کننده هایی که بین ولتاپ و جریان آنها اختلاف فاز وجود دارد توان دارای دو مقدار مثبت و ومنفی است . به این معنی که مصرف کننده گاهی از شبکه توان می کشد و گاهی به آن توان می دهد . این موضوع سبب ایجاد توان راکتیو می شود . ار آنجایی که در این مصرف کننده ها امکان صفر کردن اختلاف فاز ممکن نیست نتیجه این می شود که توان راکتیو را نیم توان از بین برد .

آیا توان راکتیو لازم است ؟

آری زیرا ماهیت کار این وسایل داشتن توان راکتیو است . مثلا در یک الکتروموتور نمی توان بدون توان راکتیو نیروی الکتروموتوری ایجاد نمود .

توان راکتیو برای شبکه مفید است یا مضر ؟

این توان سبب اضافه شدن جریان شبکه و در نتیجه افزایش تلفات توان در مسیر سیم کشی بصورت حرارت می شود .

انواع توان راکتیو کدامند ؟

در الکتریسته دو عنصر خازن و سلف توان راکتیو ایجاد می کنند پس در نتیجه توان راکتیو دارای دو نوع سلف و خازنی است .

آیا می توان مقدار توان راکتیو یک شبکه را کاهش داد بدون اینکه مصرف کننده دوچار اخلال شود ؟

آری برای این منظور کافی است توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده را از راهی غیر از شبکه تامین نمود . به این منظور با توجه به ماهیت سلف و خازن که عکس هم عمل میکنند کافی است برای کاهش توان راکتیو خازنی از توان راکتیو سلفی استفاده کرد و برعکس . از انجائیکه بیشتر مصرف کننده های یک شبکه از نوع سلفی می باشند می توان با استفاده از بانک خازنی به این مهم دست پیدا کرد .

ولت آمپر یا VA به چه معنا است ؟

ولت امپر واحد اندازه گیری توان ظاهری کل مدار است که این توان از حاصل ضرب جریان مصرف کننده در ولتاژ آن بدست می آید . راه دیگر محاسبه توان ظاهری جمع برداری توانهای اکتیو و راکتیو است . که بصورت زیر باهم جمع می شوند :
جمع برداری توانها

[payam]

AC به معني جريان متناوب و DC به معني جريان مستقيم مي باشد . اين دو مولفه گاهي به سيگنالهاي الكتريكي ( مثلاً ولتاژ ) هم كه جريان نيستند اطلاق مي شود . بنابراين سيگنالهاي الكتريكي جريان يا ولتاژي هستند كه منتقل كننده اطلاعات ( كه معمولا ولتاژ ميباشد ) هستن



سيگنالهاي متناوب در يك مسير منتشر ميشوند و سپس تغيير مسير مي دهند و اين عمل دائماً تكرار مي شود . يعني ابتدا يك سيكل مثبت و بعد يك سيكل منفي و به همين ترتيب تكرار مي شوند .

يك ولتاژ متناوب دائماً بين مثبت و منفي تغيير ميكند و بصورت موجي تكرار ميشود .

به هر تغييرات بين مثبت و منفي ، يك سيكل گفته مي شود و واحد آن هرتز مي باشد . در ايران وسائل الكتريكي با فركانس 50 هرتز كار مي كنند .

شكل بالا شكل موج يك منبع تغذيه متناوب است كه به آن موج سينوسي اطلاق مي شود و به شكل پائين از آنجا كه مستقيماً بين مثبت و منفي تغيير مي كند ، شكل موج مثلثي اطلاق مي شود .

سيگنالهاي متناوب براي راه اندازي وسائلي از قبيل لامپ ها و گرم كننده ها بكار مي روند ولي اكثر مدارهاي الكتريكي براي كار نياز به يك ولتاژ مستقيم دارند كه در زير به آن اشاره شده است .




جريان مستقيم هميشه در يك مسير جاري مي شود ( هميشه مثبت و يا هميشه منفي است ) ولي ممكن است ميزان آن كاهش يا افزايش پيدا كند .

باتري ها و رگولاتورها ولتاژ مستقيم مي دهند و اين ولتاژ براي مدارهاي الكترونيكي مناسب است . اكثر منابع تغذيه شامل يك تبديل كننده ترانسفورماتوري هستند كه جريان اصلي غير مستقيم را به يك جريان غير مستقيم كم و بي خطر تبديل مي كنند .

سپس اين جريان كم و بي خطر توسط مدارات يكسو كننده جريان از غير مستقيم به مستقيم تبديل مي شود . البته اين ولتاژ مستقيم يك ولتاژ متغيير مي باشد و براي مدارهاي الكترونيكي مناسب نيست و لذا براي صاف كردن سطح ولتاژ مستقيم از يك خازن استفاده مي شود تا ولتاژ مستقيم براي مدارات الكترونيكي حساس قابل استفاده شود .

در شكل مقابل بالا شكل موج يك ولتاژ مستقيم ثابت و يكنواخت كه از طريق باتري تامين ميشود نشانداده شده است .

شكل وسط يك ولتاژ مستقيم با صاف كننده سطح ولتاژ ( خازن ) است كه مناسب بعضي از مدارهاي الكترونيكي مي باشد .و شكل پائين يك ولتاژ مستقيم بدون استفاده از خازن را نشان مي دهد



مشخصات سيگنال هاي الكتريكي

همانطور كه بيان شد ، سيگنالهاي الكتريكي ولتاژ يا جرياني هستند كه انتقال دهنده اطلاعات كه معمولا ولتاژ است ، هستند .

در نمودار مقابل مشخصات مختلفي از سيگنال الكتريكي نشان داده شده است . يكي از اين مشخصات فركانس است كه به تعداد سيكل ها در ثانيه اطلاق مي شود .

Amplitude ماكزيمم ولتاژي است كه سيگنال دارد و Peak voltage نام ديگري براي Amplitude است .

پيك تو پيك ( Peak-peak voltage ) دو برابر مقدار پيك ولتاژ مي باشد .

دوره تناوب ( Time period ) زماني است كه براي طي شدن يك سيكل كامل نياز است . اين زمان بر حسب ثانيه اندازهگيري مي شود و در زمانهاي خيلي كوتاه از واحد هاي ميكروثانيه هم استفاده مي شود .

فركانس ( Frequency ) به تعداد سيكل ها در هر ثانيه اطلاق مي شود و واحد آن هرتز است . در اندازه گيري فركانس هاي بالا از واحد هاي كيلوهرتز و مگاهرتز نيز استفاده مي شود .



در ايران فركانس شبكه برق 50 هرتز است بنابراين دوره تناوب برابر است با 20 ميكروثانيه .

1/50 = 0.02s = 20ms.

هر كيلو هرتز برابر با هزار هرتز و هر مگاهرتز برابر را يك ميليون هرتز است .

1kHz = 1000Hz و 1MHz = 1000000Hz.



در ولتاژ غير مستقيم ، ولتاژ از صفر شروع و به پيك مثبت مي رسد و دوباره به صفر رسيده و سپس به پيك منفي مي رسد و لذا در بيشتر اوقات ، ولتاژ از مقدار پيك ولتاژ كمتر است . لذا از يك مقدار موثر استفاده مي كنيم كه همان RMS است . مقدار ولتاژ RMS برابر است با 0.7 ولتاژ پيك

VRMS = 0.7 × Vpeak and Vpeak = 1.4 × VRMS

ارزش يا معيار RMS يك ارزش موثر ولتاژ يا جريان متغيير مي باشد ، بدين معني كه اين ولتاژ تاثير اصليش در مدار معادل آن مقدار است . بعنوان مثال يك لامپ كه به ولتاژ 6 ولت RMS متصل شده ، همان مقدار روشنائي را دارد كه اگر به يك ولتاژ 6 ولت مستقيم متصل مي شد .به هر حال نور لامپي كه با ولتاژ 6 ولت RMS روشن شود ، كمتر است از نور لامپي كه با 6 ولت مستقيم روشن شود . چون ولتاژ موثر 6 ولت غير مستقيم برابر است با 2/4 ولت يعني برابر با 2/4 ولت مستقيم نور مي دهد .

بحث ولتاژ مؤثر اين فكر را بوجود مي اورد كه مقدار RMS نوع ديگري از ميانگين است ولي بخاطر داشته باشيد كه اين مقدار قطعاً ميانگين نيست . در واقع ولتاژ يا جريان ميانگين غير مستقيم ، صفر خواهد بود . چون بخش هاي مثبت و منفي سيگنال هم را خنثي مي كنند و وقتي ميانگين مي گيريم ، ميانگين براببر با صفر خواهد بود . بنابراين ولتاژ RMS قطعاً يك ولتاژ ميانگين نيست .
اينك اين سوال پيش مي ايد كه يك ولتمتر AC چه مقداري را نشان مي دهد ، مقدار مؤثر يا مقدار پيك ولتاژ ؟

پاسخ اين است كه ولتمترهاي AC مقدار موثر ولتاژ يا جريان را نشان مي دهند در ولتاژهاي مستقيم هم مقدار مؤثر DC نشانداده مي شود .

سؤال ديگري كه مطرح است اين است كه بطور مثال 6 ولت مستقيم دقيقاً چه معنائي دارد ، مقدار مؤثر يا مقدار پيك ولتاژ معني دارد ؟

در اين موارد اگر منظور پيك ولتاژ باشد معمولاً قيد مي شود و در غير اينصورت منظور مقدار مؤثر خواهد بود . براي مثال وقتي مي گوئيم 6 ولت AC به معني 6 ولت مؤثر است كه پيك ولتاژ آن 8/6 ولت است .

در ايران ولتاژ 220 ولت براي مصارف عمده الكتريكي مورد استفاده قرار مي گيرد ، اين به معني 220 ولت موثر بوده و پيك آن حدود 320 ولت است .

[payam]

سوال :

اگر جريان تابعي از ولتاژ و مقاومت است پس چرا مثلا يك باطري ولتاژش 12 ولت است و جريانش 1 آمپر و براي يك باطري ديگر ولتاژ 12 ولت ولي جريان 2 آمپر است؟ در واقع تا وقتي مقاومتي به باطري وصل نشده چطوري جريان آن را تعيين ميكنند؟

جواب :

وقتي براي يك باطري يا يك آدابتور يا هر منبع ولتاژ ديگر جرياني تعيين ميكنند منظور حداكثر جرياني است كه ما ميتوانيم از منبع دريافت كنيم.

چرا نميتوانيم از يك منبع هر چقدر كه دوست داريم جريان بگيريم ؟

( در ادامه مثال ليوان) ضعف جريان دهي بر ميگردد به پمپي كه بالاي ليوانها بود. فرض كنيد ميخواهيم بيشتر از ظرفيت ليوانها از آنها جريان بگيريم.

شير آب پايين ليوانها را تا جايي كه ميتوانيم باز ميكنيم در ضمن لوله ها را هم تا جايي كه ميتوانيم گشاد انتخاب ميكنيم .( يعني مقاومت را تا جايي كه توانستيم كاهش داديم ) ، گفتيم هر چه مقاومت سر راه جريان را كمتر كنيم جريان عبوري بيشتر ميشود. در اين صورت ميشود آنقدر مقاومت رواكم كرد كه جريان به بينهايت نزديك بشود.

ولي اين اتفاق نميافتد چون ما فقط ميتوانيم لوله پايين ليوانها را گشاد كنيم اما شيلنگ بالاي ليوانها را نميتوانيم. قدرت و سرعت آن پمپ را هم نميتوانيم تغيير دهيم پس چه اتفاقي ميافتد ؟

با اين كاري كه ما انجام داديم به سرعت آب از ليوان پر به سمت ليوان نصفه سرازير ميشود و سطح آبشان به يك اندازه ميشود. در اين زمان كوتاه پمپ بالايي قادر نيست كه سطح آبها را مثل همان وضعيت اول نگه دارد . چرا ؟ ( چون خودش هم داراي يك مقاومت است . همان مقاومت شيلنگ و پمپ )(گفتيم تمام رساناها يه مقدار مقاومت دارند) پس چه اتفاقي ميافتد ؟

اختلاف سطح آبها كم ميشود كه اگر مقاومت لوله پاييني را تا حد صفر برسانيم اختلاف سطح آبها نيز به صفر ميرسد. در مدار الكتريكي هم همينطور ميشود يعني اگر بيشتر از حد مجاز از يك منبع جريان بكشيم ولتاژش افت ميكند و اگر مقاومت را تا حد صفر برسانيم ولتاژ دو سر منبع هم صفر ميشود.

منبع ايده آل چيست؟

اين منبع وجود خارجي ندارد.

منبع ايده آل به منبعي ميگويند كه هر چقدر جريان بخواهيم بتوانيم از آن بگيريم بدون اينكه ولتاژ خروجيش كم شود.

پس يك منبع معمولي (غير ايده آل ) را ميتوان مانند يك منبع ايده آل درنظر گرفت كه يك مقاومت با آن سري شده و باعث محدود شدن جريان دهي منبع ميشود.(گفتيم كه مقاومت باعث محدود كردن جريان ميشود ) كه به اين مقاومت مقاومت داخلي منبع گويند در واقع اين مقاومت داخلي درون هر منبعي وجود دارد اما نه به شكلي كه ما فرض ميكنيم (سري) بلكه در ذات هر مولد وجود دارد .

نتيجه گيري : هر گاه از يك منبع جريان بگيريم ولتاژ آن منبع مقداري افت ميكند (كم ميشود) و اين افت ولتاژ به علت وجود مقاومت داخلي آن است .

پس بين دو منبع كه ولتاژ آنها با هم برابر است آن منبعي كه مقاومت داخليش كمتر است ميتواند انرژي بيشتري به ما بدهد.

چگونه مقاومت باعث افت ولتاژ ميشود ؟



گفتيم كه كه هر گاه مقاومتي بر سر راه يك مدار قرار بگيرد باعث محدود كردن (كاهش دادن ) جريان عبوري از آن مدار ميشود .

و اين را هم قبول داريم كه قانون اهم يك قانون اثبات شده است و هيچگاه عوض نميشود .

در مدار شكل جريان عبوري از مقاومت 6 آمپر است . بعد يك مقاومت 2 اهم ديگر نيز به مدار اضافه ميكنيم .

طبق قانون اهم چون مقاومت دوبرابر شد جريان نصف ميشود (مقاومت/ولتاژ=جريان)

سوال :

به هر كدام از مقاومتها چند ولت رسيده ؟



آيا دو سر مقاومت R1 همون ولتاژ قبلي يعني 12 ولت وجود دارد كه باعث شده جريان 3 آمپر از آن عبور كند؟

اگر بگوييم كه همان ولتاژ اولي يعني 12 ولت كه قانون اهم را به هم زديم چون اگر دوسر مقاومت 2 اهمي ولتاژ 12 ولت قرار بديم جريان 6 آمپر از آن عبور ميكند ولي در اينجا جريان 3 آمپر است پس نتيجه ميگيريم كه در مدار دوم ولتاژ كمتري دوسر مقاومت R1 قرار گرفته كه طبق فرمول (جريان * مقاومت = ولتاژ) 3 * 2 = 6 يعني در مدار دوم فقط 6 ولت دو سر مقاومت R1 قرار گرفته (از افت ولتاژ منبع صرفنظر كرديم )

سوال:

براي بقيه ولتاژ چه اتفاقي افتاد؟

بقيه ولتاژ هم به مقاومت R2 رسيده چون مقدار اين مقاومتها با هم برابر است در نتيجه ولتاژي كه به آنها ميرسد هم با هم برابر است.

اين يك قانون است كه هر چه مقاومت بيشتر باشد ولتاژي هم كه به آن ميرسد بيشتر است.

مثال ليوان آب:

گفتيم به ولتاژ الكتريكي فشار الكتريكي هم ميگويند كه منظور همان فشاريست كه به الكترونها وارد ميشود تا آنها را به حركت در بيارود.

در مثال آبي-ليواني هم اين فشار آب كه باعث حركت آب ميشود وقتي يك شير سر راه يك لوله پرفشار قرار ميدهيم آن شير فشار آب را كم ميكند. اصطلاحا ميگوييم فشار را ميشكند. اين موضوع را بارها تجربه كرديد .

وقتي با شيلنگ آب ميپاشيد شير را تا آخر باز ميكنيد كه جلوي فشار آب را نگيرد تا بتوانيد آب را به مسافت دور تري بپاشيد پس با كم و زياد كردن شير آب ميتوانيد فشار آب را به هر اندازه اي كه ميخواهيد تنظيم كنيد.

شير هم كه نقش همان مقاومت را داشت (در مثالهاي قبل) پس مقاومت هم مثل شير باعث افت فشار الكتريكي ميشود.

دانستيم كه مقاومت R2 باعث افت ولتاژ شده پس هر مقاومتي كه در مدار وجود دارد، مقداري از ولتاژ منبع را تقليل ميدهد.

[payam]

قانون اهم که به نام کاشف آن جرج اهم نام گذاری شده است، بیان می دارد که نسبت اختلاف پتانسیل (یا افت ولتاژ) بین دو سر یک هادی (و مقاومت) به جریان عبور کننده از آن به شرطی که دما ثابت بماند، مقدار ثابتی است: V \over I} = R}
که در آن V ولتاژ و I جریان است.

این معادله منجر به یک ثابت نسبی R می شود که مقاومت الکتریکی آن وسیله نامیده می شود. این قانون تنها برای مقاومتهایی صادق است که مقاومت شان به ولتاژ اعمالی دو سرشان وابسته نباشد که به این مقاومت ها مقاومت های اهمی یا ایده آل یا وسیله های اهمی گفته می شود.

خوشبختانه شرایطی که در آن قانون اهم صادق است، بسیار عمومی است.( قانون اهم هیچگاه برای ابزارهای دنیای واقعی کاملا دقیق نیست چرا که هیچ ابزار واقعی وجود ندارد که یک ابزار اهمی باشد).

معادله V / I = R حتی برای ابزارهای غیر اهمی هم صادق است اما در آن صورت دیگر مقاومت R یک مقدار ثابت نیست و به مقدار V وابسته است. برای اینکه بررسی کنیم که آیا ابزاری اهمی است یا نه، می توان Vرا بر حسب I رسم کرد و نمودار بدست آمده را با خط مستقیمی که از مبدا می گذرد مقایسه کرد.

● معادله قانون اهم اغلب بصورت : V = I \cdot R.

بیان می شود چرا که این معادله صورتی است که اکثر اوقات همراه مقاومت ها بکار برده می شود. فیزیکدانان اغلب فرم میکروسکوپیک قانون اهم را استفاده می کنند: {mathbf{j} = \sigma \cdot \mathbf{E\ .

که در آن j چگالی جریان ( جریان عبوری از واحد حجم)، & هدایت و E میدان الکتریکی است. و در واقع فرمی است که اهم قانونش را بیان کرد. فرم عمومی V = I·R که در طراحی مدارات بکار می رود، نسخه ماکروسکوپیک متوسط گیری شده فرم اصلی است.
دانستن این مطلب مهم است که قانون اهم یک قانون گرفته شده از ریاضیات نیست ولی بخوبی توسط شواهد تجربی تایید می شود. گاهی اوقات هم قانون اهم به هم می خورد چرا که این قانون بسیار ساده سازی شده است.

منشا اصلی به وجود آمدن مقاومت در مواد در برابر جریان الکتریکی را می توان عیب ها، ناخالصی های مواد و این واقعیت که الکترون ها خودشان اتم ها را به این طرف و آن طرف می زنند، دانست. وقتی که دمای فلز افزایش می یابد، عامل سوم نیز افزایش می یابد بنابراین، وقتی که یک جسم به علت عبور جریان الکتریکی از آن گرم می شود، مانند رشته داخل حباب لامپ، مقاومتش افزایش می یابد. مقاومت یک جسم از معادله زیر بدست می آید: (R = \frac{L}{A} \cdot ho = \frac{L}{A} \cdot ho_۰ (\alpha (T - T_۰) + ۱.
که در آن & مقاومت ویژه، Lطول جسم هادی، A مساحت سطح مقطع آن، T دمای جسم، T_۰ یک دمای مرجع (معمولا دمای اتاق) و rho_۰ و alpha ثابت های ویژه ماده جسم هادی اند.

● رابطه با هدایت گرما

معادله انتشار الکتریسته که بر اساس اصول اهم بیان شده است، مشابه معادله جیان-باپتیست-ژوزف فوریر برای انتشار گرما است و اگر ما در روش حل فوریر یک مساله هدایت گرمایی کلمه دما را به پتانسیل الکتریکی تغییر داده و جریان الکتریکی را به جای شار گرمایی بکار ببریم، در آنصورت ما دارای روش حل فوریر مساله مشابه برای هدایت الکتریکی خواهیم بود. پایه کار فوریر ایده و تعریف واضح او از هدایت بود. اما امر این شامل فرضی است که بی تردید برای گرادیان های دمای کوچک درست است. فرض در نظر گرفته شده این است که اگر تمامی متغیر ها ثابت باشند، شار آزمایش‌های مربوط به گرما به شدت متناسب با گرادیان دما است.


فرض کاملاً مشابهی هم در بیان قانون اهم گذاشته شده که اگر مابقی متغیرها یکسان در نظر گرفته شوند، قدرت جریان در هر نقطه متناسب با گرادیان پتانسیل الکتریکی است. با روش های پیشرفته موجود، بررسی دقت این فرض در الکتریسته از آزمایش‌های مربوط به گرما بسیار آسانتر است.

[payam]

بسته به مشخصه های بازيابی و روشهای ساخت ديودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسيم کرد.

۱-ديودهای استاندارد يا همه منظوره

۲-ديودهای بازيابی معکوس

۳-ديودهای شاتکی

ديودهای همه منظوره

ديودهای يکسوکننده همه منظوره زمان بازيابی معکوس نسبتا زيادی دارند که در حدود ۱μs است و در کاربردهای سرعت پايين بکار می روند که زمان بازيابی چندان اهميت ندارد محدوده جريان اين ديودها از کمتر از ۱ آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ ۵۰ ولت تا حدود ۵۰ کيلو ولت می باشد . اين ديودها معمولا به روس ديفيوژن ساخته می شوند . با اين وجود يکسو کننده های آلياژی که در منابع تغذيه دستگاههای جوشکاری بکار می روند از لحاظ هزينه به صرفه ترند و محدوده کاری آنها تا ۳۰۰ آمپر و ۱۰۰۰ ولت می رسد.

ديودهای بازيابی معکوس

ديودهای بازيابی سريع زمان بازيابی کوچک در حدود ۵μs دارند. اين ديودها در مدارهای مبدل های dc به dc و dc به ac که سرعت بازيابی اغلب اهميت بحرانی دارد بکار ميروند. محدوده جريانی کارکرد اين ديودها از کمتر از يک آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از ۵۰ ولت تا حدود ۳ کيلو ولت است.

برای محدوده بالای ۴۰۰ ولت ديودهای بازيابی سريع معمولا به روش ديفيوژن ساخته می شوند و زمان بازيابی بوسيله ديفيوژن طلا يا پلاتين کنترل می شود.برای مخدوده ولتاژ کمتر از ۴۰۰ ولت ديود های اپی تکسيال سرعت کليد زنی بيشتری نسبت به ديود های ديفيوژنی دارند. ديود های اپی تکسيال ژهنای بيس کمی دارند که باعث می شود زمان بازيابی کوچکی در حدود ۵۰ns داشته باشند .

ديودهای شاتکی

مشکل ذخيره بار در پيوند p-n در ديودهای شاتکی حذف با به حداقل رسيده است.اين کار از طريق يک سد پتانسيل که ميان يک فلز ويک نيمه هادی وصل می شودانجام می پذيرد. يک لايه فلزی روی يک لايه اپی تکسيال باريک از سيليکون نوع n قرار داده می شود.سد پتانسيل رفتار يک پيوند p-n شبيه سازی می کند. عمل يکسو سازی فقط به حامل های اکثريت بستگی دارد و در نتيجه حامل های اقليت اضافی برای ترکيب شدن وجود ندارند. اثر بازيابی منحصرا به خاطر ظرفيت خازنی خود پيوند نيمه هادی است.

[mehdimm11]

کار خوبی رو شروع کردی لطفا ادامه بده
با تشکر

[nasibanouri]

این مطالب خیلی مفید هستند.
سعی می کنم در پیش روی این مطلب کمکتان کنم.

[nasibanouri]

سلام . دوست دارم کمکتان کنم.
چون فعلا عضو آزمایشی هستم نمی تونم فایل پیوست کنم.

[payam]

سلام دوستان ؛ ادامه میدیم . . .
------------------------------------------------------
رگولاتور چیست؟

رگولاتور قطعه است که در ساخت مدارات الکترونیکی کاربردهای فراوانی دارد در حقیقت رگولاتورهای ولتاژ، نوعی از نیمه رساناها هستند که برای تنظیم ولتاژ طراحی شده اند

گولاتورها در یک دسته بندی کلی به 3بخش زیر تقسیم می شوند:
1. رگولاتورهای ولتاژ خروجی ثابت مثبت:


که خروجی انها یک عدد ثابت و غیر قابل تغییر + می باشد که نام گذاری آنها نیز به صورت 78XX یا L78XX یا M78XX می باشد.2 رقم سمت راست که به صورت XX نشان داده شده نشان دهنده ولتاژ خروجی است. مثلاً ولتاژ خروجی رگولاتور 7805 ، 5 ولت می باشد و همچنین L یا M هم نشان دهنده حداکثر جریان دهی آن است
(L= تا 1 آمپر ،=M تا 1.5 آمپر)


2. رگولاتورهای ولتاژ خروجی ثابت منفی:



که خروجی آنها یک عدد ثابت منفی و غیر قابل تغییر – می باشد که نامگذاری انها به صورت 79XX می باشد.




3. رگولاتورهای ولتاژ خروجی متغیر:



به وسیله این رگولاتورها می توان ولتاژ خروجی را کنترل کرد. معروف ترین و پر کاربردترین نوع خروجی + آنها LM317 و LM138 وLM338 و خروجی – آنهاLM337 می باشد. این قطعه برای ره اندازی نیاز به یک مدار جانبی مختصر دارد.


این رگولاتورها 3 پایه دارند. مثبت + ، خروجی، زمین یا - ( قطب – منبع تغذیه را زمین نیز می گوییم(Gnd))
در رگولاتورهای سری 78XX ولتاژ ورودی باید حداقل دو یا سه ولت بیشتر از خروجی آنها باشد. حداقل ولتاژ ورودی و همچنین ولتاژ خروجی آنها در زیر به طور مختصر آمده است:


حداقل ولتاژ ورودی----------------------- ولتاژ خروجی -----------------------شماره مدل
7.3---------------------------------------------5------------------------------------7805
11.5-------------------------------------------9------------------------------------7809
14.6-------------------------------------------12-----------------------------------7812
21---------------------------------------------18-----------------------------------7818
27.1------------------------------------------21------------------------------------7824

[payam]

آپ امپ چیست ؟ !

معرفی آپ امپ (Op-Amp)

تقویت کننده های عملیاتی این تقویت کننده ها از پایداری بالایی برخوردارند.، و با اتصال ترکیب مناسبی از عناصر خارجی مثل مقاومت،خازن،دیود و غیره به آنها،می توان انواع عملیات خطی و غیر خطی را انجام داد.به اختصار آپ امپ نامیده می شو ندو به صورت مدار مجتمع در دسترس قرار می گیرند.

از ویژگیهای اختصاصی تقویت کننده های عملیا تی ورودی تفاضلی و بهره بسیار زیاد انهاست
این المان الکترونیکی اختلاف میان ولتاژهای ورودی در پای های مثبت و منفی را در خروجی با تقویت بسیار بالایی آشکار می سازد.حتی اگر این اختلاف ولتاژ کوچک نیز باشد.،آن را به سطح قابل قبولی از ولتاژ‌ در خروجی تبدیل می کند.
Op-Amp همواره دارای دو پایه مثبت و منفی در ورودی است که این دو پایه ورودی مستلزم یک پایه در خروجی هستند.



پایه ورودی مثبت را در اصطلاح لاتین noninverting و پایه منفی را inverting می گویند.
اگر inverting > noninverting باشد.خروجی به سمت منفی VSS اشباع می شود.منظور از منفی VSS مقدار منفی ولتاژ تغذیه آی سی است. مثلا اگر ولتاژ ورودی 5 ولت باشد و ورودی پایه منفی دارای ولتاژی بزرگتر از ورودی پایه مثبت باشد.خروجی به سمت منفی 5 ولت به اشباع می رود. و برعکس اگر inverting < noninverting باشد.خروجی به سمت مثبت VSS اشباع می شود.مثلا اگر تغذیه آی سی 5 ولت باشد و ورودی پایه مثبت دارای ولتاژی بزرگتر از پایه منفی باشد خروجی به سمت مثبت 5 ولت به اشباع می رود بدون قرار دادن فیدبک از خروجی به ورودی، ماکزیمم اشباع در خروجی با کمترین اختلاف ولتاژ‌ در پایه های مثبت و منفی ورودی بوجود می آید.در این حالت مدار شما بسیار نویز پذیر است.