سال های زیادی است که بشر در حال بهره برداری از انرژی الکتریکی است. در قرن حاضر استفاده از این منبع انرژی به حدی ساده و در دسترس شده که باور آن سخت است. شما به راحتی در هر ساختمان و یا مکانی که باشید می توانید با استفاده از سیم کشی ها و پریزهای موجود به راحتی به این انرژی دسترسی داشته باشید. با این وجود اغلب با مفهوم و تعریف اصلی آنها آشنایی چندانی نداریم و عموما به صورت حاضر و آماده از آن استفاده می کنیم. به همین دلیل آشنایی با اصول و قواعد آن می تواند شما را در فهم بهتر مسائل و مشکلات پیرامون آن یاری کرده و از میزان خطاهایی که باعث خرابی دستگاه های الکتریکی تان می شود بکاهد.
جریان الکتریسیته یا برق چیست؟
هر چند قصد نداریم تا به صورت علمی به این قضیه بپردازیم و از حوصله این مبحث خارج است، اما به صورت کلی و ساده آن را تعریف می کنیم. الکتریسیته یکی از انرژی های موجود در جهان است. هر چیزی که در اطراف ما وجود دارد از اتم تشکیل شده است و این اتم ها دارای ذراتی هستند که بار الکتریکی با خود حمل می کنند. این بارها می توانند مثبت و یا منفی باشند. بارهای هم نام همدیگر را دفع و غیر هم نام یکدیگر را جذب می کنند. زمانی که این بارها به حرکت در آیند تولید جریان الکتریکی یا الکتریسیته می کنند.
این تعریف ساده ای از الکتریسیته بود که در بالا گفته شد. اما این علم دارای مولفه های دیگری نیز هست. برای گام اول، ابتدا شما را با مفاهیم اولیه آن آشنا می کنیم.
به طور کلی چهار قاعده فیزیکیِ پایه در برق عبارتند از:
- ولتاژ (V)
- جریان (I)
- مقاومت (R)
- توان (P)
هر یک از این مقادیر با استفاده از واحدهای مختلفی اندازه گیری می شوند:
- یکای اندازه گیری ولتاژ ولت (V) است
- یکای اندازه گیری جریان آمپر ((A است
- یکای اندازه گیری مقاومت اهم (Ω) است
- یکای اندازه گیری توان وات (W) است
یکاها برای اندازه گیری تعاریف فوق بکار می روند. پس تا اینجا فهمیدیم که ولت، ولتاژ، آمپر و … چه هستند و اما برای اینکه بدانیم به چه دردمان می خورند و برای چه منظوری به کار می روند بهتر است با تعاریف آنها نیز آشنا شویم.
تعریف مولفه های برق با یک مثال ساده
برای اینکه با مفاهیم بالا به صورت کاملا ساده آشنا شویم و از آنجایی که قصدمان ارائه مطلب علمی و پیچیده نیست با یک مثال ساده این مفاهیم را توضیح می دهیم. یک سیستم لوله کشی آب را در نظر بگیرید. در این ساختار ولتاژ برابر با فشار آب در طول لوله، آمپراژ برابر با نرخ یا سرعت جریان آب و مقاومت برابر با سایز لوله است. وات نیز توان یا نیرویی است که این آب می تواند تولید کند. در ادامه این مثال فرض کنید که یک این لوله یا شلنگ را به یک مخزن آب متصل کرده ایم. اگر فشار را در مخزن افزایش دهیم، آب بیشتری از شلنگ بیرون خواهد آمد. بنابراین اگر ولتاژ را در یک سیستم الکتریکی افزایش دهیم، جریان نیز افزایش می یابد.
تفاوت برق مستقیم و متناوب
برق به دو روش تولید می شود: مستقیم(DC Current) و متناوب (AC Current)
- برق مستقیم: با ولتاژهای پایین مانند ۱٫۵ ، ۲٫۵ ولت و … و اکثرا از طریق واکنش های شیمیایی تولید می شود. مانند الکترولیز در باتری های معمولی. مولفه های برق مستقیم ولتاژ و جریان هستند.
- برق متناوب: از طریق تغییر میدان الکترومغناطیسی و با ولتاژهای بالا مانند ۴۸ ولت تا ۳۸۰ و بالاتر در نیروگاه ها تولید می گردد. مولفه های برق متناوب ولتاژ، جریان و فرکانس هستند.
تعریف فرکانس
برق متناوب دارای مفهومی با نام فرکانس است. فرکانس به تعداد تغییرات جریان برق در واحد زمان در سیم اشاره دارد. از این رو به آن جریان متناوب گفته می شود.
برق شهری چیست؟
منظور از برق شهری، برقی است که از طریق نیروگاه های برق تامین شده و وارد شبکه توزیع برق می شود. برق شهری از نوع برق متناوب است. به این دلیل که انتقال و جابجایی آن راحت تر و با صرف هزینه کمتری انجام می شود.
مشخصات برق شهری در کشور ما به قرار زیر است:
- ولتاژ: ۲۲۰ ولت
- فرکانس: ۵۰ هرتز
برق چگونه تولید می شود و به دست ما می رسد؟
اما برای اینکه این برق به دست ما برسد از ابتدا چگونه تولید می شود؟ برق ابتدا در نیروگاه های تولیدِ برقِ آبی و گازی(سوخت گاز یا مازوت می باشد) توسط ژنراتورهای عظیم تولید شده و سپس توسط دکل های برق به شهر ها و کارخانجات می رسد. سر راه دکل ها قبل از ورود به خانه ها و کارخانجات ترانسفورماتورهای کاهنده از میزان ولتاژ آن کاسته و آن را به ولتاژ ۲۲۰ و یا ۳۸۰ تبدیل می کنند.
منظور از برق تک فاز و سه فاز چیست؟
حتما اصطلاح فاز و نول به گوشتان خورده است. برای تعریف این مفاهیم یک سیم دو رشته ای را در نظر بگیرید. یکی از این سیم ها با نام فاز است و دیگری را نول می نامیم. بارهای الکتریکی در سیم فاز موجود اند و سیم نول فاقد بار الکتریکی است. اما چرا سیم نول فاقد بار است؟ به این دلیل که برای به وجود آمدن جریان نیازمند اختلاف پتانسیلی هستیم که باعث شارش بارهای الکتریکی می گردد. به همین دلیل سیم نول فاقد بار است.
برق تک فاز چیست؟
حالا با دانستن این موارد می توانیم مفاهیم تک فاز و سه فاز را توضیح دهیم. برای انتقال برق تک فاز به دو رشته سیم با نام فاز و نول که دارای اختلاف پتانسیل یا ولتاژ ۲۲۰ ولت می باشد نیازمندیم به چنین برقی برق تک فاز می گوئیم. برق خانه ها و ساختمان ها از نوع تک فاز است.
برق سه فاز چیست؟
در برق سه فاز برای انتقال برق به سه رشته سیم که هر سه از نوع فاز هستند احتیاج داریم. اختلاف پتانسیل هر یک از فاز ها با دیگری ۳۸۰ ولت است. برقی که از نیروگاه وارد شبکه برق شهری می شود از نوع سه فاز است. سیم کشی های که در نزدیکی ساختمان محل سکونتتان مشاهده می کنید از نوع سه فاز است. این برق در کنتورهای هر خانه به برق تک فاز تبدیل می شود. از برق سه فاز برای مصارف صنعتی و کارکانجات استفاده می شود.
دانستن این مفاهیم چه کمکی به روال زندگی روزمره ما می کند؟
همانطور که می دانید زندگی ما بسیار به انرژی الکتریکی وابسته است. ۹۰ درصد از لوازمی که در خانه استفاده می کنیم با برق کار می کنند. خب هر کدام لوازم الکتریکی که ما از آن استفاده می کنیم با میزان استانداردی از این مولفه ها کار می کنند. برای مثال تمامی دستگاه هایی که با برق شهری کار می کنند مثل اتو، یخچال، تلویزیون و … با ولتاژ ۲۲۰ ولت و فرکانس ۵۰ هرتز(در ایران) کار می کنند. که البته این میزان در کشورهای مختلف با یکدیگر فرق می کنند. برای مثال در آمریکا این اعداد برابر با ۱۱۰ ولت و ۶۰ هرتز است. این بدین معنی است که چنانچه دستگاهی با استانداردهای آن کشور را در ایران استفاده کنیم ممکن است باعث سوختن آن دستگاه شود.
برای حل این مشکل نیز می توان از آداپتور که یک نوع مبدلِ مولفه های برق است استفاده نمائیم. آداپتور علاوه بر تغییر ولتاژ، نوع جریان برق را نیز با توجه به نوع دستگاه تغییر می دهد و می تواند آن را از جریان متناوب(همانطور که گفتیم برق شهری از نوع متناوب است) به برق مستقیم تبدیل کند. برای مشاهده عملی این مطلب می توانید به مشخصات درج شده بر روی آداپتور لپ تاپ خود بروید. در این صورت مشاهده خواهید کرد که مشخصات آن دارای دو قسمت input و output است. برای مثال ولتاژ ورودی آن(ولتاژی که از برق شهری دریافت می کند) در بازه ۱۰۰-۲۴۰ ولت (اعداد می تواند متغیر باشد) است اما ولتاژ خروجی آن(ولتاژی که به دستگاه می رود) برابر با ۱۹٫۵ ولت است. که خب نشان دهنده عملکرد آداپتور و تبدیل ولتاژ و تغییر نوع جریان برق از DC به AC است.
فازمتر برای چه کاری استفاده می شود؟
وسائلی وجود دارند که می توانیم از آنها برای چک کردن وجود جریان برق در پریز ها استفاده کنیم. یکی از این وسایل فازمتر است. فازمتر وسیله ای برای تشخیص جریان برق است که می توان آن را داخل پریز کرده و از وجود برق در آن مطلع گردید. پریزهای برق دارای دو عدد حفره هستند که یکی محل قرار گرفتن سیم نول و دیگری سیم فاز است. جریان در سیم فاز وجود دارد به همین دلیل برای چک کردن جریان باید هر دو حفره را با فازمتر کنترل نمود.
پریدن فیوز یعنی چه؟
یکی از مسائلی که اغلب در خانه با آن مواجه می شویم پریدن فیوز است. فیوز کلیدی محافظ است که می تواند در صورتیکه شبکه، دارای بار بیش از حد شود(overload)، بدون آسیب رسیدن به شبکه جریان را قطع کند. به این ترتیب از آسیب رسیدن به دستگاه های الکتریکی جلوگیری می کند. همانطور که گفتیم چیزی که باعث پریدن یا قطع شدن فیوز می شود همان بار الکتریکی بیش از حدی است که به شبکه وارد می شود. از آنجائیکه برای مصارف خانگی کنتور ها با جریان ۲۵ آمپر تعریف شده اند (یعنی اینکه هر واحد آپارتمان تا ۲۵ آمپر مجاز به استفاده بوده و ظرفیت استفاده ۲۵ آمپر است) در صورتیکه مصرف کننده ها بیش از این مقدار استفاده کنند، به شبکه فشار آمده و باعث قطع شدن فیوز می گردد.
در این مطلب سعی کردیم تا مفاهیم پایه و اصطلاحات برقی که ممکن است به صورت روزانه با آن سر وکار داشته باشید را به صورت کاملا ساده و قابل فهم توضیح دهیم. البته دانشی که در این مطلب در اختیار شما قرار دادیم به هیچ وجه در حدی نیست که شما بتوانید به واسطه آن مشکلات برقی خانه خود را بر طرف نمائید. زیرا کار بسیار خطرناکی بوده و بهتر است این کار را به دست متخصصان آن بسپارید.
منابع: tadbirkara.com و ostadkar.pro
