کلید حرارتی

کلید های حرارتی تجهیزات حفاظتی تشکیل شده از فیوز مینیاتوری و بیمتال هستند که با این قطعه می توانیم موتور را در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار به صورت همزمان حفاظت کنیم. کلید های حرارتی در صورت به وجود آمدن اتصال کوتاه یا اضافه بار الکترو موتور را از منبع قطع می کند . کلید های حرارتی یا به عبارت دیگر کلید های محافظ موتور که در اصطلاح تخصصی به کلید های MPCB نیز معروف هستند ، از جمله کلید هایی هستند که قابل قطع زیر بار هستند و برای روشن و خاموش کردن الکترو موتور های سه فاز مورد استفاده قرار میگیرد.

کلید حرارتی چه تفاوتی با بی متال دارد؟ عملکرد کلید های حرارتی تقربیا شبیه بی متال است و کارش حفاظت در برابر اختلات جریان است مانند بی متال، اما یک سری تفاوت هایی بین بی متال وکلید حرارتی است که موجب شده کلید های حرارتی بهتر از بی متال ها باشند و ضریب امنیت آن بیشتر از بی متال باشد. ۱- بی متال مدار فرمان را قطع میکند ( از طریق پیج های ۹۵ – ۹۶ )، ولی کلید حرارتی مستقیماً سه فاز مدار قدرت را قطع می کند و باعث قطع شدن موتور می شود. ۲- کلید حرارتی هم از جریان حراتی محافظت می کند و هم از جریان مغناطیسی در صورتی که بی متال فقط از جریان حرارتی محافظت می کند. جریان مغناطیسی و جریان حرارتی چیست و چه تفاوت با هم دارند؟ به بیان ساده وقتی یک الکترو موتور در اثر تحمل بار اضافه جریانش بالا میرود موتور داغ می کند که به این اتفاق می گویند بالا رفتن جریان حرارتی و وقتی الکترو موتور در اثر اتصال کوتاه بین دو فاز یا اتصال بدنه و فاز و یا فاز و نول و هر کدام از این موارد داغ کند می گویند جریان مغناطیسی بالا رفته است.

مشخصات کلید حرارتی: ۱ -دارای شستی قطع و وصل یا کلید ۰ و ۱ می باشند( برای کنترل دستی). ۲ -مانند بیمتال ها دارای درجه تنظیم جریان می باشد ( درجه آن را معمولاً ۱۰ درصد بیشتر از جریان نامی موتور تنظیم می کنند). ۳- دارای کلید تست، برای تست سالم بودن کلیدمی باشند. ۴ -دارای ۳ فاز قدرت است ( ورودی به برق و خروجی آن به موتو وصل می شود). قابلیت های کلید حرارتی: ۱- قابل قطع و وصل زیر بار می باشد. ۲- قابلیت تنظیم دقیق آمپر در یک بازه را دارد. ۳ -در صورت ایجاد اضافه بار، موتور را مستقیم قطع می کند و نیاز به کنتاکتور جهت فرمان دادن ندارد. کلید حرارتی یا کلید محافظ موتور را می توان به عنوان بهترین محافظ موتور نام برد، ولی یک عیب دارد که این نوع کلید ها فقط تا بازه ۱۲۵ آمپر تولید می شود.

کن باس CAN bus

کن باس(CAN bus) یک شبکه ناحیه کنترلی (Controller Area Network) یک استاندارد bus وسایل نقلیه بزرگ است که اجازه می دهد تا میکروکنترلرها و دستگاه ها بدون کامپیوتر میزبان با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این سیستم یک پروتکل مبتنی بر پیام است که در ابتدا برای سیم کشی برق چندگانه در خودروها برای صرفه جویی در مصرف مس ایجاد شد، اما در بسیاری موارد دیگر نیز استفاده می شود.

تاریخچه: توسعه سیستم CAN bus در سال 1983 در Robert Bosch GmbH آغاز شد. پروتکل به طور رسمی در سال 1986 در انجمن مهندسان خودرو (SAE) در دیترویت، میشیگان منتشر شد. اولین چیپ کنترل کننده CAN که توسط اینتل و فیلیپس تولید شده است، در سال 1987 وارد بازار شد.امروزه پروتکل CAN Bus یکی از پنج پروتکل مورد استفاده در عیب یابی داخلی OBD)-II) است که در استاندارد عیب یابی وسایل نقلیه استفاده می شود.

کاربردهای سیستم CAN bus: خودرو:خودروهای مدرن ممکن است تا 70 واحد کنترل الکترونیکی (ECU) برای زیر سیستم های مختلف داشته باشد.استاندارد CAN برای پر کردن این نیاز طراحی شده بود. یکی از مزیت های اصلی این پروتکل، اتصال بین سیستم های مختلف وسیله نقلیه می باشد که می تواند طیف گسترده ای ازایمنی، مقرون به صرفه و تسهیلات زیادی را با استفاده از نرم افزار به تنهایی اجرا کند. درحالی که استفاده از سیستم الکتریکی سنتی در خودرو علاوه بر هزینه های گزاف پیچیدگی های سیم کشی را نیز به دنبال دارد. سایر کاربردها: -پروتکل CAN bus از سال 2009 به سیستم تغییر دنده الکترونیکی Shimano DI2 برای دوچرخه های جاده استفاده شده است و همچنین توسط سیستم های Ansmann و BionX در موتور درایو مستقیم استفاده می شود. -پروتکل CAN bus نیز به عنوان پروتکل فیلدباس در محیط های اتوماسیون عمومی استفاده می شود، در درجه اول به دلیل هزینه پایین و برخی کنترل کننده ها و پردازنده های CAN استفاده می شود.

ساختار سیتم CAN bus سرعت بالا

تولید برق از حلزون

محققان دانشگاه کلارکسن در نیویورک موفق شده‌اند یک سلول سوخت‌زیستی را روی صدف یک حلزون بکارند و این حیوان را تا پایان عمرش به یک مولد کوچک تبدیل کنند. این محققان با ایجاد برشی در بالای پوسته حلزون، الکترودهای پوشش یافته با آنزیم را درون بدن این موجود کاشته‌اند. در این شیوه، گلوکوز و اکسیژن موجود در خون حلزون به سوختی برای تولید برق در زمان اتصال الکترودها با یک مدار خارجی تبدیل می‌شوند.بررسی‌ها نشان می‌دهد حلزونی که به یک باتری زنده تبدیل شده می‌تواند حدود 7 میلی‌وات توان تولید کند. البته توان خروجی به سرعت کاهش پیدا می‌کند که می‌توان برای بهبود آن به حلزون غذا داد یا به او اجازه داد نیم‌ساعت استراحت کند تا دوباره شارژ شود.

اگرچه تولید برق از حلزونها و حیوانات کوچک دیگر می‌تواند در آینده برای نیروبخشی دستگاه‌های کوچک مانند حسگرهای محیطی مفید باشد؛ اما محققان اکنون بر تولید کاربردهای زیست‌پزشکی تمرکز کرده‌اند. یکی از کاربردها ایجاد سیستم مشابهی در بدن انسان است که می‌تواند نیروی مورد نیاز ایمپلنت‌های گوناگون را تأمین کند و دیگر فرد نیازمند باتری‌هایی با طول عمر مشخص نباشد. این محققان در مرحله بعد جریان خون را در انسان شبیه‌سازی خواهند کرد تا احتمال استفاده از آن برای تولید انرژی الکتریکی بررسی شود.

لامپ ساطع کننده وای فای(Li-Fi)

یک گروه از دانشمندان در چین اولین لامپ برقی را اختراع کرده اند که سیگنال وای فای ساطع می کند و برای ارتباط با اینترنت از نظر انرژی بسیار مقرون به صرفه محسوب می شود. کارشناسان مدعی شده اند که این لامپ های ال ایی دی که مجهز به تراشه های میکرو هستند بهتر از اینترنت های بی سیم در چین کار می کند. در نزدیکی این لامپ برق تا چهار دستگاه می توانند به اینترنت متصل شوند و سیگنال آن با استفاده از فرکانس های نور به جای امواج رادیویی متصل شوند.واژه لای فای بر وزن وای فای انتخاب شده . Li مخفف Light و Fi مخفف Fidelity هست .

این لامپ نیز دارای یک تراشه میکرو است که عامل ایجاد سیگنال آن است و با سرعت 150 مگابایت در ثانیه کار می کند که به طور قابل توجهی بسیار سریع تر از ارتباطهای وای فای در بسیاری از نقاط از جمله چین تلقی می شود. قرار است این محققان 10 نمونه از لامپهای برق دارای فناوری Li-Fi و ابزار همراه آن را در جشنواره بین المللی صنعت در شانگهای رونمایی کنند. کارشناسان اظهار داشتند که این روش ارزانتر، سریع تر و صرفه جوتر در انرژی برای اتصال به اینترنت است و استفاده از آن می تواند در خانه چینی ها به یک روش معمول تبدیل شود.

براساس اظهارات این محققان لامپ های Li-Fi تنها از 5 درصد انرژی لازم برای تأمین انرژی سایر دستگاه های ساطع کننده Wi-Fi استفاده می کند، چرا که این دستگاه ها به سیستم های خنک کننده برای تأمین اینترنت متکی هستند و میزان مصرف انرژی آنها قابل توجه است. در هر صورت این فناوری دارای این نقایص است که اگر برق خاموش بشود، ارتباط اینترنت قطع شده و یا اگر لامپ با مانع رو به رو شود فرکانس های آن به کاربران نمی رسد.

گرم کردن خانه‌ با گرمای مترو

هرکسی که سری به متروهای لندن زده باشد، احتمالا می‌داند که در آنجا حرارت زیادی حتی در زمستان وجود دارد. این گرمای موجود در فضای زیر زمین هدر می‌رود درحالیکه انسان‌های بالای آن، برای گرم کردن خانه‌های خود با دشواری‌های خاصی مواجه هستند. این مسئله یک ایده را به دنبال داشته است: “استحصال انرژی گرمایی تونل‌های مترو برای گرم کردن ساکنان لندن“. مسئولین شهر لندن به فکر استفاده بهینه و انتقال انرژی گرمایی موجود در مترو لندن به خانه های شهرافتاده اند . طوری که این ایده برای اولین بار در دنیا قابل اجرا و در آن تولید آلاینده های کربنی تا 60% کاهش می یابد. این ایده با همکاری میربوریس، شورای اسلینگتون، شبکه‌های قدرت بریتانیا و حمل‌ونقل برای لندن شکل گرفته است. این پروژه با کمک محور تهویه‌ی بزرگ، به یک شبکه‌ی حرارتی منتقل می‌شود که به صدها خانه متصل است.

این برنامه نه تنها هزینه‌های انرژی را کاهش می‌دهد بلکه در شبکه‌ی انرژی‌ای که به شدت مشمول مالیات است، تسهیلاتی را فراهم می‌کند. در کنار همه‌ی این‌ها باید به این موضوع اشاره شود که لندن طی چندین سال گذشته، سردترین زمستان را تجربه کرد و این، بر اهمیت پروژه‌ می‌افزاید. لندن نیاز به انجام هرعمل امکان پذیر جهت دست‌یابی به انرژی کارامد و تجدیدپذیر برای تامین گرمای مورد نیازش دارد. با حمایت انرژی منابع محلی و شبکه‌های حرارتی که می‌توانند قبض‌های انرژی و آلاینده‌های کربنی را کاهش دهند، آن‌ها نه تنها صرفه‌جویی زیادی در صرف هزینه‌ها خواهند کرد بلکه گامی در مسیر نو‌آوری و ایجاد اشتغال خواهند گذاشت.

تولید برق از باران توسط سلول خورشیدی گرافنی

در سال های اخیر پیشرفت های فنی، سلول های خورشیدی را به ابزاری کارآمد و مقرون به صرفه بدل کرده است.فناوری صفحات خورشیدی هنوز محدودیت هایی دارد که یکی از آنها آب وهواست. سلول‌های خورشیدی با وجود تامین انرژی از طریق تابش نور خورشید، معایبی نیز دارند که از جمله‌ی آن می‌توان به عدم تولید انرژی در زمان بارش باران اشاره کرد. اما تحقیقاتی که به تازگی انجام گرفته ممکن است این معادله را تغییر دهد.

تیمی از چهار دانشمند چینی ازدانشگاه یونان نرمال و دانشگاه اقیانوس چین به تازگی روشی را برای استفاده از گرافن در صفحات خورشیدی و تبدیل باران به انرژی پاک پیدا کرده اند. محققان چینی برای رفع این نقطه ضعف، در سلول خورشیدی خود از یک لایه گرافنی اضافی استفاده کردند. گرافن یک ساختار دو بعدی کربن است که در آن اتم ها به شکل لانه زنبور با یکدیگر پیوند خورده اند. برای ساخت گرافن از روش های اکسیداسیون، لایه برداری شیمیایی و مکانیکی و سنتز شیمیایی استفاده می شود. گرافین دارای خواص الکتریکی غیرمعمولی است و علاوه بر رسانش الکتریکی، الکترون های آزادی دارد که در تمام سطح لایه حرکت می کنند.در محلول آبی، الکترون های گرافن با یون های دارای بار مثبت پیوند برقرار می کنند. این ویژگی گرافن برای جداکردن یون های سرب و رنگ های ارگانیک از ترکیبات آلی به کار گرفته می شود.

دانشمندان با استفاده از این ویژگی، از الکترون‌های گرافین برای تولید انرژی در مواجهه با قطرات آب استفاده کرده‌اند. در واقع در آن راه‌حل از الکترودهای گرافین برای تولید انرژی از طریق تماس با آب استفاده می‌کنند. قطرات آب باران را نمی‌توان آب خالص خواند، چراکه مایع مورد نظر از وجود نمک بهره می‌برد که می‌توان یون‌های مثبت و منفی آن را تفکیک کرد. یون‌های مثبت موجود در قطرات آب باران که شامل سدیم، کلسیم و آمونیوم است روی سطح گرافین قرار می‌گیرند. قرار گرفتن یون‌های مثبت قطرات آب روی لایه‌ای از گرافین که مملو از الکترون‌های نامنظم و آزاد است، باعث ایجاد دولایه از الکترون ها و یون های مثبت می شود که با عنوان شبه خازن (pseudocapacitor) شناخته می شود. اختلاف پتانسیل حاصل از این پدیده، برای تولید ولتاژ و جریان الکتریکی کافی است.

ترانسفورماتور شیفت دهنده فاز

ترانسفورماتور شیفت دهنده فاز ( Phase Shifting Transformer- PST)، که به آن تنظیم کننده ولتاژ فاز نیز گفته می شود به منظور کنترل توان انتقال یافته از خطوط مورد استفاده قرار می گیرد. این کار با تغییر در دامنه و زاویه فاز ولتاژ صورت می گیرد. PST از دو ترانسفورماتور و یک مبدل تشکیل شده است. ورودی شیفت دهنده فاز ،ولتاژ سه فازی است که توسط ترانسفورماتور تحریک (ET) فراهم می شود و خروجی آن ولتاژ سه فازی (Vp) است که بوسیله ترانسفورماتور سری تزریق (BT) به خط انتقال تزریق می گردد. مبدل نیز دامنه و زاویه فاز ولتاژ تزریقی را تعیین می کند.

بنابراین می توان توان اکتیو و یا راکتیو انتقالی از خط را با تزریق ولتاژ دینامیکی کنترل پذیر مدوله کرد. مدوله کردن توان اکتیو و یا راکتیو می تواند نوسانات سیگنال کوچک سیستم را میرا کند و پایداری سیستم در برابر اغتشاشات سیگنال بزرگ را بالا ببرد. مهمترین کاربرد PST کنترل توان حقیقی و میراسازی نوسانات توان است. معمولاً دامنه تغییرات ولتاژ بوسیله PST ناچیز و قسمت عمده کنترل توان با تغییر در زاویه ولتاژ خط صورت می گیرد. در PST های جدید زاویه ولتاژ تزریقی بین 0 تا 2p قابل تنظیم است.

تست hipot

تست hipot برای تعیین کیفیت عایق های الکتریکی برای عبور معمول ولتاژ های بالا مورد استفاده قرار می گیرد. HIPOT یا HI POT مخفف واژه HIGH POTENTIAL بوده و به طور کلی این تست به منظور تشخیص قدرت عایقی بین قسمت های حامل جریان و غیر حامل جریان بکار می رود و همچنین برای بررسی شرایط عایق در اثر فشاری که به صورت تصادفی و ناخواسته به تابلو ها، دستگاه یا تجهیزات وارد می شود مورد استفاده قرار می گیرد. گاهی اوقات این تست، تست استقامت دی الکتریک نامیده می شود و به منظور تشخیص قدرت عایقی بین حامل های جریان فشار قوی و متعلقات آنها بکار می رود. این تست با اعمال یک ولتاژ بالا به هادی ها و متعلقات آنها انجام می گیرد و میزان جریان نشتی جاری شده بین عایق اندازه گیری می شود. بر طبق نظریه اگر یک مقدار ولتاژ بالاتر از ولتاژ نامی هادی به عایق اعمال گردد و بدون اینکه شکست (که نتیجه آن جریان نشتی بزرگی می باشد) اتفاق بیفتد، آنرا تحمل کند آنگاه هادی مورد تست در شرایط کار نرمال خود بدون هیچ مشکلی راه اندازی می گردد. این تست بر روی کابل های ولتاژ بالا و باسبار ها صورت می گیرد.

تست HI POT با نشان دادن میزان جریان نشتی ، نشان می دهد که آیا شکست دی الکتریک در مجموعه هادی وجود دارد یا نه. در برخی شرایط از بهترین عایق ها هم می تواند مقداری جریان عبور کند. گاهی اوقات ممکن است با اعمال ولتاژی کمتر از ولتاژ نامی نیز مقدارکمی جریان نشتی وجود داشته باشد. این جریان نشتی می تواند ناشی از عواملی مانند ظرفیت خازنی عایق، مقاومت عایق، پدیده کرونا و تاثیرات الکتروشیمیایی باشد. اما اگر کابل یا مجموع هادی مورد تست، آسیب دیده یا زدگی داشته باشد، مقدار جریان نشتی بسیار زیاد خواهد بود و این امر می تواند به شخصی که در نزدیکی محل آسیب دیده قرار گرفته است، صدمه وارد نماید. اگر در فرایند ساخت کابل یا در بقیه مراحل مانند حمل و نقل، کابل کشی ، مفصل زنی ، سر کابل زنی و ... آسیبی به کابل و عایق آن وارد شده یا منفذ یا ناخالصی در کابل وجود داشته باشد ، احتمال صدمه دیدن آن قسمت از کابل در حالتی که در سرویس است، در اثر نشت جریان وجود دارد و به کابل و تاسیسات آسیب های جبران ناپذیری وارد می گردد. تست HI POT بهترین راه تشخیص موارد فوق می باشد. این تست می تواند عایق کم، سوراخ بودن کابل، پیچش ناکافی سیم (هادی کابل)، له شدگی کابل و... را نیز تشخیص دهد.