انيميشن هاي آموزشي

ويديوهاي آموزشي جذاب

چرا talashkifizik.ir

آموزش مفهومی و جذاب فیزیک

آموزش همراه با سرگرمی و حس خوب

شروع یادگیری

786K

Happy Students

25+

Our Experience

456+

Award Earned

4.5K

Student Review

روش های ذخیره سازی انرژی الکتریکی (برق)

این روزها که با قطعی برق و کمبود انرژی برق مواجه هستیم باید به دنبال راه های ذخیره سازی برق باشیم که هم بتوانیم در ذخیره سازی برق موفق شویم و هم بتواتیم تجهیزات و لوازم برقی که از آن ها استفاده می کنیم را به گونه ای مجهز و ایمن سازیم که در برابر قطعی برق و نوسانات برقی در امان باشند.

چگونگی ذخیره سازی برق

قطعی برق شاید در یکی دو روز اول امری طبیعی باشد اما تداوم پیدا کردن این مسئله می تواند خسارات مالی زیادی را به همراه داشته باشد. تجهیزات و لوازم های برقی که در منزل و محل کار خود از آن ها استفاده می کنیم به خاطر قطعی برق دچار مشکلات زیادی خواهند شد. بنابراین برای ایمن نگه داشتن این تجهیزات نیاز است که آن را به یک سیستم پشتیبان همچون یو پی اس مجهز کنیم.

اما سوال اینجاست که آیا میتوانیم برای ذخیره سازی برق اقدامات مفیدی انجام داد؟!

شبکه برق بر اساس یک توازن ظریف بین عرضه و تقاضا  عمل می کند. یکی از راه های کمک به تعادل نوسانات در عرضه و تقاضای برق این است که برق را در دوره های تولید نسبتاً زیاد و تقاضای کم ذخیره کرده و سپس در دوره های تولید کمتر یا تقاضای بیشتر، دوباره به شبکه برق بازگردانیم.

راه های ذخیره سازی برق

انرژی برق را می توان از راه های مختلفی ذخیره کرد از جمله این روش ها عبارتند از :

  1. هیدروالکتریک پمپاژ شده از برق
  2. هوای فشرده
  3. چرخ های چرخ دار از الکتریسیته
  4. باتری ها
  5. ذخیره انرژی حرارتی برای تولید

این موارد از مهمترین و تاثیر گذار ترین روش ها برای ذخیره سازی برق هستند که در ادامه به اختصار درباره هر یک از آن ها توضیح می‌دهیم.

  • هیدروالکتریک پمپاژ شده از برق

این مورد بیشتر برای پمپاژ آب یا مخزن استفاده می شود. هنگامی که آب از مخزن خارج می شود، از طریق یک توربین به سمت پایین جریان می یابد تا برق تولید کند.

  • هوای فشرده

معمولا برای غارهای زیرزمنی از روش فشرده سازی هوا استفاده می شود تا بتوان برق مورد نیاز را ذخیره کرد. زمانیکه تقاضای برق زیاد باشد هوای تحت فشار آزاد می شود تا بدین وسیله ژنراتور توربین انبساط برق تولید کند.

  • چرخ های چرخ دار از الکتریسیته

از چرخ های چرخ دار از الکتریسیته برای تسریع چرخ فلایویل (نوعی روتور) استفاده می شود که از طریق آن انرژی به عنوان انرژی چرخشی جنبشی حفظ می شود.

  • باتری ها

باتری هایی که از آن ها در جهت ذخیره سازی برق استفاده می شود مشابه باتری های معمولی قابل شارژ، باتری های بسیار بزرگ می توانند برق را تا زمان نیاز ذخیره کنند. این سیستم ها می توانند از یون لیتیوم، اسید سرب، آهن لیتیوم یا سایر فناوری های باتری استفاده کنند.

  • ذخیره انرژی حرارتی برای تولید

انرژی حرارتی می تواند از برق استفاده کرده تا زمان نیاز ذخیره شود. مثلا: می توان از برق برای تولید آب سرد یا یخ در مواقع کم تقاضا استفاده کرد و بعداً برای خنک کننده در دوره های اوج مصرف برق استفاده کرد.

تاثیرات مثبت ذخیره انرژی

ذخیره سازی برق می تواند مزایای زیست محیطی غیرمستقیمی را به همراه داشته باشد. مثلا ذخیره برق می تواند برای کمک به ادغام بیشتر انرژی های تجدیدپذیر در شبکه برق مورد استفاده قرار گیرد. ذخیره انرژی الکتریکی همچنین می تواند به تأسیسات تولید در سطوح مطلوب کمک کند و از استفاده از واحدهای تولیدی کم بازده که در غیر این صورت فقط در زمان های اوج کار می کنند بکاهد.

تاثیرات منفی ذخیره انرژی

همیشه و تحت هر شرایطی هم ذخیره سازی برق نمی تواند نتایج مثبت و تاثیر گذاری را به همراه داشته باشد. در برخی از مواقع این ذخیره سازی میتواند تاثیرات منفی احتمالی را با خود به همراه داشته باشد که این موضوع به فناوری ذخیره سازی بستگی دارد. برای مثال: باتری هایی که از آن ها در جهت ذخیره سازی انرژی استفاده می شوند از مواد اولیه همچون لیتیوم و سرب استفاده می کنند و اگر به درستی دفع یا بازیافت نشوند، می توانند خطرات زیست محیطی را به همراه داشته باشند.

منبع :

ذخیره سازی برق – هژیر صنعت

لوله پیتوت (Pitot Tube)

لوله پیتوت یکی از دقیق ترین روش های اندازه گیری سرعت میباشد . از لوله های پیتوت ، برای اندازه گیری سرعت و فشارهای موضعی سیال استفاده می‌شود . همچنین از آن ها برای اندازه گیری دبی سیالات برای آزمایش ها ، مطالعات تحقیقاتی و کاربردهای مشابه استفاده می‌شود . نوع خاصی از لوله های پیتوت برای اندازه گیری سرعت در هواپیما استفاده می شود .

اساسا یک لوله پیتوت با تعیین اختلاف بین فشار کل و یا فشار ضربه ای Impact Pressure  و فشار استاتیک ، اندازه گیری سرعت و دبی را انجام می‌دهد . اختلاف فشارهای مذکور که فشار سینتیک نامیده می شود ، به وسیله ی رابطه ای که از قانون برنولی بدست می آید با سرعت ارتباط پیدا می کند . پس برای پیدا کردن فشار دینامیکی ( جنبشی ) و در نتیجه بدست آوردن سرعت در نقطه ی معینی از خطوط جریان سیال ، ضروری است تا اختلاف بین فشار استاتیک و فشار کل ( فشار ضربه ای ) مشخص شود . فشار کل به وسیله ی لوله ی فشار کل  یا لوله فشار Pressure Tube  اندازه گرفته می‌شود. لوله فشار به صورتی نصب می شود که سطح دهانه ی آن روبروی خطوط جریان سیال قرار گیرد و فشار استاتیک به وسیله ی یک یا چند مجرا که در جداره ی لوله عبور سیال تعبیه شده اندازه گیری می‌شود .

از آن جایی که سرعت سیال در یک نقطه ی معین با استفاده از اختلاف فشار (Pt – Ps) بدست می آید، در سر لوله های حس کننده فشار کل و استاتیک باید به یک ستون مایع فشار پایین Liquid – Column Low Pressure  و یا به یک مانومتر اختلاف فشارسنج متصل گردند . برای این کار میزان بالا رفتن سطح مایع ، تحت تاثیر نیروی وارده از سیال تعیین می شود .

به طور ساده تر می‌توان گفت :

به طور کلی، لوله پیتوت ابزاری است که برای اندازه گیری سرعت سیال مایعات و گازهایی که در مسیر جریان قرار دارند استفاده می شود و بر اساس قانون اصل برنولی کار می‌کند. طبق قانون برنولی فشار با افزایش سرعت یا سرعت سیال عامل تغییر می کند.

سیال به تنهایی بر محیط خود فشار وارد می کند که از آن به عنوان فشار ساکن یاد می شود. فشار استاتیک زمانی که سرعت سیال صفر باشد حداکثر است.

ساختمان لوله پیتوت

لوله پیتو یک لوله استوانه ای است که یک طرف آن باز و طرف دیگر بسته است. بخش ساختمانی لوله پیتوت شامل دو لوله توخالی برای تشخیص فشار در مناطق یا مکان های مختلف است. این لوله های توخالی را می توان به صورت جداگانه در یک لوله نصب کرد یا با هم در یک محفظه که به عنوان یک دستگاه در نظر گرفته می شود نصب کرد.

سیال از طریق دهانه ورودی وارد می شود و این امکان وجود دارد که دو منفذ اضافی در لوله Pitot وجود داشته باشد که به عنوان منابع فشار ساکن عمل می کنند. یک لوله فشار سنج یا فشار ضربه را تشخیص می دهد و لوله دیگر فقط فشار ساکن را اساساً در دیواره لوله تشخیص می دهد.

جهت لوله پیتوت که برای اندازه گیری فشار استاتیکی استفاده می شود باید عمود بر مرز نصب شود که منجر به یک مانع شفاف شود.

کار لوله پیتوت

هنگامی که سیال عامل از طریق خط لوله جریان می یابد و در این مکان باقی می ماند. در اینجا سیال در یک محفظه جریان پیدا می کند و محفظه دیگر لوله با سیالی که فشار ثابتی دارد که توسط دیافراگم جدا شده است پر می شود. تغییر سطح بین مایع در لوله و همچنین سطح آزاد برای تعیین فشار دینامیکی استفاده می شود. سرعت جریان و در نتیجه نرخ جریان با اندازه گیری ضربه و فشار استاتیک در حالی که به اختلاف فشار مناسب کوپل می شود، تعیین می شود.

مزایای لوله پیتوت

لوله پیتوت قابل حمل و به صرفه است.

نصب آن آسان است و به طور مداوم در شرایط مختلف محیطی دقت را ارائه می دهند.

آنها از نظر دوام از چندین ابزار اندازه گیری سیال دیگر بیشتر هستند.

معایب لوله پیتوت

دقت و برد پایینی دارند.

ذرات عجیب موجود در یک مایع می توانند به راحتی لوله پیتو را مسدود کرده و خواندن منظم را قطع کنند.

منبع:

automationforum.co

ساعت‌های اتمی

ساعت اتمی گونه‌ای از ساعت است که فرکانس تشدید استاندارد اتمی را به عنوان عنصر نگهداری زمان به کار می‌گیرد. این ساعت‌ها دقیق‌ترین ساعت و استاندارد فرکانسی بسامد شناخته شده‌اند و به عنوان استانداردهای اولیه برای سرویس جهانی پخش زمان، برای کنترل فرکانس پخش برنامه‌های تلویزیونی و سیستم‌های موقعیت موقعیت‌یاب جهانی همانند جی پی اس به کار می‌روند. ساعت‌های اتمی از پرتو افشانی هسته‌ای استفاده نمی‌کنند، بلکه از سیگنال‌های دقیق مایکروویو استفاده می‌کنند. سیگنال‌های مذکور هنگامی تولید می‌شوند که الکترون‌ها در اتم‌ها سطح انرژی خود را از سطحی به سطحی دیگر دگرگون می‌شود و در طی انتقال بین چنین حالت‌هایی آنها با فرکانس بسیار خاصی از تابش الکترومغناطیسی دارند. از این پدیده سیستم بین‌المللی یکاها (SI) به عنوان مبنایی برای تعریف از یک ثانیه استفاده می‌کند.

امروزه دقیق‌ترین ساعت اتمی جهان است که به ازای هر ۳۰۰ میلیون سال، تنها ۱ ثانیه خطا دارد.

ساعت اتمی از هر نوع ساعت دیگری در بازار دقیق‌تر است و دارای همان تکنولوژی است که ناسا برای شمارش معکوس خود استفاده می‌کند. ساعت اتمی همان اندازه دقت را ارائه می‌دهد.

زمان‌سنج اتمی چیست؟

ساعت اتمی احتمالاً برای شما جالب به نظر می‌رسد اما حالا می‌خواهید بدانید «چه چیزی باعث می‌شود که زمان‌سنج اتمی انقدر دقیق باشد؟ توضیح علمی پشت زمان‌سنج‌های اتمی به طور قابل توجهی پیچیده است و به طور مناسب نمی‌توان آن را توضیح داد. با این حال به طور ساده می‌توان گفت زمان‌سنج اتمی، طول مدت یک ثانیه را با اندازه‌گیری تعداد نوسانات یک اتم سزیم-۱۳۳ تعیین می‌کند. تعداد نوسانات سزیم که در یک ثانیه رخ می‌دهد ۹,۱۹۲,۶۳۱,۷۷۰ است. بله درست متوجه شدید، ۹ میلیارد!

به طور خاص آنچه مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرد انتقال (نوسان) الکترون‌‌ها بین سطوح انرژی است. این امر با مشاهدۀ سیگنال‌های ریزموجی صادرشده توسط الکترون‌ها در طول این انتقال اندازه‌گیری می‌شود. از آنجا که اندازه‌گیری سوژه‌هایی که آهسته‌تر حرکت می‌کنند آسان‌تر است و اتم‌ها در دمای پایین آهسته‌تر حرکت می‌کنند، دقیق‌ترین زمان‌سنج‌های اتمی اتم‌ها را تا حد صفر خنک می‌کنند.

تخمین زده می‌شود که دقیق‌ترین ساعت در هر ۱۵ میلیارد سال یک ثانیه خطا دارد و البته کسی هم اینقدر عمر نکرده تا این خطا را اندازه‌گیری کند. پس ساعت‌های اتمی از هر ساعت‌ دیگری در بازار دقیق‌تر هستند. با این حال چند نکتۀ قابل ذکر وجود دارد.

ساعت‌های اتمی چطور کار می‌کنند؟

واضح است که نمی‌توانید ماشینی را دور مچ خود بیاندازید که نوسانات اتم را اندازه‌گیری می‌کند. در مقابل، ساعت شما سیگنالی را با یک زمان‌سنج اتمی حفظ می‌کند. این زمان‌سنج اتمی در آمریکا در شهر فورت کالینز ایالت کلرادو قرار دارد و یکی از دقیق‌ترین زمان‌سنج‌های جهان است. موسسۀ ملی تکنولوژی و استاندارد این زمان‌سنج را مدیریت می‌کند. ساعت‌های اتمی در دیگر کشورها به زمان‌سنج‌های اتمی دیگر متصل هستند.

ساعت‌های اتمی آمریکایی به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند تا حداقل یکبار در روز، سیگنال رادیوی ۶۰ کیلوهرتز را از زمان‌سنج فورت کالینز جستجو کنند، که می‌تواند در محدودۀ ۱۸۶۴ مایل پخش شود. ساعت اتمی این سیگنال را دریافت و رمزگشایی می‌کند تا دقت خود را حفظ کند. ساعت دارای تماسی مستمر با زمان‌سنج اتمی نیست، زیرا ۲۴ ساعت زمان زیادی نیست و ساعت دچار خطای قابل توجه نمی‌شود.

آیا ساعت‌های اتمی همیشه صحیح هستند؟

ساعت‌های اتمی بدون شک ابزارهای شگفت‌انگیز فناوری بوده اما خطاناپذیر نیستند. برای اینکه یک ساعت اتمی همانطور که طراحی شده است عمل کند، باید سیگنال ساعت اتمی را دریافت کند و دو عامل می‌تواند منجر به قطع این اتصال شود.

اولین عامل فاصله است. اگر ساعت خارج از محدودۀ پخش زمان‌سنج اتمی حرکت کند، نمی‌تواند با آن هماهنگ شود. متاسفانه اکثر ساعت‌های ساخته شده برای ایالات متحده نمی‌توانند با زمان‌سنج‌های اتمی دیگر هماهنگ شوند زیرا با فرکانس متفاوتی انتقال می‌دهند. این امر احتمالاً در آینده تغییر خواهد کرد، اما بیشتر ساعت‌های اتمی در حال حاضر از نظر منطقه‌ای خاص منطقۀ مربوط به خود هستند.

عامل دیگری که بر ساعت اتمی تاثیر می‌گذارد اختلال در سیگنال است. سیگنال‌های رادیویی می‌توانند به بیشتر سطوح و موانع نفوذ کنند و به همین دلیل است که بسیار مفید هستند، اما برخی از عناصر می‌توانند به طور کامل سیگنال را مختل یا مسدود کنند.

برخی فلزات به ویژه آنهایی که برای گاوصندوق یا ساختمان‌های تقویت‌شده استفاده می‌شوند، سیگنال‌های رادیویی را مختل می‌کنند. همچنین سایر سیگنال‌های رادیویی یا تجهیزات الکترونیکی می‌توانند اختلال ایجاد کنند، بنابراین بسیاری از ساعت‌ها طوری برنامه‌ریزی می‌شوند که در شب که تداخل سیگنال کمتری وجود دارد تنظیم شوند.

با این وجود، میزان اختلالی که یک ساعت اتمی تجربه می‌کند به طور کلی ناچیز است و بعید است که انسان متوجه آن شود. حتی اگر ساعت به مدت یک هفته خارج از محدودۀ سیگنال باشد، پس از بازگشت به محدوده مجدداً به زمان صحیح تنظیم می‌شود. نسل‌‌های جدیدتر ساعت‌های اتمی برای کاهش این اختلالات ارتقا یافته‌اند. ساعت‌هایی که اخیراً توسعه یافته‌اند مجهز به GPS هستند تا سیگنال را از ماهواره‌ها دریافت ‌کنند یا با ساعت‌های اتمی در سراسر جهان هماهنگ شوند. دیری نخواهد بود که این فناوری آنقدر پیشرفت کند که حتی این مسائل جزئی نیز به دغدغۀ مربوط به گذشته تبدیل شود.