حفاظت و ایمنی در برق



موضوع تحقیق:

حفاظت و ایمنی دربرق

تعریف برق:
الکترون چیست ؟

الکترون معنای یونانی کهربا است کهربا ماده ای است که در مالش به پارچه پشمی باردار شده و خرده های کوچک کاه را جذب می کنداین ربایش بعلت نیرویی مرموز اتفاق می افتد که یونانیان آن را الکتریسیته نامیده اند .
اجزائ ماده :
همه مواد از ملکولهای شکل میگیرند که آنها نیز خود از اتمها ساخته می شوند . اتمها از دو جز' اصلی الکترون و هسته ساخته می شوند که الکترونها در مدارهای مشخص بدور هسته در گردش می باشند .
چه عاملی سبب ماندن الکترون در مدار مشخص خود می شود ؟
بین الکترون و هسته نیروی جاذبه الکتریکی وجود دارد که اندازه آن برابر نیروی دافعه گریز از مرکز ناشی از چرخش سریع الکترون بدور هسته می باشد .
درون هسته چیست ؟

هسته شامل ذرات بسیاری است که مهمتریت آنها از نظر جرم پروتون و نوترون است .
بار الکتریکی چیست ؟
بین الکترونها و پروتونها نیروی جاذبه و بین خودشان باهم نیروی دافعه وجود دارد که ماهیت این نیروها هنوز شناخته نشده است اما برای تحلیل ساده تر بارالکتریکی را مطرح کرده که برای الکترون با علامت منفی و برای پروتون با علامت مثبت مشخص شده است .چگونه می توان مواد را باردار کرد ؟

روشهای باردار کردن ماده همان روشهای تولید الکتریسیته است .بعبارت دیگر می توان با استفاده از این روشها الکتریسیته تولید کرد . ساده ترین این روشها مالش دو ماده بهم است که باعث می شود الکترونها از یک ماده به ماده دیگری بروند و در نتیجه اختلاف بار بین دو ماده ایجاد شود . مثلا مالش یک میله شیشه ای به یک پارچه پشمی سبب باردار شدن هر دو ماده می شود که یکی بار مثبت ( کمبود الکترون ) و دیگری بار منفی ( ازدیاد الکترون می یابد )
نیروی الکتریکی چیست ؟
بین بارهای الکتریکی اعم از مثبت یا منفی نیروی الکتریکی وجود دارد این نیرو به مقدار بار الکتریکی و فاصله آنها از هم بستگی دارد . مطابق قانون کولن مقدار نیرو از حاصل ضرب بارها در ضریب ثابتی که به جنس محیط بستگی دارد تقسیم بر مجذور فاصله بین دو بار بدست می آید . اما در تحلیل ساده تر هرچه مقدار بارها بیشتر باشد مقدار نیرو نیز بیشتر و هرچه فاصله آنها بیشتر شود مقدار نیرو نیز کمتر می شود .
مواد در حالت عادی از نظر بار الکتریکی چگونه اند ؟
همه مواد در حالت عادی دارای مقدار الکترون و پروتون مساویند به همین دلیل از نظر برایند بارهای الکتریکی خنثی می باشند .
چگونه می توان یک ماده خنثی را باردار کرد ؟
هرگاه تعادل بین بارهای مثبت و منفی در یک جسم خنثی بهم بخورد ماده بار دار شده است . بهمین منظور کلیه روشهای تولید الکتریسیته کاری نمی کنند جز برهم زدن تعادل بین بارهای الکتریکی مثبت و منفی . می دانیم که الکترون نسبت به پروتون قابلیت جابجایی و حرکت بیشتری دارد . بنابراین می توان با دادن یا گرفتن الکترون ماده را باردار نمود . اگر تعداد الکترونها بیشتر از تعداد پروتونها شود جسم بار منفی و در صورتی که عکس این حالت روی دهد جسم بار مثبت پیدا می کند .
باردار کردن مواد چه ربطی به تولید الکتریسیته دارد ؟
اجازه دهید برای جواب به این سوال نخست مواد را دسته بندی کنیم .
مواد از نظر هدایت الکتریکی به چند دسته تقسیم می شوند ؟
همه مواد از نظر هدایت الکتریکی جز یک از سه دسته زیر می باشند :
الف – هادی ها : موادی که براحتی برق را از خود عبور می دهند .
ب – عایقها : موادی که برق را از خود عبور نمی دهند .
ج – نیمه هادی ها : این مواد در شرایط خاصی مانند هادی ها یا نیمه هادی ها عمل می کنند . اما در حالت عادی برق را به مقدار ناچیز از خود عبور می دهند .
جریان الکتریکی چیست ؟
هرگاه حاملهای الکتریسیته ( الکترونها ) در یک هادی بحرکت درآیند جریان الکتریکی ایجاد می شوند . اما هر حرکت الکترونی جریان برق نیست . بلکه این حرکت باید در یک مسیر مشخص باشد .هر چقدر الکترونهای بیشتری در زمان کمتری در مسیر مشخص حرکت کنند مقدار جریان نیز بیشتر می شود .
آمپر چیست ؟
برای دانستن میزان جریان باید بتوان آن را با عدد بیان کرد که به همین منظور از واحد سنجش جریان که همان آمپر است استفاده می شود .

مقدار یک آمپر جریان چقدر است ؟
هرگاه از یک هادی تعداد 28/6 ضربدر 10 بتوان 18 الکترون در یک ثانیه بگذرد این میزان الکترون در زمان یک ثانیه معرف یک آمپر جریان الکتریکی است .
ولتاژ چیست ؟
دانستیم هرگاه الکترونها در یک هادی در مسیر مشخصی بحرکت در آیند جریان الکتریکی ایجاد می شود . اما الکترونها بدون دریافت نیرو و انرژی از مدار گردش بدور هسته خارج نمی شوند . بنا براین برای تولید جریان نیاز به یک نیرو داریم که آن را از منابع تولید نیرو مانند باتری می گیریم . بعبارت ساده تر نیروی لازم جهت ایجاد جریان ولتاژ نام دارد که واحد اندازه گیری آن ولت است .
چگونه می توان ولتاژ تولید کرد ؟
این سوال پاسخ سوال دیگری نیز می تواند باشد که همان روشهای تولید الکتریسیته است . می دانیم که انرژی تولید نمی شود بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می گردد . از آنجاییکه الکتریسیته هم انرژی است پس باید تبدیل شده انرژی های دیگر باشد . انرژیهایی که بصورت متعارف برای تولید برق بکار می رود عبارتند از : انرژی شیمیایی در باتریها – انرژی مغناطیسی در ژنراتورها – انرژی نورانی در باتریهای خورشیدی – انرژی حرارتی در ترموکوپلها – انرژی ضربه ای در پیزو الکتریک و ….
مقاومت چیست ؟
الکترونها در هادی براحتی نمی توانند حرکت کنند زیرا در مسیر حرکت آنها موانعی وجود دارد که بطور ساده آنها را مقاومت هادی در برابر عبور جریان می گوییم .هرچه قدر این موانع کمتر باشد عبور جریان بهتر صورت میگیرد و می گوییم جسم هادی بهتری است . این موضوع نخستین بار توسط سیمون اهم یک فیزیکدان آلمانی مطرح شد . به همین دلیل واحد اندازه گیری مقاومت اهم است .
منظور از مدار الکتریکی چیست ؟
حال با دانستن سه فاکتور اساسی در برق ( جریان ولتاژ مقاومت ) مدار الکتریکی را تعریف می کنیم : هر مدار الکتریکی یک مجموعه از تولید کننده برق – مصرف کننده آن و سیمهای ارتباطی بین ایندو 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 می کند .
منظور از اتصالی در یک مدار یا اتصال کوتاه چیست ؟
هرگاه در یک مدار بسته جریان از مسیری بجز از مصرف کننده بگذرد و مقدار آن زیاد تر از حد مجاز باشد این وضعیت را اتصال کوتاه می گوئیم . در حالت اتصال کوتاه سیم کشی مدار و تولید کننده برق در معرض آسیب جدی قرار می گیرند زیرا جریان مدار بسیار زیاد شده و باعث داغ شدن سیم کشی و اضافه بار شدن منبع تولید کننده برق می گردند در نتیجه اتصال کوتاه باید سریعا و بصورت خودکار قطع شود که این وظیفه بعهده فیوز است .
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 می شود اما تا زمانی که عامل ایجاد کننده اتصال کوتاه مرتفع نگردد عوض کردن فیوز فایده ای ندارد.
چگونه می توان شخص را از خطر برق گرفتگی محافظت کرد ؟
خطرات ناشی از برق کدامند ؟
خطراتی که از برق ناشی می شوند عموما به دو دسته خطرات آتش سوزی و خطرات برق گرفتگی تفسیم میشوند . در صورتیکه در یک مدار الکتریکی اتصال کوتاه پیش آید و برطرف نشود جریان مدار بشدت افزایش یافته و حرارت زیادی تولد می کند . این حرارت سبب آتش گرفتن عایق سیم ها و گسترش آن به مواد آتش گیر دیگر است . خطر ناشی از برق گرفتگی مستقیما شخص را تهدید می کند .
جریان خطا چیست و چند نوع است ؟
در صورتیکه در مدار الکتریکی جریان از مسیر درست خود جاری نشود آنرا جریان خطا می گویند . 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 می یابند ( توسط یک مقتومت بسیار کوچک ) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف کننده ها بیشتر از مقدار مجاز آنها می شود .
منظور از برق گرفتگی چیست ؟
اگر جریان برق از بدن انسان یا حیوان بگذرد برگ گرفتگی ایجاد می شود . 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 می شود و در صورت زیادتر شدن جریان سبب قطع ضربان قلب – ایست تنفس و در نهایت مرگ مغزی می شود .
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 . Areso shahi در باره توان راکتیو پرسیده اند :
در مدارات الکتریکی توان تولید شده در منبع الکتریسته – مثلا در ژنراتور – توسط مصرف کننده ها به حالتهای دیگر انرژی تبدیل می شود . مثلا در لامپ انرژی الکتریکی به نور و حرارات تبدیل می شود . اما برخی از دستگاهها انرژی الکتریکی را تبدیل نمی کنند بلکه ابتدا آنرا ذخیره کرده و سپس به شبکه تحویل می دهند . در سیر این گرفتن و دادن انرژی مقداری از آن در سیمها هدر می رود که این موضوع سبب افزایش جریان ژنراتور و اصطلاحا اضافه بار شدن آن می شود . این توان را توان غیر مفید یا راکتیو می گوییم که در دو عنصر مداری – سیم پیچ و خازن – ایجاد می شود . البته توان راکتیو مربوط به مدار های جریان متناوب است . در این خصوص اطلاعات بیشتر برایتان ارسال خواهد شد .
Hossien110 در باره کلید سکسیونر سوال داشته اند :
در پستهای تولید و توزیع برق کلیدها و رله های زیادی بکار می رود که یک نمونه آن به کلید قطع ولتاژ یا سکسیونر معروف است . این کلید در ابتدای خط نصب می شود و از خصوصیات آن قطع ولتاژ است . این کلید مجهز به جرقه گیر نبوده و نمی تواند هیچ جریان خطایی را قطع کند . بلکه فقط بصورت ارادی توسط اپراتور در حالتی که مدار جریان ندارد قطع می شود . بعبارت دیگر این کلید زمانی قطع می شود که قبلا جریان را توسط کلید نیرو یا دژنکتور قطع کرده باشند .
Torabi 80 درباره تفاوت فرکانس شبکه های مختلف برق در کشورها و امکان استفاده از وسایل برقی کشورهای مختلف پرسیده اند :
همان طور که می دانید فرکانس برق ایران 50 هرتز است اما در برخی کشورها مانند ژاپن یا امریکا این فرکانس 60 هرتز می باشد . این تفاوت فرکانس در مصرف کنندهایی مانند لامپها یا وسایل تولید حرارت اختلالی ایجاد نمی کند اما در وسایلی که مجهز به الکتروموتور هستند باعث کاهش سرعت گردش موتور می شود . البته این موضوع زمانی صادق است که بین ولتاژ کار وسیله برقی و ولتاژ شبکه اختلافی نباشد در غیر این صورت ابتدا باید ولتاژاعمالی به دستگاه را دقیقا برابر مقداری کرد که روی آن مشخص شده در غیر این صورت بکارگیری دستگاه در ولتاژی بیشتر از حد مجاز سبب سوختن دستگاه می شود . برای همسان سازی ولتاژها از یک ترانسفورماتور کاهنده که 220 ولت شبکه ایران را به 110 ولت شبکه امریکا یا ژاپن تبدیل می کند استفاده می شود . برای مصارف سه فاز نیز از ترانسی که 380 را به 220 ولت تبدیل می کند استفاده میشود .
اساس کار کنتور چیست ؟
انواع آن کدامند ؟
کنتورهای پیشرفته چگونه کار می کنند ؟
سپس پیشنهادی را برای اضافه کردن بخشی جدید به بلاگ که همانا مطرح کردن چند تست ساده در پایان هر درس است عنوام می کنم تا در صورت رای آوردن آنرا از جلسات بعد را اندازی کنیمو از تغییر بدن اطلاع قالب وبلاگ عذر می خواهم . در پایان برای راه اندازی وبلاگ مهندسی برق قدرت به آقای ! سپیدار باقری تبریک می گویم .
اساس کار کنتور چیست ؟
کنتور ها بر اساس نیروی الکترومغناطیس عمل می کنند . می دانیم که اگر از یک سیم پیچ جریان برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسس ایجاد می شود که شدت و جهت این میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد . در کنتور های تکفاز دو دسته سیم پیچ وجود دارد که یکی از آنها دارای تعداد دور کم و قطر بیشتر نسبت به دیگری است . سیم پیچ ضخیمتر با دور کمتر را سیم پیچ جریان و دیگری را سیم پیچ ولتاژ می نامند .
نحوه نصب کنتور تکفاز در مدار چگونه است ؟
سیم فاز را به سر سیم پیچ جریان وصل نموده و از سر دیگر آن فاز را می گیرند . و دو سر سیم پیچ ولتاژ را به فاز و نول وصل می کنند . زمانی که مصرف کننده ای به کنتور وصل می شود جریان از سیم فاز و نول می گذرد . بعبارت دیگر جریان مصرف کننده از سیم پیچ جریان می گذرد و در آن یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند . سیم پیچ ولتاژ که همیشه به برق وصل است و دارای یک میدان مغناطیسی ثابت است که مقدار آن هیچ ارتباطی به مصرف کننده متصل شده به کنتور ندارد . این دو میدان مغناطیسی بر هم اثر کرده و سبب ایجاد نیروی حرکتی در صفحه آلومینیومی درون کنتور می شود . سرعت حرکت این صفحه با جریان مصرف کننده رابطه مستقیم دارد . این حرکت توسط یک محور و چرخ دنده به یک شماره انداز یا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها زیاد می شود . این شماره ها بجز رقم اول میزان کارکرد کنتور یا همان مصرف انرژی الکتریکی را بر حسب کیلو وات ساعت نشان میدهند .البته درون کنتور قطعات دیگری هم نظیر : آهنربای سرعت گیر و پیچهای تنظیم و … وجود دارند که ما از توضیح آنها صرف نظر کرده ایم .
انواع کنتور کدامند ؟
برای مصارف خانگی دو نوع کنتور تکفاز و سه فاز بطور عام وجود دارند که در دسته بندی کنتورها به نوع اکتیو معروفند . اما در مصارف صنعتی می توان به کنتورهای راکتیو و کنتورهای دو تعرفه اشاره کرد که در جلسات قبل مختصری در باره آنها توضیح داده ایم .
کنتور های پیشرفته چگونه کار می کنند ؟
در کشورهای برخوردار از تکنولوژی دیگر کنتور نویسی به مفهوم رایج آن در ایران منسوخ شده است . در این کشورها که پول الکترونیکی بسیار رایج است از کنتورهای هوشمند که در بازه های زمانی خاص میزان مصرف را مشخص کرده و به ادارات برق گزارش می دهند استفاده می شود . این کنتورها میزان مصرف را از طریق همان خطوط برقی که آنرا می رسانند به توزیع کننده اطلاع می دهند و شرکتهای فروشنده برق نیز بطور خودکار از حساب مصرف کننده برداشت می کنند . در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهای کتبی از طریق فرمان از راه خطوط برق بصورت خودکار کنتور برق مشترک را قطع می کند و مشترک پس از پرداخت هزینه می تواند از خدمات شرکت فروشنده استفاده کند .
آیا می توان سر کنتور را کلاه گذاشت ؟
این مساله مانند خرید کالایی است بدون پرداخت وجه آن و درنتیجه نارضایتی صاحب کالارا به دنبال دارد . هدف من از ارائه این راهکار سواستفاده از اعتماد اداره برق نیست و اما جواب این سوال : باید گفت که می توان شماره انداز کنتور را از کار انداخت که برای این کار سه راه حل وجود دارد 1 – قطع سیم پیچ جریان 2 – قطع سیم پیچ ولتاژ 3 – از حالت تعادل خارج کردن کنتور …………. اجازه بدهید که این موضوع را زیاد باز نکنیم .
چگونه با لمس کنتور به برق دار بودن آن پی ببریم ؟
زمانی که برق به کنتور وصل می شود در سیم پیچ ولتاژ آن جریان ایجاد می شود . این جریان همانطور که قبلا گفتم ارتباطی به مصرف کننده ندارد . این جریان میدان مغناطیسی را در کنتور ایجاد میکند که سبب لرزش خفیف آن می شود . پس اگر کف دست را روی شیشه کنتور بگذاریم با احساس این لرزش متوجه برقدار بودن آن می شویم .
در کنار بعضی از کنتورها صدای وزوز ناشی از چیست ؟
این صدا که شبیه جلیز و ولیز است ارتباطی به خود کنتور ندارد بلکه مربوط به فیوز است که معمولا در کنار کنتور نصب می شود . اگر اتصال فیوز از نظر الکتریکی درست نباشد ( وجود فاصله هوایی در محل تماس ) و جریان زیادی از فیوز کشیده شود در این حالت قوسهای الکتریکی کوچکی در محل تماس ایجاد می شود که باعث ایجاد این صدا می شود . این قوسها سبب ذوب سطحی محل تماس شده و مقاومت و حرارت محل تماس را افزایش میدهد . در نتیجه باعث افت ولتاژ و در نهایت قطع و وصل جریان می شود . برای از بین بردن این ایراد باید فیوز را محکم کرد ( برای فیوزهای پیچی ) یا در نوع مینیاتوری پیچهایی را که سیم زیر آن قرار دارد سفت نمود . در آخر اگر رفع نشد فیوز را عوض کرد .
منظور از افت ولتاژ در شبکه ها چیست ؟
می دانیم که هرگاه در یک مدار از مقاومت جریان بگذرد در دو سر آن ولتاژی ایجاد می شود که مطابق قانون اهم از حاصل ضرب میزان جریان عبوری از مقاومت در مقدار مقاومت بدست می آید . در شبکه ها علاوه بر مصرف کننده ها که به نوعی مقاومت بحساب می آیند 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 می شود که همین موضع افت ولتاژ را زیاد می کند .
درصورت افزایش افت ولتاژ چه تاثیری در کارکرد مدار و شبکه ایجاد می شود ؟
ولتاژی که به دو سر مصرف کننده می رسد همان ولتاژ خط است که افت ولتاژ از آن کم شده . هرچقدر افت ولتاژ بیشتر باشد ولتاژی که مصرف کننده می رسد کمتر خواهد بود . برخی دستگاهها در برابر کاهش ولتاژ کار زیاد حساس نیستند . مانند تلویزون یا سایر دستگاهها الکترونیکی . زیرا این دستگاهها در داخل مجهز به مدارات تثبیت کننده ولتاژ هستند که به آن رگولاتور می گویند . اما برخی دیگر به کاهش ولتاژ بسیار حساسند . مثلا موتور ها یه لامپها که نقطه کارشان تغییر می کند و همین امر در راندمان دستگاه تاثیر مستقیم می گذارد . بنابراین در طراحی شبکه باید افت ولتاژ مورد نظر قرار بگیرد .
آیا می توان افت ولتاژ را صفر کرد ؟
در مدارات صفر کردن افت ولتاژ در صورتی ممکن است که مقاومت سیمها را صفر کنیم که این موضوع از نظر عملی امکان پذیر نیست . اما می توان مقدار آن را تا حد مجاز کاهش داد .
منظور از حد مجاز افت ولتاژ چیست ؟
در طراحی دستگاهها مقداری تلورانس برای تغییر ولتاژ بصورت مجاز در نظر می گیرند به این معنی که اگر ولتاژ در این محدوده مجاز تغییر کند دستگاه دچار اختلال نشود . از همین موضوع می توان به منظور تعیین درصد مجاز افت ولتاژ کمک گرفت . در شبکه های بطور کلی مقدار مجاز را 5 درصد ولتاژ کل مدار در ابتدای خط در نظر می گیرند که از این مقدار نیم درصد مربوط به ادارات برق است که نباید بیشتر از این مقدار را افت داشته باشند . یک ونیم درصد در مصارف روشنایی و سه درصد برای مصارف موتوری در نظر می گیرند .
حالا که نمی توان مقدار افت ولتاژ را صفر کرد چگونه باید آنرا در حد مجاز ثابت کرد ؟

برای کاهش میزان افت ولتاژ یک سیستم باید تا حد امکان مقاطع سیم ها 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 مطع مناسب را انتخاب کرد . ( محاسبه کرد ) که برای اینکار از رابطه زیر استفاده می شود .

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 – برا ی موتورها 3 و برای پستها 5/0 درصد در نظر گرفته می شود – V هم ولتاژ شبکه می باشد .
براحتی بکمک این رابطه نمره سیم قابل محاسبه است .
البته برای سادگی کار امروزه بیشتر از جداول انتخاب سیم استفاده می شود 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 دصد افت ولتاژ آن را حساب کنید و پس از مقایسه با مقدار مجاز مشخص کنید که انتخابتان صحیح بوده یا خیر .
مطالبی که در درس گذشته گفته شد کمی از هدف من که بیان ساده برق است دور افتاد . برای همین آنرا کمی ساده تر میکنم.
در سیم کشی می توان سیمها را به سه گروه تقسیم کرد .
1 – سیمهای درون لوله ( توکار ) تا سه سیم در یک لوله برق
2 – سیمهای روکار ( کابلها )
3 – سیمهای هوایی که بصورت معلق در هوا یا روی مقره ها کشیده می شوند .
با توجه به تقسیم بندی فوق می توان بکمک جدول زیر نمره سیم را با داشتن جریان عبورِی از آن بدست آورد . اما توجه داشته باشید که برای استفاده صحیح از این جدول باید رابطه فوق را نیز در فواصل طولانی لحاظ کنید تا مبادا نمره سیم بدست آمده کمتر از حد مجاز باشد که در این صورت افت ولتاژ زیاد شده و سیم داغ خواهد شد .

نمره سیم
(میلیمترمربع )
آمپر مجاز سیم
آمپر مجاز فیوز

مسی
آلومینیومی
مسی
آلومینیومی
75/0
10
–
10
–
1
12
–
10
–
5/1
16
–
16
–
5/2
21
16
20
15
4
27
21
25
20
6
35
27
35
25
10
48
38
50
35

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 ) به شکل 1 توجه کنید .

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 . ( شکل 2 ) 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 :
در این مبحث می خواهم برایتان درباره نحوه کاهش توان راکتیو صحبت کنم .همانطور که از نام توان غیر مفید بر می آید این توان واقعا برای شبکه تولید و توزیع مضر است . برای درک ساده تر این زیان یک مساله طرح می کنم و آنرا حل می کنم تا به جواب سوال کمک کرده باشم :
در راه اندازی یک الکتروموتور 10کیلو وات با راندمان 70% در شبکه 400 ولت با ضریب توان 75/0 موارد زیر را محاسبه کنید :
الف – جریان خط
ب – توان مفید دریافتی از شبکه
ج – توان راکتیو این الکتروموتور

حل مساله:
توانی که روی موتور نوشته می شود همان توان مکانیکی تحویلی (P2) به ما است . ازآنجائیکه در موتورها بخشی از توان تحویلی از شبکه بصورت تلفات کاهش می یابد بنابراین توان ورودی (P1) به موتور که همان توان دریافتی از شبکه است بیشتر از توان خروجی آن ( 10 کیلووات نوشته شده روی موتور ) است .
P2 = 10kw
N = %70 P1 = P2/N = 10/%70= 14/28kw
U = 400 v
Cosa=0/75 I= P1/(1/73*U*Cosa) = 14/28kw /(1/73*400v*0/75) = 27/5 A
I=?
P1=? Q = 1/73*U*I*Sina = 1/73*400*27/5*0/66=12/56 Kvar
Q=?
همانطور که از این مساله مشخص می شود این موتور در قبال تولید 10 کیلوات توان مفید مکانیکی معادل 2/14 کیلو وات توان از شبکه دریافت می کند و همچنین توان راکتیوی برابر 56/12 کیلووار به شبکه تحمیل می کند . از دید شبکه این موتور توانی برابر توان ظاهری خود از شبکه می کشد که از رابطه زیر بدست می آید :

S=1/73 * U * I= 1/73* 400*27/5=19 KVA
به عبارت ساده تر این موتور برای تولید توانی 10 کیلوواتی توانی 19 کیلو ولت آمپری از شبکه می کشد . حال ببینیم اگر فقط ضریب توان 75/0 را به 95/. تغییر دهیم وضع شبکه چگونه می شود :

I= P1/(1/73*U*Cosa) = 14/28kw /(1/73*400v*0/95) = 21/7 A

Q = 1/73*U*I*Sina = 1/73*400*27/5*0/31=5/9 Kvar

S=1/73 * U * I= 1/73* 400*21/7=15 KVA
نتیجه مهم :
همانگونه که از مقایسه نتایج مساله در دو حالت مختلف مشاهده می کنید توان و جریان کشیده شده از شبکه در حالتی که ضریب توان 95/0 شده است بسیار کمتر از حالت قبل است . پس می توان گفت برای کاهش جریان شبکه و توان دریافتی از آن بهتر است ضریب توان افزایش یابد . این عمل را اصلاح ضریب توان نامیده و برای مصرف کننده هایی که اهمی – سلفی هستند ( مانند موتورها و ترانسفورماتورها ) براحتی با نصب خازن انجام پذیر است .
عوامل برق گرفتگی
شدت جریان
شدت جریان در برق گرفتگی عامل اصلی و مخاطره آمیز می باشد. به عبارت دیگر، عامل مرگ مصدوم شدت جریان می‏باشد. جریان برق با شدت دو میلی آمپر فقط لرزش خفیفی در بدن ایجاد می‏کند و جریانهای بالاتر از نه میلی آمپر سبب بروز شوک زودگذر در سطح بدن می‏شود و در جریانهای بالاتر از سی میلی آمپر خطر مرگ انسان را تهدید می‏کند. بطور کلی مقدار جریانی که از بدن عبور می کند، بستگی به عوامل زیر دارد:
* پتانسیل (ولتاژ) برقی که شخص در معرض آن قرار گرفته است.
* شرایط عایق بودن مکانی که حادثه در آن محل اتفاق افتاده است.
* مقاومتی که پوست یا لباس شخص یا مجموعه آنها از خود نشان می‏دهند.
* محل تماس بدن با جسم هادی.
* فشار و میزان سطح تماس بدن با جسم هادی.
مسیر جریان برق
وقتی جریان برق وارد بدن می‏شود، مسیر خود را از راهی که کمترین مقاومت را دارد، انتخاب می‏کند و از نقطه‏ای نزدیک اتصال به زمین خارج می‏شود. این ورود و خروج سبب از بین رفتن بافتها و ضایعات شدید مانند از بین رفتن عضو و حتی مرگ می‏شود. بطور خلاصه جریان برق ممکن است از دست چپ به دست راست و بالعکس ، از دست راست به دست پای راست یا چپ، از دست چپ به پای چپ یا راست و یا از پای راست به چپ و بالعکس و یا از میان سیستم عصبی مرکزی عبور کند، در هر حال اگر جریان برق به طریقی از بدن عبور کند که قلب در مسیر آن قرار گیرد، این بدترین و مخاطره‏آمیزترین حالت برای مصدوم می‏باشد.
نوع جریان
در برق گرفتگی نوع جریان نیز بسیار مهم است. جریان برق متناوب خطرناک‏تر از جریان برق مستقیم است. زیرا جریان متناوب باعث انقباض دایمی عضله شده و قطع جریان وصل شده به بدن طولانی می‏شود و در نتیجه آسیب وارده نیز تشدید می‏شود. البته در ولتاژهای بالا، جریان مستقیم اثر تخریبی بیشتری دارد و چون قوسهای الکتریکی جریان مستقیم سوزانده تر است بنابراین شدت سوختگی در جریان مستقیم به مراتب بیشتر از جریان متناوب است. از جمله منابع برق مستقیم می‏توان از باطری‏ها ، شارژرها و خازنها نام برد.

مقاومت بدن
با توجه به عناصر مختلف تشکیل دهنده بافتهای بدن، عبور جریان برق از آنها حرارتهای مختلف و در نتیجه ضایعات متفاوتی را ببار می‏آورد. مقاومت بافتهای بدن به ترتیب عبارتند از: استخوان ، چربی ، تاندون ، پوست ، عضله ، عصب و عروق خونی. به عبارت دیگر استخوان بالاترین مقاومت و مایعات داخل رگها کمترین مقاومت را دارند. پوست بدن نیز مقاومتهای مختلفی نسبت به جریان برق دارد. هر چه پوست ضخیم تر و جثه فرد بزرگتر باشد، مقاومت بدن نیز بیشتر خواهد بود و هر چه پوست مرطوبتر باشد، مقاومت آن کمتر می‏شود. می‏توان مقاومت بدن را بین 500 تا 1000 اهم در نظر گرفت. بنابراین اگر مثلاً از دو دست ولتاژ 220 ولت بگذرد، جریانی با شدت 440 تا 220 میلی ‏آمپر از بدن عبور خواهد کرد که خطرناک است.
جریان قوی یا ولتاژ بالا
جریانهای قوی سبب انقباضات عضلانی شدید، بیهوشی شدید، بیهوشی فوری، فلج تنفسی و سوختگی‏های شدید می‏شود ، انقباضات عضلانی گاهی سبب پرتاب مصدوم و در نتیجه شکستگی استخوان می‏گردد. همچنین ولتاژ زیاد موجب ایجاد قوس الکتریکی و حرارتی معادل 2500 تا 4000 درجه سانتیگراد می‏شود که حاصل آن گاهی ذغال شدن یک عضو و حتی تمام بدن می‏باشد. بنابراین در حوالی سیستم‏های انتقال انرژی برق با ولتاژ زیاد، خطر ایجاد قوس الکتریکی و سوختگی فوق‏العاده شدید وجود دارد. در ضمن حتی در مواردی که عبور جریان برق قطع می‏شود، بلافاصله نباید به مدار نزدیک شد، زیرا اثر "خازنی" مدار می‏تواند با تخلیه الکتریکی خود، سبب قوس الکتریکی شده و صدماتی را ببار آورد.
ایمنی در برق
از بکارگیرى وسایل معیوب مانند کلید و پریز شکسته ، سیمهاى با پوشش نامناسب و وسایلى که پوشش عایق مطمئن ندارند جداً اجتناب نمایید .
در صورت نیاز به تعمیر وسایل برقى و اصلاح و بازبینى سیم کشى منزل مسکونى ، به افراد آگاه ، مجرب و با تخصص کافى مراجعه نمایید .
جهت ایمنى بیشتر و احتمال برق گرفتگى با دست خیس و پاى برهنه هیچگاه به لوازم برقى دست نزنید .
در موقع کار با برق ، وسایل فلزى مانند ساعت ، دستبند و انگشتر را از خود دور نمایید .
از دست زدن به بدنه فلزى تاسیسات برقى نظیر پایه فلزى چراغهاى معابر ، تابلوهاى برق ، تسمه هاى متصل به بدنه ها و سیمهاى مهار جداً اجتناب نمایید .
صعود از پایه برق خطر سقوط و همچنین خطر برق گرفتگى دارد ، به هیچ عنوان از پایه برق بالا نروید ، در صورت مشاهده کودکانى که به این کار مبادرت میکنند ، آنها را راهنمایى نمایید .
از پرتاب اشیاء فلزى به شبکه هاى برق خوددارى نمایید ، زیرا این عمل باعث پارگى سیمها و قطع برق و احتمال برق گرفتگى خواهد شد .
در صورت مشاهده جوشکارى و استفاده غیر مجاز از شبکه برق به نزدیکترین اداره اتفاقات برق اطلاع دهید .
در صورتى که درب تابلو برق به هر دلیل باز شد ، مراتب را به اداره برق اطلاع دهید و از دست زدن به تجهیزات داخلى تابلو اکیداً خوددارى نمایید .
به منظور جلوگیرى از برق گرفتگى ، هنگام احداث ساختمان رعایت حریم قانونى شبکه هاى برق الزامى است ، جهت کسب اطلاعات بیشتر به امور برق مراجعه نمایید .
جهت جلوگیرى از اتلاف منابع اقتصادى ، از پرتاب سنگ و شکستن مقره و لامپ روشنایى معابر توسط کودکان و سایر افراد جلوگیرى نمایید .
براى انجام کارهاى برقى از افرادى که داراى اطلاعات کافى هستند استفاده نمایید .
نزدیک شدن به شبکه هاى برق خطر آفرین است .
امکان برقدار شدن پایه هاى فلزى روشنائى معابر وجود دارد .
نزدیک شدن به تجهیزات و تاسیسات برق خطر مرگ به دنبال دارد .
از لوازم برقى در حمام بصورت موقت و غیر استاندارد استفاده ننمایید .
در موقع تعویض لامپ هاى روشنائى سعى نمایید برق را قطع کنید .
هنگام داخل نمودن دو شاخه برق به پریز مراقب باشید انگشتانتان با فلز آن تماس نداشته باشد .
اشتباهى کوچک مى تواند موجب حادثه اى بزرگ شود .
قبل از شروع هر کارى به ایمنى آن فکر کنید .
کار خود را با توجه به مقررات ایمنى انجام دهید .
خطر را ناچیز نشمارید .
آیا مى دانید که لوازم برقى را نباید بدون نصب اتصال زمین مورد استفاده قرار داد ؟
آیا مى دانید که لوازم برقى را نباید با آب شستشو داد ؟
آیا مى دانید که برقدارشدن بدنه لوازم برقى بسیار خطرناک است ؟
هنگام تمیز نمودن لوازم برقى منزل آنها را از مدار برق جدا سازید .
هنگام کوبیدن میخ به دیوار مسیر مدار برق را کنترل کنید .
با دست مرطوب کلیدهاى برق را قطع و وصل ننمایید .
از نزدیک نمودن آنتن تلویزیون به شبکه هوایى برق خوددارى نمایید .

منابع:

http://nakissa.persianblog.com/

http://www.eslamy.blogfa.com/

www.golha.net/sabzevar

فهرست مطالب
تعریف برق: 2
الکترون چیست ؟ 2
اجزائ ماده : 2
درون هسته چیست ؟ 2
چگونه می توان ولتاژ تولید کرد ؟ 5
مقاومت چیست ؟ 6
منظور از مدار الکتریکی چیست ؟ 6
چند نوع مدار الکتریکی داریم ؟ 6
منظور از اتصالی در یک مدار یا اتصال کوتاه چیست ؟ 6
اساس کار فیوز چیست ؟ 7
خطرات ناشی از برق کدامند ؟ 7
منظور از حد مجاز افت ولتاژ چیست ؟ 14
نمره سیم 16
توان اکتیو و راکتیو به چه معنا است ؟ 18
منظور از توان راکتیو چیست ؟ 18
عوامل برق گرفتگی 22
مسیر جریان برق 22
نوع جریان 23
مقاومت بدن 23
جریان قوی یا ولتاژ بالا 24
ایمنی در برق 24
منابع: 28

7