مبانی رله و حفاظت

حفاظت تجهیزات و دستگاه های سیستم قدرت در مقابل عیوب و اتصالیها ، به وسیله کلید قدرت انجام می گیرد قبل از اینکه کلید قدرت بتواند باز شود، سیم پیچی عمل کننده آن باید تغذیه شود این تغذیه به وسیله رله های حفاظتی انجام می پذیرد. رله به دستگاهی گفته می شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی مانند ولت و جریان و یا کمیت فیزیکی مثل درجه حرارت و حرکت روغن (در رله بوخهولس) تحریک شده و باعث به کار افتادن دستگاههای دیگر و نهایتاً قطع مدار به وسیله کلید قدرت (در سیستم تولید و انتقال و توزیع) یا دژنکتور می گردد.

بنابراین به وسیله رله:

- محل وقوع عیب از شبکه جدا سازی شده باعث می شود که سایر قسمتهای سالم شبکه همچنان به کار خود ادامه دهند و پایداری و ثبات شبکه به همان حالت قبلی محفوظ بماند.

- تجهیزات و دستگاهها در مقابل عیوب و اتصالی ها محافظت شده و میزان خسارات وارده به آنها محدود گردد. سبب به وجود آمدن اتصالی ها و تأثیرات آنبه دو علت زیر اتصالی ها می توانند به وجود آیند:

الف – تأثیرات داخلی

تأثیرات داخلی که باعث خراب شدن و از بین رفتن دستگاهها یا خطوط انتقال و توزیع می شود عبارتند از: فاسد شدن قسمتهای عایق در یک مولد، ترانسفورماتور، خط، کابل و غیره. این ضایعات و امکانات مکن است مربوط به عمر عایق، عدم تنظیم صحیح، عدم ساخت صحیح و یا عدم نصب صحیح عایق باشد.

ب – تأثیرات خارجی

تأثیرات خارجی شامل تأثیرات زیادی است از آن جمله رعد و برق، اضافه بار که باعث به وجود آمدن حرارت شود، برف و باران ، باد و طوفان، شاخه درختها ، حیوانات و پرندگان، سقوط اشیاء اشتباه در عملیات و خسارتهایی که یه وسیله مردم وارد می شود و غیره . وقتی که یک اتصالی در مداری رخ دهد، جریان افزایش یافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسیل ) نقصان پیدا می کند افزایش جریان حرارت زیادی را به وجود آورده که ممکن است منجر به آتش سوزی یا انفجار شود. اگر اتصالی به صورت جرقه باشد ممکن است خسارت زیادی به بار آورد. برای مثال اگر جرقه ای بر روی خط انتقال نیرو به وجود آمده و سریعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتیجه سبب قطع برق برای مدت طولانی خواهد شد . نقصان ولتاژ که در اثر یک اتصالی به وجود آید می آید برای دستگاههای الکتریکی بسیار زیان آور است و اگر این ولتاژ ضعیف برای چند ثانیه ایی ادامه داشته باشد، موتورهای مشترکین از کار باز ایستاده ، دوران مولدهای برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جریان شدید و ولتاژ ضعیف به سبب اتصالی در مدار می بایست به فوریت اتصالی کشف و برطرف گردد و جریان ولتاژ به حالت عادی باز گردانده شود.

رله های جریانی: 

رله های جریانی به منظور حفاظت شبکه های الکتریکی در مقابل عیوب ناشی از خطاهای جریان بکار میروند. 

عمده عیوبی که توسط رله های جریانی تشخیص داده می شوند عبارت است از: 

اتصال کوتاه در شبکه اضافه جریان اضافه بارجریان نشتی (ارت فالت) عدم تقارن جریان سه فاز کاهش بار (در مورد موتورها) افزایش مدت زمان راه اندازی (در مورد موتورها)قفل بودن روتور (در مورد موتورها) حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و اتصالی زمین: اولین و یکی از مهمترین حفاظت هایی که در یک سیستم وجود دارد حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و نشتی زمین می باشد. این حفاظت ها با حفاظت اضافه بار تفاوت آشکاری دارد چون حفاظت اضافه بار بر اساس ظرفیت حرارتی واحد می باشند. در این نوع حفاظت جریان سه فاز توسط سه عدد ترانسفورمر جریان حس می گردند و به رله انتقال می یابند و بر اساس آن حفاظت صورت می گیرد. در مورد حفاظت بالا منحنی قطع رله از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است زیرا حفاظت صحیح بر اساس آن صورت میگیرد.

این رله ها می توانند دارای دو گروه منحنی قطع باشند: 

نوع زمان ثابت که پارامتر جریان و زمان به هم وابستگی ندارند و به صورت جداگانه تنظیم می گردند و رله بر اساس جریان تنظیمی در زمان تنظیم شده فرمان قطع را صادر می کنند. نوع زمان کاهشی که در این حالت زمان قطع رله با یک منحنی به جریان عبوری از رله مرتبط می باشد . به این صورت که هر چه جریان عبوری از رله بیشتر گردد زمان قطع رله کمتر خواهد بود.

بسته به عملکرد و نوع استفاده از رله منحنی های استانداردی برای این رله ها تعریف می گردد که بشرح زیر است:

Standard Inverse Curve (SIT)

Very Inverse Curve (VIT)

Extremely Inverse Curve (EIT)

Ultra Inverse Curve (UIT)

حفاظت سیستم های الکتریکی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و امروزه کمپانی های متعددی در حال طراحی و ساخت رله های حفاظتی می باشند .

برخی از کمپانی های معتبر که در این زمینه مشغول به فعالیت می باشند عبارتند از:

Siemens , Alstom , ABB , GE Power , Schneider , CEE , Reyroll 

به طور کلی رله های حفاظتی باید دارای مشخصات زیر باشند: 

سرعت عملکرد : این پارامتر در رله های حفاظتی بسیار حائز اهمیت است چون رله های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش های معیوب را از قسمت های سالم جدا نمایند .

حساسیت:

این پارامتر به حداقل جریانی که سبب قطع رله می گردد بر میگردد. 

تشخیص و انتخاب در شرایط خطا: این پارامتر نیز بسیار مهم است زیرا در شبکه هایی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی هستند هنگام وقوع خطا می باید قسمت معیوب به درستی تشخیص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمتهای سالم به کار خود ادامه دهد. پایداری : این پارامتر به این باز میگردد که یک رله حفاظتی به تمامی خطاهایی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطاهای این محدوده عکس العملی نشان ندهد .

دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گیری:

الف) رله های جریانی : این رله ها بر اساس میزان جریان ورودی به رله عمل می کند . حال این جریان می تواند جریان فازها , جریان سیم نول , مجموع جبری جریانهای فازها باشد (رله های جریان زیاد – رله های ارت فالت و .... ) و جریان ورودی رله می تواند تفاضل دو یا چند جریان باشد ( رله های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت )

ب) رله های ولتاژی : این رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل میکند این ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه یا کمبود ولتاژ و ....) و یا میتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد ( رله تغییر مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز)

ج) رله های فرکانسی : این رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل میکند ( رله های افزایش و کمبود فرکانس)

د) رله های توانی : این رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هایی که جهت توان را اندازه گیری می کنند یا رله هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه گیری می کنند .

ه) رله های جهتی : این رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان عمل میکنند مانند رله های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سو تغذیه رینگ و پارالل بکار می روند و یا رله های جهت توان که جهت پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن بکار میرود . و) رله های امپدانسی : مانند رله های دیستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند . ز) رله های وابسته به کمیت های فیزیکی : مانند حرارت – فشار – سطح مایعات و .... مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها

ح) رله های خاص : رله هایی هستند که برای منظورهای خاص به کار میروند مثلا رله تشخیص خطای بریکر – رله مونیتورینگ مدار تریپ بریکر – رله لاک اوت و .....

تفاوت نوت بوک و لب تاب

سهم بازار نت‌بوک در بازار رایانه به سرعت در حال افزایش است و این دستگاه‌ اغلب به‌عنوان جایگزین آینده لپ‌تاپ‌ها دانسته می‌شود، با این همه همچنان برخی از کاربران در مورد اینکه نت‌بوک چیست و چه فرقی با لپ‌تاپ دارد سردرگمند.

بی‌شک لپتاپ و نت‌بوک هر دو مزایا و معایبی دارند اما می‌توان از چند نظر تفاوت آن‌ها را مورد ملاحظه قرار داد تا با توجه به کاری که انجام می‌دهیم دریابیم کدامیک برای ما مناسب‌تر خواهد بود.

اندازه:

آنچه در نظر اول در مورد نت‌بوک جلب توجه می‌کند، اندازه آن است؛ نمایشگر نت‌بوک معمولا از هفت تا ۱۰ اینچ است اما اندازه لپ‌تاپ‌ها معمولا از ۱۴ اینچ آغاز می‌شود. این مساله موجب می‌شود نت‌بوک‌ها در مقایسه با لپ‌تاپ‌ها بسیار کوچک‌تر و سبک‌تر باشند. همچنین قابل حمل‌تر بوده و می‌توانند در کیف یا کوله پشتی کوچک حمل شوند.

وضوح:

بیش‌تر نت‌بوک‌ها در حال حاضر وضوح تصویری ۱۰۲۴ در ۶۰۰ را فراهم می‌کنند؛ هر وضوحی پایین‌تر از این میزان به کاربر اجازه نمی‌دهد یک صفحه وب را به‌طور کامل مشاهده کند و مجبور است برای خواندن کل متن صفحه را به عقب یا جلو ببرد.

قدرت:

اندازه کوچک نت‌بوک‌ها آن‌ها را از نظر مصرف نیرو بهینه می‌کند، بنابراین می‌توان از یک نت‌بوک به مدت پنج تا شش ساعت بدون شارژ مجدد باتری استفاده کرد که سه برابر طولانی‌تر از یک لپ‌تاپ معمولی است. این ویژگی به همراه راحتی حمل، نت‌بوک را به دستگاه پرطرفدار مسافران مسافت‌های دور تبدیل می‌کند.

کارآمدی:

اندازه، تنها تفاوت میان لپ‌تاپ و نت‌بوک نیست؛ عیب اصلی نت‌بوک‌ها مربوط به کارآمدی ضعیف‌تر آن‌ها از نظر سخت افزاری است. سرعت هارددرایو و پردازنده حافظه‌های گرافیکی پایین‌تر به‌طور روشن ارزشی به جذابیت نت‌بوک‌ها اضافه نمی‌کند.

بنابراین انجام هرگونه کار سنگین مانند ویرایش گرافیک یا ویدیو به آسانی کار در لپ‌تاپ‌ها نخواهد بود. حتی پخش بیش از اندازه ویدیو در سایت‌هایی مانند یوتیوب نیز می‌تواند نت‌بوک را به میزان قابل ملاحظه‌ای آهسته کند.

کی‌بورد:

یک ایراد عمده وارد شده در مورد نت‌بوک‌ها به ابعاد کی‌بورد آن‌ها مربوط است. در صورتی که کاربر انگشتان بلندی داشته باشد، مجبور است زمان زیادی برای تصحیح آنچه که تایپ کرده صرف کند. نت‌بوک‌ها معمولا کی‌بوردهای کوچکی دارند که تایپ با آن‌ها را دشوار می‌کند.

درایوهای نوری و اتصال به اینترنت:

نت‌بوک‌ها معمولا درایو دیسک نوری ندارند، به این معنی که از CD یا DVD خبری نیست. با این همه اتصال به اینترنت یک مساله محوری در تمامی نت‌بوک‌هاست. تمامی آن‌ها با وای فای تعبیه شده عرضه شده و شمار روزافزونی از آن‌ها به بلوتوث مجهز شده‌اند، بنابراین می‌توانند برای اتصال به اینترنت به یک شبکه تلفن همراه نسل سوم متصل شوند.

قیمت:

نکته آخری که چندان هم کم اهمیت نیست، قیمت است؛ نت‌بوک‌ها بسته به امکانات بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ دلار قیمت دارند، در حالی که ارزان‌ترین لپ‌تاپ از ۴۰۰ دلار آغاز می‌شود.

با یک لپ‌تاپ مدل پایین می‌توان به اینترنت متصل شد، اسناد را ایجاد و ویرایش کرد و بازی‌هایی را اجرا کرد که برای نمایش بدون مشکل نیاز به گرافیک بالایی ندارند. مدل‌های بالاتر ظرفیت ذخیره‌سازی بیش‌تر، RAM بالاتر وامکانات بیش‌تری دارند.

شاید شما فرق میان نوت بوک و نت بوک ها را ندانید و شاید هم نام نت بوک ها را نشنیده باشید . اما تفاوت هایی میان نوت بوک و نت بوک وجود دارد که اکثرا با نوت بوک بیشتر آشنا هستید و اطلاعات دارید و تعداد کمی از نت بوک ها شاید اطلاعات داشته باشند. در این مطلب می خواهیم به مقایسه و فرق این دو بپردازیم.

خوب همانطور که می دانید لپ تاپ به رایانه های قابل حمل، کوچک و نسبتاً سبک گفته می‌شود. که وزن آن به اندازه و مواد مصرف شده در ساخت آن بستگی دارد. این رایانه کوچک ‌تر از رایانه‌های رومیزی است لپ تاپ مانند کامپیوترهای کوچک است. و ویژگی های آن نیز مانند کامپیوترهای رومیزی است و مانند آن عمل می‌کنند ولی برای استفاده متحرک به صورت بهینه درآمده‌اند.

لپ تاپ ها عموما به شکل نوت بوک یا همان دفترچه یادداشت در آمده اند و ابعاد آنها به طور معمول در محدوده ۸ × ۱۰ اینچ صفحه نمایش ۱۳ اینچی و ۲۲×۲۷سانتی متر تا ۱۱ × ۱۵ اینچ صفحه نمایش ۱۷ اینچی و ۲۸×۳۹سانتی متر عرضه شده اند.

وضخامت ۱٫۵ – ۰٫۷ اینچ (۳-۱۸ میلیمتر اگر چه از صفحه نمایش های کوچکتر و بزرگتر نیز استفاده می شود. وزن لپتاپهای پیشرفته ۳ تا ۱۲ پوند است ۵٫۴ – ۱٫۴ کیلوگرم می باشد. لپ تاپ های قدیمی معمولا سنگین تر هستند.

فکر کنم با این توضیحات متوجه شدید که چرا به لپ تاپ ، نوت بوک هم می گویند.

حال بپردازیم ببینیم نت بوک Net Book چیست؟ نت بوک ها لپ تاپ هایی هستند سبک وزن ، مقرون به صرفه ، با بهروری انرژی و به خصوص برای ارتباطات بی سیم و دسترسی به اینترنت مناسب هستند از این رو نت بوک دستگاه ای است که دارای عملکرد بالا در محاسبات مبتنی بر وب است که به جای نوت بوکها که سایز بزرگتری دارند با تمرکز روی الویت مرور وب و پست الکترونیکی (ایمیل) طراحی شده اند. نت بوک ها به شدت به اینترنت تکیه دارند و برای دسترسی از راه دور به یک برنامه مبتنی بر وب در نظر گرفته شده اند و به طور فراینده ای محاسبات کاربران بر روی سرورها قرار دارد و سرویس گیرنده ها که کاربران می باشند نیاز به کامپیوتر با قدرت کمتری دارند.

ابعاد نت بوک ها از محدوده زیر ۵ اینچ تا بیش از ۱۲اینچ را شامل می شوند که بیشتر بین ۹ و ۱۱ اینچ هستند و وزن آن ۱٫۴- ۰٫۹ کیلوگرم (۲تا ۳پوند) است.

نوت بوک عمدتا با سیستم عامل های سبک وزن مانند لینوکس ، ویندوز ایکس پی و ویندوز ۷ نسخه Starter edition فروش می روند. و حتی می دانید که مایکروسافت ویرایش Windows 7 Starter را برای نت بوک ها عرضه کرده است و در اکثر نت بوک ها این نسخه از سیستم عامل ویندوز نصب شده است. پس نت بوکها سخت افزارهای قوی ندارند و برای محاسبات سنگین و نرم افزارهای تخصصی مناسب نیستند و اساس کار آنها بر اینترنت استوار است.

فکر کنم دیگه متوجه شده اید که فرق اصلی بین نوت بوک ها و نت بوک ها چیست ، و اگر فقط یک کاربر اینترنت هستید و به محاسبات سنگین نیاز ندارید بهتر است یک نت بوک Netobook تهیه کنید و از نت بوک ها استفاده کنید

تفاوت لپ تاپ با نوت بوک

کامپیوتر های کیفی به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که می توان از ان ها به لپ تاپ ها و نوت بوک ها اشاره کرد.

تفاوت این دو در اجزای گوناگون انهاست.در نوت بوک ها اغلب CPU هایAthom به کار می رود.این سی پی یو ها نسبت به سی پی یو هایی که در لب تاپ ها به کار می رود Core 2 Dwo و یا Celeron ضعیف تر هستند.

از نظر صفحه نمایش از 13.5پایین تر را نوت بوک و بالاتر را لب تاپ می گوییم.

اصولا نوت بوک ها وزن سبکی دارند و دارای استحکام کمتری هستند و هارد به کار رفته شده در انها از نوع SSD است که از تکنولوژی فلش ها در ان استفاده می شود.

با این همه تفاوت اساسی بین این دو وجود ندارد و می توان نوت بوکی پیدا کرد که  CPU Core 2 Dwoدر ان به کار رفته باشد.

تفنگ الکترونیکی

چنانکه می‌دانیم در پرتاب‌کننده‌های متعارف، براثر انفجار باروت و آزاد شدنِ حجم قابل توجهی از گاز ناشی از انفجار، فشار قابل ملاحظه‌ای ایجاد می‌گردد که سیستم‌های مختلفِ پرتاب‌کننده در جهتِ استفاده از این فشار برای پرتابِ پرتابه و احیاناً مسلح کردنِ مجددِ پرتاب‌کننده طراحی شده‌اند. گرچه این سیستمِ انفجاریِ پرتاب، سرعت‌های خروجیِ قابلِ قبولی برای پرتابه حاصل می‌کند اما دارای معایبی نیز می‌باشد که عمدتاً عبارتند از صدا، آتش (یا نور)، و دود ناشی از انفجار باروت که از عواملِ عمده‌ی لودهنده‌ی محلِ شلیک می‌باشند، و نیز خطرات ناشی از انفجار ناخواسته‌ی خرج (یا باروتِ) لازم برای شلیک که باید همواره توسط نفر یا واحدِ شلیک‌کننده حمل شود. ازاین‌رو همواره سعی بر این بوده است که سیستم جایگزینی یافت شود که حتی‌الامکان عاری از معایب سیستم انفجاری بوده و حتی به‌علاوه سرعت‌های بیشتری را برای پرتابه حاصل نماید.

از آنجا که نیروهای الکترومغناطیسی، نیروهای نسبتاً قدرتمند و قابلِ کنترلی می‌باشند عموماً سیستمِ جایگزینِ فوق‌الذکر، در طراحی‌های مختلف جهتِ استفاده از این نیروها برای پیش‌رانشِ پرتابه جستجو شده است. توضیح اینکه براثر حرکت نسبیِ قطب‌های مختلف مغناطیسی و الکتریکی در مجاورتِ یکدیگر، برآنها نیروهایی اِعمال می‌شود که بزرگی و جهت آنها به شدت میادین مغناطیسی و الکتریکی و فاصله‌ی بین قطب‌ها و نیز سرعتِ جابجاییِ آنها نسبت به یکدیگر بستگی دارد. از آنجا که این پارامترها، به‌ویژه سرعتِ جابجایی، با استفاده از فناوری‌های موجود، به‌راحتی قابل کنترل و افزایش است به‌سهولت می‌توان علاوه بر هدایت و جهت‌دهی به نیروهای الکترومغناطیسی، آنها را به‌اندازه‌ی کافی افزایش داد و در سیستم‌های مختلف مهندسی، مثل الکتروموتورها، سولنوئیدها، توربین‌ها، و ...، از آنها استفاده کرد‌. طبیعی است که طراحانِ مختلف، به‌فکرِ استفاده از این نیروی بزرگِ قابل کنترل به‌عنوانِ نیروی پیش‌رانِ پرتابه باشند تا علاوه بر حذف معایبِ فوق‌الذکرِ سیستم انفجاری، احتمالاً سرعت‌های بیشتری برای پرتابه نیز به‌دست آید.

در همین راستا تاکنون عمدتاً دو سیستمٍ پرتابه‌ی الکترومغناطیسی در حد آزمایشی و نیمه‌صنعتی ساخته شده است که عبارتند از کویل‌گان و رِیل‌گان که در مورد آنها به‌اختصار در این‌جا توضیح داده خواهد شد. دراین دو سیستم، به‌طورِ مستقیم (در کویل‌گان) و غیرمستقیم (در رِیل‌گان) از شتاب‌گرفتنِ دوقطبیهای مغناطیسیِ بزرگ (در کویل‌گان) و کوچک (در ریل‌گان) در شیب میدان مغناطیسی یک سیملوله‌ی حاملِ جریان، برای پرتابِ پرتابه استفاده می‌شود. این سیستم‌ها، باتوجه به معایبی از آنها که تاکنون مرتفع نشده است، هنوز به‌طورِ کامل گسترش نیافته و جایگزینِ سیستم‌های مرسوم نشده‌اند هرچند (به‌ویژه سیستمِ کویل‌گان) فافقِ عیوب سیستم‌های انفجاری مرسوم و حتی (به‌ویژه سیستم ریل‌گان) موجدِ سرعت‌های خیلی بیشتر برای پرتابه می‌باشند.

انواع پرتاب‌کننده‌های الکترومغناطیسی و قوانین فیزیکی حاکم بر آنها [1 تا 4]

یک اسلحهی انرژی پالسی (Pulsed Energy Weapons) اسلحهای است که از پالسهای الکتریکی برای شلیک پرتابه استفاده میکند یا عملکردش انتقال جریان الکتریکی به هدف است. در این اسلحهها غالباً از خازنهای بزرگ برای ذخیرهی بار الکتریکی که هنگام شلیک آزاد میشود استفاده میگردد. در سیستمهای دوربرد بزرگ گاهی از سیستم‌های Compulsator (یا Compensated pulsed alternator) که با استفاده از نیروی چرخشی، بار را ذخیره می‌کنند استفاده می‌شود. 

اسلحههای آزمایشی انرژی پالسی عبارتند از تفنگ رِیلی (Railgun)، تفنگ کویلی (Coilgun)، و لیزرهایی مُعیّن. در اینجا به شرح دو مورد اول میپردازیم.



تفنگ کویلی[5 تا 8]:

در یک تفنگ کویلی از یک یا تعداد بیشتری کویل الکترومغناطیسی برای شتاب دادن به پرتابه‌ی مغناطیسی استفاده می‌شود. کویل‌ها در امتداد لوله‌ی تفنگ قرار داده می‌شوند و به‌ترتیب روشن می‌شوند به‌گونه‌ای که از اینکه پرتابه به‌سرعت در امتداد لوله‌ی تفنگ تحت تأثیر نیروهای مغناطیسی شتاب ‌گیرد اطمینان حاصل شود. در واقع تفنگ کویلی، سیملوله‌ای است که به هنگام عبور جریان از آن میدان مغناطیسی‌ای ایجاد می‌کند که پرتابه‌ی فرومغناطیس را به درون خود می‌کشد. جریان عبور داده شده بزرگ و لحظه‌ای است. وقتی پرتابه به نزدیکی مرکز کویل می‌رسد این جریان قطع شده و در کویل بعدی برقرار می‌شود. با تکرار این عمل پرتابه در مراحل متوالی به طور تصاعدی شتاب می‌گیرد. جریان از یک منبع جریان قابل تخلیه شدنِ سریع که نوعاً یک باتری یا یک مجموعه خازن ظرفیت بالای ولتاژ بالا می‌باشد تأمین می‌شود. از یک دیود برای محافظت از خازنهای حساس به جهت‌گیری (مثل الکترولیتیکها) استفاده می‌شود تا در برابر صدمه‌ی ناشی از جهت‌گیری معکوس جریان پس از انجام عمل تخلیه از آنها محافظت شود.

یک مانع اساسی در طراحی تفنگ کویلی تنظیم زمان برقراری جریان در کویلهاست. چند گزینه‌ی اصلی وجود دارد. ساده‌ترین (و احتمالاً کم‌اثرترین) آن گاف جرقه (spark gap) است که هنگامی که ولتاژ به یک حد آستانه‌ی معین برسد انرژی ذخیره شده را در کویل آزاد می‌کند. گزینه‌ی بهتر، استفاده از سویچهای حالت جامد است که شامل IGBTها (که می‌توانند در بین پالس خاموش شوند) و SCRها (که همه‌ی انرژیِ ذخیره شده را قبل از خاموش شدن آزاد می‌کنند) می‌شود. یک سویچ سریع و نامطبوع، استفاده از لامپ فلاش به عنوان سویچ است. با متوالی بستن آن با کویل، می‌تواند بدون سروصدا و تخریب (گرچه فلاشی از نور وجود خواهد داشت) به مقدار زیادی از جریان اجازه‌ی عبور از کویل را بدهد. همانندِ هر لامپِ فلاشی، یونشِ گازِ داخل لامپ تحت تأثیر یک ولتاژ بالا، جریان را برقرار می‌کند، لکن مقدار زیادی از انرژی به‌صورت گرما و نور هدر می‌رود، و چون لامپ نقش یک گاف جرقه را بازی می‌کند هنگامی که ولتاژ دو سر لامپ به اندازه‌ی کافی اُفت کند لامپ، رسانشِ جریان را قطع می‌کند که این امر باعث می‌شود مقداری بار در خازن باقی بماند.

علیرغم تحقیق و توسعه‌های فراوانِ انجام گرفته توسط جامعه‌ی آماتور و حرفه‌ای، هنوز باید بر موانع بزرگی غلبه کرد. از بزرگترین محدودیتهای تفنگ کویلی اولاً سرعتی است که تحت آن پرتابه‌ی فرومغناطیس بوسیله‌ی میدان مغناطیسی کاملاً اشباع می‌شود و ثانیاً سرعتی است که تحت آن اشباع‌شدگیِ مغناطیسی خود را از دست می‌دهد. هنگامی که یک شیئ فرومغناطیس کاملاً اشباع می‌شود میزان نیروی جاذبه‌ی وارد بر آن از افزایش باز می‌ایستد. پارامترهای مشکلی که برای حداکثر بهره‌برداری از کار هر کویل باید در نظر گرفت شامل تنظیم فاصله‌ی بین کویلها و نیز فاصله‌ی زمانی بین شروع جریان‌دهی به هر کویل است که باید برحسب سرعتی که پرتابه در هر مرحله بدست می‌آورد و با در نظر گرفتن سرعت اشباع و از دست دادن اشباع که در بالا گفته شد و میزان اصطکاک و مقاومت هوا محاسبه شود. همچنین وجود مقاومت الکتریکی باعث تلف شدن درصد قابل توجهی از انرژی داده شده به کویل می‌شود. بر این مشکل با استفاده از مواد ابررسانا می‌توان غلبه کرد که البته استفاده از این مواد مشکلاتِ ویژه‌ی خود را به‌همراه دارد.



تفنگ رِیلی [9 تا 15]

یک تفنگ ریلی تفنگی کاملاً الکتریکی است که به پرتابهای رسانا در امتداد یک جفت ریل فلزی شتاب میدهد. در تفنگ ریلی از دو تماس الکتریکی لغزشی یا غلطشی که اجازهی عبور جریان الکتریکی بزرگی از پرتابه را میدهد استفاده میشود. این جریان در تعاملی متقابل با میدان منغناطیسی قویِ ایجاد شده بوسیلهی ریلهای حاملِ جریان، به پرتابه شتاب میدهد. آمریکا تفنگ ریلیای را آزمایش کرده است که به پرتابهای 5ر3 کیلوگرمی سرعتی تا هفت برابر سرعت صوت میدهد.

یک تفنگ رِیلی از دو رِیل فلزی موازیِ متصل به یک منبع تغذیهی الکتریکی تشکیل شده است. هنگامی که یک پرتابهی رسانا به میان دو ریل هدایت میشود مدار بسته میشود. الکترونها با شروع حرکت از پایانهی منفی منبع تغذیه در طول ریل منفی از بین پرتابه در طول ریل مثبت به پایانهی مثبت منبع تغذیه بازمی‌گردند. این جریان باعث میشود که تفنگ ریلی شبیه یک آهنربای الکتریکی میدان مغناطیسی پرقدرتی را در ناحیهی بین ریلها ایجاد کند. میدان مغناطیسی برطبق قانون دست راست، اطراف هر رسانایی در مدار به وجود میآید. چون جهت جریان در دو ریل مخالف یکدیگر است میدان مغناطیسی خالص بین ریلها (B) عمود بر سطح بین ریلهاست. چون جریان عبوری از پرتابه (I) در واقع عمود بر این میدان مغناطیسی است یک نیروی لورنتس بر پرتابه وارد میشود که به آن در امتداد ریلها شتاب میدهد. همین نیرو همچنین بر ریلها به طرف بیرون وارد میشود و سعی در باز کردنِ آنها از یکدیگر میکند، اما چون ریلها بهگونهای پابرجا مستحکم شده‌اند قادر به حرکت نیستند. پرتابه در امتداد ریلها به طرف انتهای مقابل منبع تغذیه میلغزد.

یک منبع تغذیهی بسیار بزرگ که جریانی از مرتبهی میلیون آمپر فراهم میکند باعث اِعمال نیرویی عظیم بر پرتابه میشود که به آن شتابی در حد چند کیلومتر بر ثانیه میدهد. اما از طرفی گرمای ایجاد شدهی ناشی از جریان الکتریکی و پیش‌رانشِ پرتابه کافی است که به سرعت ریلها را فرسوده کند. چنین تفنگ ریلیای نیاز به تعویض مکرر ریلها دارد یا در آن باید از یک مادهی مقاوم در مقابل گرما استفاده شود که به اندازهی کافی رسانا باشد که همان اثر الکترومغناطیسی را ایجاد کند.

با اعمال یک پالس الکتریکی شدید به یک تفنگ ریلی عمل پرتاب پرقدرتی توسط این وسیله صورت می‌گیرد. ایده‌ی این اختراع علاوه بر اثر الکترومغناطیسی فوقالذکر بر این مبنا استوار است که دوقطبیهای مغناطیسی ریز محیط به سمت ناحیه‌ی شدید میدان مغناطیسی‌ای که بر اثر عبور جریان در حلقه ایجاد می‌شود کشیده شده و فشار را در این قسمت افزایش می‌دهند که متعاقباً این فشار افزایش یافته عمل پرتاب یک پرتابه را صورت می‌دهد. لذا لازم است به نقش فشار هوا در پدیده‌ی دیامغناطیسم و نیز در جاذبه یا دافعه‌ی بین سیمهای حامل جریان اشاره شود.

به طور خلاصه اولاً میدان مغناطیسی ایجاد شده در بین و اطراف دو سیم حامل جریان موازی یا پادموازی بهگونه‌ای است که باعث جذب مولکولهای اکسیژن (که دارای دوقطبی‌های مغناطیسی با قدرتی قابل ملاحظه در مقایسه با دیگر گازها می‌باشند) به سمت ناحیه‌های شدید این میدان می‌شوند و لذا فشار هوا را در آن نواحی بالا برده و باعث جاذبه یا دافعه‌ی سیمها نسبت به یکدیگر، یا درواقع هل داده شدن به سمت یکدیگر یا به سمت دورشدن از یکدیگر می‌شوند و این فرایند دقیقاً مشابه حالتی است که تئوری فوقالذکر رایج الکترومغناطیس برای جاذبه و دافعه‌ی دو جریان موازی یا پادموازی پیشگویی می‌کند. ثانیاً، می‌دانیم که اجسام از میدان‌های شدید مغناطیسی رانده می‌شوند که درصورتی که اجسام، خود خاصیت مغناطیسی نداشته باشند که آنها را به طرف قسمت شدید میدان مغناطیسی جذب کند این پدیده به صورت دفع اجسام از قطب‌ها یا نواحی شدید میدان مغناطیسی مشاهده می‌شود که به این پدیده دیامغناطیسم گفته می‌شود. آنچه در رابطه با توجیه این پدیده باید ذکر کرد این است که مولکولهای اکسیژن هوای محیط آزمایش که دارای دوقطبیهای مغناطیسی هستند به سمت ناحیه‌ی شدید میدان مغناطیسی کشیده شده و در آنجا فشار هوا را افزایش می‌دهند که این پدیده مشابه با قانون ارشمیدس باعث رانش اجسام واقع در این ناحیه‌ی شدید مغناطیسی می‌شود. در پدیدهی جاذبه یا دافعه‌ی بین حاملین جریانهای الکتریکی به نظر میرسد نقش این افزایش فشار هوا در جریانهای بسیار بزرگِ مورد استفاده در تفنگ ریلی خیلی بیشتر از علت الکترومغناطیسی مذکور باشد.

کالیبراسیون

به طور کلی کالیبراسیون به سه روش قابل اجراست. روش اول کالیبراسیون برای به دست آوردن خطا و ثبت نتایج حاصله است. روش دوم کالیبراسیون روش اول را در برگرفته و علاوه بر آن نتایج حاصله با استاندارد و دستورالعمل مقایسه شده و وضعیت وسیله نیز از جهت قبول یا رد آن مشخص میشود. روش سوم کالیبراسیون روش دوم را دربرگرفته و تنظیم، تعمیر یا حذف خطای ایجاد شده را نیز دربرمیگیرد.



تعیین فواصل زمانی کالیبراسیون مجدد

تعیین حداکثر زمان فواصل کالیبراسیون دورهای دستگاههای اندازهگیری یکی از عناصر مؤثر در یک نظام کالیبراسیون است. عوامل زیادی در تعیین این زمان 

مؤثرند که مهمترین آنها موارد زیر است:

1- نوع وسیله (دستگاه)

2- پیشنهاد و توصیه کارخانه سازنده 

3- روند دادههای به دست آمده از روی سوابق کالیبراسیونهای قبلی 

4- سوابق تعمیر و نگهداری دستگاه 

5- طول زمان استفاده تعداد دفعات استفاده و چگونگی استفاده از دستگاه 

6- میزان گرایش به فرسودگی و تغییر تدریجی ویژگیهای مترولوژیکی با گذشت زمان 

7- تعداد دفعات و کیفیت بازرسی تجهیزات در داخل سازمان 

8- تعداد دفعات تست ضربدری دستگاه با دستگاههای دیگر به ویژه در مورد استانداردهای اندازهگیری 

9- شرایط محیطی (دما، رطوبت، ارتعاش و غیره)

10- دقت اندازهگیری مورد نظر 

هزینه کالیبراسیون را معمولاً نمیتوان در تعیین فواصل کالیبراسیون نادیده گرفت که این خود ممکن است عامل محدودکننده به شمار آید. بنابراین با توجه به عوامل فوق آشکار است که جدول فواصل کالیبراسیون یکنواختی نمیتوان تهیه کرد. بهتر است که ابتدا جدولی تهیه شود و سپس با توجه به موقعیتهای خاص در آن تغییراتی داده شود. به هنگام تعیین فواصل کالیبراسیون مجدد هر وسیله اندازهگیری، دو معیار اساسی و متناقض وجود دارد که لازم است موازنه شوند:

1- خطر احتمالی ناشی از بهکارگیری یک وسیله اندازهگیری در خارج از حدود رواداری آن که باید تا حد امکان کاهش یابد.

2- هزینه کالیبراسیون سالیانه که باید در حداقل مقدار نگهداشته شود.

سیستمی که فواصل زمانی بین دو تأییدیه را، پس از تعیین اولیه بازبینی ننماید قابل اطمینان نیست. در بازبینی باید دو پارامتر ریسک و قرار نگرفتن وسیله در محدوده مجاز در فواصل بین دو تأیید و هزینه هر بار تست و تأییدیه مد نظر قرار گیرد. در این جا روشهایی برای بازبینی فواصل زمانی بین دو تأییدیه ارائه میگردد.

الف) تنظیم اتوماتیک یا پلهای:

هر زمان که وسیلهای به صورت روتین تأیید میشود، اگر وسیله قبل از پایان زمان بین دو تأییدیه به خارج از تلرانس خطا برود، فاصله زمانی بین دو تأییدیه کاهش داده میشود و اگر وسیله قبل از پایان زمان بین دو تأیید هنوز در محدوده تلورانس خطا باشد، زمان افزایش داده میشود. روش پلهای ممکن است به سرعت باعث حصول پریود بهینه شود بدون آنکه کارهای نوشتاری زیادی صورت پذیرد.

ب) چارت کنترل

کمیتهای تست شده در هر مرحله تأیید، یادداشت شده و منحنی تغییرات آنها نسبت به زمان رسم میشود. از این منحنیها پراکندگی حول میانگین و انباشتگی محاسبه میگردد.

ج) زمان تقویمی یا سپری شده 

ابتدا وسایل اندازهگیری به گروههایی بر اساس مشابهت ساختاری آنها با یکدیگر، قابلیت اطمینان و پایداری یکسانی تقسیم میشوند. طول زمان تأییدیه مشخصی به هر گروه بر اساس درک و تجارب مهندسی اختصاص داده میشود. در هر گروه تعداد وسایلی که در زمان تعیین شده جهت تأیید مجدد برگردانده میشوند. اما خطای زیادی در آنها مشاهده میشود، یا به گونهای تأیید نمیشوند، یادداشت شده و به صورت نسبتی از کل تعداد وسایل در آن گروه بیان میشود.

در تعیین اقلام غیرقابل تأیید آن تعداد که به طور واضح آسیب دیدهاند یا توسط مصرفکننده به عنوان مشکوک یا معیوب بازگردانده شدهاند، گنجانیده نمیشوند. چون این وسایل برای اندازهگیری به کار نمیروند، در نتیجه تولید خطا نمیکنند. اگر نسبت وسایل تأیید نشده زیاد باشد، پریود بین دو تأیید باید کاهش داده شود. اگر زیرمجموعهای خاص از وسایل مانند سایر اعضای گروه رفتار ننمایند، این زیرگروه باید به گروه دیگری منتقل شود که دارای پریود بین دو تأیید متفاوتی باشد. اگر تعداد وسایل غیرقابل تأیید دریک گروه خیلی کم باشد ممکن است از نظر اقتصادی افزایش پریود بین دو تأیید قابل توجیه باشد.

د- زمان مصرف شدن وسیله:

این روش برگرفته از روشهای قبلی است. اساس روش ثابت است، اما پریود بین دو تأییدیه به جای زمان سپری شده برحسب ماه، برحسب ساعات مصرف تعریف میشود. وسیله اندازهگیری مجهز به سیستم اندازهگیری زمان مصرف است و هر گاه زمان مصرف نشان داده شده به حد مشخصی رسید، وسیله تست، تنظیم و تأیید مجدد میشود. امتیاز تئوریک مهم این روش آن است که دفعات تأیید و در نتیجه هزینه تأیید مستقیماً بر اساس زمان مصرف است.

و- تست در حال سرویس یا جعبه سیاه:

این روش مکمل تست و تأیید کامل سیستم است. در این صورت در فاصله زمانی بین دو تأیید کامل، از وضعیت وسیله اندازهگیری اطلاع گرفته میشود و این اطلاعات کفایت یا عدم کفایت طول زمان بین دو تأیید کامل را روشن مینماید. این روش مشابهتی با روشهای اول و دوم دارد و برای وسایل و سیستمهای اندازهگیری پیچیده مناسب است. پارامترهای بحرانی و مهم بهطور مکرر مثلاً هر روز یک بار یا هر روز چند بار چک میشوند و این کار توسط کالیبراتوری که تنها پارامترهای مشخصی را اندازهگیری میکند (Black Box) انجام میشود. اگر در این تستها وسیله اندازهگیری تأیید نشود جهت بررسی، تست و تأیید کامل ارسال میشوند.

مهمترین مزیت این روش آن است که اطمینان لازم برای استفادهکننده از وسیله را فراهم میآورد. این روش برای وسایلی که از نظر جغرافیایی دور از لابراتوار کالیبراسیون هستند، مناسب است. زیرا تست و تأیید کامل زمانی انجام میشود که نیاز به آن وجود داشته باشد و از طرفی فاصله زمانی بین دو تأییدیه افزایش یابد. مشکل اساسی در این روش تعیین پارامترهای مهم وسیله اندازهگیری جعبه سیاه و طراحی جعبه سیاه است.



برچسبهای کالیبراسیون

پس از انجام کالیبراسیون برای کنترل و حصول اطمینان از انجام عملیات کالیبراسیون برچسبهای کالیبراسیون بر روی وسیله اندازهگیری شده، نصب میشوند. کلیه دستگاههای تست، بازرسی و آزمون باید دارای برچسب کالیبراسیون باشند تا تعیین شود که دستگاه توسط آزمایشگاه کالیبراسیون بازرسی و کالیبره شده است. بر روی برچسب کالیبراسیون حتماً باید تاریخ کالیبره و انقضای اعتبار آن قید شود، مهر آزمایشگاه کالیبرهکننده بر روی آن باشد و در جایی که به وضوح دیده میشود، نصب گردد.

برچسبهای کالیبراسیون دارای انواع مختلفی هستند:

1- برچسب مخصوص استانداردهای اولیه به رنگ قرمز 

2- برچسب مخصوص استانداردهای ثانویه به رنگ طلایی 

3- برچسب مخصوص استانداردهای کاری به رنگ سبز 

4- برچسب مخصوص کلیه دستگاههای متفرقه به رنگ سفید 

5- برچسب (No CALIBRATION REQUIRED) NCR مربوط به تجهیزاتی که نیاز به کالیبراسیون ندارند.

6- برچسب (CALIBRATION BEFORE USE) CBU مربوط به تجهیزاتی که به ندرت استفاده میشوند.

خطا های مربوط به بار وفانکشن های حفاظتی آنها

الف-Overloads:برای جلوگیری از اضافه بار معمولا" سه مدل حفاظت تعریف میشود که به ترتیب با فانکشن های حفاظتی زیر مشخص میشوند:

- (IDMT Over current(50/51)

- (Thermal overloads(49RMS):اندازه گیری غیر مستقیم دما از طریق CT است و دارای دو مدل With memory و Without memory میباشد.

-49T :اندازه گیری مستقیم دما از طریق سنسورهای حرارتی داخل موتور (استاتور) اندازه گیری میشود ،این سنسورها به RTD موسوم میباشند .

ب- (Excessive starting time(48) :این فانکشن به عنوان نظارت بر زمان راه اندازی است ،زمان راه اندازی بیشتر از یک زمانی طول بکشد سیم پیچ و رتور می سوزد .در موتورها دو زمان داریم یکی زمان استارتینگ و دیگری زمان استالینگ(قفل شدن و آستانه سوختن موتور است).زمان استالینگ دارای دو مدhot و cold است که تعداد استارت ها در مد گرم باید دو و در مد سرد باید سه بار باشد ،مدت زمان استارتینگ موتور 6 ثانیه است. به محض استارت موتورansi48 باید فعال شود و شروع به شمارش کند و مدت زمان آن باید برابرt=t(starting)+2-3(sec.) باشد.

پ- (Locked rotor(51LR) :همان حفاظت 48 است منتهی حفاظت 48 دفقط در زمان راه اندازی است اما 51LRحفاظت موتور در زمان کار کرد است.

ت- (Successive start(66) : این فانکشن تعداد قطع و وصل مجاز در مد سرد و گرم است که تعداد استارت های مجاز متوالی یا پشت سر هم است .

ث- (Loss of load(37) :این فانکشن به عنوان یک فانکشن آپشنال است و جزو فانکشن های بیسیک نیست ،در واقع بدون بار شدن موتور یا کاهش جریان موتور under current را نشان میدهد.

ج-Speed variation(12,14) :12 به عنوان over speed و 14 به عنوان under speed است که کاهش سرعت میتواند بر اثر اضافه بار مکانیکی و یا قفل شدن رتور باشد و افزایش سرعت میتواند در اثر بی باری موتور باشد.

2-خطا های مربوط به منبع تغذیه وفانکشن های حفاظتی آنها عبارت است از:

الف- (Loss of supply(32P)

ب- (Voltage sag(27D )

پ- (Negative sequence/Unbalance(46 ) :مولفه منفی یا به عبارتی نامتعادلی جریانی است(I1+I2+I3).زمانی که سیستم متقارن باشد چیزی به اسم مولفه منفی نداریم درواقع مولفه منفی منشاءآن نا متقارنی است و با عث گرم شدن موتور میشود در واقع مولفه منفی عکس مولفه مثبت است،درواقع مولفه منفی هر چه دامنه آن بیشتر شود حالت ترمزی موتور بیشتر میشود و باعث افزایش فرکانس  و در نتیجه تلفات فوکو میشود که این تلفات در پوسته موتور خود را نشان میدهند و باعث داغ شدن پوسته موتور میشود و داغ شدن پوسته باعث سوختن سیم پیچ ها میشود که بدترین حالت آن قطع شدن یکی از فازها است.مثلا" در موتورهای مجهز به فیوز در صورت سوختن فیوزها در یک یا دو فاز و یا قطع یک یا دو فاز موتور به صورت یکفاز یا دو فاز تغذیه شده  موتور در حالت نامتعادلی  واقع میشود هرچند که رله اضافه بار شرایط فوق را مشخص میسازد اما در موتورهای با اهمیت بیشتر رله مخصوص عدم تعادل با استفاده از جریانهای سه فازه به صورت مجزاء در نظر گرفته میشود که توسط سه عدد ترانس جریان هرکدام بر روی یک فاز به رله اتصال داده میشود.

ت- (Phase rotation direction(47) : جایی که موتور است باید باشد و واجب است،فانکشن ولتاژی است و به عنوان مولفه منفی ولتاژی فاز است .و مولفه منفی ولتاژ در تغذیه رله به کار میرود و هرگونه عدم تعادل ولتاژهای سه فازه مولفه معکوس ولتاژ را ظاهر ساخته  و رله عمل میکند .رله از طریق ترانسفورماتور ولتاژ با اتصال ستاره یا مثلث باز در ثانویه تغذیه میشود .این فانکشن بالادست را میبیند واگر توالی فازها(L1,L2,L3) در بالادست موتور به هم بخورد فرمان تریپ صادر میکند و اگر در سیم بندی موتور جای فازها را اشتباه ببندیم این رله نمیبیند معمولا"این رله را به عنوان رله کنترل فاز در ورودیها میبینیم.

ث- (Remanent undervoltage(27R) :برای آماده شدن مجدد موتور باید چک شود که موتور دارای ولتاژ پسماند به مقدار مجاز باشد .

3-خطا های مربوط به داخل موتور  وفانکشن های حفاظتی آنها عبارت است از:

الف- (Short circuit(phase to phase) :برای جلوگیری ازاتصال کوتاه فاز به فاز داخلی موتور معمولا" سه تیپ حفاظت مطرح است:

-Fuse

- (Definite time over current(50/51)

- (Differential protection(87M)

ب-Stator frame fault :برای استاتور سه تیپ حفاظت مطرح است:

- (Earth fault(51N/51G) :در جایی که ارت بصورت مستقیم یا توسط یک امپدانس است.

-Neutral voltage displacement(59) :در سیستم هایی که ارت آنها بصورت ایزوله است و ظرفیت الکتریکی پایینی دارند.

- (Directional earth fault(67N) :در سیستم هایی که ظرفیت الکتریکی بالای دارند و اگر فیدر موتوری ما خازنی باشد.

پ-Rotor frame fault

ت- (Overheating of bearing(38)