فیوز چیست

فیوز چیست؟[
پاسخ:[فیوز معمولا از یک تیوب سرامیکی تشکیل شده که آلیاژی از جنس نقره یا مس از وسط آن عبور می کند و اطراف آن با کوارتز یا سیلیس پر می شود ،المان مرکزی فیوز به گونه ای طراحی شده است که اجازه عبور جریانهای مجاز را می دهد و به این ترتیب فیوز از عبور جریانهای اضافی و خطا جلوگیری می کند.]

]اتصال کوتاه چیست؟[
پاسخ:[اتصال کوتاه خطایی است در یک وسیله الکتریکی که در آن بار الکتریکی اجازه می یابد تا بین یک فاز و زمین الکتریکی یا بین دو فاز جریان یابد. به عبارت غیر فنی تر، یک اتصال کوتاه هنگامی رخ میدهد که جریان الکتریسیته از یک مدار در جهتی ناخواسته، عموما به دلیل یک اتصالی در جایی که کسی انتظار ندارد، عبور کند.
ساده ترین راه برای ایجاد یک اتصال کوتاه متصل کردن سرهای مثبت و منفی یک باتری توسط یک هادی کم مقاومت، مانند سیم، است. مقاومت کم موجب جریان زیاد می شود که منجر به خروج انرژی زیادی از باتری در مدت کوتاه  میشود.]

]مفهوم بار اضافی به چه معنا می باشد.؟[
پاسخ:[ مقدار جریان عبوری  از مدار را اصطلاحا  بار می نامند،گاهی به هنگام استفاده بیش از حد مصرف کننده ها ،راه اندازی الکترو موتورها  تحت فشار و یا عدم تعادل در شبکه در مدار الکتریکی  بار اضافی بیش از حد مجاز به وجود می آید که باید از عبور آن جلوگیری شود چرا که باعث صدمه به تجهیزات می گردد.]

]منظور از فیوز کند سوز یا تاخیری چیست؟[
پاسخ:[فیوز هایی که در راه اندازی الکترو موتورها به کار می روند ،برای زمان کوتاه (زمان راه اندازی موتور)تحمل عبور جریان بیشتری را دارند به همین علت به آنها فیوز تاخیری ،موتوری یا کند سوز می گویند.فیوز های تاخیری معمولا با علامت حلزون و یا واژه trageبر روی آنهامشخص می شوند]

]منظور از فیوز تندسوز یا حفاظت از نیمه رسانا  چیست؟[
پاسخ:[فیوزهای محافظت از نیمه رسانا ها نوعی خاص از فیوز ها با تکنولوژی ساخت متفاوت می باشند که  پاسخ های فوق العاده سریع را نسبت به جریان خطا می دهند.
معمولا فیوزهای محافظت از نیمه  رسا نا ها را با سمبل فیوز در کنار دیود الکترونیکی مشخص می کنند و تولید کنندگان با نامهای تجاری Ultra Quick ,Quick Acting ,Protistor , Sitor ,Ultra Rapid, Recticure این فیوز ها را عرضه می کنند ،
فیوز های تند سوز جهت حفاظت از عناصر نیمه رسانا در دستگاه هایی چون یو پی اس، اینورتر ها . درایو ها ، راه اندازها ،کنترلرهای دما و انرژی بادی و سولار مورد استفاده قرار می گیرند. ] [ موارد استفاده از فیورهای تندسوز ] 

نکات خاص جهت انتخاب فیوز:
[فیوزهای تاخیری] بسته به کارکرد فیوز ، مشخصات مختلفی موجود و قابل انتخاب است. فیوزهای با مشخصه عملکرد سریع برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه و همچنین در کاربردهای محدود سازی جریان مناسب هستند در حالیکه اضافه بارهای گذرای کوتاه مدت هم سبب فعال شدن آنها میگردد. بنابراین در مواردی که عملکرد مدار با اضافه بار کوتاه مدت همراه است معمولا از فیوزهای کندکار استفاده میشود.(دیگر نامهای این فیوز تاخیری یا موتوری است )
فاوت مشخصه این فیوزها، به لحاظ تکنولوژی ساخت در نوع تیغه یا نوار فلزی بکار رفته در فیوز است. به صورتیکه حرارت تولید شده توسط جریان خطا در زمان طولانی تری سبب ذوب شدن تیغه می گردد.

[منحنی قطع فیوز]معمولا منحنی های ارایه شده از طرف سازنده ، منحنی های میانگین هستند و عملکرد یک فیوز مشخص، لزوما بر منحنی منطبق نیست. بنابراین برای هماهنگ نمودن طراحیها و امکان انجام محاسبات، طبق استاندارد محدوده حداقل و حداکثر زمان عملکرد در برابر جریانهای مشخصی تعیین شده است که عملکرد هر فیوز باید در این محدوده واقع باشد.

[قدرت قطع فیوز]در انتخاب فیوز می بایست قدرت قطع فیوز متناسب با سطح اتصال کوتاه مدار باشد یعنی در هنگام قطع جریان اتصال کوتاه به هیچ وجه نباید پایه فیوز و سایر قسمتهای مدار آسیب ببینند.

[ضریب K]طبق مشخصه فیوز، عبور جریان نامی در زمان بی نهایت مشکلی برای تیغه بوجود نمی آورد اما نکته بسار مهم تر که در عمل باید مورد توجه قرار گیرد این است که طبق استاندارد هر فیوز جریان مشخصی را باید حداقل به مدت 1 یا 2 ساعت (بسته به جریان نامی فیوز) بدون هیچ مشکلی تحمل نماید. مقدار این جریان طبق استاندارد بصورت ضریبی از جریان نامی مشخص شده است  که این ضریب بزرگتر از 1 است مقدار این ضریب به جریان نامی فیوز وابسته است. در فیوزهای کوچکتر مقدار این ضریب بزرگتر است.

[سیم نوترال]در حالت معمول برای سیم نوترال، فیوزی جهت محافظت بکار گرفته نمی شود.

[دمای محیط]توجه به شرایط دمایی کارکرد مدار یکی از الزامات تقریبا بدیهی انتخاب فیوز مناسب است.

استیشن برق زمین گرمائی

wind power system

Wind Power System

The wind power system is fully covered in this and the following two chapters. This chapter covers the overall system level performance, design considerations and trades. The electrical generator is covered in the next chapter and the speed control in Chapter 7.

5.1 System Components

The wind power system is comprised of one or more units, operating elec- trically in parallel, having the following components:

• The tower.

• The wind turbine with two or three blades.

• The yaw mechanism such as the tail vane.

• The mechanical gear.

• The electrical generator.

• The speed sensors and control.

The modern system often has the following additional components:

• The power electronics.

• The control electronics, usually incorporating a computer.

• The battery for improving the load availability in stand-alone mode.

• The transmission link connecting to the area grid.

Because of the large moment of inertia of the rotor, the design challenges include the starting, the speed control during the power producing opera- tion, and stopping the turbine when required. The eddy current or other type of brake is used to halt the turbine when needed for emergency or for routine maintenance. In the multiple tower wind farm, each turbine must have its own control system for operational and safety functions from a remote location (Figure 5-1).

FIGURE 5-1

Control center at Baix Ebre wind farm in Catalonia, Spain. (Source: Institut Catalia d’Energia,

Barcelona, Spain. With permission.)

5.1.1 Tower

The wind tower supports the turbine and the nacelle containing the mechan- ical gear, the electrical generator, the yaw mechanism, and the stall control. The nacelle component details and the layout are shown in  Figure 5-2. Figure 5-3 shows a large nacelle during installation. The height of tower in the past has been in the 20 to 50-meter range. For medium and large size turbines, the tower is slightly taller than the rotor diameter, as seen in the dimension drawing of a 600 kW wind turbine (Figure 5-4). Small turbines are generally mounted on the tower a few rotor diameters high. Otherwise, they would suffer due to the poor wind speed found near the ground surface(Figure 5-5). Both steel and concrete towers are available and are being used. The construction can be tubular or lattice.

The main issue in the tower design is the structural dynamics. The tower vibration and the resulting fatigue cycles under wind speed fluctuation are avoided by design. This requires careful avoidance of all resonance frequencies of the tower, the rotor and the nacelle from the wind fluctuation frequencies.

FIGURE 5-2

Nacelle details of a 150 kW/25 meter diameter turbine. (Source: Nordtank Energy Group/NEG Micon, Denmark. With permission.)

Sufficient margin must be maintained between the two sets of frequencies in all vibrating modes. The resonance frequencies of the structure are determined by complete modal analyses, leading to the eigenvectors and eigenvalues of complex matrix equations representing the motion of the structural elements. The wind fluctuation frequencies that are found form the measurements at the site under consideration. Experience on a similar nearby site can bridge a gap on the required information. Big cranes are generally required to install wind towers. Gradually increasing tower height, however, is bringing a new dimension in the installation

(Figure 5-6). Large rotors add to the transportation problem as well. Tillable

towers to nacelle and rotors moving upwards along with the tower are among some of the newer developments in the wind tower installation. The offshore installation comes with its own challenge that must be met.

5.1.2 Turbine Blades

The turbine blades are made of high-density wood or glass fiber and epoxy composites. Modern wind turbines have two or three blades. The steady

FIGURE 5-3

A large nacelle under installation. (Source: Nordtank Energy Group/NEG Micon, Denmark. With permission.)

mechanical stress due to centrifugal forces and fatigue under continuous vibrations make the blade design the weakest mechanical link in the system. Extensive design effort is needed to avoid premature fatigue failure of the blade. The mechanical stress in the blade under gusty wind is kept under the allowable limit. This is achieved by controlling the rotor speed below the set limit. This not only protects the blades, but also protects the electrical generator from overloading and overheating. One method that has been used from the early designs and continues to be used today is the stall control. At stall, the wind flow ceases to be smooth around the blade contour, but separates before reaching the trailing edge. This always happens at high pitch angle. The blades experience high drag, thus lowering the rotor power output. The high pitch angle also produces high lift. The resulting load on the blade can cause a high level of vibration and fatigue, possibly leading to the mechanical failure. Regardless of the fixed or variable speed, the design engineer must deal with the stall forces. Researchers are moving from

FIGURE 5-4

A 600 kW wind turbine and tower dimensions with specifications. (Source: Wind World Corporation, Denmark. With permission.)

the 2D to 3D stress analyses to better understand and design for such forces. As a result, the blade design is continually changing, particularly at the blade root where the loading is maximum due to the cantilever effect. The aerodynamic design of the blade is important, as it determines the energy capture potential. The large and small machine blades have significantly different design philosophies. The small machine sitting on the tower relatively taller than the blade diameter, and generally unattended, requires low maintenance design. On the other hand, the large machine tends to optimize the aerodynamic performance for the maximum possible energy capture. In either case, the blade cost is generally kept below 10 percent of the total installed cost.

5.1.3 Yaw Control

The yaw control continuously orients the rotor in the direction of the wind. It can be as simple as the tail vane, or more complex on modern towers. Theoretical considerations dictate free yaw as much as possible. However, rotating blades with large moments of inertia produce high gyroscopic torque during yaw, often resulting in loud noise. Too rapid yaw may generate noise exceeding the local ordinance limit. Hence, a controlled yaw is often required and is used.

5.1.4 Speed Control

The wind turbine technology has changed significantly in the last 25 years. 1 Large wind turbines being installed today tend to be of variable speed

FIGURE 5-6

WEG MS-2 wind turbine installation at Myers Hill. (Source: Wind Energy Group, a Taylor Woodrow subsidiary and ETSU/DTI, U.K.)

design, incorporating the pitch control and the power electronics. Small machines on the other hand must have simple, low cost power and speed control. The speed control methods fall into the following categories:

• No speed control whatsoever. In this method, the turbine, the electrical generator, and the entire system is designed to withstand the extreme speed under gusty wind.

• yaw and tilt control, in which the rotor axis is shifted out of the wind direction when the wind speed exceeds the design limit.

• pitch control, which changes the pitch of the blade with the changing wind speed to regulate the rotor speed.

• stall control. In this method of speed control, when the wind speed exceeds the safe limit on the system, the blades are shifted into a position such that they stall. The turbine has to be restarted after the gust has gone.

Figure 5-7 depicts the distribution of the control methods used in small wind turbine designs. Large machines generally use the power electronic speed control, which is covered in Chapters 7 and 11.

5.2 Turbine Rating

The wind turbines are manufactured in sizes ranging from a few kW for stand-alone remote applications to a couple of MW each for utility scale power generation. The grid-connected turbine as large as 2 MW capacity was installed in 1979 on Howard Knob Mountain in the United States, and 3 MW capacity was installed in 1988 at Berger Hill in the United Kingdom. The method of assessing the nominal rating of the wind turbine has no globally acceptable standard. The difficulty arises because the power output of the turbine depends on the square of the rotor diameter and the cube of the wind speed. The rotor of a given diameter will, therefore, generate different power at different wind speed. The turbine that can generate 300 kW at 7 m/s would produce 450 kW at 8 m/s wind. What rating should then be assigned to this turbine? Should we also specify the “rated speed”?

Early wind turbine designers created a rating system that specified the power output at some arbitrary wind speed. This method did not work well as everyone could not agree on one speed to specify the power rating. The “rated” wind speeds varied from 10 to 15 m/s under this practice. Manufacturers are lax on providing the higher side of the wind speed, claiming greater output from the same design.

To avoid such rating confusion, some European manufacturers refer to only the rotor diameter. But the confusion continues as to the maximum power the machine can generate under the highest wind speed the turbine can continuously operate. Many manufacturers have, therefore, adopted the combined rating designations — the wind turbine diameter following the generator peak electrical rating. For example, the 300/30 wind system means 300 kW electrical generator and 30-meter diameter turbine. The specific rated capacity (SRC) is often used as a comparative index of the wind turbine designs. It is defined as follows:

(5-1) SRC =

Generator electrical capacity

Rotor swept area

For the 300/30 wind turbine, the specific rated capacity is 300/π  152 =0.42 kW/m2. The specific rated capacity increases with the diameter, giving a favorable economy of scale to large machine. It ranges from approximately 0.2 kW/m2 for 10-meter diameter rotor to 0.5 kW/m2 for 40-meter diameter rotor. Some aggressively rated turbines have SRC of 0.7 kW/m2, and some reaching as high as 1.0 kW/m2. The operating stresses in rotor blades of the high SRC are high, generally resulting in shorter fatigue life. All stress concentration regions are carefully identified and eliminated in high SCR designs. Modern design tools, such as the finite element stress analysis and the modal vibration analysis can be of great help in the rotor design. The turbine rating is important as it indicates to the system designer how to size the induction generator, the plant’s transformer, connecting cables to the substation, and the transmission link interfacing the grid. The power system must be sized on the peak capacity of the generator, and the generator is rated in a different manner than the wind turbine. The turbine power depends on the cube of the wind speed. The system design engineer is, therefore, required to match the turbine and the generator performance characteristics. This means selecting the rated speed of the turbine to match with the generator. Since the gearbox and the generator are manufactured only in discrete sizes, selecting the turbine rated speed can be complex. The selection process goes through several iterations, trading the cost with benefit of the available speeds. Selecting a low rated speed would result in wasting much energy at high winds. On the other hand, if the rated speed is high, the rotor efficiency will suffer most of the times.

تعریف برق

تعريف برق:
توان الكتريكي كه اغلب به عنوان برق يا الكتريسيته شناخته مي شود، شامل توليد و ارايه انرژي الكتريكي به ميزان كافي براي راه اندازي لوازم خانگي، تجهيزات اداري، دستگاه هاي صنعتي و فراهم آوردن انرژي كافي براي روشنايي، پخت و پز، گرماي خانگي و صنعتي و فرايندهاي صنعتي بكار مي‌رود.

تاريخچه:
اگرچه كه الكتريسته به عنوان نتيجه واكنش شيميايي اي كه در يك پيل الكتروليك از زماني كه الساندرو ولتا در سال1800م اين آزمايش را انجام داد، شناخته مي شده است، اما توليد آن به اين روش گران بوده و هست. در سال 1831م، ميشل فارادي ماشيني ابداع كرد كه از حركت چرخشي توليد الكتريسته مي كرد، اما حدود پنجاه سال طول كشيد تا اين فن آوري از نظر اقتصادي مقرون به صرفه شود. در سال 1878م، توماس اديسون جايگزين عملي تجاري اي را براي روشنايي هاي گازي و سيستم هاي حرارتي ايجاد كرد و به فروش رساند كه از الكتريسته جريان مستقيمي استفاده مي كرد كه بطور منطقه اي توليد و توزيع شده بود، استفاده مي كرد. در سيستم جريان مستقيم اديسون، ايستگاه هاي توليد توان اضافي مي بايست نصب مي شدند. بدليل اينكه اديسون قادر نبود سيستمي را توليد كند كه به ژنراتورهاي چندگانه اجازه بدهد كه به يكديگر متصل شوند، گسترش سيستم او نياز داشت كه تمامي ايستگاه‌هاي توليد جديد مورد نياز ساخته شوند.
نياز به نيروگاه هاي اضافي ابتدا توسط قانون اهم بيان شده است: بدليل اينكه تلفات با مربع جريان يا بار و با خود مقاومت متناسب است، بكار بردن كابل هاي طولاني در سيستم اديسون به مفهوم داشتن ولتاژهاي خطرناك در برخي نقاط يا كابل هاي بزرگ و گران قيمت و يا هر دوي اينها بود. نيكولا تسلا كه مدت كوتاهي براي اديسون كار مي كرد و تئوري الكتريسته را بگونه اي درك كرده بود كه اديسون درك نكرده بود، سيستم جايگزيني را ابداع كرد كه از جريان متناوب استفاده مي‌كرد. تسلا بيان داشت كه دو برابر كردن ولتاژ جريان را نصف مي كند و منجر به كاهش تلفات به ميزان 4/3 مي شود و تنها يك سيستم جريان متناوب اجازه انتقال بين سطوح ولتاژ را در قسمت هاي مختلف آن سيستم ممكن مي سازد. او به توسعه و تكميل تئوري كلي سيستم اش ادامه داد و جايگزين تئوري و عملي اي را براي تمامي ابزارهاي جريان مستقيم آن زمان ابداع كرد و ايده هاي بديعش را در سال 1887م در 30 حق انحصاري اختراع به ثبت رساند.در سال 1888م كار تسلا مورد توجه جرج وستينگهاوس كه حق انحصاري اختراع يك ترانسفورماتور را در اختيار داشت و يك كارخانه روشنايي را از سال 1886م در گريت بارينگتون، ماساچوست راه اندازي كرده بود، قرار گرفت. اگرچه كه سيستم وستينگهاوس مي توانست از روشنايي هاي اديسون استفاده كند و داراي گرم كننده نيز بود، اما اين سيستم داراي موتور نبود. توسط تسلا و اختراع ثبت شده اش، وستينگهاوس يك سيستم قدرت براي يك معدن طلا در تلوريد، كلورادو در سال 1891 ساخت كه داراي يك ژنراتور آبي 100 اسب بخار(75 كيلو وات) بود كه يك موتور 100 اسب بخار (75 كيلو وات) را در آنسوي خط انتقالي به فاصله 5/2 مايل (4 كيلومتر) تغذيه مي كرد. سپس در يك قرارداد با جنرال الكتريك كه اديسون مجبور به فروش آن شده بود، شركت وستينگهاوس اقدام به ساخت يك نيرگاه در نياگارا فالس كرد كه داراي سه ژنراتور تسلاي 5000 اسب بخار بود كه الكتريسته را به يك كوره ذوب آلومينيوم در نياگارا ، نيويورك و به شهر بوفالو، نيويورك به فاصله 22 مايل (35 كيلومتر) انتقال مي داد. نيروگاه نياگارا در 20 آوريل 1895م شروع به كار كرد.
بازار كار رشته ي برق:
رشته ي برق يكي از رشته هايي است كه بازار كار گسترده اي براي تحصيل كردگان اين رشته دارد. بدليل اينكه افرادي كه در صنعت برق فعاليت مي كنند اكثرا افراد فني و كارداني هستند بازاركارهاي متفاوتي در اين رشته وجود دارد.من به عنوان يك دانشجوي رشته ي برق خودم به صحت اين مسئله پي بردم.و به عنوان راهنمايي به شما پيشنهاد مي كنم اگر به دنبال رشته اي مفيد-پردرآمد و پربار از لحاظ سطح علمي هستيد رشته ي برق را انتخاب كني.

نیروگاه های برق به شرح مختصر

نیروگاههای برق شرح مختصر

در دنیا 5 منبع انرژی ,كه تقریبا تمام برق دنیا را مهیا می كنند , وجود دارد. آنها ذغال سنك, نفت خام, گاز طبیعی , نیروی آب و انرژی هسته ای هستند. تجهیزات هسته ای , ذغالی و نفتی از چرخه بخار برای برگرداندن گرما به انرژی الكتریكی : بر طبق ادامه متن : استفاده می كنند.

نیروگاه بخاری از آب بسیار خالص در یك چرخه یا سیكل بسته استفاده می كند. ابتدا آب در بویلرها برای تولید بخار در فشار و دمای بالا گرما داده می شود كه عموما دماو فشارآن در یك نیروگاه مدرن به 150 اتمسفرو550 درجه سانتیگراد می رسد. این بخار تحت فشار زیاد توربینها را ( كه آنها هم ژنراتورهای الكتریكی را می گردانند , و این ژنراتورها با توربینها بطور مستقیم كوپل هستند ) می گردانند یا اصطلاحا درایو می كنند. ماكزیمم انرژی از طریق بخار به توربینها داده خواهد شد فقط اگر بعداً همان بخاراجازه یابد در یك فشار كم ( بطور ایده آل فشار خلاء) از توربینها خارج شود . این مطلب می تواند توسط میعان بخار خروجی به آب بدست آید.

سپس آب دوباره بداخل بویلرها پمپ می شود و سیكل دوباره شروع می گردد. در مرحله تقطیر مقدرا زیادی از گرما مجبور است از سیستم استخراج شود. این گرما در كندانسور كه یك شكل از تبادل كننده گرمایی است , برداشته می شود. مقدار بیشتری از گرمای آب ناخالص وارد یك طرف كندانسور می شود و آن را از طرف دیگر ترك می كند بصورت آب گرم , داشتن گرمای به اندازه كافی استخراج شده از بخار داغ برای تقطیر آن به آب. در هیچ نقطه ای نباید دو سیستم آبی مخلوط شوند. در یك سایت ساحلی آب ناخالص داغ شده به سادگی به دریا برگشت داده می شود در یك نقطه با فاصله كوتاه. یك نیروگاه 2 GW به حدود 60 تن آب دریا در هر ثانیه احتیاج دارد. این برای دریا مشكل نیست , اما در زمین تعداد كمی از سایتها می توانند اینقدر آب را در یك سال ذخیره كنند. چاره دیگر بازیافت آب است. برجهای خنك كن برای خنك كردن آب ناخالص استفاده می شوند بطوریكه آن می تواند به كندانسورها برگردانده بشود , بنابراین همان آب بطور متناوب بچرخش در می آید. یك برج خنك كن از روی ساحختار سیمانی اش كه مانند یك دودكش خیلی پهن است شناخته شده است و بصورت مشابه نیز عمل می كند. حجم زیادی از هوا داخل اطراف پایه ( در پایین و داخل و مركز لوله برج ) آن كشیده می شود و ازمیانه بالایی سرباز آن خارج میشود. آب گرم و ناخالص به داخل مركز داخلی برج از تعدای آب پاش نرم ( آب پاش با سوراخهای ریز ) پاشیده می شود و هنگامیكه آن فرو میریزد با بالارفتن هوا( توسط هوای بالا رونده ) خنك می شود. سرانجام آب پس از خنك شدن در یك حوضچه در زیر برج جمع می شود. برج خنك كن وافعا یك تبدل دهنده كرمایی دوم , كه گرمای آب ناخالص را به هوای اتمسفر می فرستد , است, اما نه مانند تبادل دهنده گرمایی اول , در اینجا دوسیال اجازه می یابند با هم تماس داشته باشند و در نتیجه مقداری ار آب توسط تبخیر كم می شود.

برجهای خنك كن هرگز قادر به كاهش دمای آب ناخالص تا پایینتر از دمای حدی هوا نیستند بطوریكه كارآیی كندانسور و ازآنجا كارآیی تمام نیروگاه در مقایسه با یك سایت ساحلی كاهش می یابد. همچنین ساختمان برجهای خنك كن قیمت كلی ساختمان و بنای نیروگاه را افزایش می دهد.

احتیاج برای خنك كردن آب یك فاكتور مهم در انتخاب سایت نیروگاهی زغالی , نفتی و هسته ای است. یك سایت كه مناسب است برای یك نیروگاه كه از یك نوع سوخت استفاده می كند بناچار مناسب نیست برای یك نیروگاه كه ار نوع دیگری سوخت استفاده می كند.

نیروگاه های ذغال- سوخت ( Coal-Fired Power Stations )

پیش از این نیروگاه های سوخت ذغال سنگ نزدیك باری كه آنها نامین میكردند ساخته می شدند. یك نیروگاه خروجی 2GW , درحدود 5 میلیون تن ذغال در سال مصرف میكند. در بریتانیا : كه بیشتر ذغال نیروگاه توسط ریل حمل میشود : , این نشان میدهد , یك مقدار متوسط در حدود 13 ترن در روز را كه هركدام 1000تن را حمل میكنند . این یعنی اینكه نیروگاه های ذغال- سوختی به یك ریل متصل نیاز دارند مگر اینكه نیروگاه درست در دهانه معدن ( بسیار نزدیك به معدن ) ساخته شود.

نیروگاه های نفت- سوختی( Oil-Fired Power Stations )

سوخت نفتی نیروگاه میتواند مشتق بشود به نفت خام كه نفتی است هنگامیكه از چاه بیرون می آید, و نفت باقیمانده كه باقی می ماند هنگامیكه بخشهای قابل دسترس استخراج بشوند در تصفیه نفت. قیمت انتقال نفت توسط خطوط لوله كمتر از انتقال ذغال سنگ با ریل است, اما حتی همان نیروگاههای سوخت نفت خام هم اغلب در نزدیكی اسكله ها و لنگرگاه های با آب عمیق كه برای تانكرهای اندازه متوسط (تانكرهای حمل و نقل سوخت) مناسب است , واقع میشوند. نفت باقیمانده نیرگاههای سوختی احتیاج دارد در نزدیكی تصفیه خانه كه آنها را تامین می كند واقه شوند. این بدلیل است كه نفت باقیمانده بسیار چسبناك است و میتواند فقط منتقل بشود در میان خطوط لوله بطور اقتصادی اگر آن گرم نگه داشته بشود.

نیروگاه های هسته ای( Nuclear Power Stations )

در مقابله با ذغال سنگ و نفت , ارزش انتقال سوخت هسته ای ناچیزاست بدلیل مقداراستعمال خیلی كم. یك نیروگاه 1GW درحدود 41/2 تن اورانیوم در هرهفته نیاز دارد. این مقایسه میشود بطور بسیار مطلوب با 50000نت سوخت كه در یك هفته در نیروگاه ذغال- سوختی سوزانده میشد. نیروگاه های هسته ای در حال حاضر تقریبا آب خنك بیشتری درمقایسه با نیروگاه های ذغال- سوختی و نفت- سوختی استفاده میكنند , بعلت كارایی و بازده پایین آنها. همه نیروگاه های هسته ای در بریتانیا , با یك چشم داشت, در ساحل واقع می شوند و از آب خنك دریا استفاده میكنند.

نیروگاه های برق- آب ( Hydroelectric Power Stations )

نیروگاه های برق- آبی باید جایی واقع شوند كه دهانه آب دردسترس هست , و نظربه اینكه این اغلب در مناطق كوهستانی است , آنها ممكن است به خطوط انتقال طولانی برای حمل توان به نزدیك ترین مركز یا پیوستن به شبكه نیاز داشته باشند. همه طرحهای برق- آبی به دو فاكتور اساسی وابسته هستند : یكی جریان آب و یكی اختلاف در سطح یا دهانه. نیاز دهانه ممكن است فراهم بشود بین یك دریاچه و یك دره باریك, یا توسط ساختن یك سد كوچك در یك رودخانه كه جریان را منحرف میكند به سمت نیروگاه, یا توسط ساختن یك سد مرتفع در مقابل یك دره برای ساخت یك دریاچه مجازی.

انواع کیبل ها

اجزای اصلی شبکه های امروزی توسط نوعی کابل کشی به یکدیگر متصل شده اند که بعنوان رسانه ارتباطی شبکه عمل میکند و سیگنالهای اطلاعاتی را بین کامپیوتر ها حمل میکندانواعکابلانواعکابل

اجزای اصلی شبکه های امروزی توسط نوعی کابل کشی به یکدیگر متصل شده اند که بعنوان رسانه ارتباطی شبکه عمل میکند و سیگنالهای اطلاعاتی را بین کامپیوتر ها حمل میکند. انواع مختلفی از کابلها وجود دارند که انواع نیازهای شبکه های بزرگ و کوچک را فراهم میکنند. از انواع کابلهای مختلفی که شرکتهای تولیدی عرضه میکنند (بالغ بر بیش از ۲۲۰۰ نوع کابل) انواع زیر بحث اصلی کابل کشی شبکه را تشکیل میدهند:

۱) کابل هم محور (coaxial)
۲) زوج تابیده شده (twisted-pair)
۳) با روکش (shielded)
۴) بدون روکش (unshielded)
۵) فیبر نوری (fiber-optic)

کابل coaxial

این نوع کابل امروزه به عنوان بیشترین کابل استفاده شده در شبکه ها به حساب می آید و دلایل زیادی برای استفاده وسیع از آن وجود دارد. کابل coaxial تقریبا گران، سبک، انعطاف پذیر و برای کار کردن بسیار آسان میباشد و آن قدر معمول است که به عنوان یک استاندارد محبوب در آمده است.

در ساده ترین شکل آن کابل coaxial تشکیل شده است از یک هسته ساخته شده از مس خالص که توسط روکشی پوشیده شده است ، یک روکش فلزی توری مانند و یک روکش بیرونی. همچنین نمونه ۴ روکشی آن نیز برای محیطهایی با ارتباطات بالاتر موجود میباشد. هسته کابل coaxial حامل سیگنالهای الکتریکی میباشد که درواقع همان اطلاعات ما را تشکیل میدهد. این هسته سیمی میتواند تک رشته ای یا بصورت چند رشته ای باشد. اگر بصورت تک رشته ای باشد معمولا جنس آن از مس است.

هسته توسط یک عایق پوشیده شده است که آن راا از توری سیمی موجود در کابل جدا مینماید. توری سیمی زمین مدار میباشد. و سیگنالهای الکترونیکی گذری از هسته را در مقابل noise و crosstalk محافظت مینماید. Crosstalk عبارت است از سیگنالی که به علت عبور جریان از سیمهای اطراف در هسته ایجاد میشود. همواره هسته و توری سیمی باید توسط عایق از همدیگر جدا گردند، در صورتی که در نقطه ای از سیم همدیگر را لمس کنند. کابل اتصال کوتاه شده است و noise به درون سیم مسی هسته راه پیدا میکند که این باعث تخریب اطلاعات میگردد .

کل این مجموعه توسط یک روکش بیرونی غیر هادی که معمولا از پلاستیک یا تفلون ساخته میشود پوشیده میگردد. کابل coaxial مقاومت بیشتری در مقابل افت سیگنال نسبت به کابلهای twisted-pair دارد. به دلیل مقاومت کابل coaxial این کابل انتخاب خوبی برای فاصله های دورتر و سرعتهای بالاتر انتقال اطلاعات توسط دستگاههای ارتباطی میباشند.

انواع کابل coaxial

دو نوع کابل coaxial موجود است:
نازک (thinnet) ضخیم (thicknet)

این که شما چه نوعی را انتخاب میکنید بستگی به خاص شما دارد.

کابل نوع thinnet :

Thinnet یک کابل coaxial انعطاف پذیر به ضخامت ۲۵/۰ اینچ میباشد. بخاطر انعطاف و سادگی استفاده ، تقریبا در نصب هر نوع شبکه ای میتوان از آن استفاده کرد. در شبکه هایی از thinnet استفاده میکنند که کابل شبکه مستقیما به کارت شبکه متصل میشود.
این نوع کابل میتواند سیگنال را تقریبا ۱۸۵ متر بدون اینکه شروع به افت دامنه بکند حمل نماید. کارخانه های کابل سازی قرار دادهایی برای تولید انواع مختلف کابل دارند. کابل thninnet در خانواده ای از کابلها بنام rg-۵۸ قرار دارد و امپدانس معادل ۵۰ اهم دارا میباشد.
امپدانس مقاومت سیم میباشد که برحسب اهم اندازه گیری شده است. اختلاف اصلی در کابلهای خانواده RG-۵۸ هسته کابل میباشد که ممکن است به شکل تک رشته یا چند رشته باشد.

کابل نوع thicknet :

Thicknet یک کابل coaxial ضخیم به قطر ۵/۰ اینچ میباشد. بعضی اوقات ممکن است این نوع کابل را کابل استاندارد Ethernet بنامند. زیرا برای اولین بار در معماری معروف شبکه Ethernet بکار برده شده است.
هرچه هسته مس ضخیم تر باشد به همان اندازه کابل میتواند سیگنال را به فاصله طولانی تر حمل کند این بدین معناست که کابلهای Thicknet سیگنال را بیشتر از کابلهای Thinnet میتوانند جمل کنند.
کابل Thinnet میتواند سیگنال را تا ۵۰۰ متر حمل کند. به دلیل این که این کابل میتواند پشتیبان انتقال اطلاعات صحیح به فاصله های دورتر باشد معمولا از آن به عنوان ستون فقرات و ارتباط دهنده چندین شبکه محلی با کابل Thinnet استفاده میکنند. دستگاهی بنام Transceiver کابل هم محور Thinnet را به کابل هم محور بزرگتر Thicknet اتصال میدهد.

اما این اتصال باید توسط کارت یکی از دستگاههای کامپیوتر متصل به کابل Thinnet انجام گیرد. بدین صورت که دربالای قطعه Transceiver نواری بنام Vampire وجود دارد که از درون با هسته سیم Thicknet مرتبط میباشد و برای تبادل اطلاعات از یک کابل مجزای چند رشته ای بنام کابل Transceiver استفاده میشود که یک سر آن به قطعه Trancceiver و سر دیگر آن به پورتی از کارت شبکه بنام AUI متصل میگردد. نام دیگر این پورت DIX میباشد زیرا توسط شرکتهای Digital - intel - Xerox طراحی شده است.

Thinnet در مقایسه با Thicknet

به عنوان یک قاعده کلی هر چه کابل ضخیم تر باشد کارکردن با آن مشکل تر میگردد. کابل نازک انعطاف پذیر ، برای نصب آسان و تقریبا ارزان میباشد. کابل ضخیم براحتی خم نمیشود و برای کار مشکل تر میباشد. بنابراین در هنگام کار و عبور دادن سیم از محلهای تنگ و پرپیچ و خم باید این مسائل را مد نظر قرار داد. در ضمن کابل ضخیم گران تر از کابل نازک میباشد، اما میتواند سیگنالهای را به فاصله دورتری هدایت کند.

اتصالات کابل coaxial

هم کابل Thinnet و هم کابل Thicknet قطعات اتصالی به نام (British Naval Connector) BNC را برای ارتباط با قطعات دیگر استفاده میکنند. برای ارتباط دادن کابل با کامپیوترها قطعات مهم و مختلفی از خانواده اتصالی BNC به شرح زیر موجود میبشد:

اتصال دهنده کابل BNC:
این اتصال دهنده به انتهای باز کابلها بسته میشود. اتصال دهنده T شکل BNC:
این اتصال دهنده کارت شبکه را به کابل شبکه متصل مینماید. اتصال دهنده مغزی BNC:
این اتصال دهنده برای مرتبط کردن دو قطعه کابل شبکه و ایجاد کابل طویلتر به کار میرود. قطعه پایان دهنده BNC:
این قطعه انتهای کابل گذرگاه شبکه را برای جذب سیگنال رفت و برگشت میبندد. بدون این قطعه، یک شبکه Bus از کار خواهد افتاد.

انواع روکش کابل coaxial

۱) pvc) Polyvinyl chloride )
۲) Plenume

که از نمونه PVC آن برای کابل کسی روکار که معمولا میتوان آن را در سازمانها و ادارات به چشم مشاهده کرد و از نمونه Plenume برای کابل کشی توکار استفاده میشود. در صورت بروز حرق نمونه PVC آن باعث پخش گازهای سمی در محیط میگردد. درساختن کابلهای Plenume از مواد شیمیایی استفاده شده است که ضد حریق میباشند و کمترین دود را از خود در موقع سوختن به محیط اطراف منتشر میکند. بنابراین وع کابلها گران تر میباشند. ضمنا انحطاف آنها از کابلهای PVC کمتر است.

نکات قابل توجه در مورد کابل coaxial

معمولا از کابل coaxial وقتی استفاده میکنید که به موارد زیر نیاز داشته باشید:

▪ رسانه ای که میبایست صدا، تصویر متحرک و داده را انتقال دهد.
▪ انتقال اطلاعات به فواصل دور با کمترین هزینه
▪ داشتن سطح قابل قبولی از امنیت داده ها در مقابل Noise

کابل Twisted-pair

در ساده ترین شکل کابل Twisted-pair دارای یک زوج سیم به هم تابیده از مس که دارای روکش میباشد. دونوع کابل Twisted-pair وجود دارد، روکش دار یا (Shielded Twisted-pair) STP و بدون روکش یا (Unshielded Twisted-pair) UTP . معمولا گروهی از این کابلها درکنار هم قرار میگیرند و یک کابل گروهی Twisted-pair بوجود می آورند. پیچیدگی این کابلها باعث میشود که Noise الکتریکی حاصل از جریان واقع در زوج سیمهای دیگر و منابع الکترومغناطیسی مانند، موتورهای الکتریکی ، رله ها و ترانسهای برق خنثی گردد.

کابل UTP

معمول ترین نوع کابل Twisted-pair نوع بدن روکش آن با مشخصه ۱۰ Base T میباشد که به سرعت بعنوان یکی از محبوب ترین نوع کابل کشی برای شبکه LAN شناخته شد. بیشترین طول یک قطعه از آن میتواند ۱۰۰ متر باشد. دلیل استفاده زیاد از چنین کابلی این میباشد که معمولا تلفنهای سیستم شهری که اداره مخابرات برای مشترکان خود استفاده کرده است از این نوع کابل یعنی UTP میباشد و طراحان شبکه معمولا این نکته را مد نظر قرار میدهند که میتوانند از این کابلهای موجود برای انتقال اطلاعات توسط کامپیوتر استفاده کنند.
یکی از مشکلات اصلی کابلهای Twisted-pair وجود مساله Crosstalk میباشد. یعنی این که سیگنالهای عبوری از یک زوج با سیگنالهای عبوری در زوج دیگر ترکیب میشوند. برای کاهش Crosstalk معمولا کابل روکش شده استفاده میشود دارد. منظور از مدلاسیون ، مدل کردن سیگنالهای الکترونیکی برروی شعاعهای نورانی است. فیبر نوری بهترین کابل برای انتقال اطلاعات با نرخ بالا و سرعت بسیار زیاد است. زیرا هیچ گونهNoise و تخریب موجی در آن وجود ندارد.

ساختمان فیبر نوری

فیبرهای نوری تشکیل شده اند از یک استوانه شیشه ای بسیار نازک بنام هسته که توسط لایه ضخیم تر از شیشه پوشیده شده است. که به این لایه Cladding میگویند. بعضی اوقات فیبرهای نوری از پلاستیک شاخته میشوند. جنس پلاستیک برای نصب و کارکردن راحت تر است ، اما نمیتواند نور را به اندازه ای که شیشه منتقل میکند عبور دهد به همین دلیل معمولا از ترکیب پلاستیک و شیشه در ساخت آنها استفاده میشود که همان جنس فایبرگلاس میباشد، که دارای شفافیت شیشه و انعطاف در حد پلاستیک را دارا میباشد.
هرفیبر نوری سیگنال را تنها دریک جهت هدایت میکند بنابراین معمولا هرکابل فیبر نوری شامل دوفیبر نوری، یکی برای ارسال و دیگری برای دریافت میباشد که توسط یک روکش پلاستیکی تیره رنگ با همدیگر پوشانده شده اند. سرعت انتقال اطلاعات برروی فیبر نوری قابل مقایسه با ارتباطهای الکتریکی نیست و سرسام آور و سریع میباشد. نمونه های تولید شده فعلی سرعت انتقال اطلاعاتی بین ۱۰۰ مگابیت برثانیه تا حدود ۱ گیگابایت بر ثانیه دارند و میتوانند اطلاعات را تا مایلها انتقال دهند

نکات قابل توجه در رابطه با فیبر نوری
از فیبرهای نوری در هنگامی استفاده کنید که:
وقتی که نیاز به انتقال اطلاعات با سرعتهای بسیار بالا، در فواصل دور و با رسانه ای مطمئن دارید.
در موارد زیر از فیبر نوری استفاده نکنید:
در آینده گسترش زیادی برای شبکه خود پیش بینی نمیکنید.
افراد متخصص نصب صحیح و اتصال دستگاهی به آن را ندارید.
فراموش نکنید که قیمت کابل کشی فیبر نوری تقریبا اندازه کابل کشی مسی بسیار پیشرفته تمام میشود و بنابر این مقرون به صرفه است که از فیبر نوری استفاده شود.

انتقال سیگنال
دو تکنین انتقال سیگنالهای کد شده برروی کابل استفاده میشود:
باند اصلی (Baseband)
باند سریع (Broadband)

روش انتقال Baseband

سیستمهای Baseband برای انتقال اطلاعات برروی یک کانال منفرد از سیگنالهای دیجیتال استفاده میکنند. سیگنالها به شکل پالسهای متناوبی از الکتریسیته یا نور در کابل جریان پیدا میکنند. در این نوع انتقال اطلاعات ، کل پهنای باند کانال ارتباطی برای انتقال تنها یک سیگنال منفرد داده ای استفاده میشود. منظور از پهنای باند یک کابل، یا یک کانال ، انتقال اطلاعات ، اختلاف بین بیشترین و کمترین فرکانسهایی است که میتوانند برروی کابل حمل شوند.

در حین این که سیگنال طول کابل شبکه را طی میکند دامنه آن شروع به کاهش و اگر طول کابل زیاد، نتیجه سیگنالهایی خواهد بود که بسیار ضعیف شده یا به کلی از بین رفته است بعنوان یک حفاظ در سیستمهای Baseband معمولا از دستگاههای Repeater برای تقویت دامنه سیگنال استفاده میشود.

روش انتقال Broadband

سیستمهای Broadband برای انتقال اطلاعات برروی کابل از سیگنالهای آنالوگ و یک بازه فرکانسی استفاده مینماید. در انتقال آنالوگ سیگنالها یکنواخت و پشت سر هم و دریک جهت برروی رسانه فیزیکی انتقال ، که همان کابل باشد به شکل امواج الکترومغناطیس یا نوری جریان پیدا میکنند. چنانچه پهنای باند کافی برروی رسانه فیزیکی فراهم باشد میتوان از چندین سیستم انتقال آنالوگ همانند تصاویر تلویزیون و داده های شبکه به طور همزمان برروی یک کابل استفاده کرد.

به این مفهوم که اطلاعات تصویر مربوط به تلویزیون را دربازه فرکانس مشخص، و اطلاعات مربوط به شبکه کامپیوتری را در بازه فرکانس دیگری که با بازه قبلی تداخل ندارد ارسال کنیم.
درسیستمهای Baseband معمولا برای تقویت دامنه سیگنال از دستگاههای Repeater استفاده میشود که سیگنال گرفته شده در ورودی را در خروجی بازسازی میکند اما در سیستمهای broadband از دستگاههای آمپلی فایر (Amplifire) استفاده میشود که دامنه سیگنال آنالوگ را با مدارهای ترانزیستوری تقویت میکند.
بخاطر این که جریان سیگنال در انتقال Broadband سک طرفه میباشد باید به طریقی دو راه ارتباطی ایجاد کرد تا دستگاهها هم بتوانند اطلاعات را بفرستند و هم دریافت کنند. برای ایجاد این دوراه دوروش متفاوت وجود دارد که عبارتند از:

پیکربندی Mid-splite :

که در این روش پهنای باند یک کابل را به دو کانال ارتباطی با بازه فرکانس متفاوت تقسیم میکنند. آنگاه از یک کانال برای ارسال و از کانال دیگر برای دریافت اطلاعات استفاده میکنند.

پیکربندی Dual-cable:

که در این روش از دوکابل ارتباطی استفاده میشود، یکی برای فرستادن و دیگری برای دریافت کردن اطلاعات .