مقاله در مورد قوانین اساسی در برق

بخشی از مقاله

قوانين اساسي در برق

1- قانون اُهم: با توجه به اين كه ولتاژ باعث جاري شدن جريان الكتريكي در مدار بسته مي شود و مقاومت با عبور جريان مخالفت مي كند رابطه بين ولتاژ جريان و مقاومت وجود دارد كه اولين بار توسط جرج سيمون اهم فيزيك دان آلماني كشف شد و به نام قانون اُهم معروف است اين قانون به صورت زير بيان مي شود مقدار جريان در يك مدار جريان مستقيم با ولتاژ آن نسبت مستقيم و مقاومت آن نسبت معكوس دارد اگر شدت جريان I بر حسب آمپر A ولتاژ بر حسب ولت باشد مقاومت بر حسب اُهم (R) خواهد بود.
مثال: جرياني را كه از يك مصرف كننده 3 اهمي با ولتاژ 6 ولتي عبور مي كند محاسبه نمايد. مقدار و ولتاژ را در حالتي جريان 2 آمپر از مقاومت 100 اهمي عبور مي كند حساب كنيد.

مقدار جريان در يك مدار AC با ولتاژ آن رابطه مستقيم و با مقاومت ظاهر آن (امپدانس) نسبت معكوس دارد (واحد امپدانس نيز اهم مي باشد). امپدانس در يك مدار جريان متناوب كه شامل يك مقاومت اهمي و يك مقاومت سلفي مي باشد كه به صورت سري پشت سر هم بسته شده اند از رابطه زير به دست مي آيد.
دريك مدار اهم سلفي در صورتي كه مقدار مقاومت هاي اهمي و سلفي برابر 6 يا 8 اهم باشد و اين مجموع به ولتاژ مؤثر 100 ولت متصل شده باشد جريان مدار چند آمپر مي شود؟
ژول W=RI22t w.sJ

2- قانون ژول: در اثر عبور جريان الكتريكي از مقاومت اهمي انرژي الكتريكي به حرارت تبديل مي شود قانون ژول مي گويد كه كار يا انرژي گرمائي حاصل عبور جريان در يك هادي با مقاومت الكتريكي هادي R توان دوم شدت جريان و مدت زمان عبور جريان نسبت مستقيم دارد. اگر جرياني به شدت 4 آمپر به مدت يك ساعت از كابل نازكي به مقاومت 20 اهم بگذرد چه مقدار مقاومت الكتريكي در كابل به صورت گرما اتلاف مي شود؟
J 106*115/1=3600*42*20=w

قانون ولتاژ: بنابر قانون ولتاژ مجموع ولتاژها در سراسر يك مدار بسته (حلقه) برابر با صفر يا به عبارت ديگر مجموع ولتاژهاي توليد شده برابر آفت ولتاژهاي مدار o =–v+IR
قانون جريان: بنابر قانون جريان مجموع جريان هاي وارده به يك نقطه يا كره برابر با مجموع جريان هاي خارج شده از آن نقطه است اگر جريان هاي ورودي را با علامت مثبت و

جريان هاي خروجي را با علامت هاي منفي مشخص كنيم مي توان نتيجه گرفت مجموع گيري جريان ها در هر نقطه از مدار الكتريكي برابر صفر مي باشد.
دستگاه هاي اندازه گيري: به منظور سنجش كميت هاي مختلف الكتريكي از دستگاه هاي اندازه گيري متناوب استفاده مي شود كه در قسمت هاي قبل با سه دستگاه اهم متر، ولت متر و آمپرمتر و نوع نصب آنها آشنا شديم اين دستگاه ها در بازار داراي انواع مختلف مي باشد. يك آمپرمتر كه انواع آن عبارتند از آمپرمتر انبري يا چنگكي اصول كار اين نوع دستگاه بر اساس القاء مي باشد مانند ترانسفورماتور جريان عمل مي كند

در صورتي كه يك سيم برق دار را از وسط گيره آن عبور دهيم ميدان مغناطيسي اطراف سيم پيچي را در انبر دستگاه جاسازي شده قطع مي نمايد و در آن جريان جاري مي شود سپس اين جريان به داخل دستگاه منتقل شده و با يك نسبت **** مقدار جريان سيم را نشان مي دهد در شبكه تك فاز براي اندازه گيري جريان توسط اين دستگاه بايد انبر آن در يكي از سيم ها (فاز يا نول) قرار گيرد. اگر هر دو سيم فاز و نول در داخل انبر قرار گيرد هيچ جرياني را نشان نمي دهد و در شبكه هاي سه فاز هر يك از فازها بايد جداگانه در مسير انبر دستگاه قرار بگيرد و در صورتي كه هر سه سيم سه فاز در درون انبر قرار بگيرد باز هم هيچ جرياني در دستگاه اندازه گيري نمي شود.

نوع دوم آمپرمترها آمپرمتر روي ميزي مي باشد كه اين دستگاه معمولاً قادر است جريان هاي كمي را اندازه بگيرد و با داشتن يك كليد **** مي توان مقادير مختلف جريان را اندازه گيري نمود.
نوع سوم آمپرمترهاي تابلويي از اين نوع عمدتاً در تابلوهاي برق شامل تابلوهاي فرمان و توزيع استفاده مي شود و چون جريان عبوري در اين تابلوها زياد است معمولاً از ترانس جريان يا (ct) نصب شده در روي شينهاي تابلو استفاده مي شود.
ولت مترها به طور كلي از نظر ساختمان به دو دسته آنالوگ يا عقربه اي و ديجيتال تقسيم بندي مي شود همچنين از نظر نوع كاربرد داراي نوع تابلويي و روميزي مي باشد.

فركانس متر: اين دستگاه قادر است فركانس جريان متناوب را اندازه گيري كند كه اين مقدار در شبكه ايران 50 هرتز در ثانيه مي باشد. فركانس به طور موازي نصب مي شود داراي انواع مختلفي مي باشد.
الف) نوع عقربه اي و ب) نوع ارتعاشي يا تيغي و ج) نوع ديجيتالي كسينوس في متر
ضريب توان سنج: دستگاهي است كه اختلاف فاز بين ولتاژ و جريان مدار را نشان مي دهد. هرچه عدد اين دستگاه نشان مي دهد به يك نزديك تر باشد مدار از نظر مصرف توان غيرمفيد و فعليت برتري دارد. اين دستگاه داراي دو نوع آنالوگ و ديجيتال مي باشد. كسينوس في مترها در بازار به دو نووع 3 فاز و تك فاز پيدا مي شود.

كسينوس في مترها چنانچه در نوع عقربه اي عقربه در جهت نادرست و در نوع ديجيتال فلش جهت نادرست مشخص شود يا نمايان شود مي توان با عوض كردن دوسر بولبين جريان اين اشكال را برطرف نمود.
كنتورها: دستگاه هايي هستند كه براي سنجش توان الكتريكي به كار مي روند و قادر است هم توان اكتيو و هم توان راكتيو را اندازه گيري نمايند. از نظر تعداد فاز به 3 فاز و تك فاز و از نظر تعداد تعرفه به يك تعرفه و چندتعرفه تقسيم بندي مي شود.
در كشورما تا كنتورها دو تعرفه موجود مي باشد همچنين از نظر ساختمان داراي سه نوع مي باشد. نوع آنالوگ داراي ديسك يا شماره انداز نوع ديجيتال كه فاقد ديسك و شماره انداز است و نوع سوم تركيبي 2 كنتور مي باشد هم به صورت آنالوگ و هم داراي صفحه ديجيتالي در كنتور مادوطرفه آنالوگ اعم از اكتيو و راكتيو تعرفه توسط ساعت كنتور عوض مي شود.

انوع كليدها در صنعت برق: كليدها از نظر نوع عملكرد به دو دسته كليدهاي دستي و كليدهاي اتوماتيك تقسيم بندي مي شوند.
انواع كليددستي عبارتند از: كليد تيغه اي يا اهرمي كه كليد فيوزهاي دستي را شامل مي شود و كليدهاي گردان مانند كليدهاي زباني و غلتكي كه كليدهاي غلتكي به دليل فرسايش بيشتر از كليدهاي زباني استفاده مي شود كليدهاي زباني مانند كليدهاي مانند صفريك تك فاز و سه فاز كليدولت كليد چپ گرد و راست گرد كليد ستاره مثلث و كليد دلاندر هر ميله خودكار يا اتوماتيك شامل كنتاكتور كه از راه دور فرمان مي گيرد: از مزاياي استفاده از اين كليد اين است كه در هنگام قطع شدن برق مدار قطع نموده و پس از وصل مجددداً برق از روشن شدن بي موقع دستگاه يا مدار جلوگيري مي كند.
كليدهاي قدرت ديژنكتور: علاوه بر اينكه يك كليد قطع جريان مي باشد در مقابل اتصال كوتاه و جريان اضافي از خود واكنش نشان مي دهد و مدار را قطع مي كند ديژنكتورها داراي انواع مختلفي مي باشد.

ديژنكتور روغني: كه روغن عايق سازي بين دو كنتاكها خفه كردن بين جرقه گيرها ناشي از كليدزني استفاده مي شود.
ديژنكتور مجهز به خلع: در اين نوع كليد عوامل بين كنتاكها خالي از هوا مي باشد بنابراين در هنگام كليدزني با توجه به اينكه وجود هوا باعث ايجاد جرقه مي گردد و محفظه اين كليد فاقد هوا است جرقه بسيار ناچيزي رخ مي دهد و از آسيب شدن كليد جلوگيري مي شود.
در اين نوع كليدها يك كپسول هوا فشرده است در زير كنتاك كليد قرار دارد كه در هنگام قطع و وصل كليد هوا با فشار از اين كپسول به محفظه كليد وارد شده و جرقه ايجاد شده را سريعاً پراكنده مي كند.

كليد گازي: كه معمول ترين نوع كليدهاي قدرت مي باشد در اين كليد از گاز هگزافلور گوه گرد در محفظه كليد استفاده شده است خاصيت اين گاز بي رنگ و بي بو مي باشد اين است هرچه درجه حرارت افزايش يابد درصد عايقي آن بالا مي رود و از ايجاد جرقه در كليد جلوگيري مي نمايد.
مدارهاي سه فاز: با توجه به اينكه انرژي توليد شده در كشور ما توسط مولدهاي سه فاز توليد مي گيرد ژنراتور نصب شده در نيروگاه ها همه به صورت اتصال ستاره است بنابراين تحليل مدارهاي سه فاز از اهميت بسيار برخوردار مي باشد تمام مصرف كننده هايي كه توسط برق سه فاز تغذيه مي شوند عمدتاً با دو اتصال ستاره و يا مثلث كار مي كند.

قدرت يك مصرف كننده در حالت ستاره نسبت به حالت مثلت يك سوم مي باشد روابط به دست آوردن توانهاي اكتيو و راكتيو ظاهر در هر دو اتصال ستاره و مثلث مشابه يكديگر مي باشد و از همان روابطي كه قبلاً در مورد محاسبه اين توان ها گفته شده است به دست مي آيد.
«ايمني»
قسمت برق دار: هر سيم يا هادي ديگر در شرايط عادي تحت ولتاژ الكتريكي باشد همچنين هادي خنثي و قطعات ديگر به آن متصل است قسمت برق دار ناميده مي شود.

بدنه هادي: قسمتي است كه هادي برق دار نيست ولي ممكن است در اثر بروز نقصي برقدار شود.
قسمت هادي است كه جزئي از تاسيسات الكتري را تشكيل نداده است.
1- جريان مجاز: مقدار ثابت از جريان است كه در شرايط معين بدون اين كه دما وضعيت تادول هادي از ميزان معيني تجاوز كند مي تواند از آن عبور كند.
اضافه جريان: هر جرياني است كه بيش از جريان اسمي باشد.

جريان اضافه بار: اضافه جرياني است كه در مدار سالم از نقاط الكتريكي به وجود آمده باشد.
جريان اتصال كوتاه: اضافه جريان است كه در اثر متصل شدن دو نقطه با ولتاژهاي مختلف در مورد كار عادي از طريق مقاومت ظاهر بسيار كم به وجود آمده باشد.
جريان اتصال بدنه: جرياني است كه در اثر خرابي عايق و يا در اثر اتصال هادي به بدنه به وجود آيد.
دلايل استفاده از برق: 2 انرژي الكتريكي پاكيزه است به سهولت قابل انتقال است 3- به آساني به انرژي هاي ديگر كه مورد نياز بيشتر مي باشد قابل تبديل مي باشد.

علل عمده حريق هاي ناشي از برق: حرارت اضافه كابلها و تجهيزات الكتريكي در اثر اضافه با هادي ها 2- حرارت ايجاد شده در اثر شل بودن اتصالات مدار الكتريكي 3- جريان هاي نشتي حاصل از عايق ضعيف و نامناسب 4- حرارت ناشي از اضافه جريان ايجاد اتصال كوتاه در مدار
برق گرفتگي: مهم ترين محصول حفاظتي در برابر برق گرفته هاي غيرمستقيم: جلوگيري از جريان الكتريكي به بدن انسان 2- جلوگيري از خروج جريان الكتريكي از بدن 3- محدود كردن جريان خروجي از بدن 4- قطع خودكار مدار تغذيه به محض بروز حادثه
خطرات برق گرفتگي: خطرات اوليه 1- شوك هاي الكتريكي 2- سوختگي ها
اتصال بدنه: عبارتند از اتصال يكي از سيم هاي حامل جريان برق به بدنه دستگاه

اتصال كوتاه: عبارتند از اتصال دو سيم لخت به يكديگر كه نسبت به هم اختلاف پتانسيل الكتريكي داشته باشد به عبارت ديگر فاز به فاز يا فاز به نول
اتصال زمين: عبارت از اتصال يكي از سيم هاي حامل جريان
انواع حفاظت كننده ها:
فيوزها- رله ها و كليدها
فيوزها: ساده ترين و قديمي ترين وسايل حفاظتي فيوزها هستند كه براي اتصال كوتاه در مدار به صورت سري قرار مي گيرند با بازشدن ايلمنت در فيوز مدار قطع مي شود.

1- فيوز فشنگي: در فشار ضعيف استفاده مي شود.
2- فيوز اتوماتيك در فشار ضعيف استفاده مي شود مدار را در مقابل اتصال كوتاه و اضافه بار حفاظت مي كند اين نوع فيوز كه Af در هنگام عبور جريان بيش از قطع مدار مي شود با فشار يك شاستي دوباره مي توان آن را تجديد كرد.
3- فيوز كارتريج: از فيوزهاي انگليسي (به صورت گرد از جنس چيني) كه درفشار ضعيف استفاده مي شود.
4- فيوز كاردي يا فشاري HH.NH در فشار ضعيف و فشار قوي استفاده مي شود.

فيوز ترانسفورماتور كات اوت: از آن براي حفاظت ترانس ماتور استفاده مي شود
فيوز روغني: در جاهايي كه احتمال انفجار وجود دارد استفاده مي شود (ايلمنت آن داخل روغن قرار مي گيرد و روغن جرقه را سريع خاموش مي كند.)
فيوز LS اين فيوز مخصوص حفاظت سيم ها است و قدرت قطع آن از فيوزهاي NH كمتر است.
فيوز NH : اين فيوز فشار ضعيف با قدرت قاطع زياد براي حفاظت سيم ها و كابل ها و در توزيع با قدرت هاي زياد در يك عبارت ولتاژ كم و توان بالا به طوري كه مي توان جريان هاي تا 25 آمپر را با اطمينان قطع كند.

فيوز HH: فيوز فشارقوي با عبور قدرت قطع زياد است و براي حفاظت دستگاه و تاسيسات الكتريكي در مقابل اثرات ديناميكي جريان اتصال كوتاه به كار مي رود چنانكه از آنها مي توان در شبكه هاي با قدرت اتصال كوتاه تا 4000 ميليون ولت استفاده كرد.
فيوز HS : اين فيوز با ظرفيت قطع كنندگي بالا براي حفاظت بخش هاي الكتريكي در برابر اثرات حرارت جريان اتصال كوتاه به كار مي رود آنها را روي سكسيونرهاي قابل قطع در زير بار سوار مي كنند.
فيوز سريع: پس از عبور جريان بيش از اندازه فيوز به سرعت مدار را قطع مي كند.

فيوز تاخيري: در جايي كه جريان اضافي كوتاه مدت نبايد باعث قطع مدار شود از اين فيوز استفاده شود.
رله ها: از ديگر وسايل حفاظت كننده هستند كه هنگام وقوع خطا قسمت معيوب را از شبكه جدا مي كنند و از گسترش خط و كار افتادن بقيه قسمت هاي سيستم جلوگري مي شود به طور خلاصه تامين مستمر برق را دستگاه ها و وسايل حفاظتي تامين مي كند كه به آنها رله حفاظتي يا خود رله مي گويند.
ونلفيمه رله: اين است كه در موقع پيش آمد خطا در محل از شبكه بوق آن را متوجه شده شدت آن را سنجيد و دستگاه خبري را آماده كند و يا در صورت لزوم خود رسماً وارد عمل شده و سبب قطع مدار الكتريكي مي شود.

رله سنجش 2- رله زماني3- رله هاي جهت ياب 4- رله خبردهنده 5- رله كمكي
رله حرارت: از اثرگرها و حرارتي كه جريان برق در يك هادي استفاده شده براي قطع و وصل كليد تغذيه استفاده مي شود.