تحقیق درباره ی جریان الکتریکی 5 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 6

جریان الکتریکی

از نظر تاریخی نماد جریان I ، از کلمه آلمانی Intensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی در دستگاه SI ، آمپر است. به همین علت بعضی اوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژه ولتاژ ، آمپراژ خوانده می‌شود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه ، ناراضی هستند.

جریان الکتریکی در الکتریسته ، جریان سرعت عبور الکترونها در یک سیم مسی یا جسم رسانا است. جریان قراردادی در تاریخ علم الکتریسته ابتدا به صورت عبور بارهای مثبت تعریف شد. هر چند امروزه می‌دانیم که در صورت داشتن رسانای فلزی ، جریان الکتریسته ناشی از عبور بارهای منفی ، الکترون ، در جهت مخالف است. علیرغم این درک اشتباه ، کماکان تعریف قراردادی جریان تغییری نکرده است. نمادی که عموما برای نشان دادن جریان الکتریکی (میزان باری که در ثانیه از مقطع هادی عبور می‌کند) در مدار بکار می‌رود، I است.

● مقدمه

در یک هادی عایق شده مانند قطعه‌ای سیم مسی ، الکترونهای آزاد شبیه مولکولهای گازی که در ظرفی محبوس شده‌اند، حرکات کاتوره‌ای انجام می‌دهند و مجموعه حرکات آنها در طول سیم هیچ گونه جهت مشخصی ندارد. تعداد الکترونهایی که به چپ حرکت می‌کنند با تعداد الکترونهایی که به راست حرکت می‌کنند، یکی است و برآیند آنها صفر می‌باشد. ولی اگر دو سر سیم را به باتری وصل کنیم، این برآیند دیگر صفر نیست.

● تاریخچه

تاریخ الکتریسیته به ۶۰۰ سال قبل از میلاد می‌رسد. در داستانهای میلتوس (Miletus) می‌خوانیم که یک کهربا در اثر مالش کاه را جذب می‌کند. مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید، بعضی از سنگها مثل مگنیتیت ، آهن را می‌ربایند. الکتریسیته و مغناطیس ، در ابتدا جداگانه توسعه پیدا کردند، تا این که در سال ۱۸۲۵ اورستد (Orested) رابطه‌ای بین آنها مشاهده کرد. بدین ترتیب اگر جریانی از سیم بگذرد می‌تواند یک جسم مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بعدها فاراده کشف کرد که الکتریسیته و مغناطیس جدا از هم نیستند و در مبحث الکترومغناطیس قرار می‌گیرد.

● مشخصات جریان الکتریکی

از نظر تاریخی نماد جریان I ، از کلمه آلمانی Intensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی در دستگاه SI ، آمپر است. به همین علت بعضی اوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژه ولتاژ ، آمپراژ خوانده می‌شود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه ، ناراضی هستند.

● آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی متفاوت است؟

شدت جریان در هر سطح مقطع از هادی مقدار ثابتی است و بستگی به مساحت مقطع ندارد. مانند این که مقدار آبی که در هر سطح مقطع از لوله عبور می‌کند، همواره در واحد زمان همه جا مساوی است، حتی اگر سطح مقطعها مختلف باشد. ثابت بودن جریان الکتریسیته از این امر ناشی می‌شود که بار الکتریکی در هادی حفظ می‌شود. در هیچ نقطه‌ای بار الکتریکی نمی‌تواند روی هم متراکم شود و یا از هادی بیرون ریخته شود. به عبارت دیگر در هادی چشمه یا چاهی برای بار الکتریکی وجود ندارد.

● سرعت رانش

میدان الکتریکی که بر روی الکترونهای هادی اثر می‌کند، هیچ گونه شتاب برآیندی ایجاد نمی‌کند. چون الکترونها پیوسته با یونهای هادی برخورد می‌کنند. لذا انرژی حاصل از شتاب الکترونها به انرژی نوسانی شبکه تبدیل می‌شود و الکترونها سرعت جریان متوسط ثابتی (سرعت رانش) در راستای خلاف جهت میدان الکتریکی بدست می‌آورند.

● چگالی جریان الکتریکی

جریان I یک مشخصه برای اجسام رسانا است و مانند جرم ، حجم و ... یک کمیت کلی محسوب می‌شود. در حالی که کمیت ویژه‌ دانستیه یا چگالی جریان j است که یک کمیت برداری است و همواره منسوب به یک نقطه از هادی می‌باشد. در صورتی که جریان الکتریسیته در سطح مقطع یک هادی بطور یکنواخت جاری باشد، چگالی جریان برای تمام نقاط این مقطع برابر j = I/A است. در این رابطه A مساحت سطح مقطع است. بردار j در هر نقطه به طرفی که بار الکتریکی مثبت در آن نقطه حرکت می‌کند، متوجه است و بدین ترتیب یک الکترون در آن نقطه در جهت j حرکت خواهد کرد.

● اشکال مختلف جریان الکتریکی

در هادیهای فلزی ، مانند سیمها ، جریان ناشی از عبور الکترونها است، اما این امر در مورد اکثر هادیهای غیر فلزی صادق نیست. جریان الکتریکی در الکترولیتها ، عبور اتمهای باردار شده به صورت الکتریکی (یونها) است، که در هر دو نوع مثبت و منفی وجود دارند. برای مثال، یک پیل الکتروشیمیایی ممکن است با آب نمک (یک محلول از کلرید سدیم) در یک طرف غشا و آب خالص در طرف دیگر ساخته شود. غشا به یونهای مثبت سدیم اجازه عبور می‌دهد، اما به یونهای منفی کلر این اجازه را نمی‌دهد. بنابراین یک جریان خالص ایجاد می‌شود.

جریان الکتریکی در پلاسما عبور الکترونها ، مانند یونهای مثبت و منفی است. در آب یخ زده و در برخی از الکترولیتهای جامد ، عبور پروتونها ، جریان الکتریکی را ایجاد می‌کند. نمونه‌هایی هم وجود دارد که علیرغم اینکه در آنها ، الکترونها بارهایی هستند که از نظر فیزیکی حرکت می‌کنند، اما تصور جریان مانند �۰۳۹;حفره‌های (نقاطی که برای خنثی شدن از نظر الکتریکی نیاز به یک الکترون دارند) مثبت متحرک ، قابل فهم تر است. این شرایطی است که در یک نیم هادی نوع p وجود دارد.

● اندازه گیری جریان الکتریکی

تحقیق درباره ی جریانهای الکتریکی الکترو کوترچه اثراتی بر بافت زنده می گذارد 22 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 22

بسم الله الرحمن الرحیم

عنوان تحقیق:

جریانهای الکتریکی الکترو کوتر

چه اثراتی بر بافت زنده می گذارد؟

نگارنده:مهدی پورفراهانی

درس مقدمه ای بر مهندسی پزشکی

استاد گرامی :آقای دکتر خلیل زاده

عنوان

اساس وبرسی جراحی الکتریکی

دستگاه الکتروکوتر ECU

یونیت های الکتروسرجری

کالیبراسیون الکتروکوتر برای رفع سوختگی

اساس وبررسی جراحی با جریان الکتریکی:

واحد جراحی الکتریکیوسایل الکتریکی در اتاق عمل برای برش و قطع خونریزی ‏‎(Hemostasis)‎‏ ‏‎ ‎به وفور استفاده می شود. این وسایل  به طور عام با عنوان الکتروکوتر ‏‎ (Electrocauter)‎شناخته می شوند که می توانند برای  بریدن بافت یا از خشک نمودن‏‎ ‎آن به وسیله گرما ‏‎(Desiccation)‎‏ و  قطع خونریزی به وسیله انعقاد ‏‎(Coagulation)‎‏ استفاده شوند.‏‎ ‎این کار بوسیله جرقه جریان فرکانس رادیویی‏RF‏ بین الکترود و بافت ایجاد می شود که در نهایت منجر به گرم شدن موضعی بافت و برداشتن آن می گردد.‏

اساس واحد جراحی الکتریکی بر پایه فراهم آوردن جرقه لازم توسط منبع توان با فرکانس بالا است. برای این منظور، منبع توان لازم بوسیله منبع تغذیه فراهم می شود. خروجی برای ایجاد شکل موج مناسب مدوله می گردد تا عملکرد خاص خود را انجام دهد. عملکرد توان فرکانس بالا بوسیله مدار کنترل تنطیم می شود تا میزان توان مناسب برای کار مشخص به خروجی منتقل شود.معمولا برای کاربرد های مختلف توان های متفاوتی مورد نیاز است. برای این منظور یک مدار کوپلینگ بین مبدل خروجی و الکترود هایی برای کنترل توان خروجی به کار می رود.شکل موج های ایجاد شده بوسیله این دستگاه برای کاربردهای مختلف فرق می کند. برای خشک کردن بافت و انعقاد، دستگاه از پالس های سینوسی میراشونده استفاده می کند.موج سینوسی فرکانس نامی بین 250 کیلوهرتز تا 2 مگاهرتز دارد و 120 پالس در ثانیه استفاده می شود. در انعقاد ولتاژ مدار باز خروجی بین 300 ولت تا 2000 ولت و توان خروجی روی بار 500 اهمی در محدوده 80 وات تا 200 وات می باشد. شدت ولتاژ و توان وابسته به کاربرد است.در برش معمولا دستگاه موج سینوسی خالص ایجاد نمی کند و انواع مدولاسیون دامنه بر روی آن انجام می شود. برش در فرکانس و ولتاژ و توان بالاتری نسبت به حالت های کاری دیگر انجام می شود، زیرا شدت گرمای جرقه بیشتر از خشک کردن بافت در انعقاد، آن را نابود می کند. فرکانس های محدوده 500 کیلوهرتز تا 5/2 مگاهرتز با ولتاژ مدار باز 9 کیلو ولت و محدوده توان 100 وات تا 750 وات برای برش به کار می رود. معمولا جریان برش باعث خونریزی در قسمت برش می شود، ولی برش بدون خونریزی مورد نیاز است.دستگاه برش الکتریکی با  استفاده از  ترکیب دو شکل موج  مانند نمودار ‏Blended‏  این کار را انجام می دهد. فرکانس شکل موجی ‏Blended‏ (ترکیبی) به طور عموم برابر با فرکانس برش است. برای تاثیر بهتر، جراح ترجیح می دهد با توان و ولتاژ بالا کار کند و خونریزی نداشته باشد تا اینکه برش خالص انجام دهد. طرح های مختلفی برای این دستگاه وجود دارد. مدارهای پیشرفته شکل موج فرکانسی رادیویی را بوسیله مدارهای الکترونیک حالت جامد ایجاد می کنند. دستگاههای قدیمی تر بر اساس مدارهایی با لامپ های خلاء و حتی شکاف جرقه برای ایجاد شکل موج های مورد نیاز استوار بودند.‏

انواع جراحی الکتریکیدو نوع جراحی الکتریکی یک قطبی ‏Monopolar‏ و دو قطبی ‏Bipolar‏ وجود دارد که در هر دو، از ولتاز و فرکانس بالا استفاده می شود. اختلاف این دو روش در نحوه اتصال به زمین آنهاست.‏

جراحی الکتریکی تک قطبی (‏Monopolar Electrosurgery‏)در یک وسیله جراحی الکتریکی تک قطبی، برش به وسیله یک الکترود شبیه خودکار انجام می شود و الکترود دیگر صفحه ای است که مسیر عبور جریان و بازگشت آن به دستگاه را فراهم می کند که ممکن است زمین وصل شده و یا از آن جدا باشد. ‏جراحی الکتریکی دو قطبی (‏Bipolar Electrosurgery‏)‏در یک وسیله جراحی الکتریکی دوقطبی، دو الکترود با نوک فلزی وجود دارد که یکی از آنها الکترود بیمار و دیگری الکترود مولد نام دارد. جریان از الکترود مولد وارد بدن بیمار شده و از فاصله کم درون بدن بین دوالکترود عبور می کند و به الکترود بیمار باز می گردد. بنابراین به جز ناحیه ی کوچکی  از محل برش جریان، از قسمت دیگری از بدن عبور نخواهد کرد. ‏نحوه اتصال الکترود مرجع (‏Plate‏)1- حالت زمین شده  ‏‎(Grounded)‎‏2- حالت مرجع زمین شده   ‏‎(Earth Grounded)‎‏3- ایزوله شده / شناور   ‏‎ (Isolated / Flaoting)‎

حالت الکترود صفحه ای مرجعالکترود صفحه ای با نام های مختلف الکترود خنثی، غیر فعال یا پخش کننده شناخته شده و به یکی از صورت های که در بالا  به آن اشاره شد، استفاده می گردد:1- حالت زمین شده     ‏الکترود صفحه ای زمین شده ، بیمار را در برابر پتانسیل های فرکانس رادیویی که به زمین مربوط می شود، محافظت می کند، ولی در برابر جریان نشتی فرکانس پایین تولید شده بوسیله تجهیزات دیگر متصل شده به بیمار محافظت نمی کند.2- حالت مرجع زمین شده یا خازنی  صفحه مرجع زمین شده یا خازنی، بیمار را در برابر افزایش پتانسیل فرکانس رادیویی محافظت می کند. همچنین جریان نشتی از دیگر دستگاه‎ ‎های متصل شده به بیمار را محدود می کند.‏‎ ‎در این حالت اگر اتصال زمین دیگر وسایل وصل شده به بیمار اشکال پیدا کند یا‎ ‎‏ به صورت صحیح وصل نشده باشد، ممکن است جریان نشتی فرکانس پایین افزایش یابد و برای بیمار خطرناک باشد.3- ایزوله شده / شناور  ‏الکترود صفحه ای در حالت شناور از بیمار در برابر نشت جریان فرکانس پایین محافظت می کند ولی در عوض ممکن است پتانسیل فرکانس رادیویی در بدن بیمار تا حد خطرناکی افزایش یابد.‏

واحد جراحی الکتریکی در دندانپزشکیهمانگونه که در مباحث مقدماتی عنوان شد، از واحد جراحی الکتریکی ‏‎(Electrosurgical Unit)‎‏ در بخش های مختلف جراحی استفاده می گردد. جراحی های مرتبط با دندان نیز از این قاعده مستثنی نبوده و می توان از تکنینک های فوق در دندانپزشکی نیز بهره برد. نکته مهم در به کارگیری این تجهیزات در جراحی های دندانی، محدوده فرکانسی و توان مورد استفاده است که همانطور که عنوان شد، برای کاربردهای مختلف، متفاوت خواهد بود. ‏بر طبق استانداردهای موجود در انجمن دندانپزشکی آمریکا ‏‎(ANSI/ADA)‎، تجهیزات الکتروسرجری پر کاربرد در دندانپزشکی در محدوده فرکانسی 1.5 تا 4 مگاهرتز عملکرد مناسبی داشته و دارای ماکزیمم توان خروجی 100 وات و کمتر است، به علاوه اینکه حداقل مقدار توان، 50 وات است که اعداد فوق با قابلیت ماکزیمم کارائی در نظر گرفته می شود. همچنین بواسطه سروکار داشتن جراح با یک ناحیه موضعی کوچک و البته با حساسیت بالاتر نسبت به بافت بخش های دیگر بدن، توصیه می گردد که از تجهیزات الکتروسرجری دوقطبی ‏‎(Bipolar)‎‏ و یا دستگاه هائی که قابلیت سوئیچینگ بین حالت تک قطبی و دوقطبی دارند، استفاده گزدد تا در صورت نیاز و بسته به کاربرد‏‎ ‎بتوان حالت کاری دستگاه را تغییر داد. ‏

تست های حفاظت الکتریکی بحث حفاظت الکتریکی در تجهیزات پزشکی از جایگاه ویژه ای برخوردار است و این مسئله، در تجهیزاتی چون یونیت های الکتروسرجری با حساسیت بیشتری دنبال می شود. تجهیزات جراحی الکتریکی از هر نوع و با هر کاربردی، از استانداردهای جهانی پیروی نموده و عملا بدون این استانداردها فابل استفاده نخواهند بود. لیست برخی عناوین تست های مربوط به اینگونه تجهیزات در زیر آورده شده است : ‏

IEC 60601-1-1 ; Electrical Safety for Medical DevicesIEC 60601-1-2 ; European Standard for Electro Magnetic Compatibility IEC 60601-1-2 ; High Frequency Surgical Particular StandardsUL 2601-1 (UL 60601-1) ; North American Safety for Medical Devices IEC 60601-1-4 ; European Standard for Programmable Medical DevicesAAMI HF18 ; Electrosurgical Units ‎

تحقیق درباره ی توان الکتریکی که اغلب به عنوان برق یا الکتریسیته شناخته می شود

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 61

توان الکتریکی که اغلب به عنوان برق یا الکتریسیته شناخته می شود، شامل تولید و ارایه انرژی الکتریکی به میزان کافی برای راه اندازی لوازم خانگی، تجهیزات اداری، دستگاه های صنعتی و فراهم آوردن انرژی کافی برای روشنایی، پخت و پز، گرمای خانگی و صنعتی و فرایندهای صنعتی بکار می رود.

تاریخچه

اگرچه که الکتریسته به عنوان نتیجه واکنش شیمیایی ای که در یک پیل الکترولیک از زمانی که الساندرو ولتا در سال1800م این آزمایش را انجام داد، شناخته می شده است، اما تولید آن به این روش گران بوده و هست. در سال 1831م، میشل فارادی ماشینی ابداع کرد که از حرکت چرخشی تولید الکتریسته می کرد، اما حدود پنجاه سال طول کشید تا این فن آوری از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شود. در سال 1878م، توماس ادیسون جایگزین عملی تجاری ای را برای روشنایی های گازی و سیستم های حرارتی ایجاد کرد و به فروش رساند که از الکتریسته جریان مستقیمی استفاده می کرد که بطور منطقه ای تولید و توزیع شده بود، استفاده می کرد. در سیستم جریان مستقیم ادیسون، ایستگاه های تولید توان اضافی می بایست نصب می شدند. بدلیل اینکه ادیسون قادر نبود سیستمی را تولید کند که به ژنراتورهای چندگانه اجازه بدهد که به یکدیگر متصل شوند، گسترش سیستم او نیاز داشت که تمامی ایستگاه های تولید جدید مورد نیاز ساخته شوند. نیاز به نیروگاه های اضافی ابتدا توسط قانون اهم بیان شده است: بدلیل اینکه تلفات با مربع جریان یا بار و با خود مقاومت متناسب است، بکار بردن کابل های طولانی در سیستم ادیسون به مفهوم داشتن ولتاژهای خطرناک در برخی نقاط یا کابل های بزرگ و گران قیمت و یا هر دوی اینها بود. نیکولا تسلا که مدت کوتاهی برای ادیسون کار می کرد و تئوری الکتریسته را بگونه ای درک کرده بود که ادیسون درک نکرده بود، سیستم جایگزینی را ابداع کرد که از جریان متناوب استفاده می کرد. تسلا بیان داشت که دو برابر کردن ولتاژ جریان را نصف می کند و منجر به کاهش تلفات به میزان 4/3 می شود و تنها یک سیستم جریان متناوب اجازه انتقال بین سطوح ولتاژ را در قسمت های مختلف آن سیستم ممکن می سازد. او به توسعه و تکمیل تئوری کلی سیستم اش ادامه داد و جایگزین تئوری و عملی ای را برای تمامی ابزارهای جریان مستقیم آن زمان ابداع کرد و ایده های بدیعش را در سال 1887م در 30 حق انحصاری اختراع به ثبت رساند. در سال 1888م کار تسلا مورد توجه جرج وستینگهاوس که حق انحصاری اختراع یک ترانسفورماتور را در اختیار داشت و یک کارخانه روشنایی را از سال 1886م در گریت بارینگتون، ماساچوست راه اندازی کرده بود، قرار گرفت. اگرچه که سیستم وستینگهاوس می توانست از روشنایی های ادیسون استفاده کند و دارای گرم کننده نیز بود، اما این سیستم دارای موتور نبود. توسط تسلا و اختراع ثبت شده اش، وستینگهاوس یک سیستم قدرت برای یک معدن طلا در تلورید، کلورادو در سال 1891 ساخت که دارای یک ژنراتور آبی 100 اسب بخار(75 کیلو وات) بود که یک موتور 100 اسب بخار (75 کیلو وات) را در آنسوی خط انتقالی به فاصله 5/2 مایل (4 کیلومتر) تغذیه می کرد. سپس در یک قرارداد با جنرال الکتریک که ادیسون مجبور به فروش آن شده بود، شرکت وستینگهاوس اقدام به ساخت یک نیرگاه در نیاگارا فالس کرد که دارای سه ژنراتور تسلای 5000 اسب بخار بود که الکتریسته را به یک کوره ذوب آلومینیوم در نیاگارا ، نیویورک و به شهر بوفالو، نیویورک به فاصله 22 مایل (35 کیلومتر) انتقال می داد. نیروگاه نیاگارا در 20 آوریل 1895م شروع به کار کرد.

انرژی الکتریکی در حال حاضر

امروزه سیستم انرژی الکتریکی جریان متناوب تسلا کماکان مهمترین ابزار ارایه انرژی الکتریکی به مصرف کنندگان در سراسر جهان است. با وجود جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVXC) برای ارسال مقادیر عظیم الکتریسته در طول فواصل بلند بکار می رود، اما قسمت اعظم تولید الکتریسته، انتقال توان الکتریکی، توزیع الکتریسته و داد و ستد الکتریسته با استفاده از جریان متناوب محقق می شود. در بسیاری از کشورها شرکت های توان الکتریکی کلیه زیرساخت ها را از نیروگاه ها تا زیرساخت های انتقال و توزیع در اختیار دارند. به همین علت، توان الکتریکی به عنوان یک حق انحصاری طبیعی در نظر گرفته می شود. صنعت عموماْ به شدت با کنترل قیمت ها کنترل می شود و معمولا مالکیت و عملکرد آن در دست دولت است. در برخی کشورها بازارهای الکتریسته وسیع با تولید کننده ها و فروشندگان الکتریسته، الکتریسته را مانند پول نقد و سهام معامله می کنند.

ترانسفورماتور

مهندسی و فن‌آوری > مهندسی > مهندسی برقعلوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته م مغناطیس > الکتریسیتهعلوم طبیعت > فیزیک > فیزیک جامد و الکترونیک > فیزیک الکترونیک

(cacheX)

مقدمه

قسمت اعظم انرژی الکتریکی مورد نیاز انسان در تمام کشورهای جهان ، توسط مراکز تولید مانند نیروگاههای بخاری ، آبی و هسته‌ای تولید می‌شود. این مراکز دارای توربینها و آلترناتیوهای سه فاز هستند و ولتاژی که بوسیله ژنراتورها تولید می‌شود، باید تا میزانی که مقرون به صرفه باشد جهت انتقال بالا برده شود. گاهی چندین مرکز تولید بوسیله شبکه‌ای به هم مرتبط می‌شوند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز را بطور مداوم و به مقدار کافی در شهرها و نواحی مختلف توزیع کنند.

تحقیق درباره ی تولید انرژی الکتریکی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

تولید انرژی الکتریکی

نوشتار اصلی: تولید انرژی الکتریکی

بیشتر نیروگاه‌های برق-آبی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی پتانسیل آب پشت یک سد تامین می‌کنند. در این حالت انرژی تولیدی از آب به حجم آب پشت سد و اختلاف ارتفاع بین منبع و محل خروج آب سد وابسته‌است. به این اختلاف ارتفاع، ارتفاع فشاری می‌گویند و آن را با H (مخفف Head) نمایش می‌دهند. در واقع میزان انرژی پتانسیل آب با ارتفاع فشاری آن متناسب است. برای افزایش فاصله یا ارتفاع فشاری، آب معمولاً برای رسیدن به توربین آبی فاصله زیادی را در یک لوله بزرگ (penstock) طی می‌کند.

برشی از یک سد و یک نیروگاه آبی.نیروگاه آب تلمبه‌ای، نوعی دیگر از نیروگاه آبی است. وظیفه یک نیروگاه آب تلمبه‌ای پشتیبانی شبکه الکتریکی در ساعات اوج مصرف (ساعات پیک) است. این نیروگاه تنها آب را در ساعات مختلف بین دو سطح جابجا می‌کند. در ساعاتی که تقاضای برای انرژی الکتریکی پایین است با پمپ کردن آب به یک منبع مرتفع انرژی الکتریکی را به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می‌کند. در زمان اوج مصرف آب دوباره از مخزن به سمت پایین جاری می‌شود و با چرخاندن توربین آبی موجب تولید برق و رفع نیاز شبکه می‌گردد. این نیروگاه‌ها با ایجاد تعادل در ساعات مختلف موجب بهبود ضریب بار شبکه و کاهش هزینه‌های تولید انرژی الکتریکی می‌شوند.

از دیگر انواع نیروگاه‌های آبی می‌توان به نیروگاه‌های جزر و مدی اشاره کرد. همانطور که از نام این نیروگاه‌های مشخص است این نیروگاه‌ها نیروی مورد نیاز خود را از اختلاف ارتفاع آب در بین شبانه روز تامین می‌کنند. منابع در این دسته از نیروگاه‌ها نسبت به بقیه کاملاً قابل پیشبینی هستند. این نیروگاه‌ها همچنین می‌توانند در مواقع اوج مصرف به عنوان پشتیبان شبکه عمل کنند.

برخی نیروگاه‌های آبی که تعداد آنها زیاد هم نیست از انرژی جنبشی آب جاری استفاده می‌کنند. در این دسته از نیروگاه‌ها نیازی به احداث سد نیست توربین این نیروگاه‌ها شبیه یک چرخ آبی عمل می‌کند. این نوع استفاده از انرژی شاخه نسبتاً جدیدی از علم جنبش مایعات است.

معادله

یک معادله ساده برای محاسبه تقریبی انرژی الکتریکی در یک نیروگاه برق آبی وجود دارد که به صورت زیر است:

در معادله بالا P توان خروجی در واحد وات، h ارتفاع فشاری در واحد متر، r میزان آب خارج شده در واحد مترمربع در ثانیه و K ضریب تبدیل در ۷۵۰۰ وات است (با پیش شرط راندمان ۷۶٪ ،شتاب ثقل ۹٫۸۱ متر بر مجذور ثانیه و آب تازه با چگالی ۱۰۰۰ کیلوگرم به ازای هر متر مربع. البته در توربین‌های بزرگ و پیشرفته راندمان معمولاً بالاتر این مقدار است و در توربین‌ها فرسوده این راندمان کمتر است).

میزان تولید انرژی الکتریکی در یک نیروگاه آبی به شدت به میزان آب موجود وابسته‌است و در فصول مختلف میزان تولید می‌تواند به نسبت ۱۰ به ۱ متفاوت باشد.

سد

نوشتار اصلی: سد

سد دیواری محکم از سنگ وسیمان و یا ساروج است که به منظور مهار کردن آب در عرض دره یا میان دو کوه ایجاد می‌شود. برعکس خاکریزها که برای جلوگیری از ورود آب رودخانه یا دریا به مناطق اطراف ساخته می‌شوند در سدها هدف از مهار کردن آب استفاده از آن است.

منبع آب پشت یک سد در لوگزامبورگ.سدها از نظر مشخصه‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند این مشخصه‌ها معمولاً شامل:

طول سد: از نظر طول سدهای با طول بیش از ۱۵ متر را سدهای بزرگ و سدهای با طول بیش از ۱۵۰ متر را سدهای بسیار بزرگ می‌نامند.

هدف از احداث سد: اهداف ساخت یک سد می‌توانند متفاوت باشند به طوری که بسیاری از سدها بیشتر از یک هدف را دنبال می‌کنند این اهداف می‌توانند شامل آبیاری یا تامین آب مناطق شهری یا زمین‌های کشاوزی، تولید انرژی الکتریکی، ایجاد فضای تفریحی، کنترل سیل و... باشند.

ساختار سد: از نظر ساختار، با توجه به مصالح مصرف شده یا تکنولوژی ساخت سدها باهم متفاوت هستند. سدها از نظر مصالح مصرف شده می‌توانند چوبی، خاکی یا بتنی باشند.

مزایا

ملاحظات اقتصادی

بیشترین مزیت استفاده از نیروگاه‌ها آبی عدم نیاز به استفاده از سوخت‌ها و در نتیجه حذف هزینه‌های مربوط به تامین سوخت است. درواقع هزینه انرژی الکتریکی تولیدی در یک نیروگاه آبی تقریباً از تغییرات قیمت سوخت‌های فسیلی نظیر نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ مصون است. همچنین عمر متوسط نیروگاه‌های آبی در مقایسه با نیروگاه‌های گرمایی بیشتر است، به طوری که عمر برخی از نیروگاه‌های آبی که هم‌اکنون در حال استفاده هستند به ۵۰ تا ۱۰۰ سال پیش بازمی‌گردد. هزینه کار این نیروگاه‌ها در حالی که به صورت خودکار کار کنند کم است و بجز در موارد اضطراری به پرسنل زیادی در نیروگاه نیاز نخواهد بود.

در موقعیت‌هایی که استفاده از سد چندین هدف را پوشش می‌دهد، ساخت یک نیروگاه آبی هزینه نسبتاً کمی را به هزینه‌های ساخت سد اضافه می‌کند. ایجاد یک نیروگاه هیمچنین می‌تواند هزینه‌های مربوط به ساخت سد را جبران کند. برای مثال درآمد ناشی از فروش انرژی الکتریکی در سد «Three Gorges» که بزرگ‌ترین سد جهان است با فروش انرژی الکتریکی تولیدی در سد در طول ۵ تا ۷ سال جبران شده‌است.

انتشار گازهای گلخانه‌ای

در صورتی که سوختی در نیروگاه سوخته نشود، دی اکسید کربن (که یک گاز کلخانه‌ای است) نیز در نیروگاه تولید نخواهد شد. البته در مراحل احداث نیروگاه مقدار ناچیزی گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود که در مقابل میزان دی‌اکسید کربن تولیدی در نیروگاه‌های گرمایی که از سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی گرمایی استفاده می‌کنند بسیار ناچیزاست. البته در این نیروگاه‌ها بر اثر اجتماع آب پشت سد گازهایی متساعد می‌شود که در پایین به آنها اشاره شده‌است.

یک توربین آبی وصل شده به یک مولد الکتریکی.

فعالیت‌های وابسته

تحقیق درباره ی جوش قوس الکتریکی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 2

جوش قوس الکتریکی

جوش قوس الکتریکی یکی از متداول ترین روشهای اتصال قطعات کار می باشد، ایجاد قوس الکتریکی عبارت از جریان مداوم الکترون بین دو الکترود و یا الکترود و یا الکترود و کار بوده که در نتیجه آن حرارت تولید می شود. باید توجه داشت که برای برقراری قوس الکتریک بین دو الکترود و یا کار و الکترود وجود هوا و یا یک گاز هادی ضروری است. بطوریکه در شرایط معمولی نمی توان در خلاء جوشکاری نمود.در قوس الکتریکی گرما و انرژی نورانی در مکانهای مختلف یکسان نبوده بطوریکه تقریباً 43% از حرارت درآند و تقریباً 36% در کاتد و 21% بقیه بصورت قوس ظاهر می شود. دمای حاصله از قوس الکتریکی بنوع الکترودهای آن نیز وابسته است بطوریکه در قوس الکتریکی با الکترودهای ذغالی تا 3200 درجه سانتیگراد در کاتد و تا 3900 در آند حرارت وجود دارد. دمای حاصله در آندو کاتد برای الکترودهای فلزی حدوداً 2400 درجه سانتیگراد تا 2600 درجه تخمین زده شده است.در این شرایط درجه حرارت در مرکز شعله بین 6000 تا 7000 درجه سانتیگراد می باشد از انرژی گرمائی حاصله در حالت فوق فقط 70% تا 60% در قوس الکتریک مشاهده گردیده که صرف ذوب کردن و عمل جوشکاری شده و بقیه آن یعنی 30% تا 40% بصورت تلفات گرمائی به محیط اطراف منتشر می گردد.طول قوس شعله Arc length بین 8/0 تا 6/0 قطر الکترود می باشد و تقریباً 90% از قطرات مذاب جدا شده از الکترود به حوضچه مذاب وارد می گردد و 10% باطراف پراکنده می گردد. برای ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ کم بین 40 تا 50 ولت در جریان مستقیم و 60 تا 50 ولت در جریان متناوب احتیاج می باشد ولی در هر دو حالت شدت جریان باید بالا باشد نه ولتاژانتخاب صحیح الکترود برای کارانتخاب صحیح الکترود برای جوشکاری بستگی به نوع قطب و حالت درز جوش دارد مثلاً یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه با ضخامت زیاد حداکثر با قطر اینچ که معادل 2 میلیمتر است برای ردیف اول گرده جوش استفاده می گردد تا کاملاً در عمق جوش نفوذ نماید. ولی چنانچه از الکترود با قطر بیشتر استفاده شود مقداری تفاله در ریشه جوش باقی خواهد ماند. که قدرت و استحکام جوش را تقلیل می دهدانتخاب صحیح الکترود( از نظر قطر(بایستی توجه داشت که همیشه قطر الکترود از ضخامت فلز جوشکاری کمتر باشد هر چند که در بعضی از کارخانجات تولیدی عده ای از جوشکاران الکترود با ضخامت بیشتر از ضخامت فلز را به کار می برند. این عمل بدین جهت است که سرعت کار زیادتر باشد ولی انجام آن احتیاج به مهارت فوق العاده جوشکار دارد.همچنین انتخاب صحیح قطر الکترود بستگی زیاد به نوع قطب ( + یا - ) و حالت درز جوش دارد مثلاً اگر یک درز V شکل با زاویه کمتر از 40 درجه باشد بایستی حداکثر از الکترود با قطر پنج شانزدهم اینچ برای ردیف اول گرده جوش استفاده کرد تا کاملاً بتوان عمق درز را جوش داد. چنانچه از الکترود با قطر زیادتر استفاده شود مقداری تفاله در جوش باقی خواهد ماند که قدرت و استحکام جوش را به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد داد. در حین جوشکاری گاهی اوقات جرقه هائی به اطراف پخش می شود که دلایل آن چهار مورد زیر است.1. ایجاد حوزه مغناطیسی و عدم کنترل قوس الکتریکی2. ازدیاد فاصله الکترود نسبت به سطح کار3. آمپر بیش از حد یا آمپر بالای غیر ضروری4. عدم انتخاب قطب صحیح برای جوشکاری