بررسی خواص الکتریکی نانولوله­ های کربنی

شرح مختصر: پس از کشف نانولوله­ های کربنی توسط ایجیما و همکارانش بررسی­ های بسیار زیادی بر روی این ساختارها در سایر علوم انجام شده است. این ساختارها به دلیل خواص منحصر به فرد مکانیکی و الکتریکی که از خود نشان داده ­اند جایگزین مناسبی برای سیلیکون و ترکیبات آن در قطعات الکترونیکی خواهند شد. در اینجا به بررسی خواص الکتریکی نانولوله ­های کربنی زیگزاگ که به عنوان یک کانال بین چشمه و دررو قرار داده شده پرداختیم و نحوه­ی توزیع جریان در ترانزیستور­های اثر میدانی را در شرایط دمایی و میدان­های مختلف بررسی کرده ایم. از آنجایی که سرعت خاموش و روشن شدن ترانزیستور برای ما در قطعات الکترونیکی و پردازنده­ های کامپوتری از اهمیت ویژه ­ای برخوردار است، انتخاب نانولوله ­ای که تحرک پذیری بالایی داشته باشد بسیار مهم است. نتایج بررسی­ ها نشان می­دهد تحرک پذیری الکترون در نانولوله­­ های کربنی متفاوت به ازای میدان­های مختلفی که در طول نانولوله ­ها اعمال شود، مقدار بیشینه­ای را خواهد گرفت. بنا بر این در طراحی ترانزیستورها با توجه به مشخصه­ های هندسی ترانزیستور و اختلاف پتانسیلی که بین چشمه و دررو آن اعمال می­شود باید نانولوله ­ای را انتخاب کرد که تحرک پذیری مناسبی داشته باشد.

فهرست مطالب

مقدمه.. 1

فصل اول.. 3

مقدمهای بر کربن و اشکال مختلف آن در طبیعت و کاربرهای آن.. 3

1-1 مقدمه.. 3

1-2 گونه های مختلف کربن در طبیعت.. 4

1-2-1 کربن بیشکل.. 4

1-2-2 الماس.. 4

1-2-3 گرافیت.. 5

1-2-4 فلورن و نانو لوله های کربنی.. 5

1-3 ترانزیستورهای اثر میدانی فلز- اکسید - نیمرسانا و ترانزیستور های اثرمیدانی نانولوله ی کربنی.. 8

فصل 2.. 11

بررسی ساختار هندسی و الکتریکی گرافیت و نانولوله های کربنی.. 11

2-1 مقدمه.. 11

2-2 ساختار الکترونی کربن.. 12

2-2-1 اربیتال p2 کربن.. 12

2-2-2 روش وردشی.. 13

2-2-3 هیبریداسون اربیتالهای کربن.. 15

2-3 ساختار هندسی گرافیت و نانولوله ی کربنی.. 19

2-3-1 ساختار هندسی گرافیت.. 19

2-3-2 ساختار هندسی نانولوله های کربنی.. 22

2-4 یاخته ی واحد گرافیت و نانولوله ی کربنی.. 26

2-4-1 یاخته ی واحد صفحه ی گرافیت.. 26

2-4-2 یاخته واحد نانولوله ی کربنی.. 27

2-5 محاسبه ساختار نواری گرافیت و نانولوله ی کربنی.. 29

2-5-1 مولکولهای محدود.. 29

2-5-2 ترازهای انرژی گرافیت.. 31

2-5-3 ترازهای انرژی نانولوله ی کربنی.. 33

2-5-4 چگالی حالات در نانولوله ی کربنی.. 37

2-6 نمودار پاشندگی فونونها در صفحه ی گرافیت و نانولوله های کربنی 38

2-6-1 مدل ثابت نیرو و رابطه ی پاشندگی فونونی برای صفحه ی گرافیت 39

2-6-2 رابطه ی پاشندگی فونونی برای نانولوله های کربنی.. 46

فصل 3.. 48

پراکندگی الکترون فونون.. 48

3-1 مقدمه.. 48

3-2 تابع توزیع الکترون.. 49

3-3 محاسبه نرخ پراکندگی کل.. 53

3-4 شبیه سازی پراکندگی الکترون – فونون.. 56

3-6 ضرورت تعریف روال واگرد.. 59

فصل 4.. 62

بحث و نتیجه گیری.. 62

4-1 مقدمه.. 62

4-2 نرخ پراکندگی.. 62

4-3 تابع توزیع در شرایط مختلف فیزیکی.. 64

4-4 بررسی سرعت میانگین الکترونها، جریان، مقاومت و تحرک پذیری الکترون 66

4-4-1 بررسی توزیع سرعت در نانولوله های زیگزاگ نیمرسانا.. 66

4-4-2 بررسی جریان الکتریکی در نانولوله های زیگزاگ نیمرسانا 68

4-4-3 بررسی مقاومت نانولوله های زیگزاگ نیمرسانا.. 68

4-4-3 بررسی تحرک پذیری الکترون در نانولوله های زیگزاگ نیمرسانا 69

نتیجه گیری.. 71

پیشنهادات.. 72

ضمیمهی (الف) توضیح روال واگرد... 73

منابع.. 75

چکیده انگلیسی.. 78

فهرست شکل­ها

شکل1-1. گونه­ های مختلف کربن6

شکل 1-2. ترانزیستور اثر میدانی9

شکل 1-3. ترانزیستور نانولوله ­ی کربنی10

شکل 2-1. اربیتال . 15

شکل 2-2. هیبرید . 17

شکل 2-3. ساختار . 18

شکل 2-4. شبکه گرافیت21

شکل 2-5. یاخته­ ی واحد گرافیت21

شکل2-6. یاخته­ ی واحدنانولوله­ ی کربنی23

شکل 2-7. گونه­ های متفاوت نانولوله­ های کربنی25

شکل 2- 8. تبهگنی خطوط مجاز در نانولوله­ ی کربنی36

شکل 2-9. مؤلفه­ های ماتریس ثابت نیرو43

فهرست جدول­ها

عنوان صفحه

جدول 2-1 عناصر ماتریس ثابت نیرو43

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار 2-1. نوار انرژی الکترونی گرافیت33

نمودار 2-2. نوار انرژی الکترونی نانولوله­ ی کربنی36

نمودار 2-3. چگالی حالات در نانولوله­ ی کربنی38

نمودار 2-4. نوار سه بعدی انرژی فونونی گرافیت45

نمودار 2-5. نوار انرژی فونونی در راستای خطوط متقارن منطقه اول بریلوئن45

نمودار 2-6. نوار انرژی فونونی نانولوله­ ی کربنی47

نمودار 3-1. سطح فرمی در نانولوله­ های کربنی54

نمودار 3-2. منطقه­ ی تکرار شونده در نانولوله­ های کربنی60

نمودار 3-3. نقاط متقارن در مسئله پراکندگی61

نمودار 4-1. نرخ پراکندگی در دو نانولوله­ ی زیگزاگ و 63

نمودار 4-2. وابستگی دمایی نرخ پراکندگی63

نمودار4-3. تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی نانولوله ­ی 64

نمودار4-4. تابع توزیع در میدان ضعیف و قوی نانولوله­ ی65

نمودار 4-5. وابستگی سرعت میانگین الکترون به دما در نانولوله­ ی کربنی67

نمودار 4-6.توزیع سرعت در نانولوله­ های زیگزاگ67

نمودار 4-7. نمودار جریان – ولتاژ در مورد نانولوله­ های زیگزاگ68

نمودار 4-8. مقاومت نانولوله­ های مختلف ­69

فهرست پیوست­ها

عنوان صفحه

پیوست الف: توضیح روال واگرد73

چکیده انگلیسی78

خرید فایل

ژنراتور الکتریکی

ژنراتور الکتریکی

مقدمه

قبل از اینکه ارتباط بین مغناطیس و الکتریسته کشف شود، ژنراتورها از اصول الکتروستاتیک بهره می‌بردند. ماشین ویمشارت از القای الکتروستاتیک یا تأثیر کردن استفاده می‌کرد. ژنراتور واندوگراف از اثر تریبوالکتریک برق مالشی برای جدا سازی بارهای الکتریکی با استفاده از اصطکاک بین عایقها استفاده می‌کرد. ژنراتورهای الکتروستاتیک کارآمد نیستند و تنها برای آزمایشات علمی که نیازمند ولتاژهای بالا است، مناسب هستند.

فارادی

در سال 1831–1832م مایکل فارادی کشف کرد که بین دو سر یک هادی الکتریکی که بصورت عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، اختلاف پتانسیلی ایجاد می‌شود. او اولین ژنراتور الکترومغناطیسی را بر اساس این اثر ساخت که از یک صفحه مسی دوار بین قطبهای یک آهنربای نعل اسبی تشکیل شده بود. این وسیله یک جریان مستقیم کوچک را تولید می کرد.

دینامو

دینامو اولین ژنراتور الکتریکی قادر به تولید برق برای صنعت بود و کماکان مهمترین ژنراتور مورد استفاده در قرن بیست و یکم است. دینامو از اصول الکترومغناطیس برای تبدیل چرخش مکانیکی به یک جریان الکتریکی متناوب ، استفاده می‌کند. اولین دینامو بر اساس اصول فارادی در سال 1832 توسط هیپولیت پیکسی که یک سازنده تجهیزات بود، ساخته شد. این وسیله دارای یک آهنربای دائم بود که توسط یک هندل گردانده می‌شد. آهنربای چرخنده بگونه‌ای قرار داده می‌شد که یک تکه آهن که با سیم پوشانده شده بود، از قطبهای شمال و جنوب آن عبور می‌کرد. پیکسی کشف کرد که آهنربای چرخنده ، هر بار که یک قطبش از سیم پیچ عبور می‌کند، تولید یک پالس جریان در سیم می‌کند. به علاوه قطبهای شمال و جنوب آهنربا جریانها را در جهتهای مختلف القا می‌کنند. پیکسی توانست با اضافه کردن یک کموتاتور جریان متناوب تولیدی به این روش را به جریان مستقیم تبدیل کند.

دیناموی گرام

به هر حال هر دوی این طرحها دارای مشکل یکسانی بودند: آنها پرشهای جریانی القا می‌کردند که از هیچ چیز پیروی نمی‌کرد. یک دانشمند ایتالیایی به نام آنتونیو پاسینوتی این مسأله را با جایگزینی سیم پیچ چرخنده توسط یک سیم پیچ حلقه‌ای که او با سیم پیچی یک حلقه آهنی درست کرده بود، حل کرد. این بدان معنی بود که آهنربا همواره از بخشی سیم پیچ عبور می‌کرد که این مسأله موجب یکنواختی جریان خروجی می‌شد. زنوب گرام چند سال بعد در حین طراحی اولین نیروگاه تجاری در پاریس در دهه 1870م ، این طرح را دوباره ابداع کرد. طراحی وی با نام دینامی گرام معروف است. نسخه‌های مختلف و تغییرات زیادی از آن هنگام تا کنون در این طراحی بوجود آمده است، اما ایده اصلی چرخش یک حلقه بی پایان از سیم ، کماکان قلب تمامی دیناموهای پیشرفته باقی ماند.

مفاهیم

دانستن این مطلب مهم است که ژنراتور تولید جریان الکتریکی می‌کنند و نه بار الکتریکی که در سیمهای سیم پیچی‌اش وجود دارد. این تا حدودی شبیه یک پمپ آب است که ایجاد یک جریان آب می‌کند اما خود آب را ایجاد نمی‌کند. ژنراتورهای الکتریکی دیگری هم وجود دارند، اما بر اساس دیگر پدیده‌های الکتریکی نظیر: پیزو الکتریسته و هیدرو دینامیک مغناطیسی ، ساختار یک دینامو شبیه یک موتور الکتریکی است و تمام انواع عمومی دیناموها می‌توانند مانند موتورها کار کنند. همچنین تمامی انواع عمومی موتورهای الکتریکی می‌توانند مانند یک ژنراتور کار کنند.

ژنراتور اشعه ایکس

یک مولد یا ژنراتور اشعه ایکس وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را جهت لامپ اشعه ایکس فراهم می‌نماید. در واقع این وسیله انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید. این ژنراتور با یک منبع انرژی الکتریکی شروع می‌شود و سپس این انرژی را به نحوی تغییر می‌دهد تا نیاز لامپ اشعه ایکس را مرتفع سازد. لامپ به دو منظور به انرژی الکتریکی نیازمند است. ابتدا برای ملتهب نمودن فیلمان (کاتد) و تابش الکترون از آن ، سپس شتاب دادن به این الکترونها از کاتد به سمت آند. ژنراتور اشعه ایکس برای هر کدام از این اعمال دارای یک مدار خاص می‌باشد که به ترتیب مدار فیلمان و مدار ولتاژ قوی نامیده می‌شوند.

word: نوع فایل

سایز:772 KB

تعداد صفحه:38

خرید فایل

بررسی و تاثیر کاربرد پراکنده (DG) در سیستم های توزیع الکتریکی

بررسی و تاثیر کاربرد پراکنده (DG) در سیستم های توزیع الکتریکی

چکیده

استفاده از مولد های کوچک برای تولید برق بعد از ایجاد نیروگاههای بزرگ رنگ باخت اما با پیشرفت تکنولوژی های تولید برق در مقیاس کوچک و ایجاد تجدید ساختار در صنعت برق وتوجه به تلفات خطوط انتقال انرژی و همچنین بحث قابلیت اطمینان و مسائل زیست محیطی، باعث مطرح شدن مجدد این مولد ها در صنعت تولید برق شده است. در این مقاله ابتدا به تعریف DG[1] وبیان مزایای این مولد ها که نیروگاه های نامتمرکز یا فراگیر نیز نامیده می شوند، می پردازیم سپس قابلیت ها و کارکرد های مهم بخصوص مسائل محیط زیستی و معرفی چند تکنولوژی استفاده از منابع تجدیدپذیر برای تولید برق را بیان می کنیم. سپس انواع اتصالات DG به شبکه سراسری و بار را مورد بررسی قرار می دهیم و بعد از آن مشاهده خواهیم کرد که جایابی صحیح DG چه تاثیری بر تلفات خطوط می گذارد و در انتها اشاره داریم به مسائل اقتصادی و روند استفاده از تولید پراکنده در جهان و لزوم توجه به آن در کشور .

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1-1 مقدمه. 2

1-2 تولید پراکنده (DG) 4

1-3 علل رویکرد به منابع تولید پراکنده 6

1-4 علل رویکرد به منابع تولید پراکنده در ایران. 6

1-5 مزایای استفاده از تولید پراکنده 7

1-5-1 مزایای اقتصادی تولید پراکنده از دید مشترکین.. 8

1-5-2 مزایای اقتصادی تولید پراکنده از دید شرکت توزیع الکتریکی.. 9

1-6 معایب استفاده از تولیدات پراکنده 10

1-7 تولید پراکنده و مسائل زیست محیطی.. 10

2-1 معرفی انواع سیستم های تولید پراکنده 14

2-2 فن آوری های تولید پراکنده از منابع انرژی های نو. 15

2-3 اقبال جهانی به انرژی‌های نو. 17

2-4-1 توربین های بادی.. 18

2-4-1-1 توربین بادی با محور افقی.. 19

2-4-1-2 توربین بادی با محور عمودی.. 20

2-4-1-3 توربین‌های بادی امروزی.. 21

2-4-1-4 طراحی و ساخت توربین‌های بادی.. 21

2-4-1-5 آلودگی صوتی توربین‌های بادی.. 22

2-4-1-6 مزارع بادی و محیط زیست.. 22

2-4-1-7 توربین‌های بادی در ایران. 23

2-4-2 انرژی خورشیدی.. 24

2-4-2-1 فتوولتائیک.. 25

2-4-2-2 تاریخچه فتوولتاییک.. 26

2-4-2-3 فناوری‌های مختلف سلول‌های خورشیدی.. 26

2-4-2-4 نصب سلول‌های خورشیدی در جهان. 27

2-4-2-5 مزایای سیستم های فتوولتائیک.. 27

2-4-3 پیل سوختی (Fule Cell) 28

2-4-3-1 تاریخچه پیل‌های سوختی.. 29

2-4-3-2 انواع پیل سوختی.. 30

2-4-3-3 مزایای پیل‌های سوختی.. 31

2-4-3-4 معایب پیل‌های سوختی.. 32

2-4-4 انرژی زمین‌گرمایی.. 33

2-4-4-1 تاریخچه انرژی زمین‌ گرمائی.. 34

2-4-4-2 نیروگاه زمین گرمایی در ایران. 35

2-4-4-3 انواع استفاده از انرژی زمین گرمایی.. 36

2-4-4-3-1 نیروگاه زمین گرمایی با دو سیال. 36

2-4-4-3-2 نیروگاه زمین گرمایی با سیال تک فاز 37

2-4-4-3-3 نیروگاه‌های بخار خشک.. 37

2-4-4-3-3 نیروگاه‌های تبدیل به بخار سیال (Flash Steam) 37

2-4-4-3-4 نیروگاه چرخه دوگانه. 38

2-4-4-4 مزایای انرژی زمین گرمایی.. 38

2-4-4-5 معایب انرژی زمین گرمایی.. 39

2-4-5 زباله سوز 40

2-4-5-1 تولید انرژی از زباله. 42

2-4-5-2 خطوط جداسازی.. 43

2-4-5-3 تولید برق از زباله در کلان شهرها 43

2-4-5-4 زباله سوزهای حاوی مواد آلی.. 44

2-4-5-5 مشکلات زیست محیطی زباله سوزها 45

2-4-5-6 آلودگی هوا 47

2-4-6 انرژی جزر و مد و امواج دریا 48

3-1 اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه. 52

3-1-1 سیستم DG مستقل از شبکه سراسری برق باشد: 52

3-1-2 سیستم DG متصل به شبکه سراسری برق باشد: 52

3-2 تکنولوژی های اتصال. 54

3-2-1 ژنراتورهای سنکرون. 54

3-2-2 ژنراتورهای آسنکرون. 55

3-2-3 مبدل الکترونیک قدرت (Power Electronic Converter) 55

3-3 قوانین اتصال. 55

3-4 جایابی منابع تولیدات پراکنده (DG) 56

3-5 حفاظت سیستم های تولید پراکنده 60

3-5-1 مسائل حفاظت نوعی.. 60

3-5-2 تأثیر در خروج بی موقع(Sympathetic Tripping) 60

3-5-4 خطای بازبست (Failure of the Reclosing) 63

3-6 سیستم ها توزیع دارای تولیدات پراکنده 65

3-7 جزیره ای کردن (Islanding) DG به منظور بهبود قابلیت اطمینان. 66

4-1 ارزیابی اقتصادی فن آوری های تولید پراکنده 68

4-2 توجیه اقتصادی DG برای شرکت های الکتریکی.. 69

4-3 توجیه اقتصادی DG برای مشترکین.. 69

4-4 بررسی مسایل اقتصادی یک پروژه DG.. 70

4-5 تحلیل و مقایسه اقتصادی.. 71

4-6 تحلیل و مقایسه اقتصادی طرح های برق رسانی به مصرف کنندگان دوردست.. 73

نتیجه گیری و پیشنهادات.. 74

اختصارات.. 76

واژه نامه. 80

منابع. 84

خرید فایل

بررسی سیستمها و شبکه های الکتریکی

بررسی سیستمها و شبکه های الکتریکی

«مقدمه»

از آنجا که امروزه اهمیت سیستمها و شبکه های الکتریکی اعم از خطوط انتقال شبکه توزیع هوایی و زمینی در همه جوامع بشری را می توان به سلسله اعصاب آدمی تشبیه نمود چنانچه خللی در قسمتی از سیستم انتقال و یا توزیع در گوشه ای از کشور رخ دهد اثر خود را در تمامی جامعه کم و بیش می گذارد خصوصا با پیشرفت جوامع در همه سطوح زندگی لزوم نیاز به وجود سیستم توزیع وانتقال انرژی الکتریکی همگون و منظم افزایش می یابد از این رو بالابردن کیفیت خطوط انتقال و شبکه های توزیع دیگر متعلقات آن ایجاد نظم وهماهنگی در کارهای مربوطه و رفع نواقص و کمبودها می تواند شرایط زندگی بهتری را برای جامعه فراهم نماید. در شرایط فعلی جامعه که پیشرفت در امور صنعتی را ایجاب می نماید توسعه بخش انتقال و خوصوصا توزیع انرژی الکتریکی اهمیت بیشتری پیدا کرده است .

زیرا در قیاس انواع انرژی ها؛ انرژی الکتریکی بسیار اقتصادی و بدور از هر گونه عوارض و ضایعات جانبی و از همه مهمتر اینکه نسبت به سایر انرژی ها و بطور کلی مانور آن در استفاده های گوناگون در زندگی زیاد می باشد.

بطور خلاصه می توان محاسن و مزایای انرژی الکتریکی در قیاس با سایر انرژیها را به موارد زیر اشاره نمود:

1. 1. انتقال مقادیر زیادی انرژی الکتریکی به آسانی امکان پذیر است.
2. 2. انتقال این انرژی به فواصل طولانی به آسانی امکان پذیر است.
3. 3. تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم ودارای راندمان نسبتا بالایی می باشد
4. 4. قابلیت کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی به سایر انرژیها به آسانی امکان پذیر است.

بطور کلی سیستم انرژی الکتریکی دارای 3 قسمت اصلی می باشد:

1. 1. مرکز تولید نیرو ( توسط نیروگاه )
2. 2. خطوط انتقال نیروی برق
3. 3. شبکه های توزیع نیروی برق

موارد مهمی که همواره باید مورد توجه و عمل شرکتهای توزیع برق قرار گیرد عبارتند از:

1. 1. زیبای و همگونی شبکه های هوایی
2. 2. استحکام و دوام و پایداری شبکه پیش بینی شده باشد.
3. 3. جنبه اقتصادی شبکه های توزیع مورد توجه قرار گیرد.

لازم به ذکر است که سه مورد اخیر در محیط وموقعیت و شرایط گوناگون می تواند متفاوت باشد.

بعنوان مثال در جایی زیبای اهمیت و الویت را دارا می باشد ودر جایی دیگر استحکام و پایداری شبکه ودر موارد و موقعیت دیگر علاوه بر موارد فوق امر اقتصادی را مورد توجه قرار داد. عدم رعایت شرایط و موارد فوق باعث اتلاف هزینه و انرژی و ایجاد نابسامانی را در پی خواهد داشت.

________________________________________________

فهرست مطالب

مقدمه

مقایسه شبکه های هوایی و زمینی

مشخصات مکانیکی و الکتریکی خطوط هوایی

نگهدارنده های خطوط

پایه ها

برجها و دکلهای فولادی

کراس آرم یا کنسول و انواع آن

هادیهای خطوط توزیع و انتقال

مقره های خطوط هوایی

انواع کلمپ

ترانسفورماتور

انواع برقگیر و نصب آن

فلش یا شکم سیم

روشهای کاهش مقاومت اهمی زمین

انواع مبدلها

ترمز الکتریکی و لزوم آن

موتور DC

ترمز الکتریکی

روشهای کنترل سرعت موتورهای DC

کنترل سرعت توسط یکسو کننده های قابل کنترل

یکسو کننده ها با دیود هرز گرد کنترل شده

کنترل توسط برشگرها

خرید فایل

آیین نامه ایمنی تأسیسات الکتریکی با اتصال به زمین و اهداف آن

آیین نامه ایمنی تأسیسات الکتریکی با اتصال به زمین و اهداف آن

فصل اول :‌

تعاریف

آیین نامه ایمنی تأسیسات الکتریکی با اتصال به زمین

بخش اول :‌کلیات

1-هدف ، ایجاد محیط ایمن از نظر برق گرفتگی با توجه به مقررات ودستور العمل های این آیین نامه می باشد

2-دامنه کاربرد – این آیین نامه برای اجرا در کلیه کارگاه ها مشمول قانون کار که ولتاژ نامی مؤثر سیستم های برقی آنها حداکثر 1000 ولت جریان متناوب می باشد تدوین گردیده است .

3-حداکثر مقاومت اتصال زمین مجاز برای هر سیستم حفاظتی ( دو اهم ) بر مبنای ولتاژ فاز 380 ولت تعیین گردیده و همین مقدار برای مدارهای با ولتاژ فاز حداکثر 1000 ولت نیاز قابل قبول است چنانچه در موارد و تحت شرایط خاصی که ایجاد اتصال زمین مؤثر با مقاومت کل سیستم ( دو اهم ) امکان پذیر نباشد باید مجوز لازم در این مورد ازوزارت کار اخذ گردد.

4-رعایت کلیه مقررات این آیین نامه الزامی بوده و عدم اجرای موارد پیش بینی شده یا انجام نیمه کاره آنها سبب بی اثر شدن و در نتیجه کل سیستم ایمنی مربوطه خواهد گردید.

بخش دوم – تعاریف

واژه های به کار رفته در این آیین نامه به شرح زیر تعریف می گردد:

1-تجهیزات الکتریکی – مصالح و تجهیزاتی که برای تولید ، تبدیل و یا مصرف انرژی الکتریکی به کار می روند از قبیل مولدها ، موتورهای برق ، ترانسفورماتورها ، دستگاه های برقی ، دستگاه های اندازه گیری ، وسایل حفاظتی و مصالح الکتریکی .

2-تأسیسات الکتریکی – هر نوع ترکیبی از وسایل و مصالح به هم پیوسته الکتریکی در محل یا فضای معین

3-مدار الکتریکی ( مدار ) ترکیبی از وسایل و واسطه ها که جریان الکتریکی می تواند از آنها عبور نماید .

4- قسمت برقدار – هر سیم یا هادی که در شرایط عادی تحت ولتاژ الکتریکی باشد

5-بدنه هادی – قسمتی که به سادگی در دسترس بوده و در حالت عادی برقدار نمی باشد ولی ممکن است در اثر بروز نقصی در دستگاه برقدار شود .

6- قسمت های بیگانه – هادی زمین شده یا قسمت هادی که جزئی از تأسیسات الکتریکی را تشکیل نداده باشد ( نظیر اسکلت فلزی ساختمان ها ، لوله های فلزی ، گاز ، آب و حرارت مرکزی و غیره )

7-هادی حفاظتی – هادی هایی که از آن در اقدامات حفاظتی در برابر برق گرفتگی هنگام بروز اتصالی استفاده شده و بدنه های هادی را به قسمت های زیر وصل می نماید :

- بدنه های هادی دیگر

- قسمت های هادی بیگانه

- الکترود زمین برق دار زمین شده

8-هادی خنثی – هادی ای که به نقطه خنثی وصل بوده و به منظورانتقال انرژی الکتریکی از آن استفاده می شود

9-الکترود زمین – یک یا چند قطعه هادی که به منظور برقراری ارتباط الکتریکی سیستم یا جرم کلی زمین ، در خاک مدفون شده باشد .

10- الکترودهای زمین مستقل از نظر الکتریکی – الکترودهایی هستند که فواصل آنها از یکدیگر به قدری است که در صورت عبور حداکثر جریان ممکن از آنها ولتاژ الکترودهای دیگر به مقدار قابل ملاحظه ای تحت تأثیر قرار نگیرند .

11- مقادیر اسمی ( جریان ، توان ، سطح مقطع ..)

الف ) درمورد ابعاد و دیگر مشخصات مکانیکی ، مقدار اسمی مشخص کننده کمیت معینی در حدود رواداریهای تعیین شده می باشد .

ب) در مورد کمیت هایی نظیر توان جریان ولتاژ و غیره که مقدار واقعی آنها بستگی به عوامل دیگری مانند تغییرات در مصرف افت ولتاژ و غیره دارد ، مقدار اسمی کمیتی است که در اثر آن دما و تنش های مکانیکی یا الکترومغناطیسی در دستگاه مولد موتور یا وسایل مصرف کننده دیگر در شرایط متعارفی محیط کار از مقادیر مجاز مربوطه تجاوز نخواهد نمود.

12- جریان اتصال کوتاه – اضافه جریانی است که در اثر متصل شدن دو نقطه با پتانسیل های مختلف در موقع کار عادی از طریق امپدانسی بسیار کوچک بوجود آمده باشد .

13- جریان اتصالی – جریانی است که به زمین جاری می شود .

14- جریان اتصالی به زمین – جریان اتصالی است که به زمین جاری می شود

15- جریان احتمالی اتصال کوتاه – جریانی است که احتمال بروز آن در اثر اتصال کوتاه در یک نقطه یا روی ترمینال های سیستم یاتأسیسات مورد نظر وجود دارد .

16- جریان برق گرفتگی (‌جریانی که از نظر پاتوفیزیولوی خطرناک است )

خرید فایل

سیستم فرمان الکتریکی ESP

سیستم فرمان الکتریکی ESP

مقدمه:

در اتومبیلهای امروزی بسته به نیروی قابل استفاده و مورد احتیاجشان با فرمانهای هیدرولیکی – الکتروهیدرولیکی – الکتریکی تجهیز می شوند.

در همة موارد ذکر شده بدون توجه به نوع سیستم هدایتی که بدان مجهز می باشند همة آنها از طریق ستون فرمان دارای یک ارتباط مکانیکی بین فرمان و چرخها می باشد.

اما در سیستم فرمان الکتریکی Steerby wire این ستون فرمان حذف شده و در این سیستم بین غربیلک فرمان و چرخها هیچ رابط مکانیکی وجود ندارد که این خود دلیل برتر شدن این سیستم نسبت به سیستم فرمانهای دیگر شده است.

سیستم هدایت الکتریکی که در عکس شماره 1 نشان داده است با سیستم هدایتی هواپیماهای مدرن امروزی قابل مقایسه است. که در آنها دستورات خلبان از طریق یک مدار به دستگاهها و قسمتهای مورد نظر فرستاده شده و در آنجا دستگاه مورد نظر دستور دریافت کرده و حرکت مورد نظر خلبان صورت می گیرد.

دلایل طراحی سیستم:

1- جلوگیری از قفل شدن و بلوکه شدن در هنگام رانندگی که راننده در هر زمان که بخواهند می تواند فرمان دهد.

2- فرمان نمی تواند خود به خود و بدون دخالت راننده پیچیده شود یعنی اینکه هیچ نوع حرکت و جهت دهی بدون دستور راننده انجام نمی شود.

3- در هنگام تصادف به علت نبودن ستون فرمان هیچ گونه ضربه ای به غربیلک فرمان و به راننده منتقل نمی شود که یکی از مهمترین نکات ایمنی را برقرار می کند.

4- به علت نبودن ستون زمان و اهرم بندی آن اولاً به مقدار کمی از وزن سیستم فرمان می کاهد ثانیاً باعث نرم تر شدن غربیلک فرمان می شود که می توان با نیروی بسیار کم آن را هدایت کرد.

تشریح عمل کرد سیستم :

معرفی ساختمان:

شامل دو مدار ارتباطی بین پنیون زیر فلکه فرمان و پنیون مستقر روی میل فرمان وسط – دو موتور الکتریکی – 2 عدد سنسور زاویه – 2 عدد سنسورگشتاور – حافظه مرکزی یا Ecu مدارات برقی ارتباط دهنده بین ECU و سنسورها و موتورهای الکتریکی – میل فرمان وسط شغال دست و سگدست و محور چرخها می باشد.

انتظاراتی که از سیستم می رود: اولاً باید مانند سیستم فرمانهای قبلی هدایت خودرو را انجام دهد. ثانیاً چون ستون فرمان وجودندارد باید حس حرکت خودرو را در غربیلک و از آن به راننده به وجود آورد.

نحوة عمل کرد سیستم:

سنسور زاویه شماره 1 که در کنار پنیون شماره 1 نصب شده مقدار چرخش پنیون متصل به فلکه فرمان را اندازه گرفته و با پالس مغناطیسی به ECU منتقل می کند. بنابراین ما با چرخاندن فلکه فرمان عملاً درخواست خود را برای چرخش چرخها به Ecu منتقل می کند.

سنسور گشتاور، سنسوری می باشد که در روی پنیون شماره 2 سوار شده و مقدار گشتاور مورد نیاز برای چرخش چرخها را اندازه گرفته و به Ecu منتقل می کند و Ecu که اطلاعات را از این دو سنسور دریافت می کند با جداول و اطلاعات اولیه که توسط کارخانه در آن طراحی شده مقایسه کرده و مقدار انرژی الکتریکی لازم که باید به موتورها داده شود تا درخواست راننده را اجابت کند اندازه گیری می کند و به موتورها منتقل می کند. موتور نیز با چرخاندن پنیون که با نشانه ای میل فرمان وسط درگیر است عملاً کار سیستم اهرم بندی فرمانهای ساده قبلی را انجام می دهد.

خرید فایل

انواع موتورهای الکتریکی و کاربرد آنها

انواع موتورهای الکتریکی و کاربرد آنها

________________________________________

انواع موتورهای متناوب :

چون مقدار زیادی از قدرت الکتریکی تولید شده بصورت متناوب میباشد ، بیشتر موتورها طوری طرح شده اند که با جریان متناوب کار کنند . این موتورها در بیشتر موارد میتوانند دو برابر موتورهای جریان مستقیم کارکنن و زحمت آنها در موقع کارکردن کمتر است ، چون در موتورهای جریان مستقیم همیشه اشکالاتی در کموتاسیون آنها ایجاد میشود که مستلزم عوض کردن ذغالها یا زغال گیرها و یا تراشیدن کلکتور است . بعضی موتورهای جریان متناوب با موتورهای جریان مستقیم کاملا فرق دارند ، بطوریکه حتی در آنها از رینگ های لغزنده هم استفاده نمیشود و برای مدت طولانی بدون ایجاد درد سر کار میکنند .

موتورهای جریان متناوب ، عملا برای کارهایی که احتیاج به سرعت ثابت دارند ، مناسب هستند . چون سرعت آنها به فرکانس جریان متناوب اعمال شده به سر های موتور ، بستگی دارد . اما بعضی از آنها طوری طرح شده اند که در حدود معین ، دارای سرعت متغیر باشد .

موتورهای جریان متناوب میتوانند طوری طرح شوند که با منبع جریان متناوب یک فاز یا چند فاز کار کنند . ولی چه موتور یک فاز باشد و یا چند فاز ، روی اصول یکسانی کار میکنند ، اصول مزبور عبارتست از این که جریان متناوب اعمال شده به موتور یک میدان مغناطیسی گردانی تولید میکند و این میدان باعث میشود که روتور بگردد .

موتورهای جریان متناوب عموما به دو نوع تقسیم بندی می شوند :

1- موتورهای سنگرون

2- موتورهای القایی .

موتور سنکرون در واقع یک آلترناتور است که بعنوان موتور کار میکند و در آن جریان متناوب به استاتور و جریان مستقیم به روتور اعمال میشود موتورهایی القایی شبیه به موتورهای سنگرون هستند با این تفاوت که در آنها روتور به و منبع قدرت وصل میشود .

از دو نوع موتورهای جریان متناوب ذکر شده ، موتورهای القائی به مراتب خیلی بیشتر از موتورهای سنکرون مورد استفاده قرار میگیرند .

میدان گردان :

همانطور که گفته شد میدان گردانی که از اعمال جریان متناوب به موتور ، تولید میگردد باعث گردش روتور میشود . اما قبل از اینکه یاد بگیرید چگونه یک میدان گردان باعث حرکت روتور میشود ، باید اول درک کنید که چگونه یک میدان گردان باعث حرکت روتور میشود ، باید اول درک کنید که چگونه میتوان میدان مغناطیسی گردان تولید کرد . دیاگرام زیر، یک استارتور سه فازه را نشان میدهد که جریان متناوب سه فاز آن اعمال شده است ، همانطور که نشان داده است ، سهم پیچها بصورت دلتا به یکدیگر اتصال دارند و کلاف هر یک از سیم پیچها بصورت دلتا به یکدیگر اتصال دارند و دو کلاف هر یک از سیم پیچها در یک جهت سیم پیچی شده است .

در هر لحظه ، میدان مغناطیسی تولید شده بوسیله هر یک از سیم پیچها بستگی دارد به جریانی که از آن میگذرد . اگر جریان صفر باشد ،میدان مغناطیسی هم صفر خواهد بود اگر جریان ماکزیمم باشد ، میدان مغناطیسی هم ماکزیمم خواهدبود و چون جریان فازها 120 درجه با هم اختلاف فاز دارند ، میدان های مغناطیسی تولید شده هم 120 درجه با هم اختلاف فاز خواهند داشت . حال سه میدان مغناطیسی مزبور که در هر لحظه وجود دارند ، با هم ترکیب میشوند و یک میدان منتجه تولید میکنند که روی روتور عمل میکند . در آینده خواهید دید که هر لحظه میدان های مغناطیسی ترکیب میشوند ، میدان مغناطیسی منتجه پیوسته در حال حرکت است و بعد از هر سیکل کامل جریان متناوب ، میدان مغناطیسی مزبور هم با اندازه 360 درجه یا یک دور دوران میکنند.

دیاگرام زیر ، شکل موج جریانهای اعمال شده به استاتور سه فازه مزبور را نشان میدهد . این شکل موج ها 120 درجه با هم اختلاف فاز دارند . شکل موجهای مزبور میتوانند نشان دهنده سه میدان مغناطیسی باشد که بوسیله هر یک از سیم پیچ تولید میشود . به شکل موجها وابسته شده است که مشابه فاز مربوطه میباشد با استفاده از شکل موجها ، میتوانیم در هر 6/1 دور ( معادل 60 درجه ) میدانهای مغناطیسی تولید شده را با هم ترکیب کنیم تا جهت میدان مغناطیسی منتجه پیدا شود. در نقطه 1 ( شکل موج C مثبت وشکل B منفی است .به عبارت دیگر جریانهای گذرنده از سیم پیچ های فاز C,B غیر هم جهت هستند و بنابراین جهت میدانهای مغناطیسی ناشی از C,B هم غیر هم جهت هستند . در بالای نقطه 1 جهت میدان بطرز ساده ای نشان داده شده است . توجه داشته باشید که B1 قطب شمال و B قطب جنوب است همین ترتیب C قطب شمال و C1 قطب جنوب است . چون درنقطه1 هیچ جریانی از سیم پیچ فاز نمیگذرد ، میدان مغناطیسی آن صفر است .

نقطه 2یعنی 60 درجه بعد ، شکل موج جریانهای فازهای B,A مساوی و مخالف یکدیگر و شکل موج C صفر است و بنابراین میدان مغناطیسی منتجه باندازه60 درجه دیگر گردیده است . درنقطه 3 ، شکل موج B صفر است و میدان مغناطیسی منتجه با اندازه 60 درجه دیگر میگرد و به همین ترتیب از نقطه 1تا نقطه 7 ( مشابه یک جریان متناوب 9 میدان مغناطیسی منتجه باندازه یک دور کامل میگردد .

فهرست مطالب

انواع موتورهای متناوب

میدان گردان

موتور سنکرون

موتور القایی

موتورهای القایی دو فازه

موتور یک فاز

موتورهای القایی با قطب های شکاف دار

موتور سنکرون

موتورهای القایی

دستگاههای الکترومکانیکی

مدارهای ریله

کلیدهای قدرت

ترانسفورماتور

پست های فشار قوی

انواع پست ها

اجزاء تشکیل دهنده پستها

ترانسفورماتورهای قدرت

دستگاههای حفاظت کنترل ترانسفورماتورها

رله بوخهلتس

خرید فایل

بهبود خواص الکتریکی برقگیرهای اکسید روی در اثر استفاده از پودرهای نانومتری

بهبود خواص الکتریکی برقگیرهای اکسید روی در اثر استفاده از پودرهای نانومتری

چکیده:

با توجه به اثرات بسیار مفید کاهش اندازه دانه ها بر خواص قرصه های برقگیر که در تحقیقات گوناگون گزارش شده است، برقگیر اکسید روی از پودر نانومتری تهیه شده به روش آسیاب تولید شد . پودر مورد استفاده برای ساخت برقگیر توسط آسیاب گلوله ای با انرژی بالا در ا بعاد نانومتری تولید و سپس توزیع اندازه ذرات پودر توسط دستگاه زتاسایزر و مورفولوژی نانوپودرهای حاصل توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد بررسی قرار گرفت . آنالیز فازهای حاصل توسط صورت گرفت و سرانجام نمونه های پرس شده به شکل قرص، در دماهای مختلف زینتر شدند و در نهایت منحنی ولتاژ - شدت جریان نمونه ها توسط دستگاه مولتی متری اندازه گیری شد ...

خرید فایل

بهبود خواص الکتریکی وریستور اکسید روی با تغییر منحنی دمایی زینترینگ

بهبود خواص الکتریکی وریستور اکسید روی با تغییر منحنی دمایی زینترینگ

چکیده

وریستورهای اکسید روی سرامیک‌های نیمه رسانا می­باشند که دارای خصوصیات الکتریکی غیرخطی هستند که ناشی از مرز دانه­ها و ریز ساختار وریستوری می‌باشد. در این مقاله به مطالعه تاثیر دمای زینترینگ بر روی خواص الکتریکی وریستورهای اکسید روی می­پردازیم. تغییر دمای زینترینگ منجر به تغییر دانسیته وریستور، حفره­های داخلی و غلظت دهنده­ها در مرز دانه ­می­گردد که موجب تاثیر بر روی خواص الکتریکی و مکانیکی وریستور اکسید روی می­شود. اکسید بیسموت در دماهای پایین­تر از دمای زینترینگ ذوب شده و فاز مایع تشکیل میدهد. این فاز در مرز دانه­های اکسید روی کاملا کشیده می­شود؛ در واقع این فاز خاصیت عایق الکتریکی وریستور را افزایش می­دهد. سپس اکسیدهای فلزی افزوده شده به وریستور شامل اکسید منگنز، اکسید کروم، اکسید نیکل، اکسید بور و اکسید کبالت در مرز دانه­های اکسید روی و در دانه­های اکسید آنتیموان حل شده و فاز اسپینل تشکیل می­دهند. فاز اسپینل موجب پایداری در وریستور می­گردد. تصاویر میکروسکوپی از سطح وریستور اکسید روی برای دماهای زینترینگ مختلف نشان می­دهد که در دمای زینترینگ ۱۱۰۰ درجه سیلسیوس فازها به خوبی توزیع می­گردند؛ از طرفی تخلخل­ها­ در وریستور در این دما کاهش می­یابد. مشخصات دی­الکتریک، آنالیز دانسیته جریانی برحسب میدان الکتریکی و ضریب غیرخطی وریستورها به صورت تابعی از دمای زینترینگ بیان می­گردد. پس از اندازه­گیری مشخصات الکتریکی مشاهده می­گردد بهترین مشخصات الکتریکی وریستور، مربوط به وریستور با دمای زینترینگ ۱۱۰۰ درجه می­باشد.

خرید فایل

بررسی برق میدان الکتریکی

بررسی برق میدان الکتریکی

تنها جملات خطی در میدان الکتریکی حفظ شده اند ، و فرکانسهای زاویه ای به نوسانات طبیعی مربوط می شود و انتظار می رود تا در حضور میدان نوسان ناپدید گردند . ضرایب برای اولین تخمین صورت زیر ارائه داده شده است .

که ما بجایی اختلال سریع در 0 ‏= t یک حد و یک افزایش آرام را در نظر گرفته ایم . با جایگزینی این نتیجه و ترکیب پیچیدة آن در معادلة ( 2 ـ 77 ) حاصل بدست می‌آید:

به دلیل اینکه معادلة ( 2 ـ 79 ) که در آن ، شکل معادلة (2ـ15) را دارد ، چنین استنباط می گردد که قابلیت پلاریزاسیون الکترونیکی وابسته به فرکانس بصورت زیر خوانده می شود :

( 2 ـ 80 )

یک ثابت بدون بعد ، با ویژگی گذار از :

( 2 ـ 81 )

شدت نوسان نامیده می شود . در حد فرکانس پایین ، که با معادلة ( 2 ـ 80 ) ارائه می گردد به قابلیت پلاریزاسیون استاتیک که با معادلة ( 2 ـ 19 ) تعریف شده ، تغییر می کند که برای به سادگی بدست می آید . پلاریزاسیون الکترونیکی ، یعنی معادلة ( 2 ـ 80 ) ، به صورت مجموع روی توزیع بسیاری از رزنانسهای الکترونیکی مربوط به انتقالهای اتمی ، نوشته می شود . هنگامیکه انرژی الکترو مغناطیسی اختلاف انرژی دو تراز الکترون را برابر می کند ، الکترون به موقعیت بالاتر منتقل می گردد . درصورت عدم وجود نوسان ، الکترون با انتشار فوتون در طول موجهای ماوراء بنفش یا کوتاهتر ، به موقعیت اولیه بر می گردد .

بنابراین بدیهی است که نمایش طرح وار آن که درشکل ( 2 ـ 6 ) ارائه می شود ،
تنها نمایانگر ناحیة فرکانسی است که در آن قابلیت پلاریزاسیون یونی مشخص
است .

مکانیک کوانتمی ، مدل توصیف قابلیت پلاریزاسیون یونی لورنتس را اثبات می کند که در آن الکترونها با نیروهای نیمه الاستیکی به محلهای ثابت متصل می شوند . مدل کلاسیک لورنتس ، روش ساده ای را برای ثابتهای اپتیکی دی الکتریکهای پر اتلاف ، فراهم می کند . که مستعدترین دی الکتریکها برای تخمین آزمایشی ساده می باشند . معادلة حرکت برای یک الکترون پیوند در یک میدان هارمونیک ، که دارای نیروی برگرداننده به حالت اول و نشان دهنده کاهش مقدار جنبش الکترون در نتیجة نوسانات می باشد ، به شکل زیر در می آید :

( 2 ـ 82 )

که و به ترتیب نیرو و ثابتهای نوسان می باشند . معادلة ( 2 ـ 82 ) حرکت هارمونیک نوسانی در اثر نیرو را توضیح می دهد که با جایگذاری در آن معادله داریم :

( 2 ـ 83 )

این جواب به نوسان در حالت ثابت و یکنواخت الکترونها در فرکانس میدان هارمونیک مربوط است .

اگر N تعداد الکتروها ی واحد حجم باشد ، و هر یک از آنها به اندازة مسافت از موقعیت تعادل خود حرکت نماید ، متوسط پلاریزاسیون الکترونیکی
می باشد که با جایگزینی معادلة ( 2 ـ 83 ) بدست می آید .

( 2 ـ 84 )

که فرکانس پلاسما می باشد :

( 2 ـ 85 )

مشخص می شود که برای z=1 و به تبدیل می شود . اگر ما حرکت یکنواخت الکترونهای پیوند را در نظر بگیریم ، میدان را می توان با معادلة
(2-28 ) ارائه داد و شکل معادلة ( 2 ـ 84 ) بصورت زیر می شود :

( 2 ـ 86 )

که می توان آن را برای حل نمود تا معادلة زیر بدست آید :

( 2 ـ 87 )

که فرکانس رزنانس بصورت زیر داده می شود :

( 2 ـ 88 )

این نتیجه که مشابه نتیجة بدست آمده از قابلیت قطبی شدن یونی ، معادلة (2-73) ، می باشد نشان می دهد که هر گاه الکترونها به جای اتمهای مجزا به یک شبکه بلوری متصل شوند ، فرکانس رزنانس توزیع الکترونیکی در گذردهی نسبی تغییر می کند . با توجه به معادلة (2 ـ20 ) ، معادلة ( 2 ـ 84 ) پذیرفتاری پیچیده الکترون را مشخص
می کند :

( 2 ـ 89 )

حتی اگر بارهای آزاد وجود نداشته باشند ، یک دی الکتریک اتلافی را توصیف می کند . با جایگذاری معادلة ( 2 ـ 89 ) در معادلة می توان
به یک گذردهی پیچیده دست یافت که بصورت زیر نوشته می شود :

( 2ـ 90 )

می توان ثابتهای اپتیکی را به شکلی مشابه ثابتهای مناسب برای جامدات هادی نور ، ، وارد نمود به شرط آنکه ضریب شکست داده شده کمیتی پیچیده باشد . اگر به اندازة کافی کوچک باشد برای آنکه مقدار مطلق عدد مرکب در سمت راست در مقایسه با واحد کوچک باشد ، برای تمام فرکانسها می توانیم تخمین بزنیم :

( 2 ـ 91 )

که ثابتهای اپتیکی n و n_i بصورت زیر ارائه می شوند :

( 2 ـ 92 )

در یک ناحیه به اصطلاح هادی نور ( شفاف ) ، که برای فرکانسهای زیر فرکانس رزنانس روی می دهد ، که ، معادلات ( 2 ـ 92 ) نشان می‌دهند که و ما رابطة پراکندگی را بدست می آوریم که وابستگی فرکانس به n را بصورت زیر ارائه می دهد :

( 2 ـ 93 )

این ضریب شکست یا انکسار بیشتر از یک است و با افزایش فرکانس افزایش
می یابد . چنین رفتاری که مختص اکثر بلورهای یونی و مولکولی در ناحیة مرئی طیف است ، پراکندگی نرمال نامیده می شود .

در مجاورت فرکانس رزنانس ما را تنظیم می‌کنیم بطوریکه و معادلات ( 2 ـ 92 ) بصورت زیر تغییر می کنند :

( 2 ـ 94 )

همانگونه که در شکل ( 2 ـ 7 ) ترسیم می گردد n و n_i وابسته به فرکانس می باشند . ناحیة فرکانس که در آن n بطور مشخص از صفر تغییر می کند ، ناحیة جذب نامیده می شود در این ناحیه n برای به حداکثر می رسد و سپس در تا حداقل کاهش می یابد . این رفتار بعنوان پراکندگی غیر عادی مورد توجه قرار می گیرد که

(5-1) شکست دی الکتریکی :

تعریف : خرابی دی الکتریکها تحت تنش الکتریکی شکست نامیده می شود و از نظر عملی زمینة مطالعة فوق العاده مهمی است . اغلب دیده می شود که مواد مشابه تحت شرایط صنعتی واقعی ، گسترة وسیعی از قدرتهای دی الکتریکی را که به نوع کاربردشان وابسته می باشند ارائه می دهند . بهر حال ، حتی در جایی که به ظاهر شرایط کاربردی و توزیع میدان یکسانند دیده می شود که باز هم شکست در گسترة وسیعی از تنشهای اعمال شده گسترده است علاوه بر آن تحت شرایط آزمایشگاهی ، اندازه گیریهای انجام شده عموماً این شکست را در قدرتهای میدان پایین تری از آنچه برای مادة خالص است ، بدست می دهند .

برای درک ساز و کارهای اساسی شکست ، لازم است شرایط کنترل شده در آزمون آزمایشگاهی دقیقاً حفظ شود . بنابراین از تمرکزهای میدان بالا در لبه های الکترودها باید جلوگیری شود و مادة تحت آزمایش باید خالص و همگن باشد و اتمسفر باید به دقت کنترل شود .

قبل از اینکه به بررسی تعدادی از سازو کارهای اساسی شکست بپردازیم لازم است ساختار الکترونی دی الکتریکهای خالص را بررسی کنیم .

(5ـ2) الکترونها در عایقها :

هنگامیکه اتمها برای تشکیل جامد نزدیک هم آورده می شوند ، ترازهای مجاز گسستة انرژی مربوط به الکترونها در اتم آزاد پهن شده و به نوارهای انرژی مجاز تبدیل
می شوند . در دمای صفر مطلق ، در بلور کامل بدون نقص ، این نوارها با الکترونهایی که دارای انرژی معین اند ، پر می شوند . با افزایش دما ، الکترونها انرژی کسب کرده و اگر انها دقیقاً مقدار انرژی انتقال را کسب کنند ، بخشی از انها به سطوح انرژی بالاتر حرکت می کنند .

نوارهای انرژی که مربوط به الکتروهای مقید به اتمهای مادر می باشند ، نوار ظرفیت نامیده می شوند . هنگامیکه الکترونها از چنین انرژیهایی انتقال می یابند ، از اتمهای مادر رها می شوند و نواری که به ان منتقل می گردند به نوار رسانایی موسوم است .
همینکه الکترونها در نوار رسانایی قرار بگیرند برای جابجایی در بلور آزاد خواهند
بود .

در عایقها نوارهای ظرفیت و رسانایی توسط گاف انرژی بزرگی از هم جدا هستند . این گاف چنان بزرگ است که در دمای اتاق الکترونها نمی توانند انرژی گرمایی لازم برای انتقال به نوار رسانایی را کسب کنند . بنابراین به اتمهای مادر مقید می مانند و چون قادر به جابجایی در بلور نخواهند بود رسانایی الکتریکی ایجاد نمی کنند .

بلور دی الکتریک کامل ، نارسانایی کامل با رسانندگی الکتریکی صفر خواهد بود . در عمل تمام بلورها باید یکی یا بیشتر از انواع ناکاملیهای زیر را شامل باشند .

1 ) تهیجاها و میانین ها : اینها در بلورهایی رخ می دهند که ناخالصی ندارند و دارای تناسب استیوکیومتری باشند . تهیجاها مکانهای شبکه ای خالی اند یعنی نقاطی که باید درآنها اتمها حضور داشته باشند ، ولی وجود ندارند . میانین ها ، یونهایی هستند که در موقعیتهای بین نقاط شبکه ای قرار گرفته اند ، یعنی نسبت به آرایة منظم اتمها در شبکة بلورین جابجا شده اند .

2 ) غیر استیوکیومتری : در بلوری که عنصر خالص نیست ، ممکن است مقدار کمی اضافه از یک نوع اتم ، نسبت به تناسبهای ترکیب دقیق شیمیایی بلور ، وجود داشته باشند . اتمهای اضافه می توانند به موقعیتهای میان شبکه ای منتقل شوند یا شبکه ممکن است خودش را باز ترتیب نماید بطوریکه تهیجاها وجود داشته باشند .

3 ) ناکامیهای ناشی از حضور اتمهای بیگانه : اثر این ناکامیها تغییر توزیع بار در بلور می باشد . که بعنوان تراکمهای موضعی بار عمل می کنند و می توانند الکترونهایی را که در بلور حرکت می کنند ، به دام اندازند . بدین طریق الکترونها از نوار رسانایی حذف می شوند . همینکه الکترون به دام می افتد ، حالتهای انرژی شبیه آنهایی را که در اتم منفرد در دسترس هستند اشغال می کند ، یعنی یک حالت پایه با تعدادی تراز برانگیختة قابل دسترس در بالای آن داریم .

قابل توجه است که تعادل الکترونی وقتی رخ می دهد که الکتروها برخورد کنند . این برخوردها ممکن است بین الکترونها در نوار رسانش ، بین یک الکترون رسانش و الکترون بدام افتاده و بین الکترون رسانش و شبکه رخ دهد . در بلور کاملاً خالص دو اتفاق اول کم است و ساز و کار اساسی ، بر هم کنش الکترون با شبکه می باشد . برای مواد بی شکل یا بلورهای خالص در دماهای بالا ، تعداد الکترونهای رسانش ، و به دام افتاده خیلی بیشتر هستند و دو ساز و کار اول غالب می باشند . تعداد الکترونها
بر واحد حجم ، n ، که انرژی آنها بین E+dE,E است از رابطه زیر بدست
می آید .

( 5 ـ 1 )

N تعداد کل الکترونهای موجود در واحد حجم است .

(5ـ3) سازو کار شکست :

هنگامیکه میدان بر بلور اعمال شود ، الکترونهای رسانش از آن انرژی دریافت خواهند کرد ، و بواسطة برخوردهای بین آنها این انرژی بین تمام الکترونها قسمت خواهد
شد . حال اگر بلور در وضعیت پایداری باشد این انرژی باید به طریقی اتلاف شود و اگر نسبتاً الکترونهای کمی وجود داشته باشند این عمل می تواند از طریق انتقال آن به شبکه بلور انجام گیرد . چنین انتقالی در صورتی رخ می دهد که دمای مؤثر الکترونها ، T ، از دمای شبکه ، T_O بزرگتر باشد . بنابراین اثر میدان باعث افزایش دمای الکترون می شود و پس از برقراری تعادل حرارتی ، دمای جامد افزایش می یابد . برای حالت بلور ناخالص که در آن بر هم کنشهای الکترونی غالب است ، میدان ، انرژی الکترونها را افزایش می دهد و دمای الکترون نسبت به دمای شبکه بیشتر می شود . چون
محتمل ترین برخوردها آنهایی هستند که بین الکترونهای رسانش و به دام افتاده رخ می دهند ، افزایش دمای الکترون تعداد الکتروهای بدام افتاده ای را که به نوار رسانش می رسند ، افزایش خواهد داد .

این امر رسانندگی بلور را افزایش می دهد و همچنان که افزایش دمای الکترون ادامه می یابد ، مرحلة شکست کامل فرا خواهد رسید . این پدیده شکست دما – بالا نامیده می شود .

بر هم کنشهای الکترون – شبکه در بلور خالص غالب است . هنگامیکه میدان اعمال نشود ، الکترونها با شبکه ای که در دمای معین دارای محتمل ترین انرژی می باشد ، در تعادل خواهند بود . حال وقتیکه میدان اعمال شود ، الکترون از آن انرژی کسب
می کند . آهنگ کسب انرژی بستگی به این دارد که قبل از برخورد الکترون چه مدت توسط میدان شتاب داده می شود . آهنگ کسب انرژی با افزایش انرژی فزونی
می گیرد و همچنین با افزایش میدان نیز افزایش می یابد .

خرید فایل