مقدمه

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







در محلهای توزیع برای اینکه ولتاژ قابل استفاده برای مصارف عمومی و کارخانجات باشد، باید ولتاژ پایین آورده شود. این افزایش و کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام می‌شود. بدیهی است توزیع انرژی بین تمام مصرف کننده‌های یک شهر از مرکز توزیع اصلی امکانپذیر نیست و مستلزم هزینه و افت ولتاژ زیادی خواهد بود. لذا هر مرکز اصلی به چندین مرکز یا پست کوچکتر (پستهای داخل شهری) و هر پست نیز به چندین محل توزیع کوچکتر (پست منطقه‌ای) تقسیم می‌شود. هر کدام از این مراکز به نوبه خود از ترانسهای توزیع و تبدیل ولتاژ استفاده می‌کنند.

بطور کلی در خانواده و توزیع انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها از ارکان و اعضای اصلی هستند و اهمیت آنها کمتر از خطوط انتقال و یا مولدهای نیرو نیست. خوشبختانه به دلیل وجود حداقل وسایل دینامیکی در آنها کمتر با مشکل و آسیب پذیری روبرو هستند. مسلما‌ این به آن معنی نیست که می‌توان از توجه به حفاظتها و سرویس و نگهداری آنها غفلت کرد. در این مقاله نخست مختصری از تئوری و تعاریفی از انواع ترانسفورماتورها بیان می‌شود، سپس نقش ترانسفورماتورها در شبکه تولید و توزیع نیرو و در نهایت شرحی در مورد سرویس و تعمیر ترانسها ارائه می‌شود.

تئوری و تعاریفی از ترانسفورماتورها

ترانسفورماتورها به زبان ساده و شکل اولیه وسیله‌ای است که تشکیل شده از دو مجموعه سیم پیچ اولیه و ثانویه که در  میدان مغناطیسی و اطراف ورقه‌هایی از آهن مخصوص به نام هسته ترانسفورماتور قرار می‌گیرند. مقره‌ها یا بوشینگها یا ایزولاتورها و بالاخره ظرف یا محفظه ترانسفورماتور.
کار ترانسفورماتورها بر اساسانتقال انرژی الکتریکی از سیستمی با یک ولتاژ و جریان معین به سیستم دیگری با ولتاژ و جریان دیگر است. به عبارت دیگر ترانسفورماتور دستگاهی است استاتیکی که در یک میدان مغناطیسی جریان و فشار الکتریکی را بین دو سیم پیچ یا بیشتر با همان فرکانس و تغییر اندازه یکسان منتقل می‌کند.

انواع ترانسفورماتورها

سازندگان و استانداردها در کشورهای مختلف هر یک به نحوی ترانسفورماتورها را تقسیم بندی کرده و تعاریفی برای درجه بندی آنها ارائه داده‌اند. برخی ترانسها را بنا بر موارد و ترتیب بهره برداری آنها متفاوت شناخته‌اند، مانند ترانس های انتقال قدرت، اتو ترانس و یا ترانسهای تقویتی و گروهی از ترانسها را به غیر از ترانسفورماتور اینسترومنتی(ترانس جریان و ولتاژ) ، ترانس قدرت می‌نامند و اصطلاحا ترانس قدرت را آنهایی می‌دانند که در سمت ثانویه آنها فشار الکتریکی تولید می‌شود.

این نوع تقسیم بندی در عمل دامنه وسیعی را در بر می‌گیرد که در یک طرف آن ترانسفورماتورهای کوچک و قابل حمل با ولتاژ ضعیف برای لامپهای دستی و مشابه آن قرار می‌گیرند و طرف دیگر شامل ترانسهای خیلی بزرگ برای تبدیل ولتاژ خروجی ژنراتور به ولتاژ شبکه و خطوط انتقال نیرو است. در بین این دو اندازه (حد متوسط) ترانسهای توزیع و یا انتقال در مؤسسات الکتریکی و ترانسهای تبدیل به ولتاژهای استاندارد قرار دارند.

ترانسها اغلب به صورت هسته‌ای یا جداری طراحی می‌شوند. در نوع هسته‌ای در هر یک از سیم پیچها شامل نیمی از سیم پیچ فشار ضعیف و نیمی از سیم پیچ فشار قوی هستند و هر کدام روی یک بازوی هسته‌ای قرار دارند. در نوع جداری ، سیم پیچها روی یک هسته پیچیده شده‌اند و نصف مدار فلزی مغناطیسی از یک طرف و نصف دیگر از طرف هسته بسته می‌شود.
در اکثر اوقات نوع جداری برای ولتاژ ضعیف و خروجی بزرگ و نوع هسته‌ای برای ولتاژ قوی و خروجی کوچک بکار می‌روند (بصورت سه فاز یا یک فاز).

ترانسهای تغذیه و قدرت مانند ترانس اصلی نیروگاه ترانس توزیع و اتو ترانسفورماتور ، ترانسفورماتورهای قدرت معمولا سه فاز هستند، اما گاهی ممکن است در قدرتهای بالا به دلیل حجم و وزن زیاد و مشکل حمل و نقل از سه عدد ترانس تک فاز استفاده کنند. ترانسهای صنعتی مانند ترانسهای جوشکاری ، ترانسهای راه اندازی و ترانسهای مبدل ترانس برای سیستمهای کشش و جذب که در راه آهن و قطارهای الکتریکی بکار می‌رود. ترانسهای مخصوص آزمایش ،‌ اندازه گیری ، حفاظت مصارف الکتریکی و غیره.

 

سیم پیچ

سیم پیچ به طور ساده یک سیم هادی معمولی است که پیچانده شده است . مقاومت اهمی سیم پیچ را در اغلب موارد می توان صفر فرض نمود و بنابر این با عبورجریان dc سیم پیچ مانند یک هادی عمل کرده و عکس العملی ندارد . (ولتاژدو سر آن صفر است) اما چنانچه جریان عبوری بخواهد تغییر نماید . سیم پیچ با تغییر جریان مخالفت نموده و این مخالفت به صورت ایجاد ولتاژی به نام ولتاژ القائی بروز نماید. و اصولاَ این خاصیت خودالقائی سیم پیچ می نامیم.
هرگاه از سیمی جریان عبور کند اطراف سیم میدان مغناطیسی ایجاد می شود . در سال 1824 دانشمندی به نام اورستد دریافت که هرگاه قطب نمائی به سیم حامل جریان نزدیک شود عقربه منحرف می شود . و اثبات این موضوع است که اطراف سیم حامل جریان میدان مغناطیسی وجود دارد . تجمع براده ها در نزدیکی سیم بیشتر بوده به این معنی که شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده در نزدیکی سیم بیشتر است . و هر چه از سیم دورتر شویم میدان مغناطیسی ضعیف تر می شود.

عمل موتوری

در جلوی سیم حامل جریان میدان مغناطیسی جریان مزبور با میدان مغناطیسی دائم در خلاف جهت بوده و در پشت سیم میدان های مزبور هم جهت هستند بنابر این در پشت سیم یک میدان قوی و در جلوی سیم یک میدان ضعیف بوجود می آید . اختلاف شدت میدان در دو طرف سیم باعث می گردد تا بر سیم حامل جریان نیروئی به سمت بالا وارد شود . امتداد نیروی مزبور عمود بر صفحه ای است که امتداد جریان و میدان مغناطیسی دائم بوجود می آورند و جهت آن در جهتی است که سیم را از میدان قوی تر به سمت میدان ضعیف تر حرکت دهد ، تا تعادل در دو طرف سیم برقرار گردد.پدیده مزبور اساس کار همه موتورهای الکتریکی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می نماید.

عمل ژنراتوری

عکس پدیده مزبور یعنی موتوری عمل ژنراتوری است . به همان ترتیبی که بر سیم حامل جریان در یک میدان مغناطیسی نیرو وارد می شود . چنانچه یک سیم هادی را در یک میدان مغناطیسی به نحوی حرکت دهیم که خطوط قوای مغناطیسی را قطع نماید تولید جریان می شود که به آن جریان القائی گویند.

شارژ و دشارژ

همانند خارن (سری اول) سیم پیچ هم قابلیت شارژو دشارژ دارد. با این فرق که انرژی در سیم پیچ به صورت الکترو مغناطیسی ذخیره می شود. در صورتی که انرژی ذخیره شده در خازن از نوع الکترواستاتیکی است.

ب- خازن های متغير : به طور کلی با تغییر سه عامل می توان ظرفیت خازن را تغیییر داد :" فاصله صفحات" ، "سطح صفحات" و" نوع دی الکتریک ".

اساس کار خازن متغیر برمبنای تغییر سطح مشترک صفحات خازن یا تغییر ضخامت دی الکتریک است ، ظرفیت یک خازن نسبت مستقیم با سطح مشترک دو صفحه ی خازن دارد . خاز های متغیر عموما ازنوع عایق هوا یا پلاستیک هستند . در شکل زیر دو نوع خازن متغیر را به همراه علایم اختصاری آن ها مشاهده می کنید . نوعی که به وسیله دسته ی متحرک (محور) عمل تغییر ظرفیت انجام می شود "واریابل" نامند و در نوع دیگر این عمل به وسیله پیچ گوشتی صورت می گیرد که به آن "تریمر" گویند. محدوده ی ظرفیت خازن های واریابل 10 تا 400 پیکو فاراد و در خازن های تریمر از 5 تا 30 پیکو فاراد است . از این خازن ها در گیرنده های رادیویی برای تنظیم فرکانس ایستگاه رادیویی استفاده می شود .

::انواع خازن متغير::

• 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 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 پتانسيل 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.








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. تقریبا 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 نكتــــــــــــه

• 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؛ الكترونها در مدار جاری ميشوند. 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 الكتريكی 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 کاملا پر شود دیگر جریانی برقرار نمی‌شود و اگر خازن کاملا 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 ميدان الكتريكی 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 ميدان الكتريكییکنواختی برقرار می‌شود که جهت آن همواره از صفحه مثبت خازن به سمت صفحه منفی خازن است. اندازه میدان همواره یک عدد ثابت می‌باشد.










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

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:

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.

مقدمه

خازن المان الکتریکی است که می‌تواندانرژي الكتريكی را توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الكتريكی) 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 عايقی قرار داده شود، تشکیل خازن می‌دهند. معمولا صفحات هادی خازن از جنس آلومینیوم ، روی و نقره با سطح نسبتا 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___:::خازن های ثابت:::

این خازن ها دارای ظرفیت معینی هستند که در وضعیت معمولی تغییر پیدا نمی کنند . خازن های ثابت را بر اساس نوع ماده ی دی الکتریک به کار رفته در آنها تقسیم بندی و نام گذاری می کنند و از آنها در مصارف مختلف استفاده می شود . از جمله این خازنها می توان انواع سراميكی ، ميكا ،ورقه ای ( کاغذی و پلاستیکی ) ،الكتروليتی ، روغنی ، گازی و نوع خاص فیلم ( Film ) را نام برد .

اگر ماده ی دی الکتریک طی یک فعالیت شیمیایی تشکیل شده باشد آن را خازن الکترولیتی و در غیر این صورت آن را خازن خشک گویند . خازن های روغنی و گازی در صنعت برق بیش تر در مدارهای الکتریکی برای راه اندازی و یا اصلاح ضریب قدرت به کار می روند . بقیه ی خازن های ثابت دارای ویژگی های خاصی هستند که در جای خود بدانها اشاره گردیده است .

"""انواع خازن های ثابت """

• سراميكی
• خازن های ورقه ای
• خازن های ميكا
• خازن های الكتروليتی
  
  • آلومينيومی
  • تانتاليوم

  1.سراميكی :

  خازن سرامیکی (Ceramic capacitor) معمول ترین 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 خازن های با ظرفیت زیاد در اندازه ی کوچک را در مقایسه با سایر خازن ها 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 استوانه ای تولید می شود و فرکانس کار خازن های سرامیکی بالای 100 مگاهرتز است . عیب بزرگ این خازن ها وابسته بودن ظرفیت آن ها به دمای محیط است ، زیرا با تغییر دما ظرفیت خازن تغییر می کند . از این خازن در مدارهای الکترونیکی ، مانند مدارهای مخابراتی و رادیویی استفاده می شود .

2. خازن های ورقه ای :

در خازن های ورقه ای از کاغذ و مواد پلاستیکی به سبب انعطاف پذیری آن ها ، برای دی الکتریک استفاده می شود . این گروه از خازن ها خود به دو صورت ساخته می شوند:


الف- خازن های کاغذی : دی الکتریک این نوع خازن از یک صفحه نازک کاغذ متخلخل تشکیل شده که یک دی الکتریک مناسب درون آن تزریق می گردد تا مانع از جذب رطوبت گردد . برای جلوکیری از تبخیر دی الکتریک درون کاغذ ، خازن را درون یک قاب محکم و نفوذ نا پذیر قرار می دهند .
خازن های کاغذی به علت کوچک بودن ضریب دی الکتریک عایق آن ها دارای ابعاد فیزیکی بزرگ هستند اما از مزایای این خازن ها آن است که در ولتاژ ها و جریانهای زیاد می توان از آنها استفاده کرد .در شکل زیر ساختمان داخلی خازن کاغذی مشاهده می گردد:

ب – خازنهای پلاستیکی : در این نوع خازن از ورقه های نازک پلاستیک برای دی الکتریک استفاده می شود. ورقه های پلاستیکی همراه با ورقه های نازک فلزی ( آلومینیومی) به صورت لوله ، در درون قاب پلاستیکی بسته بندی می شوند.

امروزه این نوع خازنها به دلیل داشتن مشخصات خوب در مدارات زیاد به کار می روند . این خازنها نسبت به تغییرات دما حساسیت زیادی ندارند ، به همین سبب از آنها در مداراتی استفاده می کنند که احتیاج به خازنی با ظرفیت ثابت در مقابل حرارت باشد . یکی از انواع دی الکتریک هایی که در این خازنها به کار می رود پلی استایرن (Polystyrene) است، از این رو به این خازنها " پلی استر " گفته می شود که از جمله رایج ترین خازنهای پلاستیکی است. ماکزیمم فرکانس کار خازنهای پلاستیکی حدود یک مگا هرتز است .

در شکل زیر ساختمان داخلی خازن پلاستیکی را می بینید:

3.خازن های ميــــــــــكا:

در این نوع خازن از ورقه های نازک میکا در بین صفحات خازن ( ورقه های فلزی – آلومینیوم ) استفاده می شود و در پایان ، مجموعه در یک محفظه قرار داده می شوند تا از اثر رطوبت جلوگیری شود . ظرفیت خازنهای میکا تقریبا بین 01/0 تا 1 میکرو فاراد است . از ویژگی های اصلی و مهم این خازنها می توان داشتن ولتاژ کار بالا ،عمرطولانی و کاربرد در مدارات فرکانس بالا را نام برد .در شکل زیر تصویر ساختمان داخلی این خازن نشان داده شده است .

 

4.خازن های الكتروليـــتی:

این نوع خازن‌های معمولاً در رنج میکروفاراد 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 دی‌الکتریک 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 .خازن های الکترولیتی در دو نوع آلومينيومی و تانتاليومی ساخته می شوند .

##آلومينيومی:

این ، خازن همانند خازن های ورقه ای از دو ورقه ی آلومینیومی تشکیل شده است . یکی از این ورقه ها که لایه ی اکسید روی آن ایجاد می شود "آند " نامیده می شود و ورقه آلومینیومی دیگر نقش کاتد را دارد .
ساختمان داخلی آن بدین صورت است که دو ورقه آلومینیومی به همراه دو لایه ی کاغذ متخلخل که در بین آن ها قرار دارند هم زمان پیچیده شده و سیم های اتصال نیز به انتهای ورقه های آلومینیومی متصل می شوند . د رشکل زیر نحوه پیچیدن ورقه ها را ملاحظه می کنید .

پس از پیچیدن ورقه ها آن رادرون یک الکترولیت مناسب که شکل گیری لایه اکسید را سرعت می بخشد غوطه ور می سازند تا دو لایه ی کاغذ متخلخل از الکترولیت پر شوند . سپس کل مجموعه را درون یک قاب فلزی قرار داده و با یک پولک پلاستیکی که سیم های خازن از آن می گذرد محکم بسته می شود .

##تانتاليوم:

در این نوع خازن به جای آلمينيوم از فلز تانتاليومستفاده می شود زیاد بودن ثابت دی الکتریک اکسید تانتالیوم نسبت به اکسید آلومینیوم (حدودا 3 برابر) سبب می شود خازن های تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی درحجم مساوی دارای ظرفیت بیشتری باشند .

محاسن خازن تانتالیومی نسبت به نوع آلومینیومی بدین قرار است :

الف – ابعاد کوچکتر

ب- جریان نشتی کمتر

ج- عمر کارکرد طولانی


از جمله معایب این نوع خازن درمقایسه با خازنهای آلومينيومی عبارتنداز:

الف – خازن ها ی تانتالیوم گران تر هستند .
ب – نسبت به افزایش ولتاژ اعمال شده در مقابل ولتاژ مجاز آن ، هم چنین معکوس شدن پلاریته حساس ترند .
ج – قابلیت تحمل جریان های شارژ و دشارژ زیاد را ندارند.

د – خازن های تانتالیوم دارای محدودیت ظرفیت هستند (حد اکثر تا 330 میکرو فاراد ساخته می شوند) .

::::__ ادامه دارد___...:::

  مرتبط :

۱.خازن (سری دوم)

شاید شما نیز از دیدن این اشیاء ریز و رنگی ، داخل رادیو و وسایل دیگر شگفت‌زده شده باشید و بخواهید بدانید از چه جنسی هستند و به چه دردی می‌خورند؟

مقاومت ، یکی از المان‌های الکتریکی است که برای این طراحی شده است که در مدار یک مقاموت الكتريكی( electrical resistance ) بوجود آورد . مقاومتها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که بتوانند جریان عبوری از مدار را در حد مورد نیاز محدود کنند. دو نوع مقاومت وجود دارد:مقاومت های ثابت ومتغير .

(مقاومت):

:::مقاومت های ثابت :::

مقاومت های ثابت به آن دسته از مقاومت ها گفته می شود که مقدارشان همواره ثابت است.علامت فنی مقاومت در نقشه مدارها به صورت   است و آنرا با حرف R نشان می‌دهند. اما خود مقاومت به شکل استوانه کوچکی است که روی آن 4 نوار رنگی دیده می‌شود. و به طور معمول از جنس کربن هستند . به دو سر آن نیز پایه فلزی متصل است، برای قرار دادن مقاومت در مدار ، پایه‌های آن را توسط دم‌باریک خم می‌کنند و داخل سوراخهای بردبورد یا فیبر فرو می‌برند.

مقدار اهم مقاومت ها به سه روش مشخص می شوند که عبارتند از:

1- نوارهای رنگی 2- رمزهای عددی 3- نوشتن مقدار مقاومت

"""انواع مقاومت های ثابت"""

الف- کربنی

ب- لایه ای :

° لایه ی کربنی

° لایه ی فلزی

° لایه ی اکسید فلز

ج- سيمی

:::1.مقاومـــت های متغير:::

الف- قابل تنظیم :

° پتانسیومتر

° رئوستا

ب: وابسته تابع :

به آن دسته از مقاومت های متغیر ، " وابسته " گفته می شود که به وسیله عواملی از قبیل نور ، حرارت ، ولتاژ و ... مقدار مقاومتشان تغییر کند . این مقاومت ها انواع مختلفی دارد که عبارت اند از :

الف- مقاومتهای تابع حرارت ( THERMISTOR (Tehrmally sensitive resistor:
مقدار اهم این مقاومت ها تابع حرارت است . یعنی ، در اثر حرارت میزان مقاومتشان تغییر می کند. مقاومت های حرارتی را تحت عنوان " ترمیستور" می شناسیم . در این مقاومت ها تغییرات مقدار مقاومت نسبت به تغییرات دما خطی نیست. از این مقاومت ها در مدارهابه صورت حس کننده(Sensor) های حرارتی در مسیر دستگاه های الکتریکی نظیر موتورهای الکتریکی ، کوره ها ، سیستم های تهویه و تبرید استفاده می شود . به طور کلی ترمیستورها در مداراتی که دما را اندازه گیری یا کنترل می کنند به کار می روند و در دو نوع ساخته می شوند . 1- ترمیستور با ضریب حرارتی مثبت (PTC): که با افزایش دما مقدار مقاومت آن افزایش می یابد . و 2- ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) : که با افزایش دما مقدار مقاومتش کاهش می یابد .

ب- مقاومت های تابع نور (LDR(Light Dependent Resistor: مقدار مقاومت تابع نور تابع تغییرات شدت نور تابیده شده به سطح آن است. مقاومت تابع نور در فضای تاریک دارای مقاومت خیلی زیاد (در حد مگا اهم ) و در روشنایی دارای مقاومت کم ( در حد کیلو یا اهم ) است . مقاومت های LDR را " فتو رزیستور " هم می نامند . برای اینکه نور روی عنصر مقاومتی فتورزیستور اثر گذارد معمولا سطح ظاهری آن را با شیشه یا پلاستیک شفاف می پوشانند . از این مقاومت در مدارات الکترونیکی به عنوان تشخیص دهنده ی نور (نور سنج ) استفاده می شود . از جمله کاربردهای این مقاومت استفاده ی آن در دوربین های عکاسی و کلیدهای نوری و چشم های الکترونیکی است .

ج- مقاومت های تابع ولتاژ (VDR ( Voltage Dependent Resistor  : مقاومت های تابع ولتاژ ، مقاومت هایی هستند که متناسب با تغییر ولتاژ ، مقاومت آنها تغییر می کند تا همواره ولتاژ یکسانی در مدار وجود داشته باشد . مقاومت VDR را تحت عنوان " واریستور " نیز می شناسند . مقدار اهم این مقاومت ها با ولتاژ رابطه ی معکوس دارد . یعنی با افزایش ولتاژ مقدار اهم آنها کاهش می یابد . واریستورها به پلاریته ی ولتاژ اعمال شده وابسته نیستند که این خود مزیتی برای این نوع مقاومت ها محسوب می شود ، زیرا برای استفاده در مدارات AC بسیار مناسب هستند. از جمله کاربرهای این مقاومت ها عبارتند از : 1- تثبیت کنندهای ولتاژ 2- حفاظت مدارها در مقابل اضافه ولتاژها در لحظات قطع و وصل کلید .

د-مقاومت های تابع میدان مغناطیسیMDR(Magnetic Dependen Resistor  :

مقاومت های تابع میدان به مقاومت هایی گفته می شود که به سبب اثر میدان مغناطیسی بر آنها مقدار اهمشان تغییر می کند . در ساخت این مقاومت ها از نیمه هادی هایی استفاده شده که دارای ضریب حرارتی منفی هستند. به همین دلیل در صورت افزایش دما مقدار مقاومت آن ها کاهش می یابد .

°تابع حرارت :

1. PTC
   
2. NTC
   

° تابع نور LDR

° تابع ولتاژVDR

° تابع میدان مغناطیسی MDR

1. تشخیص مقدار اهم مقاومت ها:
   

الف- كدهای رنگی:::

ب- رمزهای عددی

ج- نوشتن مقدار مقاومت

:::::خواندن مقدار مقاومت ها ::::

مقاومت الکتریکی

یک مقاومت ایده‌ال عنصری است با یک مقاومت الکتریکی که صرفنظر از ولتاژ اعمالی به دو سرش جريان الكتريكی عبوری از آن ، ثابت می‌ماند. اما بدلیل اینکه مقاومتهای جهان واقعی نمی‌توانند این شرایط ایده‌ال را برآورده سازند، آنها را بگونه‌ای طراحی می‌کنند که در برابر تغییرات دما و دیگر عوامل محیطی ، نوسانات کمی در مقاومت الکتریکی شان ایجاد شود. مقاومتها ممکن است که ثابت یا متغییر باشند. مقاومتهای متغیر پتانسيومتر یارئوستا نیز خوانده می‌شوند و این اجازه را می‌دهند که مقاومت وسیله توسط تنظیم یک میله یا لغزش یک ابزار کنترلی ، تغییر کند.

تشخیص مقدار مقاومت با استفاده از نوارهای رنگی

مقاومتهای توان کم دارای ابعاد کوچک هستند، به همین دلیل مقدار مقاومت و تولرانس را بوسیله نوارهای رنگی مشخص می‌کنند که خود این روش به دو شکل صورت می‌گیرد:

1. روش چهار نواری
2. روش پنج نواری

روش اول برای مقاومتهای با تولرانس 2% به بالا استفاده می‌شود و روش دوم برای مقاومتهای دقیق و خیلی دقیق تولرانس کمتر از 2%) استفاده می‌شود. در اینجا به روش اول که معمولتر است می‌پردازیم. به جدول زیر توجه نمائید. هر کدام از این رنگها معرف یک عدد هستند:

0 سیاه 1 قهوه‌ای 2 قرمز 3 نارنجی 4 زرد 5 سبز 6 آبی 7 بنفش 8 خاکستری 9 سفید

دو رنگ دیگر هم روی مقاومتها به چشم می‌خورد: طلایی و نقره‌ای ، که روی یک مقاومت یا فقط طلایی وجود دارد یا نقره‌ای. اگر یک سر مقاومت به رنگ طلایی یا نقره‌ای بود ، ما از طرف دیگر مقاومت ، شروع به خواندن رنگها می‌کنیم. و عدد متناظر با رنگ اول را یادداشت می‌کنیم. سپس عدد متناظر با رنگ دوم را کنار عدد اول می‌نویسیم. سپس به رنگ سوم دقت می‌کنیم. عدد معادل آنرا یافته و به تعداد آن عدد ، صفر می‌گذاریم جلوی دو عدد قبلی( در واقع رنگ سوم معرف ضریب است ). عدد بدست آمده ، مقدار مقاومت برحسب اهم است. که آنرا می‌توان به کیلواهم نیز تبدیل کرد.

ساخت هر مقاومت با خطا همراه است. یعنی ممکن است 5% یا 10% یا 20%خطا داشته باشیم . اگر یک طرف مقاومت به رنگ طلایی بود ، نشان دهنده مقاومتی با خطا یا تولرانس 5 % است و اگر نقره‌ای بود نمایانگر مقاومتی با خطای 10% است.اما اگر مقاومتی فاقد نوار چهارم بود، بی رنگ محسوب شده و تولرانس آن را 20 %در نظر می‌گیریم.

به مثال زیر توجه نمایید:



از سمت چپ شروع به خواندن می‌کنیم. رنگ زرد معادل عدد 4 ، رنگ بنفش معادل عدد 7 ، رنگ قرمز معادل عدد 2 ، و رنگ طلایی معادل تولرانس ٪5 می‌باشد. پس مقدار مقاومت بدون در نظر گرفتن تولرانس ، مساوی 4700 اهم ، یا 4.7 کیلو اهم است و برای محاسبه خطا عدد4700 را ضربدر 5 و تقسیم بر 100 می‌کنیم، که بدست می‌آید: 235


مقدار واقعی مقاومت چیزی بین 4465 اهم تا 4935 اهم می‌باشد.

(اميدوارم متوجه شده باشيد)

:::استاندارد های مقاومت::::

قطعات تولیدی کارخانجات مختلف ممکن است در نقاط مختلف جهان استفاده شود ، از این رو ضروری است که تمامی آنها به منظور تولید قطعات خود از نظر مقدار و سایر مشخصات از روشها و استانداردهای خاص پیروی کنند . معمولترین آنها " استاندارد اروپایی " است که با حرف E مشخص می شود . این استاندارد خود شامل سری های مختلفی است :E6 , E12 , E24

سری E6 دارای 6 قسمت و تلرانس مقاومت های آن 20 در صد است .
سری E12 دارای 12 قسمت وتلرانس مقاومت های آن 10 درصد است .
سری E24 دارای 24 قسمت وتلرانس مقاومت های آن 5 درصد است.



0/1 , 5/1 , 2/2 , 3/3 , 7/4 , 8/6 :E6سری


0/1 , 2/1 , 5/1 , 8/1 , 2/2 , 7/2 , 3/3 , 9/3 , 7/4 , 6/5 , 8/6 , 2/8 : E12سری


0/1 , 1/1 , 2/1 , 3/1 , 5/1 , 6/1 , 8/1 , 2 , 2/2 , 4/2 , 7/2 , 0/3 , 3/3 , 6/3 , 9/3 , 3/4 , 7/4 , 1/5 , 6/5 , 2/6 , 8/6 , 5/7 , 2/8 , 1/9 : E24سری



هر یک از سه سری شامل اعدادی هستند که به آنها " اعداد پایه " می گویند و با ضرب یا تقسیم اعداد هر سری در مضارب 10 می توان مقادیر مختلفی از این سری ها را بدست آورد .

• مثلا در سری E6 با ضرب عدد 10 در اعداد پایه می توان به مقاومتهایی که در این سری ساخته می شوند پی برد :
Ω10 ، Ω15 ، Ω 22 ، Ω33 ، Ω47، Ω68

• و با ضرب عدد 100 در اعداد پایه :
Ω100 ، Ω150 ، Ω220 ، Ω330 ، Ω470 ، Ω680
از سری های E6 و E12 و E24برای استاندارد نمودن ظرفیت خازنها و ضریب خود القایی سلف ها نیز استفاده می شود . البته سری های دیگری نیز همچون E48 و E96 و E192 وجود دارند .

الکترونیک مطالعه و استفاده از وسائل الکتریکی ای می باشد که با کنترل جریان الكترون ها ذرات باردار الکتریکی دیگر در اسبابی مانند لامپ خلا و نیمه هادی ها کار می کنند. مطالعه محض چنین وسائلی ، شاخه ای از فيزيك است، حال آن که طراحی و ساخت مدارهای الکتریکی جزئی از رشته های مهندسی برق، الکترونیک وكامپيوتر می باشد.

سالهاست که واژه" الکترونیک" به طور مکرر در میان مردم استفاده می شود به طوریکه هر شخصی برداشت انفرادی خود را از این علم ویا موارد کاربردی آن مطرح می کند ، اما به صورت کلی عمدتا تعاریف و برداشتهایی که از این واژه عنوان می شود کامل نبوده و برداشتهای ظاهری عملا نمی تواند اهمیت و نفوذ روز افزون الکترونیک را در ارتباط باصنایع گوناگون بیان کند.

"الکترونیک" به طیف گسترده ای از الكتريسيته اطلاق می شود که با حرکت الكترون ها در انواع مدارات نیمه هادی سر و کار دارد . اختراع ICها سبب آن شده است که دگر گونی های فراوانی در این علم پدیدار گشته و سیستمهای مدرن الکترونیکی از جمله مدارهای کنترل از راه دور ، ماهواره های فضايي ، رباتها و ... را پدید آورد.

در حال حاضر الکترونیک کلید فتح شگفتیهای جهان است و با تمام علوم و فنون موجود به نحوی پیوند خورده است . از وسائل ساده خانگی تا پیچیده ترین تکنیک های فضایی همه جا صحبت از تکنولوژی فراگیر الکترونیکی است و امروز صنعت مدرن بدون الکترونیک و تکنولوژی های وابسته به آن عملا مطرود و از کار افتاده است .

پیشرفت علم الکترونیک و وسعت حوزه عملکرد آن امروز بر همگان روشن است. علاوه بر وسائل الکترونیکی از جمله دستگاههای مخابراتی مثل راديو ،تلويزيون ، ضبط صوت و تصویر ،انواع وسائل پزشكي ، صنعتی ،نظامی ، در دیگر وسائل غیر الکترونیکی هم ، کمتر وسیله ای را می توان یافت که الکترونیک در آن دخالتی نکرده باشد. از جمله در اتومبیل و صنایع حمل و نقل ، وسائل خانگی مثل ماشین لباسشوئی ،جاروبرقي و امثال آن نقش الکترونیک بسیار فعال و جالب توجه شده است.
با توجه به این مختصر می توان نتیجه گرفت که امروزه ، دیگر الکترونیک علم و یا تخصص ویژه افرا تحصیلکرده دانشگاهی و متخصصین این رشته نیست و بر همه افرادی که به نحوی با امور فنی درگیرند لازم است بفراخور حرفه خویش از این رشته اطلاعی داشته باشند.

مهندسان الکترونیک با خلق وعملکرد سیستمهای بسیار متنوعی سر وکار دارند که به منظور برآوردن نیازها و خواسته های جامعه طراحی می شوند. مهندسان الکترونیک در ایجاد ماشینهایی که تواناییهای بشر را در زمینه جسمی یاری و در زمینه محاسباتی افزایش می دهند نقش مهمی دارند . بخشی از طراحی و ایجاد سیستمهای الکترونیکی به توانایی ساخت مدلهای ریاضی اجزا و مدارهای الكتريكی بستگی دارد .برخی از مباحث پایه الکترونیک عبارتند از :

مدار های الکتریکی:

• المان های الکتریکی

1. مقاومت
2. خازن
3. سلف
4. ترانسفورماتور
5. ديود
6. ترانزیستور
7. IC
8. تقويت كننده های عملياتي
9. مبدلها

نمایشگر اعداد دیجیتالی (seven segment)

الف-تعريف SEVEN SEGMENT
1-ساعت دیجیتالی
2-ماشین حساب
3-ترازوی دیجیتالی

مطالب مرتبط

• فهرست پروژه های الكترونيك

• مدارهای الكتريكي

كه بزودی همه مسائل مورد بررسی قرار خواهد گرفت.