برق و الکتریسیته 58 ص (ورد)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 54 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏2
‏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
‏2
‏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 (HVDC) ‏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.‏
‏انتقال توان الکتریکی ‏دومین فرایند ارائه ‏الکتریسیته ‏به مصرف کننده هاست. ‏الکتریسیته ‏توسط ‏نیروگاه های برق ‏تولید می شود و سپس توسط ‏فروشنده ‏ها به مصرف کنندگان نهایی به عنوان ‏یک ‏کالا ‏فروخته می شود. ‏انتقال توان ‏الکتریکی و شبکه ‏توزیع الکتریسیته ‏اجازه ارائه الکتریسیته ‏تولید شده را به مصرف کننده ها می دهد. فرایند صنعتی شدن سریع ‏قرن 20 ‏ام خطوط و شبکه های انتقال را تبدیل ‏به بخش مهمی از زیر ساخت های اقتصادی در کشورهای صنعتی، کرد. ‏شبکه های برق ‏امکانات تولید زیادی را ممکن می سازند، نظیر ‏سدهای ‏هیدرو الکتریک، نیروگاه های ‏سوخت فسیلی، ‏نیروگاه های هسته ای ‏و … که توسط سازمان ‏های بهره برداری خصوصی و عمومی، برای تولید مقادیر بزرگی از انرژی و ارائه آن به
‏3
‏شبکه های ‏توزیع ‏برای تحویل به مصرف کننده های ‏خریدار، گردانده می شوند. ‏معمولاً ‏الکتریسیته را در طول فواصل بلند از طریق ترکیبی از خطوط انتقال توان هوایی (مانند ‏آنچه در شکل مشاهده می شود) یا کابل های زیر زمینی ارسال می کنند.
‏اولین ژنراتور هیدروالکتریک بزرگ در ‏آبشار نیاگارای ایالات متحده (که تحت دیدگاه ‏فنی ‏نیکلا ‏تسلا ‏ساخته و نصب شده بود) نصب شد و از طریق خطوط انتقال، الکتریسیته را برای ‏بوفالو‏، ‏نیویورک ‏فراهم ساخت.
‏ورودی شبکه
‏یک ‏شبکه ‏انتقال از: نیروگاه های ‏برق‏، پست های برق و مدارات ‏انتقال ساخته شده است. معمولاً برق از طریق یک ‏جریان ‏متناوب ‏سه فاز انتقال می یابد. در نیروگاه ها، برق را در سطح ولتاژی نسبتاً ‏پایین در حدود 10 تا 15 کیلو ولت تولید می کنند، سپس توسط ‏ترانسفورماتور ‏نیروگاه، آن را به یک ‏ولتاژ ‏بالا (220 ‏تا 440 کیلو ولت) ‏جریان ‏متناوب ‏می رسانند تا آن را به یک ‏پست برق ‏که نقطه خروجی شبکه است و در فواصل ‏دور قرار دارد، انتقال دهند.
‏تلفات
‏به منظور کاهش درصد تلفات توان لازم است که الکتریسیته را در ‏ولتاژهای بالا انتقال دهیم. هرچه که ولتاژ بالاتر باشد جریان کمتر خواهد بود که این ‏امر اندازه ی کابل مورد نیاز و میزان انرژی تلف شده را کاهش می دهد. انتقال در طول ‏خطوط بلند معمولاً در ولتاژهای 100 کیلو ولت و بالاتر صورت می گیرد. تلفات انتقال و ‏توزیع در ایالات متحده در سال 2003‏م 2/7 ‏و در انگلستان در سال 1998‏م 4/7 ‏درصد تخمین زده شده است.
‏وقتی لازم است که توان را در طول خطوط بسیار بلند انتقال دهیم، استفاده از ‏جریان ‏مستقیم ‏برای انتقال، به جای جریان متناوب موثرتر ( و بنابراین اقتصادی تر) است. ‏به دلیل اینکه این امر نیازمند هزینه کردن پول بسیار زیادی بر روی مبدل های توان AC/DC ‏است، از این روش تنها در هنگام انتقال مقادیر بسیار زیاد توان در طول خطوط ‏بسیار بلند یا برای موقعیت های خاص، نظیر یک کابل زیر دریا انجام می شود.
‏همچنین به دلیل طبیعت بارهایی که به شبکه وصل می شوند، توان از بین می رود؛ ‏این تلفات با نام ‏ضریب توان ‏بیان می شود. اگر ضریب توان کم ‏باشد بخش زیادی از توان هدر می رود. شرکت های بهره بردار تلاش شایان توجهی را برای ‏حفظ یک ضریب توان خوب صرف می کنند.
‏خروجی شبکه
‏5
‏پست های برق برای کاهش دادن ولتاژ و تغذیه آن به خطوط ‏برق محلی کم ولتاژ برای توزیع به کاربران تجاری و خانگی، نیز به کار می روند. ‏عموماً الکتریسیته با استفاده از ترانسفورماتورهای واسطه به یک ولتاژ زیر- انتقال (66-132 ‏کیلو ولت) تبدیل می شود و سپس به یک ولتاژ متوسط (10 – 50 کیلو ولت) تبدیل ‏شده، و در نهایت، در پست های توزیع، برق به ولتاژ پایین (220-330 ولت) تبدیل می ‏شود.
‏تمامی روش تغذیه از خطوط ‏توزیع ‏تا مصرف کننده های کوچک انتهای خط از ‏طریق اتصالات ‏تک فاز ‏یا ‏سه فاز ‏است.
‏ارتباطات
‏خطوط انتقال را می توان برای انتقال اطلاعات هم مورد ‏استفاده قرار داد، که حامل خط برق یاPLC ‏خوانده می شود.
‏نگرانی های سلامتی
‏برخی گفته اند که زندگی در کنار خطوط ولتاژ ‏بالا برای حیوانات و انسان ها خطرناک است. عده ای نیز ادعا کرده اند که ‏تشعشعات الکترو مغناطیسی ‏ناشی از خطوط برق، ‏منجر به ریسک زیاد ابتلا به انواع معینی از سرطان می شود. برخی مطالعات بیان داشته ‏اند که این ریسک را شناسایی کرده اند در حالی که برخی دیگر این ادعا را رد می کنند. ‏مطالعات انجام شده بر روی افراد زیادی نشان داده است که هیچ رابطه واضحی بین ‏تاثیرات بر روی ‏سلامتی ‏و ‏نزدیکی به خطوط برق وجود ندارد.
‏اکنون دیدگاه علمی غالب این است که خطوط ‏برق منجر به هیچ گونه افزایشی در ریسک ابتلا به سرطان یا دیگر بیماری های بدنی نمی ‏شوند. برای مباحث دقیق تر راجع به این موضوع، شامل منابع بسیاری از مطالعات ‏دانشمندان، به ‏سوالات و جواب های خطوط برق و سرطان ‏مراجعه ‏کنید. این موضوع تا حدودی در کتاب ‏علم وودو «Voodo»‏ی ‏ربرت ال پارک ‏بحث شده است.
‏تولید الکتریسیته: ‏اولین فرایند در ارائه ‏الکتریسیته ‏به مصرف کننده هاست. سه فرایند دیگر ‏انتقال ‏توان الکتریکی‏، ‏توزیع الکتریسیته ‏و ‏فروش الکتریسیته ‏است.
‏اهمیت ‏تولید الکتریسیته، ‏انتقال ‏و ‏توزیع ‏آن زمانی کشف شد که معلوم شد ‏الکتریسیته ‏برای تهیه ‏گرما، روشنایی و توان مورد نیاز برای دیگر ‏فعالیت های انسانی، مفید است. تولید الکتریسیته غیر متمرکز نیز زمانی ممکن شد که ‏کارشناسان فهمیدند خطوط برق ‏جریان ‏متناوب ‏می توانند ‏الکتریسیته ‏را با قیمت ارزان در طول فواصل بلند و توسط بهره برداری از مزیت قابلیت تبدیل ‏ولتاژ ‏با استفاده ‏از ‏ترانسفورماتور‏های ‏توان، انتقال دهند.
‏برای مدت 120 سال، الکتریسیته از منابع مختلف ‏انرژی ‏پتانسیل ‏و به منظور فراهم آوردن انرژی فن آوری های بشر، تولید می شده است