آشنایی با سنسورهای خودرو و استپ موتور

این مقاله در یک سایت دیگه خوندم به نظرم مفید آمد گفتم اینجا بزارم تا کاربران دیگه هم استفاده کنند


سنسور سرعت خودرو Vehicle Speed Sensor:

این سنسور با داشتن یک پایه خروجی میتواند بصورت پالس، اطلاعات مربوط به سرعت لحظه ای خودرو را به ECU ارسال کند. محل قرارگیری این سنسور روی دیاق دیفرانسیل است. داخل این سنسور یک آهنربای دائم و یک سیم پیچ وجود دارد و با سیم کیلومتر در ارتباط است. نحوه عملکرد این سنسور بدین ترتیب است که با چرخش سیم کیلومتر، پالس هایی به ECU می فرستد. به کمک این پالس ها ECU سرعت خودرو را محاسبه میکند. لازم به ذکر است که درجه کیلومتر و سرعت سنج در پژو همچنان با سیم کیلومتر کار میکند.

سنسور دور موتور Engine Speed Sensor :

این سنسور با داشتن دو پایه ارتباطی به ECU میتواند بصورت امواج سینوسی، اطلاعات مربوطه به دور لحظه ای موتور را به ECU ارسال کند. این سنسور که وظیفه بسیار مهمی را بازی می کند. انتهای این سنسور که دارای یک آهنربای دائم و یک سیم پیچ است با چرخ دنده های فلایویل دور موتور که کمی جلوتر از فلایویل اصلی موتور است چند میلیمتر فاصله دارد. این فلایویل میتوانست شامل 60 دنده منظم باشد که دو دندانه آن را برداشته اند. حین چرخش فلایویل هنگامی که محل دو دندانه پاک شده به سر انتهایی سنسور رسید ، دو پیستون هم کورس دقیقاً در نقطه مرگ بالا قرار دارند. 180 درجه پس از این ، دو پیستون هم کورس دیگر هم به نقطه مرگ بالا میرسند. نحوه عملکرد این سنسور بدین صورت است که با عبور هر دندانه از جلوی سنسور، یک پالس به ECU فرستاده میشود. هنگامی که دندانه های پاک شده به سر انتهایی سنسور رسید دیگر پالسی ارسال نشده و ECU متوجه میشود که نقطه مرگ بالا فرا رسیده و باید دستور پاشش سوخت و جرقه زنی را صادر کند. دو دندانه پاک شده با احتساب 60 دندانه در 360 درجه، گستره 12 درجه را شامل میشوند. این بدین معناست که حداکثر آوانس استاتیکی دلکو 12 درجه میتواند باشد.

استپ موتور Idling Regulation Step Motor:
وظیفه اصلی این قطعه، روشن نگه داشتن خودرو در حالت دور آرام است. این قطعه وظیفه بسیار مهمتری نیز دارد. هنگامی که کولر را روشن میکنیم، کمپرسور بار خود را روی موتور وارد میکند. برای جبران آن، استپ موتور ژیگلور مربوطه را کمی به عقب تر می کشد. تا خود به خود گاز کمی زیاد شود. اگر سنسور ضربه نیز نصب شده بود استپ وظیفه گسترده تری داشت. در این حالت استپ موتور باید در هر لحظه سوزن ژیگلور مربوطه را طوری عقب و جلو می کرد تا ضربه حس شده توسط سنسور ضربه ، ناشی از احتراق ناقص سوخت، به گونه مناسبی جبران شده و یا بهبود یابد. استپ موتور کار ساسات را نیز انجام میدهد. در هنگامی که خودرو سرد است سوزن آن طوری تنظیم میشود که خودرو با اولین استارت روشن شود. کار دیگر استپ موتور، تنظیم هوای مورد مصرف سیلندرها در زمان رها کردن گاز است. در خودروهایی که فاقد این سیستم هستند با رها کردن گاز، تنظیم سوخت و هوا به علت بسته شدن دریچه گاز به هم میخورد و دیده میشود که به هنگام رها کردن گاز، خودرو به طور لحظه ای دود میکند. اما در این سیستم با وجود استپ موتور دیگر این مشکل وجود ندارد. محل قرارگیری استپ موتور ، روی هوزینگ هوای ورودی است.

سنسور موقعیت دریچه گازThrottle Potentiometer :

این سنسور که در انتهای دریچه گاز قرار دارد با این دریچه کوپل شده است. این سنسور شامل یک پتانسیومتر ساده است که سر وسط آن با حرکت دریچه گاز ، می لغزد.



سنسور فشار هوای ورودی Inlet Manifold Pressure Sensor (MAP Sensor):

این سنسور که محل اصلی آن بر روی سینی فن است با یک شیلنگ به ابتدای دریچه هوای ورودی ارتباط دارد. و با هوای ورودی به این دریچه در تماس مستقیم است. این سنسور که از نوع پیزوالکتریک است در واقع یک پتانسیومتر ساده است که سر وسط آن با فشار هوا لغزیده، عقب و جلو رفته و کار میکند. نقش این سنسور از بعضی جهات بسیار مهم است. زیرا در شرایط مختلف فشار هوا(سطح دریا و یا کوهستان) متغیر خواهد بود. اگر این سنسور درست کار نکند ECU دیگر قادر نخواهد بود که میزان هوای ورودی را به درستی تعیین نماید.

سنسور دمای هوای ورودی Inlet Air Termistor :

سنسور دمای هوای دارای ویژگی خاصی است که بر مبنای آن میتواند اطلاعات دمای هوای ورودی را به ECU برساند. این سنسور در ابتدای دریچه هوای ورودی قرار دارد و با هوای ورودی این دریچه در تماس مستقیم است. نقش این سنسور از بعضی جهات بسیار مهم است زیرا در شرایط مختلف دمایی، وزن هوای موجود در یک حجم بخصوص، ثابت نیست. در دمای پایین چگالی هوا افزایش یافته و در دمای بالا کاهش می یابد. پس اگر این سنسور درست کار نکند ECU دیگر قادر نخواهد بود که میزان هوای ورودی را به درستی تعیین نماید. گستره تغییرات مقاومت این سنسور حدود 150 اهم تا 4 کیلو اهم است.

گرمکن هوزینگ دریچه گاز Throttle Housing Heater Resistor :

این المنت گرم کننده که یک مقاومت حرارتی از نوع PTC است در هوزینگ هوای ورودی و در کنار دریچه گاز نصب شده است. و بلافاصله پس از باز کردن سوئیچ شروع به کار میکند. این المنت برای گرم نمودن نسبی دریچه گاز و جلوگیری از یخ زدگی این دریچه در روزهای سرد و مرطوب بکار رفته و نهایتاً باعث جلوگیری از یخ زدگی دریچه گاز و منافذ هوای دور آرام میشود. در ابتدا، جریان عبوری از المنت زیاد است اما با افزایش دما مقاومت این المنت افزایش یافته و جریان کمی از آن عبور میکند. اما قطع نمی شود. لذا همواره این دریچه و این مسیر گرم می ماند. اهم گرمکن هوزینگ دریچه گاز در دمای معمولی حدود 12 اهم است. محل قرارگیری فیوز گرمکن در جعبه سیاه رنگ داخل اتاق موتور سمت کمک فنر شاگرد است. فرق گرمکن کاربراتور با گرمکن سیستم انژکتوری این است که گرمکن کاربراتور برای گرم کردن نسبی مسیر سوخت و هوای دور آرام به کار رفته اما گرمکن سیستم انژکتوری برای گرم کردن هوزینگ دریچه گاز به کار میرود.

سنسور دمای آب رادیاتور Colant Termistor :

سنسور دمای آب دارای ویژگی خاصی است که بر مبنای آن میتواند اطلاعات دمای آب رادیاتور را به ECU برساند. وظیفه این سنسور رسانیدن اطلاعات دمای آب رادیاتور به ECU است. لذا زمان تحریک رله قطع کن کولر و متعاقب آن قطع کلاچ کولر در دمای 107 درجه سانتیگراد را این سنسور به ECU خبر میدهد.

 

سيستم سوپاپ بندي كاملا متغير

با ميتوان روشهاي مديريت سيلندر و سوپاپها را معرفي كرد. در حال حاضر سوپاپهايي ساخته شدهاند كه قادرند با استفاده از نيروي الكترومغناطيسي و يك بازو مابين فنرهاي مكانيكي، هرگونه پروفيل باز و بسته شدني را براي سوپاپها ايجاد كند. با كنترل جريان الكتريكي، بازو ميتواند در موقعيت انتهايي خود نگه داشته شود، بنابراين سوپاپ مطابق با نياز ميتواند باز يا بسته نگه داشته شود. از آنجائيكه زمانبندي سوپاپها ميتواند به صورت آزادانه تنظيم شود، جرم هواي ورودي و گازهاي باقيمانده را ميتوان با سوپاپها تعيين كرد.

بدين وسيله ميتوان از افت دريچه گاز اجتناب كرد و ميزان تشكيل NOX را در بارهاي جزئي كاهش داد. از آنجايي كه در اين روش زمان بندي هر سوپاپ براي هر سيلندر را ميتوان به صورت جداگانه تنظيم كرد، بنابراين فعال يا غير فعال كردن هر سيلندر با اين روش ميسر ميشود(Cylinder CutOff).

اندازه گيري مصرف سوخت نمونههاي ساخته شده بر اساس اين تكنيك، كاهش مصرف سوخت تا 15 درصد و در صورت بكا رگيري فرايند غير فعالسازي سيلندرها تا 20 درصد را نشان ميدهد.

تاريخجه و سير تكاملي خودروهاي بنزيني

آنچه بعنوان اتومبيل در اختيار ماست حاصل تجربه هاي گوناگون و تلاشهاي مدام افراد بسياري است كه كار خود را ابتدا از گاري شروع و امروزه به اتومبيلهاي پيشرفته امروزي رسيده اند .
اتومبيل به شكل امروزي را شخص بخصوصي اختراع نكرده است بلكه اين وسيله به تدريج تكامل يافته و بشكل امروزي در امده است .اتومبيلهاي اوليه شبيه درشكه بوده و با نيروي بخار بحركت در مي آمدند .اين نوع خودروها دو چرخ در عقب و يك چرخ در جلو داشتند .اتومبيل پس از اختراع ابتدا بعنوان يك وسيله ساده در اختيار اشراف قرار داشت شروع صنايع اتومبيل با اختراع موتور احتراق داخلي در سال 1860 بوسيله يك نفر بلژيكي به نام اتي ين لنواير (Etienne Lenoir) آغاز گرديد و سپس تغييرات جهشي و سريعي را طي نمود .
در بين سالهاي 1860 و 1870 در اروپا تجارب مختلفي بوسيله چند تن از مهندسين تحقق يافت يكي از اين تجربه ها ساختن يك موتور چهار سيلندر و نصب آن بر روي يك گاري كوچك بود كه توسط شخصي بنام زيگفريد ماركوس در سال 1874 در شهر وين انجام گرفت موتور اين وسيله نقليه از نوع بخاري بود و عمل احتراق مخلوط هوا و گاز زغال سنگ در داخل سيلندر به وسيله جرقه زني انجام ميگرفت نمونه بارز و عملي ساخت موتور احتراق داخلي در سال 1876 به وسيله يك نفر آلماني به نام نيكولاس اتو با موفقيت انجام شد . در اين عصر قهرمانان صنعت از جمله كات ليك دايملر و كارل بنز مستقل از هم كار ميكردند ولي جهت فعاليتشان يكي بود كوشش بسياري در جهت تحول اين صنعت انجام دادند . از جمله اين فعاليتها ميتوان به بهره گيري از الكتريسيته براي جرقه خودرو توسط بنز اشاره كرد .
گرچه صنعت اتومبيل در آلمان متولد شد ولي در فرانسه رشد نمود و در انگليس و آمريكا پيگيري بيشتري نسبت به آن بعمل آمد . اولين اتومبيل موفق آمريكايي Duryea نام داشت كه در سال 1893 به كار افتاد .
درسال 1903 تعداد خودروهاي ساخته شده در جهان به 62000 دستگاه رسيد كه نيمي از آن متعلق به كشور فرانسه بود . در سال 1906 بهترين و بي صدا ترين اتومبيل كه 7 ليتر حجم داشت در فرانسه با نام سيلور گاست (Silver Ghast) ساخته شد .

 

سیستم جرقه زنی بی دلکو

اصول کار جرقه زنی بی دلکو

سیستم جرقه زنی بی دلکو فورد در مقیاس گسترده ای ان را به کار می برد همه خصیصه های

سیستمهای اوانس جرقه الکترونیکی را دارد اما به رغم استفاده از نوعی کوئل خاص بدون نیاز به

دلکو به شمعها خروجی میدهد تا جرقه بزنند

این سیستم معمولا فقط روی موتورهای 4و6 سیلندر نصب می شود زیرا با افزایش تعداد سیلندر

سیستم کنترل بسیار پیچیده خواهد شد این سیستم بر اساس جرقه هرز کار می کند تقسیم جرقه

با استفاده از دو کوئل دو سر انجام می شود که متناوبا به وسیله واحد کنترل الکترونیکی برق

می فرستد زمان جرقه زنی به کمک اطلاعات دریافتی از حسگر وضعیت و دور میل لنگ و نیز

تصحیحات مربوط به بار موتور و غیره تنظیم می شود وقتی یکی از کوئلها برق می فرستد در دو

سیلندر موتور یعنی 1و4 یا 2و3 جرقه ایجاد می شود جرقه ایجاد شده در سیلندری که در حرکت

تراکم است سبب اشتعال مخلوط هوا – سوخت متراکم می شود جرقه ایجاد شده در سیلندر دیگر

اثری ندارد و هرز می رود زیرا این سیلندر تازه حرکت تخلیه را پایان رسانده است

به دلیل پایین بودن کمپرس و دود در سیلندری که جرقه هرز در ان ایجاد می شود ولتاژ لازم برای

ایجاد جرقه فقط در حدود 3 کیلوولت است این ولتاژ تقریبا برابر ولتاژ است که در سیستمهای

معمولی بین چکش برق و در دلکو ایجاد می شود

بنابراین بر جرقه ایجاد شده در سیلندر ی که حرکت تراکم انجام داده است تاثیر ندارد نکته جالبی

که در اینجا باید گوشزد کرد این است که در یکی از سیلندرها جرقه از الکترود زمین به سوی

الکترود میانی شمع می جهد در گذشته چنین چیزی قابل قبول نبود زیرا کیفیت چنین جرقه ای به

اندازه کیفیت جرقه ای که از الکترود میانی شمع می جهد مطلوب نیست اما با انرژی قابل حصول

از سیستمهای جرقه زنی مدرن انرژی ثابت جرقه ایجاد شده در هر دو جهت کیفیت مطلوب دارد

در این سیستمها عمر شمع کوتاهتر است

اجزای سیستم جرقه زنی بی دلکو

سیستم جرقه زنی بی دلکو از سه جز اصلی تشکیل می شود مدول الکترونیکی , حسگر وضعیت

میل لنگ و کویل مخصوص در بسیاری از سیستمهای جرقه زنی بی دلکو یک حسگر فشار منیفولد

نیز در مدول الکترونیکی گنجانیده شده است این مدول به همان ترتیبی کار می کند که در مورد

سیستم اوانس جرقه الکترونیکی شرح داده شد

حسگر وضعیت میل لنگ شبیه همان حسگری کار می کند که در بخش قبل توصیف شد این حسگر

نیز نوعی حسگر رلوکتانس است که در جلو چرخ لنگر یا در جلو چرخ القاکنی درست در پشت فلکه

جلو میل لنگ قرار می گیرد چرخ القا کن 1-36 دندانه دارد که به فاصله 10 درجه از یکدیگر واقع شده

و جای دندانه سی و ششم خالی است دندانه جا افتاده به فاصله 90 درجه از نقطه مرگ پایینی

سیلندرهای 1-4 قرار می گیرد این وضعیت مرجع (عددی ثابت) بیش از نقطه مرگ بالایی نشانه

گذاری می شود تا بتوان زمان یا نقطه جرقه زنی را به صورت زاویه ثابتی پس از نشانه مرجع

محاسبه کرد در کوئل سیستم بی دلکو سیم پیچ ولتاژ کم از طریق یک پایانه میانی ولتاژ باتری را

دریافت می کند سپس نیمه مناسب سیم پیچ به اتصال بدنه مدول وصل می شود سیم پیچهای

ولتاژ بالا مجزایند و به سیلندر های 1و4یا 2و3 اختصاص دارند

عیب یابی سیستم جرقه زنی بی دلکو

سیستم جرقه زنی بی دلکو بسیار اعتماد پذیر است زیارا قطعات متحرک ندارد برای تعویض شمعها

باید برنامه تعمیر و نگهداری سازندگان پیروی کرد در هنگام بررسی شکل موجهای ولتاژ بالا روی

نوسان ممکن است به سبب نبود وایر اصلی همان وایری که از کوئل به دلکو می رود مشکلاتی

بروز کند غالبا با استفاده از واسطه مناسب می توان این مشکل را برطرف کرد اما باز هم باید گیره

حسگر را به نوبت به هر یک از وایرها متصل کرد

کوئل سیستم جرقه زنی بی دلکو را میتوان با استفاده از اهم سنج امتحان کرد مقاومت هر یک از

سیم پیچها اولیه باید 0.5 اهم و مقاومت هر یک از سیم پیچهای ثانویه باید بین 11 و 16 اهم باشد

این کوئل در سرایط مدار باز ولتاژی بالاتر از 37 کیلوولت تولید می کند

وایرهای شمع بستهای یکپارچه ای دارند که مانع نفوذ اب و مشکلات ناشی از ارتعاش می شود

حداکثر مقاومت هر وایر ولتاژ بالا 30 کیلو اهم است این سیستم قابل تنظیم نیست و تنها استثنای

ان تنظیم اکتان در بعضی از مدلهاست این تنظیم شامل متصل کردن 2 پایه روی مدول به یکدیگر

برای کارکرد عادی یا اتصال یک پایه به بدنه برای مصرف سوختی متفاوت است برای اطلاع از روش

عملی در هر تنظیم باید با سازنده مشورت کرد

منبع : سیستمهای برقی و الکترونیکی اتومبیل ( مهندس محمد رضا افضلی)

 

واحد کنترل الکترونیکی ECU

تا به حال به احتمال بالا اسم این قطعه که در خودرو های انژکتوری وجود دارد به گوشتان رسیده است.
Electronic Control Unit - Engine Control Unit
در این مقاله می خواهم کمی در مورد این قطعه توضیح دهم تا کمی با این قطعه و وظیفه ان بر روی خودرو اشنا شوید.

واحد کنترلر الکترونیکی از یک میکرو کامپیوتر یا میکرو کنرلر (Micro Controller) به عنوان سخت افزار و نرم افزارهایی که بر روی آن اجرا می شود ، تشکیل شده است . این قطعه یک میکرو کامپیوتر کوچک است که می تواند به کمک اطلاعاتی که به صورت زنده و همزمان از سنسور های وابسته می گیرد با تعیین شرایط لحظه ای موتور به یک سری عمل کننده یا فرمان برهای نصب شده بر روی موتور فرمان دهد تا از این طریق، زمان و مدت پاشش سوخت، زمان جرقه و فراهم سازی شرایط مناسب برای ایجاد احتراق را در داخل سیلندر ها تامین کند. سنسورهای کیت های انژکتوری مختلف هستند که هر چه تعداد آنها بیشتر باشد ECU بهتر می تواند شرایط موتور را درک کند. سنسورهای مهم خودروهای انژکتوری عبارتند از: سنسور دور یا RPM، سنسور فشار داخل مانیفولد یا MAP، سنسور دریچه گاز یا TPS، سنسور دمای آب یا CTS، سنسور دمای هوا ATS، سنسور اکسیژن یا لاندا، سنسور ضربه و ...
میکرو کنترلر یک کامپیوتر کوچک است که همه اجزلی آن ، مانند واحد پردازش مرکزی CPU ، واحدهای ورودی و خروجی (I/O) حافظه های گوناگون پاک شدنی (Erasable) و پاک نشدنی (Read Only ) برای نگه داری برنامه ها و داده ها ، معمولا بر روی یک تراشه نصب شده اند ، نکته مهم در ساخت سخت افزار واحد کنترل الکترونیکی ، ایسادگی آن در برابر تغییر دما ، رطوبت و تکان های شدیدی که پس از نصب در خودرو در معرض آن قرار دارد و همچنین قابلیت بالای سازگاری الکترو مغناطیسی(EMC) آن است .
شمار نرم افزارهای یک واحد کنترل الکترونیکی بستگی به و پیچیدگی آن دارد . در واحدهای کنترل الکترونیکی ساده تنها نرم افزاری که روی میکرو کنترلر نصب و اجرا می شود ، برنامه کاربردی مربوطه است . در نوع پیچیده آن ابتدا سیستم عامل بلادرنگ (Real Time Operation sustem) RTOS و نرم افزار های پایه ، مانند نرم افزارهای مدیریت شبکه مدیریت حافظه و غیره بر روی میکرو کنترلر نصب می شوند و سپس برنامه کاربردی ، که از خدمات ارائه شده به وسیله سیستم عامل و نرم افزارهای سیستمی سود می برد.
بخش اساسی تکنولوژی واحدهای کنترل الکترونیکی مربوط به نرم افزار کاربردی آنهاست.این بخش همچنین امروزه نیروی محرکه اصلی نوآوری در صنعت خودروسازی است .
سخت افزار میکرو کنترلر ها ، سیستم عامل بلادرنگ و دیگر نرم افزارهای پایه ای مورد نیاز واحدهای کنترل الکترونیکی به وسیله تولید کنندگان معروف در در سطح جهان ، مانند AMD ، NEC ، Motorola عرضه می شوند .ارزش افزوده ی سازندگان خودرو و قطعه در این عرصه ، ساخت نرم افزارهایی کاربردی و به ویژه کنترل و تضمین کیفیت کل سیستم است . بهبود کیفیت نرم افزار منوط به شیوه ها و ابزارهای مهندسی نرم افزار در عرصه مدیریت خواسته ها (Requirements management ) مدل سازی ، تولید کد برنامه از مدل ، مستند سازی و تست نرم افزار است .
سبب اهمیت فراوان کیفیت در ساخت واحدهای کنترل الکترونیکی ، همانا نقش واحدهای کنترل الکترونیکی در ایمنی خودرو و اثرات مخرب کارکرد نادرست آنها بر اعتماد مشتریان است .بدین ترتیب در حالیکه سازنده و عرضه کننده نرم افزار اداری ، با آسودگی خیال ، یافتن بخشی از اشتباهات نرم افزار ، فهرستی از نادرستی های تصحیح شده ارائه می کند سازنده واحد الکترونیکی خودرو باید از همان لحظه آغازین طراحی قطعه طراحی قطعه ، این اطمینان را داشته باشد که محصول بی هیچ نقص و نادرستی به دست مشتری خواهد رسید.
واحد کنترل الکترونیکی به طور معمول داده های لازم را به وسیله حسگر ها (Sensors) از محیط پیرامون می گیرد و پس از فرمان پردازش آنها فرمانهای مناسب را به کنشگرها (Actuators) منتقل می کند . کنشگرها به نوبه خود ، مطابق فرمانهایی که از واحد کنترل الکترونیکی می گیرند، کار ابزار مکانیکی ، هیدرولیکی ، پنوماتیکی یا الکتریکی مورد کنترل را هدایت می کنند .
نقش واحدهای کنترل الکترونیکی در خودرو
امروزه میانگین شمار رو به افزایش واحدهای کنترل الکترونیکی که در ساخت خودرو به کار می رود ، بالغ بر 70 واحد است . در خودروهای گروه "لوکس" حتی تا 110 واحد کنترل الکترونیکی نصب شده است .
مجموعه واحدهای کنترل الکترونیکی یک خودرو را می توان به چهار حوزه کاربردی تقسیم کرد :
1- اتاق (Body) ، مانند شیشه بالابر ، تنظیم صندلی و برف پاک کن اتوماتیک .
2- انتقال نیرو (Power Train ) ، مانند کنترل موتور و دنده
3- دینامیک حرکت (Chasis / Driving functions ) مانند Distronic , Esp و ABS .
4- تلماتیک (Telematic/infotainment/multimedia) ، مانند سیستم راهیابی (Navigation) ، رادیو ، تلفن و اینترنت .
از دیدگاه دیگری ، الکترونیک خودرو به طور کلی به یکی از دو حوزه ایمنی (Safety ) و آسودگی (Comfort ) مربوط است .کارکردهایی همچون تنظیم حرارت اتاق و اینترنت مایه آسودگی و کارکردهایی مانند ABS و AirVag سبب افزایش ایمنی راننده و سرنشینان خودرو است.
واحدهای کنترل الکترونیکی خودرو در تعامل با حسگرها و کنشگرها هستند . به عنوان مثال واحد کنترل الکترونیک ABS به وسیله حسگرها داده هایی مانند وضعیت پدال ترمز ، درجه گردش فرمان و سرعت دورانی و خطی چرخ ها را دریافت و بر پایه آن نیروی وارد بر ترمز چرخ را محاسبه و به کنشگر های ترمز منتقل می کند . .واحدهای کنترل الکترونیکی گوناگون ، حسگرها و کنشگرها به وسیله سیستم های سخت افزاری و نرم افزاری انتقال داده ها (Bus) به یکدیگر مربوط هستند . ایج ترین سیستم انتقال داده ها در خودرو (Control Area Network ) CAN است است . در خودروهای پژو ساخت ایران ، افزون بر CAN از سیستم انتقال داده های دیگری به نام VAN نیز استفاده می شود. در سالهای اخیر سیستم های انتقال داده های دیگری ، مانند FlexRay,Lin, و MOST هم تعریف شده اند که در حوزه های گوناگون کارکردهای الکترونیکی خودرو به کار می روند .

طراحی و ساخت ECU یکی از فناوریهای کلیدی در صنعت خودرو سازی مدرن است . آغاز تکنولوژی ECU به سیستم انژکتوری شرکت بوش (Bochs) آلمان به نام JETronic باز می گردد که در سال 1968 در خودروی فولکس واگن VW 1600TL نصب شد.
اهمیت و نقش اقتصادی و تکنیکی ECU و به ویژه نرم افزار آن در ساخت خودرو روز به روز در حال افزایش است . بر طبق پیش بینی های انجام شده ، سهم الکترونیک در هزینه ساخت خودرو از 22 درصد در سال 2000 به 35 درصد در سال 2010 می رسد همچنین سهم هزینه نرم افزار الکترونیکی به کار گرفته شده در خودرو از 20 درصد در سال 2000 به 38 درصد در سال 2010 خواهد رسید .
سازندگان معروف ECU چه شرکتهایی هستند؟
۱) شرکت Bosch آلمان: این شرکت بهترین و معروفترین سازنده ECU و کیت انژکتوری در دنیا می باشد و در اغلب خودروهای پیشرفته جهان نشانی از آن را می توان یافت. چند مدل از زانتیا موجود در ایران دارای کیت انژکتوری Bosch می باشد.
۲) شرکت Delco آمریکا: این شرکت یکی از قدیمی ترین شرکتهای سازنده ECU می باشد و ECU آن در اغلب خودروهای آمریکایی بخصوص خودروهای شرکت GM یا جنرال موتورز بکار رفته است مانند کادیلاک، پونتیاک و... همچنین در خودروهای دوو کره مانند دووESPERO..
۳) شرکت Ford آمریکا: این شرکت سازنده خودرو، سازنده ECU البته برای خودروهای فورد می باشد و اولین بار ایده کنترل تطبیقی یا خود-یادگیر در خودروهای این شرکت عملا پیاده سازی شد.
۴) شرکت Siemens آلمان: فعالیت این شرکت گرچه به اندازه رقیب آلمانی آن یعنی Bosch نیست اما ECU های خوبی می سازد ECU. پراید انژکتوری موجود در ایران طراحی این شرکت است.
۵) شرکت Magneti Marelli ایتالیا: این شرکت در اروپا محبوبیت زیادی داشته و بر روی اغلب خودروهای اروپایی کیت آن نصب است. به عنوان مثال خودروهای فیات مدل PUNTO و فولکس واگن مدل GOLF IV، مزدا ۳۲۳.
۶) شرکت Sagem فرانسه: بر روی اغلب ماشینهای فرانسوی ECU این شرکت نصب است. بنابراین پژو ۲۰۶، مدلهایی از زانتیا؛ همچنین خودروهای ایرانی مانند سمند و پیکان انژکتوری.
۷) شرکت Nippon Denso ژاپن: این شرکت توسط شرکت تویوتا تاسیس شده و بخش عمده سهام آن را دارا می باشد البته ۶ درصد سهام آن متعلق به شرکت Bosch است. ECU اغلب خودروهای تویوتا (مانند تویوتا لندکروز ) و برخی خودروهای ژاپنی مانند نیسان، هوندا، سوزوکی و ... متعلق به این شرکت می باشد.
شرکتهای دیگری هم هستند مانند HITACHI، MATSUHITA، LOTUS، UNICHIP و ...

فن آوری تنظیم ECU
امروزه موتورهای انژکتوری نقشی بسیار اساسی در موفقیت صنایع خودروسازی ایفاء می‌نمایند و کیفیت و قابلیتهای آن، درصد کارایی خودرو را نشان می‌دهد. همانطور که می‌دانیم کنترل کننده موتورهای انژکتوری، بردی الکترونیکی به نام ECU می‌باشد و در واقع کارایی این بخش تعیین کننده کیفیت یک موتور و در ابعادی دیگر کیفیت خودرو خواهد بود؛ بدین معنی که هرچقدر ECU یک موتور بهتر طراحی شده باشد، آن موتور کیفیت بهتری خواهد داشت.
ECU بر اساس سنسورهایی که بدان متصل است شرایط کار موتور را درک کرده و فرامین مناسب را به انژکتورها و شمعها صادر می‌کند. از آنجا که دینامیک خودرو بسیار پیچیده و غیر خطی می‌باشد، طراحان ECU برای سهولت کار، جداولی را به نام map داخل حافظه ECU می‌ریزند که در آن مقدار پاشش سوخت و زاویه آوانس در هر دور و بار موتور مشخص شده است. هر چه دقت این جداول بیشتر باشد، دقت عملکرد ECU بیشتر خواهد بود.
نکته‌ای که باید توجه کرد اینست که مقادیر این جدولها وابستگی مستقیمی به پارامترهای جغرافیایی موتور، نظیر فشار و دمای هوا دارد. شرکتهای خودروسازی، ECU را برای یک آب و هوای خاص طراحی نمی‌کنند بلکه مقادیر map را بگونه‌ای تنظیم می‌کنند که برای انواع شرایط جغرافیایی جوابی بهینه و معقول بدهد. بنابراین map، در این حالت برای تمام خودروهای از یک مدل بهینه است نه هر خودروی خاص؛ زیرا هیچ دو خودرویی، حتی از یک مدل کاملاً مانند یکدیگر نیستند.
اگر سیستمی بتواند این نقیصه را از ECUها برطرف کند، آنگاه می‌توان به طور اختصاصی map هر خودرو را کالیبره کرده و توان آن را افزایش داد.
امروزه تیونینگ ECU خودروها، بحث جا افتاده ای است و شرکتهای بسیاری در این زمینه فعالیت می کنند بطور کلی دو روش برای تیونینگ خودروهای انژکتوری وجود دارد. روش اول خواندن دیتاهای (map) ECU و دادن دیتاهای جدید که شرکتهای بسیاری در این زمینه فعالند از جمله: Eurochip، Chip Tuning، Tech TV، Autospeed و ...یکی از اشکالات این روش اینست که بشدت وابسته به ساختار ECU است و با پیچیده شدن سخت افزار ECU امکان خواندن و تغییر دیتاهای آن مشکل و گاهی غیرممکن می شود مگر آنکه شرکت سازنده ECU خود نحوه دسترسی به اطلاعات را در اختیار شرکتهای تیونینگ بگذارد. روش دوم اضافه کردن یک سخت افزار جانبی به ECU جهت تغییر پارامترهای ECU است. این روش گرچه گرانتر تمام می شود اما وابسته به نوع ECU نیست. یکی از شرکتهایی که در این زمینه فعال است
، شرکت Dastek است. شرکتی که در آفریقای جنوبی قرار دارد و با پرسنلی در حدود ۳۰ نفر توانسته موفقِِِِت چشمگیری داشته باشد.جالب است بدانید که این شرکت بظاهر کوچک توانسته است محصول خود را به کشورهای مختلف دنیا صادر کند و بیش از ۳۰۰ نمایندگی فروش در سرتاسر دنیا دارد که فقط ۱۰۰ تا از آنها در ایالات متحده آمریکا هستند. نام این محصول UNICHIP است.
اصول عملکرد UNICHIP بدین صورت که سنسورهای اصلی در یک موتور انژکتوری (MAP, RPM) را خوانده و سپس با توجه به نقطه کار موتور، مقادیری مجازی از این دو سنسور را به ECU اعمال می‌کند؛ بگونه‌ای که رفتار ECU نسبت به حالت قبل بهبود پیدا می‌کند.
آمارها نشان می‌دهد که موفقیت UNICHIP در این زمینه بسیار بالا بوده است:از هر ۴۰۰ خودرو، فقط یک خودرو ممکن است با UNICHIP بهینه نگردد، ۸۰% خودروهایی که در آفریقای جنوبی استفاده می‌شوند، UNICHIP را در خودروهای خود نصب کرده‌اند، UNICHIP بر روی بیش از ۳۲۰ مدل موتور از خودروسازان بزرگ دنیا پیاده شده است.
به طور کلی واحدهای کنترل الکترونیکی تواناایی انجام سه کارکرد زیر را دارند :
نظارت (Monitoring) بر کارکرد های خودرو و آگاه کردن راننده از آن ، مانند نظارت بر مصرف سوخت و آگاه کردن راننده از مصرف لحظه ای یا میانگین سوخت ، یا نظارت بر موقعیت درها و آگاه کردن راننده از باز بودن آنها .
تنظیم (Regulating) کارکردهای خودرو به وسیله بهینه کردن همواره ی آنها ، مانند تنظیم مصرف سوخت موتور توسط واحد کنترل الکترونیکی سیستم انژکتوری .
کنترل (Controlling) کارکردهای خودرو از طریق محاسبه کمیات خروجی بر پایه داده های ورودی ، مانند : کنترل ترمز به وسیله سیستم ضد قفل (ABS) .در بیشتر واحد های کنترل الکترونیکی سه کارکرد نظارت ، تنظیم و کنترل توامان وجود دارند .

ساختار واحد کنترل الکترونیکی :

همانطور كه گفته شد این کامپیوتر نیز مانند دیگر همنوع هاي خود شامل CPU، حافظه و برنامه ریزی است.در داخل ECU دو نوع حافظه موجود است.


الف)حافظه موقت (پاك شدني) که با قطع برق از بین میرود اما مجددآ قابل استحصالاست.به روش برگرداندن حافظه، روش تجدید حافظه و یا Initialize می گویند. حافظه موقت شناسایی استپ موتور، دنده ها و حالات عملی موتور و محاسبات لحظه ای برای تنظیمات لحظه ای را به عهده دارد و محلی برای نگهداشت معایب موقت و دائم سیستم انژکتور است.

تذکر:

اگر هر یک از سه کار زیر را انجام دهید حافظه موقت موجود در ECU پاک شده و خودرو تا مدتی به دلیل از دست دادن برخی از پارامتر های لحظه ای موتور بد کار می کند:

* جدا کردن کابل باطری بیش از 15 دقیقه
* جدا کردن سوکت های ECU بیش از 15 دقیقه
* جدا کردن سوکت رله دوبل در خودرو های غیر مولتی پلکس و سوکت های BSM در خوردو های مولتی پلکس بیش از 15 دقیقه.


در چنین حالتی باید خودرودوباره تجدید حافظه شود.در این حالت خودرو سکته های بی دلیل و نا به هنگام نموده و در هنگام تعویض دنده و به خصوص در هنگام معکوس کشیدن راننده احساس می کند که خودرو لحضه ای دچار مکث می شود. البته این در خودرو های نو زیاد محسوس نیست ولی در هر صورت تجدید حافظه ECU کاملآ مفید خواهد بود.
.
روش تجدید حافظه:

اصولآ با توجه به اینکه در کارخانه های مختلف روش ها و متدهای مختلفی برای تولید وجود دارد و نیز نظر به استفاده خودرو در کشور ها و مناطق مختلف با شرایط متفاوت، در ECU نوعی قابلیت سازگاری و یکسان سازی وجود دارد که این توانایی بر مبنای چهار عنصر ذیل پایه گذاری می شود:

* سنسور اکسیژن
* سنسور موقعیت دریچه گاز
* سنسور ضربه
* استپ موتور


برای انجام عملیات تجدید از روش پیشنهادی شرکت پژو به شرح زیر استفاده می کنیم:

* سوئیچ را به مدت حداقل 10 ثانیه ببندید
* سوئیچ را به مدت حداقل 10 ثانیه باز کنید.
* خودرو را روشن کنید و به مدت حداقل 10 ثانیه گاز ندهید
* دنده ها را یک به یک معرفی کنید. به روش ذیل:


1. با دنده 1 حداقل 50 متر حرکت کنید
2. با دنده 2 حداقل 50 متر حرکت کنید
3. با دنده 3 حداقل 50 متر حرکت کنید
4. با دنده 4 حداقل 50 متر حرکت کنید
5. با دنده 5 حداقل 50 متر حرکت کنید


... در این لحظه کلیه دنده ها به ECU معرفی شده اند.

* حال به مدت پانزده دقیقه در دنده های مختلف و با دور های مختلف و فول-گاز حرکت می کنیم تا حالات مختلف شرایطی و لحظه ای خودرو به ECU معرفی شود.


تذکر:
دنده عقب نیازی به معرفی ندارد و همچنین در هنگام تجدید حافظه بهتر ان است که خودرو تک سرنشین بوده و در جاده کفی رانده شود.


ب) حافظه دائم (پاك نشدني)که مانند سیستم عامل و Setup کامپیوتر های PC است و با قطع برق از بین نمی رود اما در صورت خراب شدن دیگر قابل برگشت نبوده و می توان گفت ECU سوخته است.حافظه دائم شامل جدول بزرگی به نام Look up table است که در این جدول به مانند جدول ضرب ردیف ها و ستون ها و خانه هایی وجود دارد.با این تفاوت که تعداد ردیف ها و ستون های این جدول از عدد دو بیشتر بوده و تعداد ان برابر تعداد سنسور های موجود در سیستم موتور می باشد.

موارد ایمنی حفاظت از ECU:

1-- جدا کردن کابل باطری هنگامی که خودرو روشن است. همانطور که می دانید ولتاژ تولیدی دینام حدود 14 ولت است.اما باید دانست که این ولتاژ، ولتاژ متوسط تولیدی دینام است. پیک تولید ولتاژ دینام بر حسب دور موتور و بار گرفته شده از دینام، متغیر بوده و گاهی اوقات به 16 ولت نیز میرسد. در حالت عادی که کابل های باطری متصل است این نوسان به خاطر خاصیت خازنی باطری تعدیل می شود اما اگر کابل باطری در هنگام خودرو-روشن باز شود، این نوسانات می تواند بر روی قسمت های حساس خودرو (کلیه کنترل یونیت های الکترونیکی) تاثیر نامطلوب داشته باشد. حداکثر قدرت تحمل نوسان ولتاژی این قطعه به طور استاندارد 16 ولت است. اگر هنگامی که خودرو روشن است کابل باطری را جدا کنیم به طور حتم ریسک سوختن ECU وجود دارد.طبیعی است که با توجه به قیمت زیاد ان این کار عاقلانه به نظر نمی رسد.

2-- امتحان جرقه از روی وایر شمع با اتصال ان به بدنه. وقتی سر شمع ها را می کشید و برای امتحان برق ارسالی به سر شمع ها توسط وایر مربوطه به بدنه جرقه ایجاد می کنید، ممکن است که مقدار جریان نابهنگام غیر قابل کنترلی را در ثانویه کویل ایجاد کنید.برق ثانویه کویل با برق سیم پیچ اولیه ان دارای تاثیر متقابل هستند. اولیه کویل نیز برق خود را مستقیمآ از ECU می گیرد. این کار ممکن است موجب ایجاد نوسانات برق در شبکه برق خودرو و اسیب رسیدن به قسمت های حساس به خصوص ECU شود.
توجه:
در صورت تمایل به چک کردن برق سر شمع ها از یک شمع فیلر گیری شده یدک استفاده کنید تا میزان جریان دهی ثانویه کویل تحت کنترل باشد.

-3-اب زدن به. ECU اگر پشت جعبه این قطعه را باز کنید خواهید دید که برای جلوگیری از نفوذ اب قسمت فیبر مدار چاپی و حتی پین های داخلی با ماده ای موم مانند پوشیده شده اما در هر صورت پین های نری خارجی سوکت ECU بدون محافظ هستند و خیس شدن انها موجب اتصال کوتاه خارجی شده و ممکن است به احتمال بالا به ECU اسیب برسد.

-4- دست زدن به پین های. ECU یکی از مواردی که اغلب با ان نا اشنا بوده و یا مورد غفلت قرار می گیرد دست زدن به پین های ECU است که به دلیل ریسک الکتریسیته ساکن بدن می تواند موجب اسیب زدن های جدی به ان شود. الکتریسیته بدن گاهی اوقات تا هزار ها ولت می تواند بالا برود. در صورتی که می خواهید قدرت برق موجود در بدن خود را درک کنید ازمایش زیر را انجام دهید:
یک فازمتر برق شهر را برداشته و ان را به دری اهنی که رنگ نخورده باشد بزنید پای خود را به ارامی بر روی فرش بکشید فازمتر به راحتی روشن شده و اگر این کار را ادامه دهید به طور دائم روشن می ماند (در این حالت باید جوراب به پا داشته باشید). حال همان فازمتر را به پریز برق منزل بزنید فازمتر دوباره روشن می شود. در کدام حالت روشنایی فازمتر بیشتر است؟ و نیز میدانید که جرقه ای که گاهی اوقات بین دست شما و اشیا فلزی مانند درب زده می شود می تواند بیش از چند هزار ولت پتانسیل داشته باشد؟

اشنایی با اثرات خرابی ظاهری ECU در روی خودرو:
معمولآدر هر نوع خرابی ظاهری خودرو یکی از قطعات سیستم دچار عیب شده است. اثرات خرابی هر قطعه از مجموعه سیستم انژکتوری خودرو دقیقآ یک اثر مشخص و به خصوص در روی خودرو به جا می گذارد که معمولآ با نگاه کردن و دقیق شدن در کار موتور می توان ان را حدس زده و عنصر معیوب را شناسایی کرد اما خرابی ECU تنها موردی است که به دلیل اتصال با تمامی عناصر و نیز سیستم پیچیده ان به طور حتم قابل پیش بینی نبوده و معمولآ می تواند اثر خرابی هر یک از قطعات دیگر سیستم انژکتور را در روی خودرو به جا بگذارد.بنابراین اثرات خرابی ان را می توان به طور کلی به شرح ذیل بیان داشت:

1-روشن نشدن خودرو در 80 درصد حالات
2-روشن شدن خودرو اما همزمان با روشن شدن چراغ عیب یاب موتور در پشت امپر 10 درصد حالات.
3-خرابی نامشخص که اثری مشابه با خرابی یک یا چند عنصر سیستم انژکتور داشته باشد و یا اعلام دستگاه عیب یاب مبنی بر خرابی یک قطعه سالم مانند استپ موتور. در 10 درصد حالات

ویژگی Cut Off :
یکی از مواردی که ECU ان را کنترل می کند دور موتور است.اگر به دلیل فشردن بیش از حد پدال گاز دور موتور تمایل به بالا رفتن از حد مجاز که برای موتور های مختلف متفاوت است نماید، ECU به طور اتوماتیک برق انژکتور ها را به طور موقت قطع کرده و خودرو در این دور خاموش می شود با پایین امدن دور، ECU مجددآ فرمان پاشش را صادر کرده و موتور را روشن می کند. این عملیات به دلیل جلو گیری از ریسک یاتاقان زدن موتور و یا عدم رسیدن روغن کافی به موتور انجام می شود.

نسل جديد موتورهاي هوشمند

بسياري از تکنولوژي‌هاي قديمي خودروسازي مربوط به چندين دهه پيش هم اينک مورد توجه و استفاده کارخانه‌هاي بزرگ خودروسازي دنيا قرار گرفته است‌‎.آيا واقعا‎" هر چيز که خوار آيد‎, يک روز به کار آيد؟
مطالعه مقاله زير که از مجله اکونوميست مورخ اول سپتامبر ‎2‎0‎0‎1 ترجمه شده‎, براي علاقمندان به تکنولوژي‌هاي خودروسازي‎, به‌ويژه خودروسازان ايراني‎, خالي از فايده نخواهد بود‎.
اگر پشت فرمان جديدترين مدل خودروي کارخانه آيودي به نام‎AUDI 4‎ بنشينيد و روي پدال گاز آن فشار بدهيد‎, خودرو به آرامي و نرمي پر قو حرکت خواهد کرد‎, بدون آنکه ريپ‌زدن‌هاي يک خودروي دنده اتوماتيک مرسوم را داشته باشد‎. دليل آنهم اينست که آيودي به جاي جعبه دنده اتوماتيک معمولي‎, از يک سيستم انتقال جديد به نام ‎"مالتي ترونيکس‌‎" استفاده کرده است‌‎.
در گيربکس مالتي ترونيکس به جاي دنده‌هاي معمولي با نسبت ثابت (که هم در گيربکس‌هاي معمولي و هم اتوماتيک وجود دارند) از يک تسمه بسيار سخت و محکم براي ارتباط دو شفت مخروطي شکل‎, که يکي به موتور و ديگري به چرخ‌ها وصل مي‌شود‎, استفاده شده است‌‎. با تنظيم اين تسمه روي شفت‌ها‎, موتور مي‌تواند بدون آنکه تحت تاثير بار و وزن خودرو قرار بگيرد‎, با سرعت مطلوب حرکت کند‎. در واقع‎, اين حق انتخاب براي راننده به وجود آمده است که عملکرد‎, صرفه‌جويي در سوخت و يا ترکيب متعادلي از آن دو را انتخاب کند‎.
نظريه جديد و بزرگي است‎, اينطور نيست؟ بايد گفت هم بله و هم خير‎. بزرگ شايد‎, ولي جديد به هيچ وجه‌‎. خوانندگان مسن‌تر ممکن است گيربکس ‎"واريوماتيک‌‎" خودروي کارخانه داف را در دهه ‎1‎9‎5‎0 به خاطر بياورند‎. حتي ‎"سيستم‌انتقال‌دايما‎" متغير يا‎CVT‎‎" قديمي‌تر از آن است‌‎.نخستين‌خودرويي که از اين سيستم استفاده کرد ‎"فوييلارون‌‎" ساخت‌فرانسه‌ودرسال ‎1‎9‎0‎0 بود‎.
در گذشته‎, سيستم‎CVT‎ هرگز نتوانست آنقدر خوب کار کند تا در سطح استاندارد اين صنعت قرار بگيرد‎, ولي لن هانت‎, رييس بخش آمريکايي کارخانه آيودي‎, معتقد است که در عرض چند سال گيربکس‌هاي اتوماتيک مرسوم که روي انواع خودروهاي با مارک اين شرکت نصب شده است‎, جايگزين خواهد شد‎. آيودي‎, يا دقيقتر بگوييم صاحب آن فولکس واگن‎, در اين راه تنها نيست‎, کارخانه جنرال موتورز هم قرار است خودروي جديد خود به نام‎SATURN VUE‎ را با سيستم‎CVT‎ به معرض نمايش بگذارد در اين ميان‎, بيشتر توليدکنندگان ديگر نيز سرگرم نمونه‌هاي جديد خود هستند‎. اينطور به نظر مي‌رسد که سيستم جديد نمونه کاملي از يک پديده عمومي‌تر باشد که در واقع‎, احياي طرح‌هاي قديمي ‎- با استفاده از شيوه‌هاي نوين ‎- براي توليد قطعات خودرو است که ظاهرا‎" در زمان خودش نظريه خوبي بوده‎, ولي با تکنولوژي موجود آن روزگار کار نمي‌کرده است‌‎.
هيچ چيز جديدي وجود ندارد
در مورد گيربکس جديد مالتي ترونيکس کارخانه آيودي بايد گفت که مهمترين تغييرات عبارتند از خواص مکانيکي مواد مورد استفاده براي ساخت تسمه‎, و قطعات الکترونيکي‌اي که سيستم انتقال را کنترل مي‌کند‎. تاکنون‎, توليدکنندگان‎CVT‎ از تسمه‌هاي نخي يا لاستيکي استفاده مي‌کردند که يا کش مي‌آمد و يا پاره مي‌شد‎, ولي کارخانه آيودي يک تسمه فلزي بسيار قوي با بيش از هزار تکه را مجزا ساخته است که با روش رويهم گذاري لبه‌هاي آنها با هم ارتباط پيدا مي‌کنند‎. در ضمن‎, اين سيستم انواع علايم را اندازه‌گيري مي‌کند و آنها را به يک الگوريتم کامپيوتري‎, که براي بررسي نسبت مناسب دنده‌ها در تمام لحظه‌ها برنامه ريزي شده‎, مي‌دهد‎. اين علايم شامل سرعت موتور و خودرو و زاويه پدال گاز است‌‎.
به اين ترکيب مکانيکي و الکترونيکي نام ‎"مکاترونيکس‌‎" داده‌اند و اين همان چيزي است که تکنولوژي‌هاي ناموفق پيشين را امکان‌پذير مي‌سازد‎. نمونه ديگري از احياي مکاترونيکس‎, سيستم ‎"تعليق قابل تنظيم‌‎" است‌‎. اين سيستم که نخستين بار در سال ‎1‎9‎3‎3 روي خودروي کاديلاک مورد استفاده قرار گرفت‎,‎RIDE REGULATOR‎ نام داشت‌‎. راننده مي‌توانست پنج وضعيت بين ‎"نرم‌‎" و ‎"سخت‌‎" را با کمک يک کليد روي پانل کليدها انتخاب کند‎. البته اين سيستم موفقيتي به همراه نداشت‌‎.
در پاييز امسال قرار است کاديلاک اين نوزاد قديمي را که سيستم ‎"تعليق دايما‎" متغير‎MR‎‎" نام دارد‎, معرفي کند‎. منظور از‎MR‎مايع هوشمند مغناطيسي است که درون کمک فنرهاي خودرو پر مي‌شود‎. چسبندگي و غلظت اين مايع در مجاورت ميدان مغناطيسي به نحو چشمگيري تغيير مي‌کند‎. در نتيجه‎, خودرويي که از اين مايع استفاده مي‌کند‎, مي‌تواند در ظرف يک ميليونيم ثانيه نسبت به تغيير شرايط يا نحوه رانندگي راننده واکنش نشان دهد‎. تصميم در مورد واکنش مناسب به عهده الگوريتمي است که در مغز يک ريز پردازنده ويژه برنامه‌ريزي شده است‌‎. اين الگوريتم به علايم ارسال شده از فرمان و ترمز خودرو توجه مي‌کند و سرعت و شرايط جاده را با کمک حسگرهايي که در چرخ‌ها تعبيه شده است‎, مورد ارزيابي قرار مي‌دهد‎. داده‌هاي به دست آمده وضعيت هر يک از کمک فنرها را تعيين مي‌کند‎. به عبارت ديگر‎, سفتي واقعي هر کمک فنر با جريان‌هاي ارسال شده به الکترومغناطيس آنها کنترل مي‌شود‎.
تکنولوژي سومي که به عنوان بخشي از برنامه احياي مکاترونيکس ارايه شده‎, عبارت است از ‎"جابه‌جايي براساس نياز‎. به عبارت ديگر‎, استفاده از آن تعداد از سيلندرهاي موتور که واقعا‎" براي حرکت خودرو در شرايط مختلف ضروري است‌‎. نخستين حرکت در اين مورد توسط شرکت جنرال موتورز در اواسط دهه ‎1‎9‎8‎0 انجام شد‎. اين بار هم خودروي کاديلاک اين شرکت موش آزمايشگاهي شد‎, بدين معني که موتورهاي به‌اصطلاح‎V-8-6-4‎ روي آنها نصب شد‎. از لحاظ نظري‎, هنگام گاز دادن هر ‎8 سيلندر موتور کار مي‌کردند‎, ولي وقتي سرعت خودرو به حد مطلوب و مطمئنه مي‌رسيد‎, موتور با ‎6 يا ‎4 سيلندر حرکت مي‌کرد‎. در نتيجه‎, در مصرف سوخت صرفه جويي مي‌شد‎. ولي در عمل‎, اين نوع خودرو براي مدت بسيار کوتاهي روي خط توليد رفت و سپس به‌دست فراموشي سپرده شد‎.
البته همه آنرا فراموش نکردند‎. بار ديگر مهندسان جنرال موتورز‎, به سرپرستي دنيس موني‎, مدير اجرايي اين شرکت‎, اميدوارند که از يک ريزپردازنده استفاده کنند که هزاران پالس موتور را در ثانيه ثبت و سپس به قدري سريع و دقيق سيلندرهاي موتور را از مدار خارج مي‌کند که راننده اصلا‎" متوجه نمي‌شود که در يک لحظه بخصوص چند سيلندر در حال کار است‌‎. اينکه کدام سيلندرها بايد کار کنند‎, به عواملي چند بستگي دارد‎, از جمله دور موتور در دقيقه‎, سرعت و وزن خودرو‎, و حرکت در سراشيبي يا سربالايي ‎.
هنوز روشن نيست که چه مدت طول مي‌کشد تا اين طرح تحقق يابد‎, ولي آنچه مشخص است‎, اينکه چشم انداز باستان‌شناسي صنعتي براي توليدکنندگان خودرو بسيار اميدوار کننده و الهام‌بخش است‌‎.

خوردگی و پوشش های حفاظتی

بر طبق اصول ترمودینامیک کلیه ی فلزات مورد استفاده در صنایع در معرض تبدیل شدن به ترکیباتی از خود که از سطح انرژی آزاد کمتری برخورداراند ، قرار دارند . این اصل دنیای صنعت را با پدیده ای تحت عنوان خوردگی فلزات (Corrosion) مواجه ساخته است .

به کار گیری تکنیک ها و روش هایی که بتواند این پروسه طبیعی فرسایش را کند نماید می تواند بهره وری سیستم ها را از طریق افزایش عمر مفید تاسیسات فلزی و هم از طریق تعداد توقف های تولید به طور قابل ملاحظه ای افزایش دهند .

به کار گیری رنگ به عنوان نوعی پوشش از جمله روش هایی است که از دیرباز برای حفاظت سطوح فلزی در مقابل عوامل متعدد خورنده ی محیط مورد استفاده قرار می گرفت است . رنگ ها نه تنها به عنوان عاملی در کند ساختن پروسه خوردگی به کار برده می شود بلکه امروزه برای زیبا ساختن محیط و فضاهای کار وزندگی و نیز وسیله ای در شناسایی و تفکیک حائز اهمیت می باشند .

در این مقاله سعی شده است که ضمن معرفی اجمالی از انواع خوردگی ها ، نقش حفاظتی رنگ ها ، سیستم های پوششی (The Coating Systim)، انتخاب پوشش (Coating Selection) ، آماده سازی سطوح   (Surface Preparation) و اجرای پوشش ها (Application of Coatings) تشریح گردد . چرا که با مد نظر گرفتن مجموعه عوامل فوق ذکر ، رنگ می تواند جوابگوی همه ی نیاز های ما در پوشانیدن سطوح مختلف فلزی و حفاظت آنها در مقابل خوردگی باشد.

 

اداره ی مهندسی خوردگی فلزات مناطق نفت خیز جنوب

 

خوردگی در صنعت حفاری چاه های نفت

قسمت های مختلف دستگاه حفاری تحت شرایط کشش ، فشار و پیچش کار می کنند . دستگاه های حفاری می بایست در شرایط جوی مختلف از نقطه نظر رطوبت ، حرارت ، وجود گاز های   CO₂ و SO₂ حاصل از احتراق سوخت موتور آلات و  H₂S موجود در لایه های زمین و شرایط آب و هوای دریا کار کند .

سیال حفاری که چون خون در شریان این صنعت جاری است در صورت عدم کنترل دقیق قادر به تخریب وسایل درون چاهی و برون چاهی خواهد بود .وجود شرایط محیطی و کاری باعث شده با قطعات و وسایل موجود در صنعت حفاری    چاه های نفت به صورت گسترده ای دچار فرسایش شوند .علیرغم تمهیدات به کار برده شده ، این صنعت در جهان سالیانه مبالغ هنگفتی از امکانات خود را صرف جایگزین نمودن قطعات فرسوده می نماید .

خوردگی یکی از عوامل موثر در فرسایش و تخریب قطعات است .

شایعترین انواع خوردگی که در این صنعت وجود دارند عبارت اند از :

1. تخریب هیدروژنی

2 . خوردگی موضعی

3. خوردگی سایشی

4. خوردگی یک نواخت

5. خوردگی تنشی

6. خوردگی اتمسفری(یکنواخت)

شایعترین روش های مبارزه با انواع خوردگی های موجود در این قسمت عبارت اند از :

1. تغییر شرایط محیطی

2. طراحی مناسب

3. استفاده از پوشش های مقاوم در مقابل خوردگی

روش های به کار گرفته شده در مقابله با انواع خوردگی تنها روش های موجود نمی باشند بلکه روش های معمول هستند .

مطالعاتی در دست انجام است که لزوم استفاده از روش های جدید و موثرتری در مبارزه با انواع خوردگی در صنعت حفاری را به اثبات می رساند .

 

باران های اسیدی در رابطه با خوردگی تأسیسات

مصرف انرزی های فسیلی ، زغال سنگ ، نفت کوره ، گاز طبیعی و غیره به علت موجودیت گوگرد و ترکیبات گوگرد مانند هیدروژن سولفوره ، مرکاپتان ها ، تیوفین ها و غیره در آنها هنگام سوخت اکسیدهای سولفور و اکسید های نیتروژن تولید می نمایند که پس از اشاعه آنها در هوا و ترکیب با بخار آب و باران اسید سولفوریک و اسید نیتریک حاصل می نمایند .

نزول باران های اسیدی اثرات بسیار نامطلوب در محیط زیست داشته و به خصوص باعث خوردگی سطح خارجی تأسیسات صنعتی می گردند . انتخاب سوخت بی گوگرد ، شرایط احتراق ، جذب این مواد در پس گازها طرقی است که برای پیش گیری این مشکل امروزه متداول گردیده است .

فلسفه ی توسعه ی دوام پذیر طرز فکر جدیدی است که امروز در سطح جهان به آن توجه خاص مبذول گشته است . توسعه دوام پذیر انگیزه های در انسان ایجاد می نماید که ارتقا و کیفیت سطح زندگی بشر توام با خرابی های غیر قابل جبران نباشد.

                                                                                                  

             دکتر امیر بدخشان – استاد دانشگاه کالگیری کانادا

 

خوردگی مجتمع پتروشیمی فارابی – بندر امام

قسمت اساسی مجتمع پتروشیمی فارابی بندر امام را واحد انیدرید فتالیک (PA) آن را تشکیل می دهد که از فرایند شرکت Von Heyden آلمان غربی سابق استفاده شده است . واکنش اصلی این واحد تبدیل اورتوزایلینبه ایندرید فتالیک در سطح کاتالیزور    V₂O₅و در حضور گاز  SO₂ می باشد . متأسفانه همراه این واکنش اصلی چند واکنش فرعی یگر نیز انجام  می گردد که منجر به تشکیل : Trimellitic acid  ، Pyromellitie acid ، Isophthalic acid می شود .

گاز SO₂ که برای کنترل فعالیت کاتالیست به واحد اضافه می شود نیز به سطح کاتالیزور V₂O₅ و SO₃ تبدیل می شود .

اسید های آلی فوق و گاز SO₃ تولیدی به شدت خاصیت خورندگی دارند . لذا خورندگی از نوع Pitting از مسائل اساسی واحد های بعد از راکتور(PA) در این مجتمع است . اخیراً مسئله خورندگی در واحد Pressure Gas Cooler low

باعث سوراخ شدن تعداد زیادی از لوله های این مبدل حرارتی و در نتیجه مخلوط شدن بخار آب با محصول (PA) تولیدی گردید . این مسئله علاوه بر خسارت مالی و متوقف شدن واحد باعث تشکیل فتالیک اسید گردید که این خود مسئله خورندگی را حادتر کرد .

در این مقاله مسئله خوردگی در این مجتمع و راه های عملی را که این مجتمع برای کنترل آن به کار می رود بررسی و بحث شده است .    

 

 

پلاریزاسیون،خوردگی تنشی، خوردگی خستگی و کاویتاسیون در محیط های خورنده و مکانیزم عملکرد آنها

با تعریف خوردگی در قالب اصل انرژی، فلزات به سوی پایداری به حالت اولیه سنگ معدن خود واکنش می کنند.

تغییرات ساختاری در خط تولید به صورت انرژی مازاد در قطعات مهندسی به فرم تفاوتهای ساختمان میکروسکوپی و یا تنش های نهفته باقی می مانند. دو فاکتور پر اهمیت خواص الکترولیت و مٶلفه های نیروهای مکانیکی وارده بر اجزای مهندسی، خوردگی را تحت الشعاع قرار می دهند.

 از دیرباز خوردگی الکترو شیمیایی فلزات با استفاده از روش Weight Loss به صورت نسبی انجام گرفته و هنوز هم در بسیاری از موارد به عنوان آغازی جهت شروع آنالیزها به کار می رود. از دیگر روشها آزمایش غوطه وری است. فولادهای کربنی استاندارد ((AISL 1074,50B60 پس از غوطه وری تا سه ماه در محیط های آب طبیعی دریا و یا محتوای H₂S (تولید شده توسط باکتری احیا کننده سولفات SRB ) توسط دستگاه کشش مورد آزمایش و تضعیف در رفتار مکانیکی آنها ثبت و مورد بررسی قرار گرفت.

یکی دیگر از روشهای رفتاری فلزات در محیط های خورنده ی پلاریزاسیون دینامیکی می باشد که رفتارهای آندی و کاتدی را در مقیاس استاندارد نشان می دهد. فولادهای استاندارد با درصدهای متفاوتی از کربن ،(AISI 1055,1074,50B60) نشان دادند که هیچ گونه ناحیه غیر فعالی (Passive Region) در ناحیه آندی پدید نیامد و کمترین جریان خوردگی در ناحیه کاتدی به وقوع پیوست. تغییر محلول استاندارد از N1.0 H₂SO₄ به آب طبیعی دریا محتوای ppm200 سولفید هیدروژن پدیده دیپلاریزاسیون کاتدی (   (Cathodic Depolarizationرا به دنبال داشت.

اثرات تنش در دو بعد استاندارد Constant Stress در 80% ماکزیمم حد تسلیم و غیر استاندارد  Slow Strain Test

Rate((SSTR در 10^-6 S^-1 نشان داد که فلزات فوق مورد حمله عمل تنش خوردگی (Sterss Corrosion) قرار می گیرند و در کنار اثرات حد تنش شدت و ضعف تأثیرگذاری مستقیماً بر قابلیت خوردگی تنشی اثر دارد. حدوداً 90% شکستهای قطعات مهندسی به دلیل خستگی می باشد، از بین رفتن حد خستگی فولاد کربنی در محیط های خورنده نشانگر اثرات مستقیم الکترولیت می باشد. آزمایشات انجام شده نشان داد که با افزایش دو فاکتور دامنه تنش و یا خورندگی محیط عمر خستگی ((Fatigue Life کاهش پیدا می کند. مدل های مکانیک شکست (Fracture Mechanic) جهت اثبات این مدعا استفاده گردیدند در سیستم های خوردگی فوق دو واکنش آند و کاتد مستلزم یکدیگر بوده اند. بدون اکسیداسیون آندی ترک میکروسکوپی به پیش نمی رود اما بخصوص در محیط های محتوای  H₂S تولید مضاعف هیدروژن موجب تردی فولاد می گردد تا در بحث مکانیزم خوردگی تنشی و خوردگی خستگی. با در نظر گرفتن تغییرات محیطی یا ولتاژوجود پوشش های گالوانیکی اثبات گردید که دو مکانیزم اکسیداسیون آندی و تردی هیدروژنی موجودند با این توضیح که اثرات هیدروژنی از اهمیت بیشتری برخوردارند. سینتیک نفوذ هیدروژن و تغییرات آن با تغییر ساختار متالوژیکی فلزات (4340,API*52 ,*65 (AISL و در مجاورت ممانعت کننده های شیمیایی((Corrosio Inhibitors با استفاده از دو روش Evanathan (الکتروشیمیایی) و Electero-Vacum (خلاﺀ و الکتروشیمیایی) مورد بررسی قرار گرفتند.

پدیده کاویتاسیون بطور مستمر موجب شکست اجزا والوها و پمپهای خطوط انتقال سیال می گردد. آزمایشات انجام شده نشان می دهد که این پدیده مکانیکی بوده و تینکه برنزها بیشترین مقاومت را نسبت به فولاد کربنی، فولادهای ضد زنگ فراتیک و آسیتینیک و برنج

ضربه قوچ چیست

مقدمه

آب از محوری ترین عوامل توسعه جوامع انسانی است و از دیرباز نقش عمده ای در زندگی بشر ایفا نموده و با زندگی او آمیخته است.تمدن های اولیه به اتفاق در کنار منابعه طبیعی آب شکل گرفته و گسترش پیدا کرده اند.در طی گذشت سالها با افزایش رشد و پراکندگی جمعیت و گسترش نیازهای کشاورزی،صنعتی و شرب دیگر ممکن نبود که بشر خود را به شرایط محیطی محدود کندو یا با صرف زمان بسیار و با هزینه ی زیاد اقدام به ساخت ابنیه های نگهداری آب کند که عموماً ظرفیت محدودی نیز دارند.لذا بشر به انتقال آب روی آورد.

نحوه ی انتقال آب بسته به موقعیت جغرافیایی و محیطی متفاوت بوده است.در مناطق پر آب از نهرهای روباز به منظور انتقال آب استفاده شده است.درمناطق کم آب روش های دیگری برگزیده شده است که از آن جمله می توان به حفر قنات و انتقال آب زیرزمینی در مسافت های طولانی اشاره کرد که این روش از شاهکارهای مهندسی آب می باشد که توسط ایرانیان ابداع شده است.استفاده از خطوط لوله ای انتقال آب،یکی دیگر از روشهای انتقال آب می باشد که با پیشرفت بشر در قرون اخیر میسر شد.این روش ضمن کاهش اتلاف آب،انتقال حجم دلخواه آب با شدت مورد نظر را میسر  می سازد.

در طراحی سیستم های هیدرولیکی تحت فشار تحلیل جریانهای ناماندگار بحث بسیار مهمی است.جریان های ناماندگار در لوله ها به شکل های گوناگونی ممکن است رخ دهد که یکی ازاشکال آن،جریان ناماندگار «میرا»  می باشد که به طور خاص «ضربه ی قوچ»  نامیده می شود.

ضربه قوچ چیست؟

تا به حال در صنعت با چنین کلمه ای ممکن است آشنا شده باشید ولی نمی دانید که این اصطلاح هب چه فرآیندی گفته می شود.زمانی که یک سیال در داخل یک لاین(لوله) در حال حرکت می باشد ممکن است بر اثر عواملی همچون کم و زیاد شدن شدت جریان یا زمانی که شیر می خواهد باز شود یا ناگهان بسته می شود. این پدیده باعث تغییر ناگهانی جریان و ایجاد افت فشار به شکل یک موج فشاری در طول لوله می شود که حرکت کرده و باعث کم و زیاد شدن فشار می شود.
به این پدیده ضربه قوچ می گوییند.

روشهاي جلوگيري ازضربه آبي(قوچ)

يكي از معضلات سيستم هاي انتقال بخار پديده ضربه آبي است كه در صورت بروز با سروصدا و آسيب هاي جدي به لوله ها و اجزاء سيستم، مانند تله هاي بخار، تخليه كننده ها (Vents) همراه خواهد بود. در اين سيستم ها دو نوع ضربه داريم.

1)   در اثر تجمع قطرات تقطير شده در قسمت افقي لوله هاي بخار و عبور بخار با سرعت بالا در

 

 

1=Transient                                                            2=Water Hammer

مجاورت اين قطرات ضربه اتفاق مي افتد. در اثر برخورد بخار سريع (تا 50 (m/s با قطرات مايع لرزش ايجاد شده و در صورت حجيم بودن توده آب تشكيل شده حركت اين توده با سرعت نزديك سرعت بخار و برخورد آن به اولين زانوئي مسير، نيروي فوق العاده اي بر زانوئي اعمال شده كه ممكن است منجر به شكست لوله گردد.

2)    ضربه آبي نوع دوم همان كاويتاسيون است كه در اثر شكل گرفتن حباب هاي بخار در لوله اي كه از آن آب عبور مي كند رخ مي دهد چنانچه در اثر تبادل حرارت بخارها تقطير شوند حبابهاي بخار تركيده و پديده كاويتاسيون رخ ميدهد دراينصورت امكان آسيب ديدگي تله هاي بخارواجزاء ديگر سيستم وجود دارد.

موارد مهم در نصب لوله هاي بخار جهت جلوگيري از اين پديده بقرار زيرمي باشند:

ü     لوله هاي بخار بصورت شيبدار از ديگ بخار تا محل تخليه قطرات (Drip Trap) نصب شوند.

ü   جايگاه تخليه قطرات بايستي جلوتر از شير تنظيم بخار پيش بيني شود تا از تجمع قطرات در موقع بسته بودن شير جلوگيري شود.

ü   صافي هاي Y شكل نصب شده در خطوط بخار بايستي داراي پرده صافي نصب شده افقي باشند تا مانع جمع شدن قطرات و حركت توده ائي آنها در موقع شروع جريان بخار شود.

كليه تجهيزاتي كه داراي تنظيم كننده بخار هستند بايستي داراي تخليه ثقلي قطرات از تله بخار باشند و از برگشت به مسير با افزايش ارتفاع (Lifts) بايستي جلوگيري شود.

ü     يك تله ترمو استاتيك بهترين انتخاب براي يك مبدل حرارتي است در اين صورت هواي جمع شده سريعاً تخليه ميگردد. در صورت عدم تخليه قطرات امكان بروز پديده ضربه و عملكرد ضعيف مبدل وجود دارد.

ü   هر افزايش ارتفاعي (Lifts) در خطوط برگشتي كندانس بعد از تخليه تله بخار نياز به يك فشار مثبت در پوسته مبدل حرارتي جهت تخليه قطرات كندانس دارد، واضح است تا تأمين فشار كافي، احتمال افزايش دماي سمت بخار وجود خواهد داشت و در اينصورت دماي آب خروجي از مبدل نيز تغيير خواهد كرد.

ü   در اغلب مبدلهاي حرارتي خلاء شكن نصب مي شود بنحويكه چنانچه در داخل پوسته خلاء ايجاد شد شير خلاء شكن باز شده و هوا به داخل مبدل جريان يابد در غير اينصورت خلاء ايجاد شده در مبدل موجب جمع شدن مايع و بروز پديده ضربه مي گردد.

هدف از تله بخار در سيستم هاي بخار بيرون کردن آبي است که در داخل وسايل مصرف کننده حرارت يا خطوط لوله تقطير مي شود. تله بخار اجازه نمي دهد از آن بخار عبور کند اما آب عبور مي کند، محل نصب تله بخارها بعد از هر مرحله تبادل حرارت مانند بعد از مبدل، کنوکتور و نيز در پائين اغلب رايزرها و انتهاي لوله اصلي بخار مي باشد.

در مورد کار با تله هاي بخار، يک نکته بسيار مهم وجود دارد و آن اين است که اولين گام براي اجتناب از مشکلات ايجاد شده توسط اين تجهيزات، انتخاب مناسب و نصب صحيح آن ها مي باشد. اگر با اين تجهيزات به ظاهر ساده ولي در عين حال بسيار مهم مشکلي داريد، مي توانيد از خطوط راهنماي ارائه شده در اين نوشتار براي تشخيص و رفع عيب آن ها استفاده نماييد. وظيفه ي تله بخار، زدايش کندانسه، هوا و دي اکسيد کربن از سيستم لوله کشي به محض تجمع اين گازها و با حداقل اتلاف بخار است. زماني که بخار، گرماي نهان ارزشمند خود را آزاد مي کند و چگاليده مي شود، اين کندانسه ي داغ بايد بلافاصله از سيستم جدا شود تا از بروز پديده ي ضربه قوچ جلوگيري گردد. وجود هوا در سيستم بخار، بخشي از حجم سيستم را که قاعدتاً بايد توسط بخار اشغال شود به خود اختصاص مي دهد. دماي مخلوط هوا-بخار، به دمايي کمتر از دماي بخار خالص افت مي کند. هوا، يک عايق است که به سطح لوله و تجهيزات چسبيده و باعث کند و غير يکنواخت شدن فرآيند انتقال حرارت مي گردد. در صورتي که دي اکسيد کربن حضور داشته باشد، بخار موجود در سيستم، دي اکسيد کربن را به ديواره هاي سطح انتقال حرارت رانده و بدين ترتيب، انتقال حرارت کاهش         مي يابد.دي اکسيد کربن همچنين مي تواند در کندانسه به صورت محلول در آمده و توليد اسيد کربنيک نمايد که باعث خوردگي در لوله ها و تجهيزات مي گردد.

انواع تله بخارها جهت جلوگیری از ضربه قوچ:

1)     تله هاي شناور

2)     تله نوع سطل باز

3)     تله هاي سطل وارانه

4)     تله ترموديناميکي

5)     تله ترموستاتيک انبساط فلزي

6)     تله ترموستاتيکي فشار متعادل

7)     تله دو فلزي (بي متال)

 

ضربه قوچ:

کندانسه که در بخش تحتاني خط بخار قرار دارد مي تواند باعث بروز پديده ضربه قوچ شود. زماني که بخار با سرعت بسيار بالا حرکت مي کند هنگام حرکت از روي لايه ي کندانسه باعث ايجاد موج بر روي آن مي گردد. اگر اين حالت افزايش يابد بخار پرسرعت مي تواند کندانسه را به حرکت درآورده و هنگام تغيير راستا، يک ضربه خطرناک ايجاد کند. اين پديده را ضربه قوچ مي نامند. زماني که کندانسه پر سرعت به مانعي برخورد مي کند انرژي جنبشي آن به انرژي فشاري تبديل شده و اين افزايش فشار ناگهاني مي تواند باعث تخريب مکانيسم عملکردي در تله هاي شناور و تله هاي ترموستاتيک فشار متعادل گردد. براي اجتناب از اين پديده بايد از تله هاي قدرتمند مانند تله هاي ترموديناميکي يا تله هاي سطل وارونه استفاده نموده و يا راستاي لوله کشي را عوض نمود.

 

تله بخارها چيست:

هنگام استفاده از بخار به عنوان ناقل گرما در سيستمهاي مختلف براي اطمينان از اين كه تمامي بخار توسط چگالش تبديل به آب ميشود بايد از تله بخار استفاده كرد وتله بخارها بخار را در درون سيستم نگاه ميدارند تا زماني كه حرارت خود را آزاد كرده وبه آب تبديل شود .
كندانسه زماني بوجود ميآيد كه بخار پرفشار داغ با جداره هاي سردتر لوله تماس يافته وكاهش دما به حدي باشد كه موجب چگالش يا تغيير حالت از گاز به مايع شود . سيستم تله بخار بگونه اي است كه تنها به آب كندانسه اجازه برگشت به سمت ديگ را مي دهند.وجود كندانسه در خطوط بخار مشكلات زيادي مانند خورده شدن بيش از حد شيرها واتصالات سوراخ شدن جداره هاي لوله ها و زانويي ها و ارتعاش خط لوله را بوجود مي آورد .تله بخارها همچنين هوا وساير گازهاي چگاليده نشده را تخليه مي كنند . هوا يا ساير گازها انتقال حرارت در سيستم را كاهش داده و منجر به خوردگي داخل سيستم مي شوند .

تله بخارها به سه گروه عمده تله هاي ترموستاتيك -مكانيكي و جنبشي تقسيم مي شوند .تله هاي ترموستاتيك داراي يك عضو دو فلزي يا فانوسه اي مي باشند .كه كندانسه فوق سرد وبخار را تشخيص داده و در صورت وجود كندانسه يك شير را باز ميكنند .تله بخار ترموستاتيك دو فلزي از يك عضو فلزي كه براي اين كاربرد داراي ضريب انبساط مناسبي باشد استفاده ميكند . تله بخارهاي ترموستاتيك فانوسه اي از يك سيال با نقطه جوش پايين تر از آب استفاده مي كنند كه مي تواند ضمن منقبض ومنبسط شدن دريچه تخليه را باز وبسته نمايد .اين نوع تله ها معمولا در كاربردهاي با فشار بالا و در جايي كه ذخيره مقداري كندانسه مجاز باشد استفاده مي شود .نحوه كار تله هاي مكانيكي بر اساس نيروي غوطه وري واختلاف بين چگالي بخار وكندانسه مي باشد .تله هاي شناوري وترموستاتيكي سطلي وسطلي معكوس سه نوع عموده تله هاي مكانيكي مي باشند .اين نوع تله ها كندانسه را در دمايي نزديك به دماي اشباع بخار تخليه مي كنند .تله هاي شناوري وترموستاتيكي تركيبي از تله هاي شناوري و ترموستاتيكي فانوسه اي مي باشند .اين نوع تله ها براي ظرفيت هاي بالا در فرايندهاي بخار كم فشار و همچنين كاربردهاي HVAC مناسب هستند .اين تله ها تا فشارهاي 200psi يا بيشتر موجود مي باشند .ولي در فشارهاي بالاتر مستعد پديده ضربه قوچ مي باشند .تله هاي سطلي وسطلي معكوس براي باز وبسته كردن دريچه تخليه از نيروي غوطه وري استفاده ميكنند .سوراخ تخليه معمولا در بالا قرار دارد .تا احتمال مسدود شدن آن كاهش يابد .تله هاي جنبشي بر اساس اختلاف خصوصيات جريان هاي بخار وكندانسه عمل ميكنند .تله هاي ترمو ديناميك يا ديسكي ضربه اي يا پيستوني و اوريفيس دار سه نوع عمده تله هاي جنبشي مي باشند .تله هاي ترموديناميك يا ديسكي داراي يك عضو متحرك هستند .اين عضو يك ديسك است كه براي باز كردن دريچه خروجي نشيمنگاه خود را بالا مي برد .اين نوع تله ها براي سيستمهاي بخار پرفشار بسيار مناسب ميباشند .تله هاي ضربه اي يا پيستوني شير تخليه خود را بر اساس فشار باز وبسته ميكنند .اين نوع تله ها بدليل كوچك بودن منفذ تخليه ممكن است مسدود شوند و يا گير كنند .تله هاي اوريفيسي هيچ عضو متحركي ندارند و بر اساس اختلاف چگالي كندانسه را به طور مدام تخليه مي كنند . اين نوع تله ها تحت شرايط ثابت بار و فشار مانند لوله اصلي بخار بهترين عملكرد را دارند .

مهمترين راه كاهش اتلاف بخار تداوم يك برنامه دوره اي براي بازبيني و تعمير تله بخار مي باشد . هزينه هاي سالانه تعمير و يا تعويض قطعات يا خود تله ها در مقايسه با هزينه ناشي از اتلاف بخار بسيار ناچيز است .برنامه آزمايش وبازرسي تله بخار بسته به نوع تله ميتواند از هر يك از موارد زير تشكيل شده باشد .

بازبيني اين كه انتخاب نوع تله با محل كاربرد تناسب دارد .و همچنين سايز وجزييات لوله كشي                   بررسي شود .

در لوله كشي مسير خروجي تله يك شير تست نصب شود تا بتوان خروجي ان را عينا مشاهده كرد. با استفاده از ابزار مافوق صوت ( اولتراسونيك ) و يا گوشي پزشكي به صداي تله گوش كنيد .اگر تله بخار به درستي كار كند يك صداي هيس ناشي از بخار اب وصداي شرشر ناشي از كندانسه شنيده مي شود. با استفاده از گوشي پزشكي به صداي باز وبسته شدن ديسك وسطل گوش كنيد .

دوره هاي بازرسي معمول براي كاربردهاي مختلف از 6 ماه براي تله هاي اصلي بخار تا يك سال براي تله هاي سيستم گرمايش تغيير ميكند .همچنين توجه كنيد كه در يك برنامه نگهداري تله هاي بخار بايد مشخصات كامل تله مانند محل قرار گيري سايز ظرفيت توليد كننده وشماره مدل ونوع كاربرد آن درج شود .

دوره هاي بازرسي معمول براي كاربردهاي مختلف از 6 ماه براي تله هاي اصلي بخار تا يك سال براي تله هاي سيستم گرمايش تغيير ميكند .همچنين توجه كنيد كه در يك برنامه نگهداري تله هاي بخار بايد مشخصات كامل تله مانند محل قرار گيري سايز ظرفيت توليد كننده وشماره مدل ونوع كاربرد آن درج شود .

 

 

 

تله بخار:

باز هم از تله بخارتجهيزات بسيار متفاوتي در زندگي روزمره ما وجود دارد که با بخار کار مي کنند. اين حوزه از يک خشکشويي فقط با 5 تله بخار تا يک پالايشگاه با تعداد هزاران تله را شامل شود . متناسب با اندازه تأسيسات، اثر تله هاي بخار خراب بر فرآيند ميتواند خطرناک و زيا ن آور باشد.

تله هاي بخاري که پس از خراب شدن بسته مانده اند، مبدل حرارتي را دچار آب گرفتگي نموده و فر آيند را به حال توقف در مي آورند. تله هاي بخاري که پس از خراب شدن باز مانده اند نه تنها باعث اتلاف بخار پر فشار به قيمت گزافي مي شوند بلکه بيشتر اوقات فشار موثر بخار را در دستگاه هاي مصرف کننده کاهش ميدهد و ضمن پايين آوردن دماي فرآيند، نتايج زيا ن آوري را به بار ميآورند.

بنابراين، تله هاي بخاري که درست کار نمي کنند کارايي فر آيند را کاهش ميدهند و هزينه توليد را بالا مي برند. براي جلوگيري از اين اتلاف و کارکرد مناسب دستگاه هاي مصرف کننده بخار لازم است که تله هاي بخار در بهترين شرايط از نظر کارکرد باشند و بازرسي تله هاي بخار براي دستيابي به اين امر ضروري است .

در ضمن تعمير و نگهداري تله هاي بخار يکي از راه هاي ارزان و ساده صرفه جويي در مصرف انرژي است .

نتايج يک مطالعه در 93 شرکت صنعتي عمده ژاپن شامل پالايشگاه، صنايع شيميايي، توليد نيرو و فولاد نشان ميدهد که قريب30درصد تله هاي بخار در حال کار خراب هستند.

وظايف تله هاي بخار به طور کلي عبارتند از:

Ø     تخليه کندانس به محض شکل گيري

Ø     ممانعت از خروج بخار

Ø     تخليه هوا و ساير گازهاي غيرقابل چگالش

براي انجام وظايف فوق از تله هاي بخار که در واقع نوعي شير اتوماتيک مي باشند استفاده مي شود. تله هاي بخار را از نظر نوع، کلاً به سه دسته تقسيم مي کنند:

1)     تله هاي بخار مکانيکي

2)     تله هاي بخار ترموستاتيک

3)     تله هاي بخار ترموديناميک

خرابي تله هاي بخارتله هايي که پس از نصب صحيح نتوانند وظايفي را که در بالا بدان اشاره شد به درستي انجام دهند،خراب هستند و خرابي اين تله ها به شرح زير است:

·        باز بودن تله هاي بخار

·        نشتي تله بخار

·        خروج بخار از تله بخار (تله بخار کاملا باز است)

·        بسته بودن تله هاي بخار

دلايل کارکرد نامناسب تله هاي بخار:

عواملي که باعث کارکرد نامناسب تله هاي بخار مي شوند متنوع بوده و همچنين بستگي به نوع تله بخار نيز دارند. برخي به علت خرابي خود تله مي باشند و برخي به علت نصب نوع نامناسبي از تله يا وضعيت نامناسب نصب آن است. عواملي که باعث کارکرد نامناسب تله هاي بخار ميشوند عبارتند از:

- سايش سطح آب بندي کننده تله به وسيله بخار، آب و ذرات موجود در کندانس و همچنين به خاطر کارکرد؛

- محدوديت حرکت اجزاي شير به واسطه خوردگي يا جرم گرفتگي؛

- بسته نشدن کامل شير به خاطر آشغال يا جرمهايي که در اثر خوردگي بين شير و نشيمنگاه آن قرار گرفته اند؛

- ناميزاني سطوح آب بندي (شير و نشيمنگاه ) به خاطر ضربه قوچ، انجماد يا نصب نامناسب قطعات تعويض شده؛

- پارگي يا تغيير شکل شناور يا فانوسي تله ترموستاتيک به وسيله انجماد، ضربه قوچ يا خوردگي ، يا در تله هاي سطلي معکوس، نبود آب در داخل تله باعث مي شود تا تله کاملاً باز باشد؛
در تله هاي ترموديناميک ديسکي، کمبود آب به منظور آب بندي ورودي تله بخار، باعث مي شود که ديسک تله پي در پي نوسان کند.

دو عامل اول اغلب در مورد هر تله اي که زمان زيادي از کارکرد آن مي گذرد اتفاق مي افتد عامل سوم در برخي از انواع تله ها محتمل است ، به خصوص هنگامي که تصفيه آب ناقص ، باعث خوردگي در سيستم شود. چهار عامل آخر اغلب به واسطه نصب نادرست يا انتخاب نوع نامناسبي از تله رخ مي دهد.

بازرسي تله هاي بخار:

براي بازرسي تله هاي بخار لازم است تا مقدماتي براي اين کار مهيا شود اين عوامل عبارتند از:

1)   افرادي که به بررسي تله هاي بخار خواهند پرداخت ، لازم است که کاملاً در مورد انواع مختلف تله هاي بخار و اصول عملکرد و ويژگي هاي هر يک ا ز انواع تله هاي بخار و دستگاه هاي که به منظور بررسي تله هاي بخار به کار گرفته مي شوند، به طور کامل آموزش ديده باشند و در ضمن به اين کار علاقه مند باشند.

2)   قبل از انجام هر کاري ، لازم است تا نقشه آن موقعيت همراه با مناطق مختلف کارخانه با يک کد مشخصه تهيه شود، اين کار به منظور کمک به بازرس در تعيين مکان تله هاي بخار است.

3)   براي هر منطقه يک سري کد تعريف شود . بازرس بايد محل تمام تله هاي بخار را در نقشه محوطه تعيين کند و به هر تله برچسب با شماره مخصوص تله را بزند که پيشوند اين شماره کد منطقه تعيين شده باشد.

عوامل مؤثر در تعيين تعداد دفعات بازرسی سالیانه عبارتند از:

الف- نوع تله نصب شده :تله های سطلی معکوس و تله های شناور تله هایی قابل اعتماد هستند . در حالت کارکرد عادی، این تله ها ممکن است بدون مشکل، چندین سال متوالی کار کنند . تله های دیسکی ترمودینامیکی کمتر از سایرانواع تله ها قابل اعتماد هستند و ممکن است تنها ظرف چند ماه مصرف بخار این تله ها افزایش یابند.

ب - تعداد تله های سیستم :هر چه تعداد تله ها در سیستم بیشتر باشد ، این احتمال که تعداد بیشتری تله های بخار در یک دوره زمانی معین دچار نشتی شوند، افزایش مییابد.

ج - ظرفیت تله :ظرفیت تله بستگی به سایز اوریفیس و اختلاف فشار دو طرف آن دارد . هر دوی این عوامل تعیین کننده مقدار اتلاف بخار در زمان خرابی تله است . از این رو به بازرسی تله های بزرگتر باید اهمیت بیش تری داده شود. زیرا در صورت خرابی این نوع تله ها، مقادیر زیادی انرژی تلف می شود.

د- در دسترس بودن کارکنان :بررسی بین هزینه بخار اتلافی و هزینه کارکنان برای بازرسی تله های بخار ، یکی از عوامل تعیین کننده می باشد.

ه - دردسترس بودن تله های بخار:یکی از عوامل مؤثر در هزینه کارکنان موقعیت و وضعیتی است که تله بخار در آن محل نصب شده است .برای مثال تله در مکان های مرتفع یا پر خطری نصب شده است.

و- فشار بخار:فشار بخار یکی از عوامل تعیین کننده در تعداد دفعات بازرسی است ؛ زیرا با افزایش فشار بخار اتلاف از تله های خراب و احتمال خرابی آنها افزایش می یابد.

ز- کاربرد تله بخار:وظیفه تله بخار نیز به عنوان یک عامل تعیین کننده در تعداد دفعات بازرسی در سال است . در یک برنامه جامع تعمیر و نگهداری باید کاربرد و وظیفه تله بخار دقیقاً مشخص شود و تعیین گردد که خرابی این تله ها چه پیامدهایی را خواهد داشت و سپس با توجه به اهمیت آن تعداد دفعات بازرسی در سال مشخص شود.

4)   برای بررسی کارکرد تله ها نیاز به یک لیست بازرسی است تا فرد را در انجام این کار کمک نماید . این لیست باید شامل موارد زیر باشد:

·         شماره منطقه؛

·         شماره تله؛

·         نام سازنده؛

·         شماره مدل(فنی)؛

·         نوع تله بخار: (مکانیکی، ترموستاتیکی، ترمودینامیکی)؛

·         مکان تله نسبت دستگاه: (بالا، پایین)؛

·        )کاربرد Tracing : (تخلیه خط اصلی بخار، تخلیه دستگاه فرآیند، تخلیه خط , تخلیه دستگاه گرمایش)؛

·        (اولويت):(بسیار مهم، مهم، عادی، فرعی)؛

·         مکان تله از لحاظ ارتفاعی: (بالا، پایین)؛

·         مکان تله نسبت به واحد: (داخل، خارج)؛

·        وضعیت کندانس از لحاظ بازیابی: (دارد، ندارد)؛

·        حالت کارکرد تله بخار: (پیوسته، ناپیوسته)؛

·         فشار خط ورودی؛

·         فشار خط برگشت کندانس؛

·         دمای کارکرد تله؛

·         نوع و اندازه اتصال؛

·         زمان نصب؛

·         وجود صافی در ورودی تله بخار؛

·         تاریخ بازرسی بعدی؛

·         ملاحظات

·        مدارک سازنده تله های بخار موجود در واحد صنعتی و سایر مدارک لازم تهیه شود.

·    با توجه به مدارک سازنده تله بخار ، بررسی شود که آیا از لحاظ نوع و اندازه، تله مناسبی انتخاب شده و همچنین توصیه های لازم در مورد نصب صحیح تله در نظر گرفته شده است . چه بسا، تله بخار از لحاظ نوع، اندازه و سایر عوامل به درستی انتخاب شده باشد ، اما نصب به طریق نادرست ، باعث شود که یک تله سالم کارکرد نامناسب پیدا کند.

 

روشهای بررسی کارکرد تله های بخار:

بررسی کارکرد تله های بخار در حال کار بهطور عمده به چهار طریق زیر صورت می پذیرد:
1) روشهای بصری:

در این روش شخص با مشاهده تخلیه تله بخار ، صحت کارکرد تله بخار را ارزیابی می نماید. برای این منظور اگر مشاهده کندانس خروجی به علت متصل بودن خروجی تله به خط کندانس میسر نباشد، ممکن است یک شیر بلافاصله بعد از تله قبل از شیر قطع خروجی نصب شود که شخص با باز کردن آن و مشاهده چگونگی تخلیه کندانس، کارکرد تله را بررسی نماید . روش دیگر این است که در خروجی تله ، یک شیشه رؤیت نصب شود تا خروجی تله بخار قابل رؤیت باشد.
این روش برای بررسی تله های بخاری که کارکرد سیکلی باز و بسته دارند مانند تله های سطلی معکوس و تله های ترمودینامیک مناسب می باشد.

2) روشهای حرارتی:

این روش ها عموماً بر اساس اختلاف درجه حرارت در بالا دست و پایین دست تله های بخار کار می کنند.این روش ها عبارتند از روش های پایرومتری، ابزارهای نشانگر مادون قرمز، نوارهای حرارتی (که به دور تله پیچیده می شوند و در صورت افزایش دما رنگشان تغییر می کند) و چسب های حرارتی که در دماهای خاصی ذوب می شوند. عیب این روش این است که یافتن تله های بخاری که به صورت باز خراب شده اند با این روش مشکل است.

3)  روشهای اکوستیک:

در این روش شخص با گوش کردن صدای تله بخار پی به وضعیت کارکرد تله می برد. این کار به رو شهای مختلفی از جمله توسط گوشی های پزشکی، پیچ گوشتی، گوشی های مکانیکی و دستگاه های اولتراسونیک صورت می گیرد. گذر بخار از لوله ها تولید صدایی شبیه به ”هیس“ می کند، اما گذر کندانس از لوله، صدای شبیه به شرشر دارد . دستگاه های اولتراسونیک برای اینکار بهترین انتخاب می باشندزیرا قابلیت حذف سایر سر و صداهای محیط را دارند.این روش برای بررسی کارکرد تله های بخاری که کارکرد سیکلی باز و بسته دارند مناسب است و برای بررسی کارکرد تله های بخاری که به طور پیوسته کار می کنند، مانند تله های شناور، لازم است دستگاه اولتراسونیک طوری کالیبره شود تا صداهای مزاحم حذف شو ند و اگر در کنار این تله بخار، تله های دیگری نیز موجود است، لازم است حین بررسی کارکرد آنها به طور موقت متوقف شود.

4) روش هدایت حرارتی:

جدیدترین تکنولوژی در بازرسی تله های بخار ، روش هدایت الکتریکی است . از آن جا که آب ماده هادی الکتریسیته است و بخار ضریب هدایت الکتریکی بالایی ندارد ، با توجه به این اختلاف ، در مورد حضور یا عدم حضور کندانس ، با توجه به مقاومت حاصل می توان اظهار نظر نمود . برای این منظور از یک سنسور استفاده می شود. این سنسور در محفظه ای قبل از تله بخار نصب شده است و در هنگام کارکرد عادی تله بخار پر از کندانس است . هنگامی که تله بخار نشتی دارد یا کاملا باز است ، سطح کندانس درون محفظه افت میکند و سنسور در معرض بخار قرار می گیرد و سیگنال الکتریکی از دستگاه اندازه گیری قطع می شود و خرابی تله نشان داده می شود. این سیستم با هر نوع تله ای و ساخت هر نوع سازنده ای کار می کند. در مد لهای جدید این سنسور ، از یک المان اندازه گیر دما استفاده شده است تا خرابی تله را در مواقعی که به صورت بسته خراب شده است، نشان دهد.
تجهیزات بازرسی تله های بخار و نرم افزارها:

از میان سازندگان تله های بخار برخی شرکت ها اقدام به ساخت تجهیزات بازرسی تله های بخار کردهاند تا به بازرسان تله ها کمک کنند.شرکت Spirax Sarco برای بررسی تله های بخار دستگاه Spiratec را ارائه نموده است که دو مدل قابل حمل و ثابت دارد . البته برای استفاده از آن لازم است در جلوی تله بخار یک سنسور نصب شود .

شرکت Gestra دستگاه VKP -30 را برای کنترل و ارزیابی و ثبت داده های مربوط به تله های بخار ارائه کرده است . دستگاه قابل حمل است و پس از بازرسی، گزارشی در مورد تله های نیازمند به تعمیر و همینطور تاریخچه ای از بازرس یهای گذشته را ارائه می نماید.

شرکت Trapman دستگاه TLV را برای آنالیز و بررسی تله های بخار ارائه کرده است . اطلاعات بیش از 3000 تله بخار مختلف برای آنالیز در حافظه دستگاه وجود دارد.

نرم افزار Steam Work Pro محصول شرکت Conserve-It Software یک برنامه مناسب برای حفط و نگهداری اطلاعات تله های بخار است. نرم افزار Trap Base XP محصول شرکت Field Data Specialists یک نرم افزار جامع و کامل برای ثبت و ضبط و آنالیز داده ها است .

نرم افزار Trap Master محصول شرکت Yarway نیز یک نرم افزار مناسب برای این منظور است .

نتیجه گیری

ایجاد یک برنامه مدون و جامع برای تعمیر و نگهداری تله های بخار امکان صرفه جویی و استفاده مؤثر ازشبکه بخار را برای صنایع مختلف فراهم می آورد. با رشد تکنولوژی امکان استفاده از روش ها یا دستگاه های ویژه برای این کار فراهم شده است و همچنین امکانات و نرم افزارهای ویژه برای ثبت و نگهداری و آنالیز اطلاعات تله های بخار شبکه، این امکان را به واحدهای مسئول میدهد تا با آنالیز آماری این اطلاعات،گزارش ها و هزینه های اتلاف بخار، اقدام به برنامه ریزیهای تعمیر و نگهداری کنند و راندمان بخش انتقال و مصرف بخار رادر حد مطلوبی حفظ نماید.

 

ضربه قوچ:water hammer

همانطور که میدانیم تغییر تغییرناگهانی سرعت جریان بصورت موج در امتداد لوله حرکت نموده وتغییر ممنتوم ناشی از آن باعث ایجاد فشار قابل ملاحظه ای میشود که چنانچه این فشار تعدیل نشود پمپی که می بایست حداقل 10 سال کار نماید در کمتر از 10 ماه از بین میرودبرای کاهش آن بخصوص در زمان خاموش شدن پمپ راههای ذیل پیشنهاد میشود:ایجاد شیر یکطرفه بر روی لوله رانش (البته شیر یکطرفه از خطرات ناشی از ضربه قوج مصون نیست و می بایست بطور متوسط هر یک ماه یکبار بازدید شود) ،نصب شیر اطمینان برای تنظیم فشار ، یکی از بهترین راههای کاهش ضربه قوج استفاده از یک محفظه هوا در مجاورت خط لوله که قسمت پائینی آن پر از آب بوده و قسمت بالائی آن هوای فشرده محبوس است می باشد،بدینترتیب که محفظه هوا را بهر شکل دلخواه هندسی می توان ساخت و بصورت افقی ،قائم یا کج نصب نمود ،وقتی پمپ بطور ناگهانی خاموش می شود هوای داخل محفظه انبساط می یابد و آب انتهای آنرا به لوله رانش منتقل میکند،شیر یکطرفه لوله رانش بسته میشود وموج برگشتی به داخل محفظه هوا جریان می یابد.

1) اگر پوسته پمپ ضمن کار داغ گردد ولی پمپ هیچ آبدهی نداشته باشد دلیل آن است که برای این پمپ فشار رانش خیلی بالا است (البته ممکن است در اثر کور شدن لوله پمپ نیز این اتفاق بیافتد).
2) اگر پمپ سردباشد ولی آبدهی نداشته باشد دلیل آن است که پمپ هواگرفته است.
3) اگرپمپ مکش ندارد در حالیکه عقربه های فشار سنج بشدت می پرند،دلیل ایسنتکه هواگیری پمپ کامل نیست.

4) اگر پمپ مکش نداشته باشد و خلاءسنج خلع زیادی را نشان بدهد بدلیل اینستکه شیر پایاب(سوپاپ) خراب است یا برای پمپ مذکور سنگین است ،یا مقاومت لوله مکش زیاد می باشد و یا اینکه ارتفاع مکش زیاد است.

5) اگرپمپ کارکندو فشار سنج و خلاءسنج صفر نباشند ولی آبدهی وجود نداشته باشد دلیل آن مقاومت زیاد خطوط لوله است.

نصب پمپهای افقی:

بطور کلی پمپهای افقی می بایست نزدیک منبع پایاب نصب شوند و حتی الامکان از طول لوله مکش کاسته شود،بهترین روش نصب پمپ آن است که پمپ وموتور و تکیه گاه یک تکهء واحد را تشکیل داده،که فونداسیون آنها جدا از فونداسیون اسکلت ساختمان باشد..در صورتیکه ارتفاع مکش از حداکثر مجاز(جدول ذیل) بیشتر باشد با راههائی نظیر شناور کردن پمپ بوسیله شافت بلند(که در تأمین آب شرب توصیه نمیشود)و000 میتوان مشکل مذکور را حل نمود.در چنین مواردی بهترین روش جایگزین نمودن الکترو پمپ شناور بجای افقی است .

ارتفاع محل نصب ازسطح دریا(متر)

172.2
300
477
710
915
1220
1525
1830
2135
عمق مکش در دمای 20 درجه سانیگراد

7
6.8
6.7
6.6
6.3
6.1
5.85
5.6
5.4

توضیح:در دمای بالای 20 درجه و کمتراز آن می بایست حداکثر 10 درصد به اعداد جدول مذکور بترتیب کم یا زیاد نمود.

6) اگرآبدهی پمپ کمتر ازارتفاع محاسباتی باشد علت آن ممکن است به علت گرفتگی صافی یا پره های پمپ ،یا مشکل آبندی ،یا ارتفاع رانش خیلی زیاد و یا گردش غلط پروانه ها باشد
7) اگر پمپ مدت کوتاهی کار کند ولی بلافاصله آبدهی آن قطع شود احتمالاً بعلت نشت هوا از اتصالات لوله مکش ،یا گرفتگی لوله ها و یا عدم استغراق کامل دهنه مکش باشد.
8) اگریاتاقانهای پمپ بیش از حد داغ نمایند(دمای آنها نباید بیش از 60- 70 درجه گرم شوند)علت آن عدم روغن کاری کافی پمپ یا عدم بالانس بودن محور پمپ و موتور ویا بعلت ساییدگی ناشی از کار زیاد میتواندباشد.

9) اگرشدت صدای موتور پمپ بیش از حد معمول باشد علت آن می تواند از دلایل اصلی آن سفتی بیش از حد کاسه نمد هایافاصله زیاد پروانه ها بعلت سائیدگی زیادمی باشد.

تشریح پدیده ضربه قوچ:

وقتی که یک سیال درون یک مسیر بسته در حال جریان باشد و کندشدن و یا تسریع سرعت جریان به وجود اید پدیده ضربه قوچ مشاهده خواهد شد. نظیر مواقعی که در مسیر لوله شیری قرار گرفته باشد و به وسیله آن تغییری در سطح خروجی جریان ایجاد می شود. اگر این تغییرات تدریجی باشد می توان محاسبات را با توجه به اینکه مایع تراکم ناپذیر و جداره های مسیر عبور سخت هستند. به روش مشابه با تموج انجام داد. وقتی یک شیر را در مسیر خط لوله و جریان به سرعت می بندیم جریان درون شیر کاسته می شود. این عمل افزایش هد در سمت ورودی شیر را به دنبال خواهد داشت و ضربه ای ناشی از فشار زیاد را ایجاد می کند که در بالا دست جریان با سرعت موج صوتی تقویت می شود. نتیجه این ضربه فشاری کاهش سرعت جریان می باشد. در سمت دیگر شیر فشار کاهش خواهد یافت و موج فشار کاسته شده با سرعت موج به طرف پایین دست جریان حرکت می کند که این نیز کاهش سرعت را به همراه دارد. اگر سرعت بسته شدن به اندازه کافی سریع و و فشار حالت پایدار به مقدار کافی کم باشد حبابهائی از بخار در سمت پایین دست شیر شکل می گیرد و به این ترتیب خلاء حاصله در نهایت از میان خواهد رفت و موج ناشی از فشار زیاد ایجاد می شود.

قبل از بدست آوردن معادلات لازم جمربوط به ضربه قوچ وقایغع و حوادث متوالی که پس از بسته شدن ناگهانی شیر در پائین دست جریان درون لوله که جریان آن از یک مخزن تامین می گردد به وقوع می پیوندد را بررسی می کنیم.در این حالت از اصطکاک صرفه نظر می کنیم. فرض کنیم که شیر در لحظه بسته شدن در زمان صفر و سیال مجاور شیر متراکم و متوقف می شود. در نتیجه جداره های لوله کشیده می شوند. به محض اینکه اولین لایه متراکم شود. همین فرآیند برای لایه بعدی صورت خواهد گرفت سیال در بالا دست شیر به حرکت خود به طرف پایین دست جریان با سرعتی که کم نشده است ادامه می دهد تا اینکه لایه ها یکی پس از دیگری متراکم شوند و این عمل تا منبع تامین جریان ادامه می یابد. فشار ایجاد شده به صورت موج به بالا دست جریان منتقل می شود و سیال در حال جریان را متوقف و متراکم می سازد و سبب انبساط لوله می شود. وقتی که موج حاصله به بالادست جریان در لوله می رسد تمام سیال تحت هد اضافی قرار می گیرد و تمامی اندازه حرکت از میان می رود و در نتیجه انرژی جنبشی کلا به انرژی کشسانی تبدیل می شود. در بالادست جریان در لحظه رسیدن ومج فشاری شرایط نامتوازنی ایجاد می شود زیرا فشار مخزن تغییر نکرده است. در این صورت سیال شروع به برگشتن به طرف عقب می کند. جریان معکوس حاصله سبب می شود فشار به وضعیتی مشابه قبل از بسته شدن شیر برگردد و در عین حال جداره های لوله به وضعیت عادی برخواهد گشت و سیال دارای سرعتی برابر سرعت اولیه که صفر می باشد در جهت عکس می شود. این فرآیند تبدیل با سرعت صوت در لوله منتقل می شود و به پایین دست جریان می رسد. در لحظه 2 L/a موج به شیر خواهد رسید. فشار در طول لوله به حد طبیعی و سرعت در همه جا برابر سرعت صفر در جهت مخاف می باشد.چون شیر بسته است سیالی از لوله خارج می شود تا جریانی در شیر ایجاد شود و فشار کم خواهد شد (h-)مانند اینکه جریان متوقف شده باشد. این موج ناشی از فشار کم با سرعت به سمت بالادست جریان حرکت می کند و در همه جا باعث سکون جریان می شود. در نتیجه باعث می شود به دلیل فشار کمتر سیال منبسط شود و جداره های لوله منقبض شوند( اگر فشار استاتیک در لوله به اندازه کافی بالا نباشد تا هد بالاتر از فشار بخار باقی بماند مایع در آن قسمت تبخیر خواهد شد و به حرکت خود به سمت عقب در مدت زمانی طولانی ادامه خواهد داد).

در لحظه ای که موج فشار منفی به بالادست جریان می رسد سیال در حال سکون است ولی دارای هد یکنواخت می باشد. این پدیده سبب ایجاد شرایط نامتوازن در مخزن خواهد شد و سیال در درون لوله با سرعت صفر به سمت جلو جاری می شود. در نتیجه همزمان با انتشار موج به طرف پایین دست جریان با سرعت لوله و جریان سیال به شرایط عادی بر می گردند. در زمانی که موج به شیر می رسد شرایط دقیقا همانند زمان بسته شدن شیر است.

کلید دو پل و زنگ اخبار

شرح لغوی     زنگي که براي اطلاع اهل خانه بدر خانه ها نصب کنند. (فرهنگ فارسي معي. وسيله ساده برقي براي خبر دادن با صداي زنگ و آن يک آهن رباي الکتريکي است که در مقابل جوشني قرار گرفته باشد و انتهاي آن جوشن به چکش کوچکي متصل است که در فاصله کمي از آن کاسه زنگي قرار گرفته و چون دکمه شستي را فشار دهند مدار بسته شده بر اثر عبور جريان برق ميله نعلي شکل آهن ربا شده و تيغه آهني جوشن را بشدت جذب مي نمايد در نتيجه چکش به کاسه زنگ خورده توليد صدا مي کند ولي اين اتصال جوشن به آهن رباي مغناطيسي موجب جدا شدن جوشن از نقطه اتصال گرديده در نتيجه مدار بسته قطع مي شود و خاصيت مغناطيسي آهن رباي الکتريکي از ميان ميرود و جوشن در نتيجه و با کشش فنري بجاي خود باز مي گردد و مجدداً مدار بسته شده و باز هم بر اثر مغناطيس شدن آهن رباي الکتريکي بطرف آهن ربا کشيده مي شود و چکش بزنگ برخورد مي کندو بدين ترتيب تا زماني که دکمه را فشار دهند مدار بطور مرتب قطع و وصل شده و زنگ بصدا درمي آيد. رجوع به دايرة المعارف فارسي شود.

زنگ اخبار

زنگ اخبار یک دستگاه الکتریکی است که بوسیله آن می‌توان پیامهای مختلفی را به اطلاع فرد یا گروهی رساند.

انواع زنگ اخبار

از نظر ولتاژ کار ، زنگ اخبارها به سه دسته تقسیم می‌شوند:

• زنگ اخباری که با ولتاژ AC کار می‌کند.
• زنگ اخباری که با ولتاژ DC کار می‌کند.
• زنگ اخباری که با ولتاژ DC و AC کار می‌کند.
  
  از نظر مقدار ولتاژ نیز می‌توان زنگ اخبار را به دو دسته تقسیم کرد:
• زنگ اخبار با ولتاژ کم
• زنگ اخبار با ولتاژ زیاد
  
  منظور از ولتاژ کم ، یعنی این که زنگ اخبار با ولتاژ 6 ، 8 و یا 12 ولت کار می‌کند و منظور از ولتاژ زیاد ، یعنی این که زنگ اخبار با اختلاف پتانسیل 220 ولت کار می‌کند.

زنگ اخبار AC

این زنگ از یک بوبین با هسته آهنی درست شده است که مقابل آن یک ورقه نازک فلزی با خاصیت فنری قرار دارد و قابل ارتعاش است. چون ولتاژ متناوب دارای نوسان است و   فرکانس آن 50 سیکل است، وقتی که به سیم پیچ زنگ اخبار وصل می‌شود، میدان مغناطیسی متغیری بوجود می‌آورد که می‌تواند ورقه نازک مقابل خود را به ارتعاش و در نتیجه به صدا در آورد.

زنگ اخبار DC

همانطور که معلوم است این نوع زنگ اخبار با ولتاژ جریان مستقیم کار می‌کند و ساختمان داخلی آن تشکیل شده از: کاسه زنگ ، چکش و اهرم آهنی ، سیم پیچ و هسته آهنی ، پیچ کنتاکتها و فنرها. طرز کار این زنگ اخبار به این صورت است که وقتی که جریان الکتریکی از طریق باتری به پیچ کنتاکت و از آنجا به یک فنر می‌رسد، پس از عبور جریان از سیم پیچ زنگ

اخبار به باتری برمی‌گردد.

با بسته شدن مدار ، سیم پیچ هسته داخل خود را مغناطیس (آهنربا) کرده و اهرم آهنی را به سمت خود جذب می‌کند. در این لحظه با این که کلید وصل است، با جدا شدن اهرم آهنی از پیچ کنتاکت مدار قطع می‌شود و اهرم آهنی توسط فنر به محل اولیه خود بازگردانده می‌شود. به این ترتیب اتصال برقرار و دوباره مدار وصل می‌شود. در همین زمان چکش همراه اهرم آهنی حرکت کرده و به کاسه زنگ برخورد می‌کند و باعث به صدا درآمدن آن می‌شود.

 

 ترانسفورماتور زنگ اخبار

 

زنگهای با ولتاژ کم احتیاج به وسیله دیگری دارند تا ولتاژ مورد نیاز آنها را تامین کند. به این وسیله که ولتاژ زیاد (220 ولت) را به ولتاژ کم (6 یا 8 ولت) تبدیل می‌کند، ترانسفورماتور می‌گویند. کار ترانسفورماتور زنگ اخبار ، تبدیل ولتاژ 220 ولت به ولتاژ 6 یا 8 و یا 12 ولت است.

به سیم پیچی که به 220 ولت وصل می‌شود،سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور گویند و به سیم پیچی که ولتاژ مورد نیاز 6 ، 8 یا 12 ولت را تامین می‌کند،  سیم پیچ ثانویه می‌گویند. هر دوی این سیم پیچها روی هسته آهنی که از ورقه‌های نازک تشکیل شده است، پیچیده شده‌اند.

شستی

شستی یکی از انواع کلیدها است. عمل این کلید بدین صورت است که تا وقتی روی آن نیرو وارد می‌شود، کنتاکتهای آن به هم وصل می‌شوند، ولی وقتی دست را از روی آن برمی‌داریم، مدار قطع خواهد شد، مانند زنگ مدارس.

 

راه اندازی موتور سه فاز به صورت اتوماتیک

شرح و توضيح آزمايش:

1) در اين آزمايش موتور را به صورت ستاره راه اندازي مي كنيم .

2) كنتاكتور وسيله اي براي كنترل فرامين مدارهاي سه فاز مي باشد (مانند كليد در مدارهاي تك فاز) وشامل تيغه هايي به صورت باز و بسته مي باشد كه پس از عبور جريان و عمل كنتاكتور حالت تيغه هاي آن عكس مي شود .

با توجه به روابط قسمت قبل نتيجه گرفتيم كه در حالت مثلث موتور 3 برابر حالت ستاره جريان مي كشد . از آنجايي كه در هنگام راه اندازي موتور تا 8 برابر حالت عادي جريان مي كشد ، لذا اگر موتور را با حالت مثلث راه اندازي كنيم موتور حدود 24 برابر حالتي كه موتور با آرايش ستاره كار مي كند جريان مي كشد كه اين امر مي تواند به موتور آسيب برساند . لذا در حين راه اندازي ، موتور را به صورت ستاره راه اندازي مي كنيم و از آنجائي كه توان حالت مثلث ، سه برابر حالت ستاره مي باشد پس از راه اندازي موتور به صورت ستاره ، وضعيت آنرا به مثلث تبديل مي كنيم تا بتوانيم از مدار توان بيشتري بگيريم .

ماشین های سنکرون

ماشین های سنکرون گرچه امروزه بیشتر به عنوان ژنراتور استفاده میشود ولی جا دارد بیشتر با این ماشین ها آشنا شد.در این مقاله به طبقه بندی های گوناگون ماشین های سنکرون پرداخته شده است

ماشین های سنکرون

ماشینهای سنکرون  به دو دسته تقسیم می شوند :

1- ژنراتور سنکرون یا آلتروناتور 2- موتور سنکرون

البته نوعی ماشین سنکرون به نام کمپانستور compansator یا اصلاح کننده ضریب توان نیز در صنایع موجود می باشد.

این ماشین ها نیز از دوقسمت تشکیل شده اند که قسمت متحرک این ماشین ها را روتور و قسمت ساکن آنها را استاتور گویند. رتور ماشین های سنکرون از لحاظ ساختمان دو دسته اند . ماشینهای سنکرون با قطب صاف و ماشین های سنکرون با قطب برجسته .

و همچنین ماشینهای سنکرون بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده روتور آنها چه توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شود :

1- توربو ژنراتور: در این وسیله گرداننده ی روتور توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابر این توربو ژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانایی ایجاد دورهای بسیار بالا را در قدرت های زیاد دارد امروزه اغلب توربو ژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر و ارزانتر تمام می شود.

2- هیدرو ژنراتور : در آن وسیله گرداننده رتور به وسیله ی توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدرو ژنراتور دارای قطب برجسته بوده ودارای سرعت کم می باشد.

3- دیزل ژنراتور : در قدرت های کوچک و اضطراری وسیله گرداننده ی رتور دیزل است که در این مورد هم قطب های روتور آن قطب برجسته می باشد.

 

مولدهای AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای dc بر اساس القاء الکترومغناطیسی کار می کنند ، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر ویک میدان مغناطیسی هستند. اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد : درحالی که در ژنراتورهای dc آرمیچر چرخیده می شود وسیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.

یک موتور سنکرون از نظر الکتریکی مشابه یک آلترناتور یا  ژنراتور ac می باشد در حقیقت از نظر تئوری یک ماشین سنکرون می تواند به عنوان آلترناتور استفاده گردد که به طور مکانیکی راه اندازی شده و یا به عنوان موتوری استفاده گردد که به صورت الکتریکی راه اندازی شده باشد.بیشتر موتورهای سنکرون دارای مقدار نامی 150 کیلو وات تا 15 مگاوات بوده ودارای محدوده سرعتی rpm 150 تا rpm 1800 کار     می کنند .بعضی از خواص مشخصه ی یک موتور سنکرون که جالب توجه است عبارتند از :

1-     هم در سرعت سنکرون کار می کند وهم کار نمی کند یعنی در حال کار سرعترا ثابت نگه می دارد . تنها روش برای تغییر سرعت آن تغییر دادن در فرکانس تغذیه می باشد.

2-     ذاتا خود راه انداز نبوده و مجبور استتا سرعت سنکرون با استفاده از وسیله خاص تا رسیدن به حالت سنکرون به حرکت در آید.

3-     توانایی عمل کردن در محدوده ی وسیعی از ضریب قدرت های پس فاز و پیش فاز رادارد . لذا می تواند برای مقاصد تصحیح توان و به علاوه برا تغذیه گشتاور وراه اندازی بارها استفاده گردد

موتورهای آسنكرون   به خاطر كاربرد فراوان اين موتور در لوازم خانگی و كارخانجات و …. توضيح كامل تری نسبت به موتورهای سنكرون در اين وبلاگ مینويسم .   ساختمان موتور آسنكرون:   1-      استاتور 2-      روتور   استاتور: يك استوانه تو خالی ، كه اين استوانه از صفحات نازك فولاد سيليسيم دار به ضخامت 5/0 ميليمتر ساخته شده است.و اين استوانه داخل يك پوسته چدنی پيچ شده است . روتور: از يك استوانه آهنی كه از ورقه های مخصوص فولاد كه نسبت به هم عايق هستند ساخته شده و روی محوری سوار ميشود . در محيط اين استوانه شيارهائی يا سوراخهائی تعبيه شده كه اين شيارها نيمه بسته يا تمام بسته هستند. كه انواع مختلفی دارد : 1- روتور قفسه سنجابی : از يك عده ميله مسی يا آلومينيومی كه در شيارهای محيطی استوانه آهنی‌ كار گذاشته است.كه بر دو نوع است كه نوع اول از ميله های‌ گرد تشكيل شده است و در نوع دوم از ميله های مستطيلی و يا به شكل دو دايره كه به هم متصل و يا جدا از هم هستند تشكيل ميشود .   آيا می دانيد چرا شيارها در روی روتور مورب می باشد ؟  با مورب كردن شيارها ، لرزش و صداهای‌ موتور جلوگيری می كند. همچنين از تمايل روتور به ايستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگيری می كند . 2- روتور سيم پيچی شده : به جای ميله ، استاتور را می توان سيم پيچی سه فاز كرد و اين سيم پيچها را به صورت ستاره وصل می كنيم . در روی محور اين موتور سه حلقه كه نسبت به هم و نسبت به محور عايق هستند (رينگ) قرار دارد . سه سر سيم پيچی روتور به اين سه حلقه متصل می شود و به وسيله جاروبكهائی كه روی حلقه ها تكيه دارند به يك مقاومت سه فاز ستاره متصل ميشود.                                                  مزايای موتور آسنكرون با روتور قفسه ای :   1-   راه اندازی موتور آسنكرون با روتور قفسه ای بر خلاف موتور سنكرون خيلی ساده ميباشد يعنی نه به موتور فرعی و نه به جريان دائم كه در موتورهای سنكرون مورد احتياج بود ، احتياج دارد. 2-      ساختمان اين موتور ساده است . 3-      امكان افزايش بار در آنها زياد است . 4-      سرعت آن در بارهای مختلف تقريباً ثابت است . 5-      ضريب قدرت بهتری نسبت به موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی‌ شده دارد .   معايب موتور آسنكرون با روتور قفسه ای :   1-      در موقع شروع به كار جريان زيادی‌ از شبكه ميگيرد . 2-      گشتاور شروع به كار آن كم می‌باشد . 3-      در موقعيكه بار آن به حد كافی نيست ضريب قدرتش كم است . 4-      در مقابل تغيير فشار الكتريكی حساسيت دارد . 5-      تنظيم تعداد دور آنها مشكل می باشد .   موارد استفاده و كاربرد موتورهای آسنكرون :   1-   موتور آسنكرون با روتور سنجابی كه روتور آن دارای يك قفسه هادی است :  برای قدرتهای كم و غالباً به صورت تك فاز ساخته می شوند . موارد كاربرد آن موتورهای كولر و لباسشوئی و و يخچال و غيره می باشد . 2-   موتور آسنكرون با روتور سنجابی كه روتور آن دارای دو قفسه هادی است :  دارای‌ گشتاور شروع به كار خوب و جريان راه اندازی آنها نيز نسبتاً كم است بنابراين ميتوان از اين موتور در جاهايی كه قدرت زياد احتياج است استفاده شود .

موتورهای جريان متناوبAC

 

1-     موتورهای سنكرون

1-    موتورهای آسنكرون

                            

                                                                   

 

 

موتورهای آسنكرون به علت نداشتن كلكتور و سادگی ساختمان آن بيشتر از موتور سنكرون متداول است.

 

مزايای موتور سنكرون:

 

1-     اين موتور دارای ضريب قدرت مناسب و قابل تنظيم است.

2-     بازده عالی دارد.

3-     در مقابل نوسان ولتاژ حساسيت ندارد.

4-     امكان بكار بردن آن به طور مستقيم با ولتاژ زياد وجود دارد.

 

5-     با تحريك مناسب هيچگونه قدرت راكتيو مصرف نمیكند و فقط قدرت اكتيو مناسب می گيرد.

6-     از اين موتور ميتوان به عنوان مولد قدرت راكتيو برای بالا بردن ضريب قدرت خط استفاده كرد.

 

معايب موتور سنكرون:

 

1-     يك وسيله راه اندازی اوليه كه موتور كمكی و غيره می باشد احتياج دارد.

2-  علاوه بر جريان متناوب برای سيم پيچ استاتور ، جريان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتياج است در نتيجه قيمت ماشين را نسبت به مشابه خود بالا ميبرد.

3-     سرعت آن ثابت است در نتيجه قابل تنظيم نیست.

4-  نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتيكه خيلی زيادتر از حد مجاز به آن بار دهند ميايستد و دوباره بايستی آنرا راه اندازی كرد.)

 

كاربرد موتور سنكرون:

 

به خاطر راه اندازی مشكل موتور سنكرون ، مورد استفاده آن محدود است.

به خاطر سرعت ثابت آن، در موارديكه دور ثابت نياز باشد، استفاده می شود. در وسايل دقيق مانند ساعتهای الكتريكی و گرام و ....

كاربرد مهم موتور سنكرون ، برای اصلاح Cosφ است. بار روی آن قرار نداده يعنی موتور بدون بار كار ميكند در اين حالت موتور سنكرون را خازن سنكرون گويند.

 

تبديل موتورهای سه فاز به يك فاز

 

برايتان پيش آمده كه بخواهيد موتور سه فازی‌ را به تك فاز تبديل كنيد؟

در مكانی كه برق سه فاز نداشته و بخواهيد از برق تك فاز استفاده كنيد؟

و برايتان سوال بوده اين تغييرات فاز چه تغييری بر روی موتور داشته است؟

موتورهای سه فاز ، ميتوانند بجای موتورهای يك فاز به شبكه اتصال داده شود به شرط آنكه برای ايجاد ميدان دوار توسط اختلاف فاز از يك خازن استفاده شود در قسمتی كه خازن با سيم پيچی موازی يا سری وصل ميشود جريان جلو افتاده ، بدين ترتيب در مدار اختلاف فاز به وجود می آيد و ميدان دوار ايجاد ميشود .جهت گردش موتور بستگی به طرز اتصال سيم پيچی كمكی و خازن دارد.

ابتدا ظرفيت خازن مورد نياز را بايد بدانيم:

 

 

 

 

انتخاب خارن برای هر كيلو وات قدرت

 

برای ولتاژ 110 ولت ، خازن به ظرفيت µf 250

برای ولتاژ 220 ولت ، خازن به ظرفيت µf70  

برای ولتاژ 380 ولت ، خازن به ظرفيت µf22

 

 

تغييرات تبديل سه فاز به يك فاز در موتور

 

موتور با 80% قدرت قبلی كار مي كند.گشتاور اوليه بستگی به نوع اتصال دارد. كه مقدار آن از 25% تا 60% قابل تغيير است.برای ايجاد گشتاور اوليه بيشتر از يك خازن راه انداز برای كمك با خازن موتور استفاده كردولی بايد پس از راه اندازی موتور ، خازن راه انداز از مدار خارج گردد.

 

نكته: اين تغييرات برای موتورهای روتور قفسه ای است.

 

                                                                                                                                 پایان

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نام مدار:

استفاده از کنتور سه فاز

مدیریت مصرف برق

سیستم خودکار کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور پویا AMR

قرائت کنتور و ثبت مصرف برق مشتریان به روشهای متداول کاری است وقت گیر، خسته کننده و توام با خطا که از دغدغه های اصلی هر شرکت توزیع برق به حساب می آید.Automatic Meter Reading) AMR) یا قرائت خودکار کنتور راه کاری است برای حل این معضل دریک سیستم AMR ایده آل تمامی کنتورهای برق یک شهر از یک مرکز واز راه دور بطور خودکار قرائت می شود و صورتحساب مشتریان نیز بدون خطا وبطور خودکار تولید می گردد.

مضاف بر آن، جریان برق مشتریان بدحساب هم از راه دور قطع و وصل می گردد.

چه چیزی بیش از این یک شرکت توزیع برق را به وجد می آورد که بتواند در تمامی ساعات شبانه روز، مصرف برق یکایک مشترکین خود را از راه دور و از یک مرکز از مسیری مطمئن، سریع، گسترده، از پیش نصب وراه اندازی شده و همواره در دسترس قرائت نماید. تکنیک Power Line Carrier) PLC) یا انتقال

اطلاعات از طریق جریان برق این امکان را فراهم آورده است.

سیستم AMR از تمامی ویژگیهای پیش گفته برخوردار است. این سیستم با استفاده از شبکه برق شهری اطلاعات کنتور های برق مشترکین را بطور اتوماتیک واز راه دور در زمانهای دلخواه قرائت می کند، صورتحساب بدون خطا تولید می کند و برق مشترکین بد حساب را قطع و وصل می کند. از مزایای این سیستم

می توان مواردزیر را برشمرد:

• استفاده از شبکه برق شهری جهت انتقال اطلاعات مصرف مشترکین
• کاهش هزینه و سرعت قرائت کنتور با توجه به دردسترس بودن شبکه سیم کشی برق شهری
• از بین بردن خطای قرائت
• قرائت در تمامی ساعات شبانه روز
• امکان اعمال چند تعرفه بر اساس میزان مصرف مشترک در ساعات مختلف
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان پیش فروش برق
• امکان کنترل و بهینه سازی منحنی مصرف
• امکان متعادل سازی بار فازها

سیستم و تجهیزاتی که به این منظور طراحی و تولید نموده است عبارتند از:

MIU (Meter Interface Unit)-1

MIU پایین ترین لایه ارتباطی شبکه AMR را تشکیل می دهد و از آن به منظور برقراری ارتباط کنتور هریک از مشترکین با سایر بخشهای سیستم AMR استفاده می شود. این ارتباط با رعایت استانداردهای رایج اروپایی و امریکایی و به روش( PLC (Power Line Carrier برقرار می گردد.MIU در مدل های External و Internal طراحی شده و امکان اتصال به انواع کنتور برق تک فاز و 3 فاز کنتورهای دیجیتال (الکترونیکی) را دارد. وظایف اصلی MIU عبارتند از:

ارتباط با کنتور و ثبت و ذخیره اطلاعات مصرف: MIU پالس های مربوط به مصرف را از خروجی کنتورهای دیجیتال دریافت نموده و پس از شمارش، آنها را در حافظه غیرفرار خود ثبت می نماید. به منظور حفاظت از اطلاعات ذخیره شده در موقع قطع برق، MIU همواره یک نسخه پشتیبان(Backup ) از این

 

اطلاعات را درخود نگهداری می نماید.

2-اجرای فرامین ارسال شده از لایه های بالاتر شبکه AMR :MIU همواره آماده دریافت فرامین از لایه های بالاتر شبکه AMR یا ستاد مرکز می باشد تا در صورت دریافت فرامین، اطلاعات ذخیره شده را به آنها ارسال نماید.
از ویژگیهای بارز MIU ، برخورداری از منبع تغذیه ایزوله مستقل از کنتور است. ویژگی دیگر آن، امکان برخورداری از سیستم نمونه برداری از خروجی کنتور می باشد که برای اطلاع از حضور یا عدم حضور برق در خروجی کنتور(کنترل سوءاستفاده از برق) به کار می رود.

LDCU (Local Data Collector Unit )-2

LDCU در مجاورت پست های V220 / KV20 که پست های کم جمعیت محسوب می شوند نصب می شود و به منظور مدیریت مصرف کنتورهای تحت پوشش اینگونه پست ها مورد استفاده قرار می گیرد. حداکثر تا 15 عدد MIU (کنتور) را می توان به طور همزمان و به روش PLC به یک LDCU متصل نمود.
LDCU دارای تقویم و ساعت داخلی است و می تواند مقدار مصرف هر MIU را در دوره های زمانی مشخص اندازه گیری نموده و سپس این اطلاعات را در حافظه غیرفرار خود ثبت نماید. LDCU قادر به حفاظت از اطلاعات ذخیره شده در موقع قطع برق می باشد.از طرفی، هر LDCU موجود در شبکه AMR پویا را می توان به روش PLC به سایر LDCU های موجود در شبکه و نیز به DCU متصل نمود. داده های ذخیره شده در LDCU در حافظه LDCU نگهداری می شوند و در صورت درخواست از سوی DCU یا

 

لایه های بالاتر شبکه به آنها منتقل می شوند.

LDCU را می توان توسط DCU به طور اتوماتیک تنظیم کرد. همچنین امکان ارتقای نرم افزار داخلی آن از طریق پورت پارالل وجود دارد. LDCU قابلیت اعمال تعرفه های مختلف بر مصرف برق هر کنتور تحت پوشش را نیز دارد.

DCU (Data Collector Unit ) - 3

DCU، مدیریت میانی شبکه AMR را به عهده دارد و واسط برقراری ارتباط میان ستاد مرکز، LDCU ها و MIU های موجود در شبکه می باشد. ارتباط DCU با ستاد مرکز از طریق خطوط تلفن یا کابل RS232 و با اجزای لایه های پایین تر شبکه AMR از طریق PLC برقرار می گردد. از پورت RS232 دستگاه می توان برای عیب یابی، مانیتورینگ، بارگذاری فرامین، ارتقای نرم افزار درونی و انجام تنظیمات دستگاه نیز استفاده نمود. اگر چه انجام کلیه عملیات مذکور بر روی DCU ، از راه دور (ستاد مرکز)و از طریق خطوط تلفن نیز امکانپذیر می باشد.DCU ، همواره آماده دریافت فرامین از ستاد مرکز است و با ارسال درخواست اطلاعات به LDCU ها یا MIU های تحت پوشش، اطلاعات ذخیره شده در آنها را دریافت نموده ودر حافظه خود ذخیره می نماید.DCU قادر به برقراری ارتباط با 64 عدد LDCU می باشد.

C/R (Coupler/Repeater ) - 4

C/R علاوه بر آنکه مسئول متصل کردن دو شبکه الکتریکی ولتاژ پایین مجزا از هم می باشد، وظایف زیر را نیز عهده دار است:
1- Coupling : عبارت است از انتقال الکتریکی داده ها بین دو خط مختلف به روش PLC
Repeating -2 : عبارت است از تقویت سیگنال داده ها در شبکه برای جبران افت سیگنال در فواصل طولانی
C/R همواره بعنوان Coupler عمل می کند و در مواقع لزوم به عنوان یک Repeater فعالیت خود را به انجام می رساند.
C/R دارای دو مدل مختلف می باشد:
1- MIU Type : به منظور ایجاد ارتباط میان MIU های تحت پوشش چند پست مجزا استفاده می شود. با این نوع C/R ، امکان استفاده از یک DCU برای مدیریت مصرف مشترکین تحت پوشش چند پست مختلف وجود خواهد داشت.
2- LDCU Type : به منظور ایجاد ارتباط میان LDCU های تحت پوشش یک DCU استفاده می شود.

 

5 - R/F PLC Bridge

این دستگاه قادر به برقراری ارتباط بی سیم میان پست هایی است که ارتباط کابلی با یکدیگرندارند.به عبارت دیگر، از این دستگاه درمواقعی استفاده می شود که هیچگونه ارتباط PLC میان DCU و LDCU وجود نداشته باشد.در اینصورت R/F PLC Bridge ، امکان ارتباط بیسیم را با استفاده از RF فراهم می سازد.این دستگاه دارای 2 کانال ارتباطی PLC و RF مجزا ازهم می باشدوسیگنال هاواطلاعات PLC دریافتی را به صورت سیگنال های رادیویی ارسال می کند.عکس این عمل نیز توسط دستگاه انجام می شود بطوریکه اطلاعات دریافتی RF رابصورت PLC روی شبکه Power Line تزریق می نماید.

 

6- نرم افزار مدیریت شبکه :

 

این نرم افزاربرروی HOST ستاد مرکز نصب می شود ومدیریت شبکه AMR پویا را در بالاترین سطح برعهده دارد.نرم افزار مذکور کلیه فعالیتهای سیستم را به انجام رسانده ومطابق نیازهای اطلاعاتی وعملیاتی کارفرما ، قابل پیکربندی می باشد.نرم افزار مدیریت شبکه AMR پویا ضمن کنترل شبکه و جمع آوری ونگهداری اطلاعات ، قادر است گزارشهای مختلفی از میزان ونحوه مصرف مشترکین در ساعات مختلف شبانه روز ازجمله ساعات اوج مصرف وسایر مقاطع زمانی که کارفرما تعریف می نماید نیز تهیه و ارائه نماید.نرم افزار مذکور بوسیله مودم با DCU ارتباط برقرارمی کند ودستورات لازم را از طریق DCU به MIU ها ارسال یا اطلاعات مصرف را از MIU ها دریافت می نماید.

اساس كار كنتور چيست ؟
كنتور ها بر اساس نيروي الكترومغناطيس عمل مي كنند . مي دانيم كه اگر از يك سيم پيچ جريان برق بگذرد در اطراف آن يك ميدان مغناطيسس ايجاد مي شود كه شدت و جهت اين ميدان به جريان عبوري از سيم پيچ بستگي دارد . در كنتور هاي تكفاز دو دسته سيم پيچ وجود دارد كه يكي از آنها داراي تعداد دور كم و قطر بيشتر نسبت به ديگري است . سيم پيچ ضخيمتر با دور كمتر را سيم پيچ جريان و ديگري را سيم پيچ ولتاژ مي نامند .

سيم فاز را به سر سيم پيچ جريان وصل نموده و از سر ديگر آن فاز را مي گيرند . و دو سر سيم پيچ ولتاژ را به فاز و نول وصل مي كنند . زماني كه مصرف كننده اي به كنتور وصل مي شود جريان از سيم فاز و نول مي گذرد . بعبارت ديگر جريان مصرف كننده از سيم پيچ جريان مي گذرد و در آن يك ميدان مغناطيسي ايجاد مي كند . سيم پيچ ولتاژ كه هميشه به برق وصل است و داراي يك ميدان مغناطيسي ثابت است كه مقدار آن هيچ ارتباطي به مصرف كننده متصل شده به كنتور ندارد . اين دو ميدان مغناطيسي بر هم اثر كرده و سبب ايجاد نيروي حركتي در صفحه آلومينيومي درون كنتور مي شود . سرعت حركت اين صفحه با جريان مصرف كننده رابطه مستقيم دارد . اين حركت توسط يك محور و چرخ دنده به يك شماره انداز يا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها زياد مي شود . اين شماره ها بجز رقم اول ميزان كاركرد كنتور يا همان مصرف انرژي الكتريكي را بر حسب كيلو وات ساعت نشان ميدهند .البته درون كنتور قطعات ديگري هم نظير : آهنرباي سرعت گير و پيچهاي تنظيم و ... وجود دارند كه ما از توضيح آنها صرف نظر كرده ايم .

انواع كنتور كدامند ؟

براي مصارف خانگي دو نوع كنتور تكفاز و سه فاز بطور عام وجود دارند كه در دسته بندي كنتورها به نوع اكتيو معروفند . اما در مصارف صنعتي مي توان به كنتورهاي راكتيو و كنتورهاي دو تعرفه اشاره كرد..

كنتور هاي پيشرفته چگونه كار مي كنند ؟

در كشورهاي برخوردار از تكنولوژي ديگر كنتور نويسي به مفهوم رايج آن در ايران منسوخ شده است . در اين كشورها كه پول الكترونيكي بسيار رايج است از كنتورهاي هوشمند كه در بازه هاي زماني خاص ميزان مصرف را مشخص كرده و به ادارات برق گزارش مي دهند استفاده مي شود . اين كنتورها ميزان مصرف را از طريق همان خطوط برقي كه آنرا مي رسانند به توزيع كننده اطلاع مي دهند و شركتهاي فروشنده برق نيز بطور خودكار از حساب مصرف كننده برداشت مي كنند . در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهاي كتبي از طريق فرمان از راه خطوط برق بصورت خودكار كنتور برق مشترك را قطع مي كند و مشترك پس از

پرداخت هزينه مي تواند از خدمات شركت فروشنده استفاده كند .

آيا مي توان سر كنتور را كلاه گذاشت ؟

اين مساله مانند خريد كالايي است بدون پرداخت وجه آن و درنتيجه نارضايتي صاحب كالارا به دنبال دارد . هدف من از ارائه اين راهكار سواستفاده از اعتماد اداره برق نيست و اما جواب اين سوال : بايد گفت كه مي توان شماره انداز كنتور را از كار انداخت كه براي اين كار سه راه حل وجود دارد ۱- قطع سيم پيچ جريان ۲- قطع سيم پيچ ولتاژ ۳- از حالت تعادل خارج كردن کنتور

چگونه با لمس كنتور به برق دار بودن آن پي ببريم ؟

زماني كه برق به كنتور وصل مي شود در سيم پيچ ولتاژ آن جريان ايجاد مي شود . اين جريان همانطور كه قبلا گفتم ارتباطي به مصرف كننده ندارد . اين جريان ميدان مغناطيسي را در كنتور ايجاد ميكند كه سبب لرزش خفيف آن مي شود . پس اگر كف دست را روي شيشه كنتور بگذاريم با احساس اين لرزش متوجه برقدار بودن

آن مي شويم .

در كنار بعضي از كنتورها صداي وزوز ناشي از چيست ؟

اين صدا كه شبيه جليز و وليز است ارتباطي به خود كنتور ندارد بلكه مربوط به فيوز است كه معمولا در كنار كنتور نصب مي شود . اگر اتصال فيوز از نظر الكتريكي درست نباشد ( وجود فاصله هوايي در محل تماس ) و جريان زيادي از فيوز كشيده شود در اين حالت قوسهاي الكتريكي كوچكي در محل تماس ايجاد مي شود كه باعث ايجاد اين صدا مي شود . اين قوسها سبب ذوب سطحي محل تماس شده و مقاومت و حرارت محل تماس را افزايش ميدهد . در نتيجه باعث افت ولتاژ و در نهايت قطع و وصل جريان مي شود . براي از بين بردن اين ايراد بايد فيوز را محكم كرد ( براي فيوزهاي پيچي ) يا در نوع مينياتوري پيچهايي را كه سيم زير آن قرار دارد سفت نمود . در آخر اگر رفع نشد فيوز را عوض كرد .

 

اندازه گیری ضریب توان و اصلاح آن به کمک خازن

مقدمه:

می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان ( CosΦ) به یک نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتر است.                                                                                                                                                                                                                   

انواع توان در شبكه های توزیع:

می دانیم در شبكه های جریان متناوب توان ظاهری كه از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی كه هر قدر ضریب توان (  CosΦ) به یك نزدیكتر باشد سهم توان مفید بیشتر است .

                                                                                                                             

این اتفاق در مدارتی رخ می دهد كه مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم كه سهم عمده مصارف شبكه ها را مصرف كننده های (اهمی – سلفی ) دریافت می كنند . مانند الكتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوكها و .... كه درآنها سیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می كند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازی انرژی الكتریكی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبكه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یك چهارم زمان تناوب توان دریافت می كند و در یك چهارم بعدی زمان ، توان را به شبكه پس می دهد . درست است كه نتیجه ریاضی این عمل یعنی عدم مصرف انرژی زیرا توان داده شده به سلف با توان دریافت شده از ان برابر است اما در عمل این اتفاق رخ نمی دهد زیرا توان پس داده شده به شبكه امكان استفاده را برای مولد ایجاد نمی كند و این توان در هر حالتی از مولد دریافت شده است . و برای رسیدن به مصرف كننده اهمی – سلفی از شبكه توزیع شامل : سیمها – كابلها و ... عبور كرده است .

نتیجه اینكه سلف توانی را از مولد دریافت می كند اما این توان را به شبكه پس می دهد . این توان قابل استفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود . پس مقدار از توان تلف می شود . مصرف كننده های فوق برای انجام اینكار به توان مذكور نیاز دارند اما این توان برای شبكه مضر است و زیانهای زیر را در پی دارد :

- اضافه شدن جریان مولد و درنتیجه نیاز به مولدهایی با توانهای بیشتر

- چون جریان شبكه زیاد می شود به سیمها و كابلهایی با سطح مقطع بالاتر برای كاهش افت ولتاژ نیاز است كه این موضوع هزینه اولیه شبكه را افزایش می دهد .

- اتلاف توان در شبكه های توزیع بصورت حرارت روی می دهد در نتیجه هر كاری كنید نمی توانید از این اتلاف جلوگیری كنید . نتیجه این اتلاف توان ،كاهش ولتاژ مصرف كننده می باشد كه این موضع راندمان مصرف كننده را پایین می آورد .

- نمی توان این توان را به مصرف كننده های اهمی سلفی تحویل نداد زیرا كار آنها مختل می شود .

اتصال خازن به شبكه:

خازنهای اصلاح ضریب توان باید در شبكه بصورت موازی قرار گیرند . برای اینكار در شبكه های تكفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبكه های سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره یا مثلث آنگاه به سه فاز متصل می شوند .

 

این خازنها باید از انواعی انتخاب شوند كه بتوانند دایمی در مدار قرار گیرند پس باید بتوانند ولتاژ شبكه را تحمل كنند در محاسبه خازن از انواعی استفاده می شود كه ولتاژ مجاز آنها 15% بیشتر از ولتاژ شبكه باشد .

محاسبه خازن:

نقش خازن در شبكه كاهش توان راكتیو مصرف كنند های اهمی – سلفی از دید مولدها است . با این اتفاق ضریب توان مفید به یك نزدیك می شود . پس با كنترل ضریب توان امكان كنترل توان راكتیو وجود دارد . این كار بكمك یك كسینوس فی متر صورت می گیرد . یعنی بكمك كسینوس فی متر می توان دریافت كه ضریب توان و در نتیجه توان راكتیو در چه وضعیتی قرار دارد .

دامنه تغییرات ضریب توان (CosΦ) :

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   خازن مذكور باید برابر نیاز شبكه باشد در غیر اینصورت خود توان راكتیو از مولد دریافت می كند و همچنین سبب افزایش ولتاژ آن می شود . پس باید خازن مطابق نیاز شبكه محاسبه شود .

پرسش : شبكه به چه مقدار خازن نیاز دارد ؟

پاسخ : مقداری كه ضریب توان را به یك نزدیك كند . این مقدار خازن خود توان راكتیوی ایجاد می كند كه توان راكتیو مصرف كننده اهمی – سلفی را جبران می كند . پس مقدار خازن به مقدار توان راكتیو مدار بستگی دارد . هر قدر این توان قبل از خازن گذاری بیشتر باشد ، اندازه خازن نیز بزرگتر خواهد بود .

با توجه به مطالب گفته شده باید برای محاسبه خازن دو مقدار مشخص شود :

یك – مقدار ضریب توان شبكه قبل از خازن گذاری

دو – مقدار ضریب توان شبكه بعد از خازن گذاری كه انتظار داریم شبكه به آن برسد

سه - اندازه توان اكتیو

پس از تعیین این مقادیرمراحل زیر را پی می گیریم . برای مقدار ضریب توان مطلوب مثلا عدد 9/0 مقدار خوبی است . حال دو مقدار ضریب توان داریم یكی ضریب توان شبكه قبل از خازن گذاری و دیگری ضریب توان مطلوب كه می خواهیم با گذاردن خازن به آن برسیم . بكمك رابطه زیر مقدار توان راكتیو مورد نظر را كه با آمدن خازن تامین می شود محاسبه می كنیم . ( توجه : در خرید خازنهای اصلاح ضریب توان بجای فارد برای تعیین ظرفیت خازن از میزان توان راكتیو آن خازن سخن گفته می شود.)

                                             

محاسبه خازن در اين مرحله تمام مي شود و مقدار توان بدست آمده همان مقدار خازن موردنياز است .

Q = P.F                                             

 

خازن ناجي شبكه هاي توليد و توزيع

توان هم در خازنها بصورت توان غير مفيد است درست مانند سلفها در يك چهارم پريود موج متناوب ،توان دريافت مي كنند و در يك چهارم بعدي توان را تحويل مي دهند پس خازنها هم مانند سلفها باعث افرايش توان راكيتو ( غير مفيد ) شبكه مي شوند اما اتفاق بامزه زماني روي مي دهد كه خازن و سلف با هم در

 شبكه قرار گيرند .

اين دو برعكس هم عمل مي كنند . يعني زماني كه سلف توان مي گيرد خازن توان مي دهد و زماني كه سلف توان مي دهد خازن توان مي گيرد . پس توانهاي غير مفيد اين دو فقط يكبار از شبكه دريافت مي شود و در زمانهاي بعد بين آنها تبادل مي شود بدون اينكه مولد اين توان را تحمل كند . پس مصرف كننده هاي اهمي سلفي توان راكتيو خود را دريافت مي كنند و مولد و شبكه توزيع آنرا توليد و پخش نمي كنند زيرا اين كار را خازن انجام مي دهد . اين خازنها از حالا به بعد ، خازنهاي اصلاح ضريب توان نام مي گيرند و وظيفه آنها تامين توان راكتيو مورد نياز مصرف كننده هاي اهمي سلفي است .

 

ظرفیت
ظرفیت معیاری برای اندازه گیری توانایی نگهداری انرژی الکتریکی است. ظرفیت زیاد بدین معنی است که خازن قادر به نگهداری انرژی الکتریکی بیشتری است. واحد اندازه گیری ظرفیت فاراد است. 1 فاراد واحد بزرگی است و مشخص کننده ظرفیت بالا می‌‌باشد. باید گفت که ظرفیت خازن ها یک کمیت فیزیکی هست و به ساختمان خازن وابسته است و به مدار و اختلاف پتانسیل بستگی ندارد

بنابراین استفاده از واحدهای کوچک‌تر نیز در خازنها مرسوم است. میکروفاراد µF، نانوفاراد nF و پیکوفاراد pF واحدهای کوچک‌تر فاراد هستند.

µ means 10-6 (millionth), so 1000000µF = 1F
n means 10-9 (thousand-millionth), so 1000nF = 1µF
p means 10-12 (million-millionth), so 1000pF = 1nF

خازن المان الکتریکی است که می‌تواند انرژی الکتریکی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی) در خود ذخیره کند. انواع خازن در مدارهای الکتریکی بکار می‌روند. خازن را با حرف C که ابتدای کلمه capacitor است نمایش می‌دهند. ساختمان داخلی خازن از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود:

الف – صفحات هادی ب – عایق بین هادیها (دی الکتریک) ساختمان خازن هرگاه دو هادی در مقابل هم قرار گرفته و در بین آنها عایقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولاً صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتاً زیاد بوده و در بین آنها عایقی (دی الکتریک) از جنس هوا ، کاغذ ، میکا ، پلاستیک ، سرامیک ، اکسید آلومینیوم و اکسید تانتالیوم استفاده می‌شود. هر چه ضریب دی الکتریک یک ماده عایق بزرگ‌تر باشد آن دی الکتریک دارای خاصیت عایقی بهتر است. به عنوان مثال ، ضریب دی الکتریک هوا 1 و ضریب دی الکتریک اکسید آلومینیوم 7 می‌باشد. بنابراین خاصیت عایقی اکسید آلومینیوم 7 برابر خاصیت عایقی هوا است. انواع خازن الف- خازنهای ثابت • سرامیکی • خازنهای ورقه‌ای • خازنهای میکا • خازنهای الکترولیتی o آلومینیومی o تانتالیوم
ب- خازنهای متغیر • واریابل • تریمر انواع خازن بر اساس شکل ظاهری آنها 1. مسطح 2. کروی 3. استوانه‌ای انواع خازن بر اساس دی الکتریک آنها 1. خازن کاغذی 2. خازن الکترونیکی 3. خازن سرامیکی 4. خازن متغییر

خازن کروی

خازن مسطح (خازن تخت) دو صفحه فلزی موازی که بین آنها عایقی به نام دی الکتریک قرار دارد، مانند (هوا ، شیشه). با اتصال صفحات خازن به یک مولد می‌توان خازن را باردار کرد. اختلاف پتانسیل بین دو سر صفحات خازن برابر اختلاف پتانسیل دو سر مولد خواهد بود. ظرفیت خازن (C) نسبت مقدار باری که روی صفحات انباشته می‌شود بر اختلاف پتانسیل دو سر باتری را ظرفیت خازن گویند؛ که مقداری ثابت است

C = kε0 A/d
C = ظرفیت خازن بر حسب فاراد
Q = بار ذخیره شده برحسب کولن
V = اختلاف پتانسیل دو سر مولد برحسب ولت

ε0 = قابلیت گذر دهی خلا است که برابر است با: 8.85 × 12-10 _ C2/N.m2

k (بدون یکا) = ثابت دی الکتریک است که برای هر ماده‌ای فرق دارد. تقریباً برای هوا و خلأ 1=K است و برای محیطهای دیگر مانند شیشه و روغن 1

A = سطح خازن بر حسب m2

d =فاصله بین دو صفه خازن بر حسب m

چند نکته • آزمایش نشان می‌دهد که ظرفیت یک خازن به اندازه بار (q) و به اختلاف پتانسیل دو سر خازن (V) بستگی ندارد بلکه به نسبت q/v بستگی دارد. • بار الکتریکی ذخیره شده در خازن با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم دارد. یعنی: q a v • ظرفیت خازن با فاصله بین دو صفحه نسبت عکس دارد. یعنی: C a 1/d • ظرفیت خازن با مساحت هر یک از صفحات و جنس دی الکتریک (K )نسبت مستقیم دارد. یعنی: C a A و C a K شارژ یا پر کردن یک خازن وقتی که یک خازن بی بار را به دو سر یک باتری وصل کنیم؛ الکترونها در مدار جاری می‌شوند. بدین ترتیب یکی از صفحات بار (+) و صفحه دیگر بار (-) پیدا می‌کند. آن صفحه‌ای که به قطب مثبت باتری وصل شده ؛ بار مثبت و صفحه دیگر بار منفی پیدا می‌کند. خازن پس از ذخیره کردن مقدار معینی از بار الکتریکی پر می‌شود. یعنی با توجه به اینکه کلید همچنان بسته است؛ ولی جریانی از مدار عبور نمی‌کند و در واقع جریان به صفر می‌رسد. یعنی به محض اینکه یک خازن خالی بدون بار را در یک مدار به مولد متصل کردیم؛ پس از مدتی کوتاه عقربه گالوانومتر دوباره روی صفر بر می‌گردد. یعنی دیگر جریانی از مدار عبور نمی‌کند. در این حالت می‌گوییم خازن پرشده است. دشارژ یا تخلیه یک خازن ابتدا خازنی را که پر است در نظر می‌گیریم. دو سر خازن را توسط یک سیم به همدیگر وصل می‌کنیم. در این حالت برای مدت کوتاهی جریانی در مدار برقرار می‌شود و این جریان تا زمانی که بار روی صفحات خازن وجود دارد برقرار است. پس از مدت زمانی جریان صفر خواهد شد. یعنی دیگر باری بر روی صفحات خازن وجود ندارد و خازن تخلیه شده است. اگر خازن کاملاً پر شود دیگر جریانی برقرار نمی‌شود و اگر خازن کاملاً تخلیه شود باز هم جریانی برقرار نمی‌شود.

تأثیر ماده دی‌الکتریک در فضای بین دو صفحه موازی یک خازن وقتی که خازنی را به مولدی وصل می‌کنیم؛ یک میدان یکنواخت در داخل خازن بوجود می‌آید. این میدان الکتریکی بر توزیع بارهای الکتریکی اتمی عایقی که در درون صفحات قرار دارد اثر می‌گذارد و باعث می‌شود که دو قطبیهای موجود در عایق طوری شکل گیری کنند؛ که در یک سمت عایق بارهای مثبت و در سمت دیگر آن بارهای منفی تجمّع کنند. توزیع بارهایی که در لبه‌های عایق قرار دارند؛ بر بارهای روی صفحات خازن اثر می‌گذارد. یعنی بارهای منفی روی لبه‌های عایق؛ بارهای مثبت بیشتری را روی صفحات خازن جمع می‌کند؛ و همینطور بارهای مثبت روی لبه‌های عایق بارهای منفی بیشتری را روی صفحات خازن جمع می‌کند. بنابراین با افزایش ثابت دی الکتریک (K) می‌توان بارهای بیشتری را روی خازن جمع کرد و باعث افزایش ظرفیت یک خازن شد. با گذاشتن دی الکتریک در بین صفحات یک خازن ظرفیت آن افزایش می‌یابد. میدان الکتریکی درون خازن تخت در فضای بین صفحات خازن بار دار میدان الکتریکی یکنواختی برقرار می‌شود که جهت آن همواره از صفحه مثبت خازن به سمت صفحه منفی خازن است. اندازه میدان همواره یک عدد ثابت می‌باشد.
E=V/d

E: میدان الکتریکی
V: اختلاف پتانسیل دو سر خازن
d: فاصله بین دو صفحه خازن

میدان الکتریکی با اختلاف پتانسیل دو سر خازن نسبت مستقیم و با فاصله بین صفحات خازن نسبت عکس دارد. به هم بستن خازنها خازنها در مدار به دو صورت بسته می‌شوند: 1. موازی 2. متوالی (سری) بستن خازنها به روش موازی در بستن به روش موازی بین خازنها دو نقطه اشتراک وجود دارد. در این نوع روش:

 اختلاف پتانسیل برای همة خازنها یکی است. • بار ذخیره شده در کل مدار برابر است با مجموع بارهای ذخیره شده در هریک از خازنها. ظرفیت معادل در حالت موازی مولد V = V1 = V2 = V3
بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3
CV = C1V1 + C2V2 + C3V3
ظرفیت کل : C = C1 + C2 + C3

اندیسها مربوط به خازنهای 1 ؛ 2 و 3 می‌باشد. هرگاه چند خازن باهم موازی باشند، ظرفیت خازن معادل برابر است با مجموع ظرفیت خازنها.

بستن خازنها بصورت متوالی در بستن به روش متوالی بین خازنها یک نقطه اشتراک وجود دارد و تنها دو صفحه دو طرف مجموعه به مولد بسته شده ؛ از مولد بار دریافت می‌کند. صفحات مقابل نیز از طریق القاء بار الکتریکی دریافت می‌کنند. بنابراین اندازه بار الکتریکی روی همه خازنها در این حالت باهم برابر است. در بستن خازنها به طریق متوالی:
• بارهای روی صفحات هر خازن یکی است. • اختلاف پتانسیل دو سر مدار برابر است با مجموع اختلاف پتانسیل دو سر هر یک از خازنها. ظرفیت معادل در حالت متوالی:

بار کل Q = Q1 + Q2 + Q3
اختلاف پتانسیل کل V = V1 = V2 = V3
q/C = q1/C1 + q2/C2 + q3/C3
C-1 = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3

ظرفیت کل در حالت متوالی ، وارون ظرفیت معادل ، برابر است با مجموع وارون هریک از خازنها.

انرژی ذخیره شده در خازن پر شدن یک خازن باعث بوجود آمدن بار ذخیره در روی آن می‌شود و این هم باعث می‌شود که انرژی روی صفحات ذخیره گردد. کل کاری که در فرآیند پر شدن خازن انجام می‌شود از طریق محاسبه بدست می‌آید. کاربرد خازن با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود؛ برای ایجاد میدانهای الکتریکی یکنواخت می‌توان از خازن استفاده کرد. خازنها می‌توانند میدانهای الکتریکی را در حجمهای کوچک نگه دارند؛ به علاوه می‌توان از آنها برای ذخیره کردن انرژی استفاده کرد. خازن در اشکال مختلف ساخته می‌شود.
خازن وسیله‌ای الکتریکی است که در مدارهای الکتریکی اثر خازنی ایجاد می‌کند. اثر خازنی خاصیتی است که سب می‌شود مقداری انرژی الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک ذخیره شود و بعد از مدتی آزاد گردد. به تعبیر دیگر ، خازنها المانهایی هستند که می‌توانند مقداری الکتریسیته را به صورت یک میدان الکترواستاتیک در خود ذخیره کنند. همانگونه که یک مخزن آب برای ذخیره کردن مقداری آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. خازنها به اشکال گوناگون ساخته می‌شوند و متداولترین آنها خازنهای مسطح هستند.
این نوع خازنها از دو صفحه هادی که بین آنها عایق یا دی الکتریک قرار دارد. صفحات هادی نسبتا بزرگ هستند و در فاصله‌ای بسیار نزدیک به هم قرار می‌گیرند. دی الکتریک انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می‌شود، معرفی می‌گردد. این ضریب را ضریب دی الکتریک می‌نامند. خازنها به دو دسته کلی ثابت و متغیر تقسیم بندی می‌شوند. خازنها انواع مختلفی دارند و از لحاظ شکل و اندازه با یک دیگر متفاوت‌اند. بعضی از خازنها از روغن پر شده و بسیار حجیم‌اند. برخی دیگر بسیار کوچک و به اندازه یک دانه عدس می‌باشند. خازنها بر حسب ثابت یا متغیر بودن ظرفیت به دو گروه تقسیم می‌شوند:

خازنهای ثابت و خازنهای متغیر.

خازنهای ثابت

این خازنها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی‌کنند. خازنهای ثابت را بر اساس نوع ماده دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می‌کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می‌شود. از جمله این خازنها می‌توان انواع سرامیکی ، میکا ، ورقه‌ای ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الکترولیتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم (Film) را نام برد. اگر ماده دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند. خازنهای روغنی و گازی در صنعت برق بیشتر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می‌روند. بقیه خازنهای ثابت دارای ویژگیهای خاصی هستند.

خازنهای متغیر

به طور کلی با تغییر سه عامل می‌توان ظرفیت خازن را تغیییر داد: "فاصله صفحات" ، "سطح صفحات" و "نوع دی الکتریک". اساس کار خازن متغیر بر مبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه خازن دارد. خازنهای متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند. نوعی که به وسیله دسته متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می‌شود "واریابل" نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می‌گیرد که به آن "تریمر" گویند. محدوده ظرفیت خازنهای واریابل 10 تا 400 پیکو فاراد و در خازنهای تریمر از 5 تا 30 پیکو فاراد است. از این خازنها در گیرنده‌های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می‌شود.

خازنهای سرامیکی
خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمولترین خازن غیر الکترولیتی است که در آن دی الکتریک بکار رفته از جنس سرامیک است. ثابت دی الکتریک سرامیک بالا است، از این رو امکان ساخت خازنهای با ظرفیت زیاد در اندازه کوچک را در مقایسه با سایر خازنها بوجود آورده ، در نتیجه ولتاژ کار آنها بالا خواهد بود. ظرفیت خازنهای سرامیکی معمولا بین 5 پیکو فاراد تا 1/0 میکرو فاراد است. این نوع خازن به صورت دیسکی (عدسی) و استوانه‌ای تولید می‌شود و فرکانس کار خازنهای سرامیکی بالای 100 مگاهرتز است. عیب بزرگ این خازنها وابسته بودن ظرفیت آنها به دمای محیط است، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می‌کند. از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می‌شود.
در خازنهای ورقه‌ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آنها ، برای دی الکتریک استفاده می‌شود. این گروه از خازنها خود به دو صورت ساخته می‌شوند:

خازنهای کاغذی

دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می‌گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد. برای جلوگیری از تبخیر دی الکتریک درون کاغذ ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ ناپذیر قرار می‌دهند. خازنهای کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آنها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند، اما از مزایای این خازنها آن است که در ولتاژها و جریانهای زیاد می‌توان از آنها

استفاده کرد.

خازنهای پلاستیکی

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می‌شود. ورقه‌های پلاستیکی همراه با ورقه‌های نازک فلزی (آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می‌شوند. امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می‌روند. این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می‌کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد. یکی از انواع دی الکتریکهایی که در این خازنها به کار می‌رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها "پلی استر" گفته می‌شود که از جمله رایج‌ترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است.

خازنهای میکا

در این نوع خازن از ورقه‌های نازک میکا در بین صفحات خازن (ورقه‌های فلزی – آلومینیوم) استفاده می‌شود و در پایان ، مجموعه در یک محفظه قرار داده می‌شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود. ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین 01/0 تا 1 میکرو فاراد است. از ویژگیهای اصلی و مهم این خازنها می‌توان داشتن ولتاژ کار بالا ، عمر طولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد.

خازنهای الکترولیتی

این نوع خازنها معمولاً در رنج میکرو فاراد هستند. خازنهای الکترولیتی همان خازنهای ثابت هستند، اما اندازه و ظرفیتشان از خازنهای ثابت بزرگتر است. نام دیگر این خازنها، شیمیایی است. علت نامیدن آنها به این نام این است که دی ‌الکتریک این خازنها را به نوعی مواد شیمیایی آغشته می‌کنند که در عمل ، حالت یک کاتالیزور را دارا می‌باشند و باعث بالا رفتن ظرفیت خازن می‌شوند. برخلاف خازنهای عدسی ، این خازنها دارای قطب یا پایه مثبت و منفی می‌باشند. روی بدنه خازن کنار پایه منفی ، علامت – نوشته شده است. مقدار واقعی ظرفیت و ولتاژ قابل تحمل آنها نیز روی بدنه درج شده است .خازنهای الکترولیتی در دو نوع آلومینیومی و تانتالیومی ساخته می‌شوند.

خازن آلومینیومی

این خازن همانند خازنهای ورقه‌ای از دو ورقه آلومینیومی تشکیل شده است. یکی از این ورقه‌ها که لایه اکسید روی آن ایجاد می‌شود "آند" نامیده می‌شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد. ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه کاغذ متخلخل که در بین آنها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیمهای اتصال نیز به انتهای ورقه‌های آلومینیومی متصل می‌شوند. پس از پیچیدن ورقه‌ها آن را درون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می‌بخشد غوطه‌ور می‌سازند تا دو لایه کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند. سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیمهای خازن از آن می‌گذرد محکم بسته می‌شود.

خازن تانتالیوم

در این نوع خازن به جای آلومینیوم از فلز تانتالیوم استفاده می‌شود زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا 3 برابر) سبب می‌شود خازنهای تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند. محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است:

ابعاد کوچکتر جریان نشتی کمتر عمر کارکرد طولانی از جمله معایب این نوع خازن در مقایسه با خازنهای آلومینیومی عبارتند از:

خازنهای تانتالیوم گرانتر هستند. نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، همچنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند. قابلیت تحمل جریانهای شارژ و دشارژ زیاد را ندارند. خازنهای تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می شوند(

کد رنگی خازن ها

در خازن‌های پلیستر برای سالهای زیادی از کدهای رنگی بر روی بدنه آنها استفاده می‌‌شد. در این کدها سه رنگ اول ظرفیت را نشان می‌‌دهند و رنگ چهارم تولرانس(درصد خطا) را نشان می‌‌دهد . برای مثال قهوه‌ای - مشکی - نارنجی به معنی 10000 پیکوفاراد یا 10 نانوفاراد است. خازن‌های پلیستر امروزه به وفور در مدارات الکترونیک مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. این خازنها در برابر حرارت زیاد معیوب می‌شوند و بنابراین هنگام لحیمکاری باید به این نکته توجه داشت.
ترتیب رنگی خازن‌ها به ترتیب از ۰ تا ۹ به صورت زیر است:
سیاه، قهوه ای، قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، بنفش، خاکستری، سفید
خازن‌ها با هر ظرفیتی وجود ندارند. بطور مثال خازن‌های 22 میکروفاراد یا 47 میکروفاراد وجود دارند ولی خازن‌های 25 میکروفاراد یا 117 میکروفاراد وجود ندارند. دلیل اینکار چنین است :
فرض کنیم بخواهیم خازن‌ها را با اختلاف ظرفیت ده تا ده تا بسازیم. مثلاً 10 و 20 و 30 و. .. به همین ترتیب. در ابتدا خوب بنظر می‌‌رسد ولی وقتی که به ظرفیت مثلاً 1000 برسیم چه رخ می‌‌دهد ؟
مثلاً 1000 و 1010 و 1020 و. .. که در اینصورت اختلاف بین خازن 1000 میکروفاراد با 1010 میکروفاراد بسیار کم است و فرقی با هم ندارند پس این مساله معقول بنظر نمی‌رسد. برای ساختن یک رنج محسوس از ارزش خازن‌ها، می‌توان برای اندازه ظرفیت از مضارب استاندارد 10 استفاده نمود. مثلاً 7/4 - 47 - 470 و. .. و یا 2/2 - 220 - 2200 و.. .
خازن‌های متغیر

در مدارات تیونینگ رادیویی از این خازن‌ها استفاده می‌شود و به همین دلیل به این خازنها گاهی خازن تیونینگ هم اطلاق می‌شود. ظرفیت این خازن‌ها خیلی کم و در حدود 100 تا 500 پیکوفاراد است و بدلیل ظرفیت پایین در مدارات تایمینگ مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.
در مدارات تایمینگ از خازن‌های ثابت استفاده می‌شود و اگر نیاز باشد دوره تناوب را تغییر دهیم، این عمل بکمک مقاومت انجام می‌شود .

خازن‌های تریمر

خازن‌های متغییر کوچک و با ظرفیت بسیار پایین هستند. ظرفیت این خازن‌ها از حدود 1 تا 100 پیکوفاراد است و بیشتر در تیونرهای مدارات با فرکانس بالا مورد استفاده قرار می‌‌گیرند

 

مدار موتور کولربه کمک کلید تبدیل واستفاده از آمپرمتر

 کولر های آبی،اجزا و مدارها:

 ساختمان موتور کولر آبی

این نوع موتورها از نوع قفسی (قفس سنجابی) با راه انداز خازنی یا مقاومتی دو دور می‌باشند، که در قدرتهای مختلف 0.25 ، 0.5 و 0.75 اسب بخار و بالاتر نسبت به حجم هوادهی کولر انتخاب می‌شوند. این نوع موتورها به دلیل نداشتن کلکتور (روتور سیم پیچی شده) با صدای بسیار کم ‌، حجم ، قیمت کمتر و عمر طولانی‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. موتور کولر دارای دو دور حدود 1000 و 1500 دور در دقیقه است، که به نام دور کند و دور تند معروف است. ساختمان این موتورها بر اساس سه مشخصه سیم پیچ که راه انداز دورکند و دورتند هستند، ساخته می‌شوند.

در روی بدنه موتور کولر قسمت الکتریکی کلید گریز از مرکز وجود دارد که سرهای خروجی سیم پیچ‌ها و کابل ورودی برق به آن متصل می‌شود. روی قسمت کائوچویی این کلید لغات (COM) مشترک (HI) تند (LO) کند دیده می‌شود. جریانی که موتور در دورهای تند و کند می‌کشد، حدود یک اسب بخار و (4.2 آمپر) است. برای کولرهای با حجم هوا دهی زیاد از موتورهای سه فاز با یک دور (1500 دور در دقیقه) استفاده می‌شود. ساختمان کولر آبی از بخشهای مختلفی تشکیل شده‌اند که آنها را بررسی می‌کنیم.

                                           

استاتور (قسمت ساکن موتور)

استاتور از سه قسمت اصلی تشکیل شده است.

بدنه (طوقه)

این قسمت استاتور از ورقهای فولادی ساخته شده و توسط دستگاه درز جوش به صورت استوانه‌ای کامل در آمده است. قبل از جوش بدنه سوراخ‌هایی توسط پرس جهت تهویه روی آن تعبیه می‌گردد. قبل از اینکه هسته و سیم‌بندی در آن قرار گیرد، روی آن آزمایشهایی انجام می‌گیرد. بدنه ابتدا فسفاته ، سپس لعابکاری و سرانجام رنگ می‌شود. موقعی که استاتور روی پایه‌اش قرار می‌گیرد، حتما قسمت بیرون منفذ آن باید به سمت بالا باشد تا در مقابل ریزش آب و غیره محافظت گردد.

هسته

هسته الکتروموتور از ورق‌های دینامو (فولاد سیلیس‌دار) که روی آن شیارهای مخصوص و متفاوت تعبیه گردیده ، تشکیل شده است. قطر داخلی هسته 8.9 سانتیمتر و طول یا ضخامت محوری هسته برای موتورهای 3/1 اسب بخار ، 4.3 سانتیمتر و برای موتورهای 2/1 و 4/3 اسب بخار 5.4 سانتیمتر است.

رتور

رتور نیز از ورق‌های دینامو (فولاد سیلیس‌دار) تشکیل شده است. در روی ورقها شیارهایی تعبیه شده است که آلومینیم مذاب درآن تزریق می‌شود. آلومینیم مذاب پره‌های خنک‌کننده دو سر رینگ را که میله‌های روتور را اتصال کوتاه می‌کند، نگه می‌دارد. جهت سبک شدن روتور و تهویه بهتر آن در روی هسته در قسمت مرکزی سوراخهایی تعبیه می‌شود.

درپوش و بوش‌ها

درپوش‌های انتهایی ، قسمتی از موتور را تشکیل می‌دهند، که در مرکز آنها بوش‌های نگهدارنده محور رتور تعبیه شده است. جنس بوش‌ها از استیل و قسمت داخلی آنها از برنز می‌باشد تا در مقابل بارهای سنگین و سبک از استحکام کافی برخوردار باشند. روی بوشها منفذی تعبیه گردیده که در داخل آن نمد مخصوص آغشته به روغن قرار می‌گیرد.

کلید گریز از مرکز (صفحه اتصالات)

این کلید روی درپوش عقب الکتروموتور قرار دارد و چهارسر توسط فیش‌ها از زیر به آن اتصال دارد. در قسمت رویی یا بیرونی کلید ، یک سیم مخصوص دور زیاد که به فیشی با علامت HI که مخفف ‌HIGH ، سیم دور کم به فیشی که به علامت LO که مخفف LOW و سیم برق مشترک به فیش با علامت COM که مخفف (COMON) است، متصل می‌شوند.

اجزاء الكتريكي شامل:

1- كابل چهار رشته وكليد مخصوص-براي ارتباط كليد به كولر از كابل چهار رشته استفاده مي شود كه سطح مقطع سيم ها نبايد كمتر از 5/1 ميلي متر مربع باشد.كليد كولر شامل :يك كليد تك پل براي واتر پمپ ، يك كليد تك پل براي الكتروموتور فن ويك كليد تبديل براي دور كند وتند الكتروموتور مي باشد. 2- جعبه اتصال يا ترمينال - جهت ايجاد اتصالات مطمئن وعايق از بدنه فلزي كولر كه در داخل اطاقك كولر قرار دارد.3- خازن اصلاح ضريب قدرت - كه بر روي بدنه نصب شده واز نوع روغني وبا ظرفيت 20 الي 25 ميكرو فاراد با ولتاژ نامي 400 تا450 ولت است.4- الكتروموتور دو دور فن - كه معمولا"داراي دو دور 1000 و1500 دور در دقيقه است. الكتروموتر كولرهاي خانگي از قسمت هاي زير تشكيل شده است:الف -استاتور  ب- روتور ج- در پوش وبوش ها د- كليد گريز از مركز كه نقش عمده اي در راه اندازي وتنظيم دور موتور دارد وبر اساس نيروي گريز از مركز عمل كرده وضمن عمل خود سيم پيچ راه انداز را از مدار خارج مي كند قسمت متحرك اين كليد بر روي محور روتور تعبيه شده وصفحه كائوچويي كليد گريز از مركز بر روي در پوش موتور نصب شده است. بر روي قسمت كائچويي موتور اين لغات (com=مشترك) (HI=تند) (LO=كند) ديده مي شود . 5- خازن راه انداز - با ظرفيت 480-130 ميكروفاراد - 110 ولت كه در هنگام استارت در مدار بوده وپس از آنكه روتور به 75 در صد سرعت نامي خود رسيد.كليد گريز از مركز خازن راه انداز وسيم پيچ كمكي را از مدار خارج مي سازد.

6- پمپ آب (واتر پمپ )- آب را از تشتك تا حدود دو متر ارتفاع پمپاژ كرده وبه سه راهي آب وناوداني ها در بالاي اطاقك كولر مي رساند.

اجزاء مكانيكي - 1- بدنه كولر 2- سه راهي آب ( أب پخش كن ) 3- ناودان ها 4- فن (پروانه ومحور فن يا توربين )5- شناور ( فلوتر ) 6- كانال داخلي وخارجي 7- پولي ها (فلكه ها ) وتسمه پروانه 8- ياتاقان ها

سرويس ونگهداري كولر آبي :

عيب1- با زدن كليد ها ،الكتروموتور دو دور وپمپ آب روشن نمي شوند.

علت1- فيوز قطع است ويا خراب شده.

رفع عيب1- ورود و خروج فاز به فيوز را بتوسط فاز متر بررسي نماييد.اگر به فيوز فاز مي رسد امابا حركت اهرم آن فاز خارج نمي شود ،فيوز خراب شده است آن را با فيوزي هم آمپر خودش تعويض نماييد.

عيب2- با زدن كليد ها الكتروموتور وپمپ آب روشن نمي شود.

علت2- در فاز يا نول اصلي (سيم رابط ) مشكلي بوجود آمده.

رفع عيب2- اگر در مبدأ درون كليد برق وجود دارد ،فيوز هم سالم است اما به ترمينال كولر برق 220 ولت نمي رسد،بطور قطع سيم (كابل) رابط دچار اشكال شده است.آن را تعويض نماييد.

عيب 3- موتور كار مي كند اما باد كولر خنك نيست.

علت 3- در كف تشتك آبي وجود ندارد.

رفع عيب3- عدم وجود آب يا كافي نبودن آن مي تواند به سوراخ شدن تشتك كولر - نشتنمودن آب از شير اطمينان- تنظيم نبودن فلوتر (شناور) مربوط باشد.

عيب4- موتور كار مي كند اما باد كولر خنك نيست.

علت4- واتر پمپ عمل نمي كند يا شلينگ رابط پاره شده.

عيب5-موتور فن كار نمي كند (واتر پمپ كار مي كند.).

علت5- به موتور فن برق نمي رسد.

رفع عيب5- ممكن است فاز مربوط به موتور در كليد مخصوص كولر قطع شده ويا موردي مشابه در مورد نول صورت گرفته باشد.اگر مشكل از پارگي ويا قطع شدگي فاز يا نول است ،نقطه پاره شده را ترميم نماييد.

عيب6- موتور فن كار نمي كند.

علت6- بازدن كليد بين كنتاكت هاي HI وCOM (روي تخته فيبري موتور) برق 220 ولت وجود دارد اما راه نمي افتد.

رفع عيب6- به عيب يابي موتور هاي آسنكرون مراجعه كنيد.

عيب7- موتور صداي هوم مي دهد.اما براه نمي افتد.

رفع عيب7- براي اطلاع بيشتر به عيب يابي موتور ها مراجعه نماييد. اما بطور مختصر متوان گفت :سيم پيچ راه انداز سوخته است -سيم بندي راه انداز به كليد گريز از مركز وصل نشده است- پس از خاموش كردن كولر كليد گريز از مركز به حالت عادي خود باز نگشته است- تسمه بيش از حد سفت شده است-پولي ها در يك امتداد نيستند-سيم بندي دور تند نيم سوز شده است- اگر موتورفن 4/3  اسب است،احتمال دارد خازن راه انداز آن سوخته باشد.

عيب8- فقط يكي از دور هاي موتور فن كار مي كند.

علت8- سيم مربوط به دور دوم از صفحه كليد موتور قطع شده.

رفع عيب8- ابتدا برق كولر را قطع نماييد.سپس سيم هاي متصله به موتور را از آن جدا نموده وبا اهم متر هر سيم پيچ به كليد موتور را بر رسي نماييد.به احتمال زياد يكي از سر سيم هاي HI ويا LOW از صفحه كائوچويي جدا شده است كه مي بايست سيم مربوطه را لحيم نماييد.اگر پارگي در درون استاتور باشد،كار قدري مشكل مي شود وبهتر است در صورت عدم تخصص كافي به سيم پيچ هاي استاتور دست نزنيد واز تعمير كار مجرب كمك بگيريد.

عيب9- فقط يكي از دور هاي موتور فن كار مي كند.

علت 9- يكي از سر سيم هاي رابط بين كليد تبديل وپايه هاي LOW ويا HI در مسير قطع شده است.

رفع عيب9- براي آن كه مطمئن شويم سيم هاي رابط بين تبديل وموتور سالم اند بهتر است دو خروجي را داخل كليد تبديل به يكديگر متصل نموده ودو سيم متصل به پايه هاي LOW و HI رااز اتصالات تخته كليد موتور جدا نموده واهم متر را به آن ها متصل مي كنيم .اگر دو سيم رابط سالم بوده ودر مسير دچار پارگي نشده باشند عقربه منحرف شده ومقداري اهم كه در واقع اهم سيم هاي رابط است را نشان مي دهد.واگر عقربه منحرف نشده ،سيم ها دچار پارگي شده اند وچون كابل چهار سيمه است بايد كابل اصلي تعويض شود.

عيب10- فقط يكي از دور هاي موتور كار مي كند.

علت 10- كليد گريز از مركز عمل نمي كند.

رفع عيب10- در موتور كولر هميشه در لحظه اول سيم پيچ هاي استارت ودور تند در مدارند وبه محض رسيدن سرعت موتور به 75 درصد سرعت نامي كليد عمل نموده واستارت را از مدار خارج مي كند وبا خارج شدن استارت دور تند در مدار مانده و موتور سرعت مي گيرد.سپس مي توان با تغيير دادن وضعيت تبديل از دور كند موتور استفاده نمود واگر كليد گريز از مركز عمل نكند وسيم پيچ كمكي در مدار باقي بماند، موتور سرعت چنداني نداشته وضمن بگوش رسيدن صداي خشن از موتور ،داغ هم مي شود. مشكل كليد گريز از مركز معمولا"شكستن صفحه فيبري ويا اكسيد شدن فنر ها است كه مي بايست روتور را از استاتور جدا نموده وپس از سرويس محرك كليد ، يقينا" موتور به كار نرمال خود ادامه مي دهد.

عيب11- فقط يكي از دور هاي موتور كار مي كند.

علت 11 - كليد تبديل خراب است.

رفع عيب 11- به علت بالا بودن جريان مصرفي در كولر گاها"كنتاكت ها درون كليد تبديل به يكديگر جوش مي خورند.قاب كليد تبديل را باز نموده ،وبا اهم متر (در حالي كه فيوز اصلي كولر قطع است ) از حركت اهرم كليد بين كنتاكت مشترك با دو خروجي اطمينان حاصل كنيد.اگر در كنتاكت ها جوش خوردگي ديده شود،آن ها را از يكديگر جدا نموده وپس از سمباده كشي كليد را مجددا" در مدار قرار مي دهيم.اگر همچنان عملكرد مثبتي نداشت آن را تعويض مي كنيم.

 

 

کولر های گازی،اجزا و مدارها:

کولرهاي گازي که بر خلاف کولر هاي آبي رطوبت محيط را افزايش نمي دهد بويژه در مناطق مرطوب کارايي زيادي پيدا کرده اند.

ساختمان کولر گازي:

الف-اجزاء الکتريکي-که شامل: سيم هاي رابط-کمپرسور-خازن (کاپاسيتور)-اورلود- ترموستات-کليد چند وضعيتي(کليد فن)-کليد اصلي کولر(تابلو برق)مي باشد.

در کمپرسورکولر هاي گازي دو مکانيسم بکار گرفته شده نوعي از کمپرسور ها را با استفاده از انرژي الکتريکي،روتور بکار افتاده و با کوپل شدن به ساير قطعات مکانيکي کمپرسور، پيستون به حرکت در آمده،وگاز را از يک مسير به داخل سيلندر مکيده وپس از آنکه فشار لازم را به گاز وارد آورده ، آن را بدرون لوله رفت جاري مي سازد.نوع ديگر کمپرسور ها فاقد ميل لنگ و پستون بوده وخود روتور در حال چرخش (بواسطه فرم خاصي که دارد) از مسير ورودي به سيلندر ، گاز را مکيده و وارد لوله رفت مي سازد. اين کمپرسور ها ، کمپرسور هاي دوراني ناميده مي شوند.

در کولر هاي گازي از خازن ويا در بعضي کولر ها، از دو خازن بمنظور ايجاد گشتاور به هنگام راه اندازي کمپرسور استفاده مي شود.روش متداول به کار گيري خازن به اين صورت است که يک خازن براي راه اندازي موتور فن ويک خازن براي راه اندازي کمپرسور مورد استفاده قرار مي گيرد.

حيطه عملکرد دما در ترموستات کولر هاي گازي نسبت به يخچال هاي خانگي قدري متفاوت است.در يخچال عملکرد ترموستات بين 1 الي 7 درجه سانتي گراد است اما اين دما و در واقع حدود واکنش در ترموستات کولر گازي بين 10 الي 20 درجه سانتي گراد است از اين تفاوت که بگذريم، ساختمان و نحوه ي عملکرد هر دو ترموستات يکي است.از آن جا که موتور هاي کولر هاي گازي، عموما"چند سرعته است، به منظور استفاده از دورهاي مختلف،از يک کليد چند حالته استفاده مي شود. ساختمان داخلي اين کليد بسيار مشابه کليد پنکه سقفي است با اين تفاوت که در اين کليد تنها سرهاي خروجي وجود دارد واين سرهاي خروجي به سيم هاي رابط موتور فن متصل مي شود.تابلو برق کولر جايگاه ترموستات-کليداصلي يا کليد قدرت کولر وکليد چند وضعيتي است. البته بعضي از کولر ها فاقد کليد قدرت مي باشند.

ب - اجزاء مکانيکي-اجزاء مکانيکي کولر گازي با اندک تفاوت،عينا" قطعات مکانيکي يخچال مي باشد که از جمله مي توان به قطعاتي مانند کمپرسور-کندانسور(رادياتور)-اواپريتور-فيلتر(دراير)-پروانه کندانسور-پروانه اواپريتور-لوله کاپيلاري(لوله مويي)-سيني زير کولر-خروجي هوا-فيلترخروجي هوا، اشاره کرد.در کولر هاي گازي از دو پروانه استفاده مي شود که عموما" برروي يک شافت اصلي سوار شده اند يکي از پروانه ها از مجراي ورودي ، هوا را مکيده وبا وزش آن به کندانسور، گرما را به محيط خارجي ساختمان مي راند.پروانه دوم که به قسمت جلوي موتور فن متصل است هوا را از مجراي ورودي مکيده و با وزش آن به اواپريتور، سرما را وارد ساختمان مي سازد.هوا جهت ورود به ساختمان از دريچه مخصوصي (که به خروجي هوا ناميده مي شود) مي گذرد به منظور ممانعت از ورود گرد وغبار و موارد مشابه به داخل ساختمان ،پشت خروجي هوا،فيلتر سيمي يا اسفنجي تعبيه مي شود.

از آن جا که ممکن است بر اثر عدم تنظيم ترموستات ويا ازدياد گاز شارژ شده ، اواپريتور و يا قسمتي ازلوله بر گشتي ، داراي برفک شده و يا يخ ببندد و در توقف کولر (هنگام اتومات) بر اثر گرما،يخ ها ذوب شوند وآب حاصله از جدارهاي کولر سر ريز نمايد، ترتيبي اتخاذ شده تا در صورت بروز حالت فوق آب به خارج از کولر هدايت شود.اين وظيفه برعهده سيني زير کولر است. در گوشه اي از سيني،لوله مخصوصي تعبيه شده که آب ايجاد شده از آن خارج مي شود وبراي آن که از ريزش آب جلوگيري بعمل آيد،عموما"به لوله مذکور شيلنگي متصل مي شود ويا با قرار دادن آن بر روي سطح زمين از پراکنده شدن ذرات آب در محيط ممانعت بعمل مي آيد.

مد

ار

ا لکتريکي چند نوع کولر گازي -