English Site پشتيباني محصولات گالري تصاوير مقالات آموزش پروژه ها دريافت فايل صفحه اصلي
 

ولتاژ بالا

ولتاژ بالا
واژه ولتاژ بالا مدارهاي الکتریکی را توصيف مي كند كه ولتاژ بكار رفته علت امور مربوط به ایمنی و لازمه عایق مي باشد. ولتاژ بالا در توزیع نیروی برق، در لوله اشعه کاتدي، جهت تولید پرتوهای ایکس و پرتوهای ذرات، برای نشان دادن جرقه هاي برق، برای احتراق، در لوله های تقويت كننده نور، لوله هاي خلاء تقويت كننده نيرو (highpower) و ديگر کاربردهای صنعتی و علمی مورد استفاده قرار مي گيرد.


تعریف
تعریف عددی ولتاژ بالا به چارچوب بحث بستگی دارد. دو عامل در نظر گرفته شده در طبقه بندی ولتاژ بالا عبارتند از: امکان ایجاد جرقه در هوا، و خطر شوک الکتریکی از طریق تماس یا نزدیکی. تعاریف ولتاژ بالا ممکن است براي ولتاژ بین دو رسانا از یک سیستم، یا بین رسانا و زمین بكار برده شود.
در رشته مهندسی انتقال برق، معمولا هر ولتاژ بیش از حدود 35،000 ولت به عنوان ولتاژ بالا در نظر گرفته مي شود. این طبقه بندی بر اساس طراحی دستگاه و عایق مي باشد.
کمیسیون علوم الکترونیکی بین المللی و همتایان ملی خود (IET ، IEEE ، VDE و غیره) مدارهای ولتاژ بالا را به عنوان ولتاژهايي با بیش از 1000 ولت برای جریان متناوب و حداقل 1500 ولت برای جریان مستقیم، تعریف كرده و آن را از مدارهای ولتاژ پایین (1000-50 ولت AC یا 1500-120 ولت DC) و مدارهاي ولتاژ بسيار پایین(>50 ولت AC يا >120 ولت DC) متمایز مي كند. این در چهار چوب سیم کشی ساختمان و ایمنی دستگاه الکتریکی مي باشد.
کد ملی برق(NEC) در ایالات متحده در سال 2005 اعلام كرد هر ولتاژ بیش از 600 ولت، ولتاژ بالا است. استاندارد انگلیس در سال 2008 ولتاژ بالا را بصورت هر اختلاف ولتاژ بین رساناها که بالاتر از 1000 ولت AC یا 1500 ولت DC بدون موج است، یا هرگونه اختلاف ولتاژ بین رسانا و زمین که بالاتر از 600 ولت AC یا 900 ولت DC بدون موج مي باشد، تعریف كرده است. در برخی از حوزه های قضایی ممكن است به متخصصين برق در کلاس های ولتاژ خاص مجوز داده شود. به عنوان مثال ممکن است يك امتياز الكتريكي برای يك زيرمجموعه تخصصی تجاري از قبیل نصب و راه اندازی سیستم های تهویه مطبوع، سیستم های هشداردهنده آتش، سیستم های تلویزیونی مدار بسته، مجاز به نصب سیستم هايی با برق بيش از 30 ولت بین رساناها باشد، و امكان دارد كه براي كار بر روي مدارهای ولتاژ قابل ملاحظه فاقد مجوز باشد .
عموم مردم ممکن است به مدارهای اصلي خانگي (250-100 ولت AC) که بالاترین ولتاژی است كه آنها بطور معمول با آن مواجه مي شوند، بعنوان ولتاژ بالا توجه كنند.
ولتاژهای بیش از حدود 50 ولت معمولا باعث ورود مقادیر خطرناک جريان به بدن انسان از طریق لمس دو نقطه از يك مدار گردد، پس به طور کلی استانداردهای ایمنی بیشتر ماهیت محدود کننده دارند در جاييكه احتمال تماس با چنین مدارهای با ولتاژ بالا وجود دارد.
در الکترونیک دیجیتال ، ولتاژ بالا آنست که يك منطق 1 را نشان مي دهد، و این ممکن است تنها چند صد ميلي ولت برای خانواده های منطقی باشد.
تعریف ولتاژ بسيار بالا (EHV) به چهار چوب این بحث بستگی دارد. در رشته مهندسی انتقال برق این واژه براي تجهیزات طراحی شده با بیش از 345،000 ولت برق بین رساناها بكار مي رود . در سیستم های الکترونیکي، يك منبع تغذیه که بیش از 275،000 ولت برق توليد مي كند به عنوان منبع تغذيه اضافه ولتاژ بالا شناخته مي شود كه اغلب در آزمایش های فیزیک مورد استفاده قرار مي گيرد.
ممکن است ولتاژ شتاب برای لامپ اشعه کاتدي تلویزیون در مقایسه با ديگر منابع تغذيه اي ولتاژ درون دستگاه به عنوان "اضافه ولتاژ بالا" و یا "اضافه تنش بالا" توضیح داده شود. این منبع تغذيه از > 5 کیلوولت تا حدود 50 کیلوولت مي باشد.

جرقه در هوا
قدرت شكستن عایقي هواي خشک در دما و فشار استاندارد (STP) بین الکترودهای کروی در حدود 33 کیلوولت بر سانتیمتر است، البته ولتاژ شکست واقعی به شکل و اندازه الکترود وابسته است. میدان های الکتریکی قوی حاصل از ولتاژهای بالاي بكار رفته در رساناهاي کوچک، اغلب باعث ايجاد تخليه بار الكتريكي هاله اي شكل به رنگ بنفش در هوا و همچنین جرقه هاي قابل رويت مي شوند. ولتاژهاي كمتر از 700-500 ولت نمی توانند به راحتی در هوا و در فشار اتمسفر جرقه يا تابش هاي قابل رويت توليد كنند، بدين ترتيب این ولتاژها 'کم' هستند. با این حال، تحت شرایط فشار جوی پایین (مانند هواپیما در ارتفاع زياد)، یا در محیط گازهاي بی اثر از قبیل آرگون، نئون و غیره، جرقه ها در ولتاژهای بسیار پایین تر ظاهر می شوند. 700- 500 ولت یک حداقل ثابت برای تولید جرقه نيست، اما یک قاعده کلی مي باشد. برای تهویه در شرايط استاندارد، حداقل ولتاژ لازم براي تشكيل جرقه حدود 380 ولت می باشد.
در حالی که معمولا ولتاژهای پایین تر به فاصله اي كه قبل از اعمال ولتاژ وجود دارد، نخواهد رفت، قطع جریان های موجود فعلی اغلب باعث توليد يك جرقه یا قوس الكتريكي با ولتاژ پایین مي گردد. ضمن اينكه تماس قطع مي شود، تعداد کمی از نقاط کوچک تماس بجا مي ماند جریان به این" لکه های گرم و کوچک " راه می يابد و آنها را درخشان و نوراني مي كند، به طوری که آنها از طریق نشر گرمایونی از خود الکترون ساطع مي كنند. حتی يك باتری کوچک 9 ولتي به طور محسوس می تواند با این مکانیسم در یک اتاق تاریک جرقه توليد كند. هواي یونیزه و بخار فلزی حاصل از تماس منجر به تشكيل پلاسما مي شود که به طور موقت از روي شکاف عريض پل مي زند. اگر منبع تغذیه و بارالكتريكي اجازه جاری شدن جریان کافی دهند، ممکن است يك قوس مقاوم شكل گيرد بمحض تشکیل شدن، قوس الکتریکی مي تواند قبل از شکسته شدن مدار به اندازه قابل ملاحظه اي كشيده شود. تلاش برای باز کردن يك مدار القايي اغلب باعث شكل گيري يك قوس الکتریکی مي شود، از لحظه اي كه اندوكتاس(خودالقا) یک پالس ولتاژ بالا را وقتي جریان قطع مي گردد، توليد مي كند. سیستم های AC قوس هاي الكتريكي مقاوم ايجاد مي كنند از زمانيكه جریان دو بار در هر چرخه به صفر برمی گردد. هر زمان كه جريان از صفر عبور مي كند، قوس الكتريكي خاموش مي شود؛ و بايد در طی نیم سیکل بعدی بمنظور حفظ قوس باقي بماند.
بر خلاف رساناي اهمی، ولتاژ در دو سر يك قوس الکتریکی کاهش مي يابد همانطور كه جریان افزایش می يابد. اين قوس در دستگاه الکتریکی، زمانيكه حتي يك قوس کوچک شروع مي شود، در صورت در دسترس بودن جريان کافی رشد خواهند کرد. چنین قوس هاي بزرگي می توانند منجر به آسيب جدي به تجهیزات شده و باعث آتش سوزی گردند. قوس هاي الكتريكي ايجاد شده بطور عمدي (مثلا در جوشكاري يا احتراق) برای تثبیت جریان و مشخصه هاي ولتاژ قوس نیاز به چندين عنصر در مدار الكتريكي دارند.

پدیده ها و دستگاههاي الکترو استاتیک
يك ولتاژ بالا در صورتيكه نتواند جریان قابل توجهی ارسال كند، لزوما خطرناک نيست. جرقه هاي الكتريكي ساكن مشاهده تحت شرایط رطوبت کم همیشه شامل buildups ولتاژ بالاتر از 700 ولت مي باشند. برای مثال، جرقه هاي درب خودرو در زمستان می تواند ولتاژي به بزرگي 20،000 ولت داشته باشد. همچنین دستگاه های تشريح علم فیزیک مانند ژنراتورهاي Van de Graff و ماشین آلات Wimshurst می توانند ولتاژي نزدیک به یک میلیون ولت توليد كنند. این ابزار دارای مقدار محدودی انرژی ذخیره شده مي باشند، بنابراین جریان تولید شده کم است و معمولا برای مدت کوتاهي مورد استفاده قرار مي گيرد. در طول تخلیه، این ماشين آلات ولتاژ بالا را تنها به مدت يك ميليونيوم ثانیه یا کمتر به بدن وارد مي كنند. اين تخليه الكتريكي ممکن است داراي قدرت بسیار بالا بیش از زمان دوره اي بسیار کوتاه باشد، اما به منظور تشکیل الیاف در قلب، منبع تغذیه برق باید جريان قابل توجهي در عضله قلب در میلی ثانیه هاي بسیاری تولید كند، و باید کل انرژی را در طیف وسیعی از حداقل ميلي ژول تا بالاتر ذخيره كند متناوبا باید انرژی کافی را از طریق گرم كردن جهت صدمه به بافت برساند. از زمانيكه که مدت زمان تخليه كوتاه شود، گرماي بسیار کمتر از يك تلفن همراه (در طول زمان) ايجاد مي شود.
توجه داشته باشید که سيم پيچ هاي تسلا موارد خاصي مي باشند، و لمس کردن آنها توصیه نمی شود. اين سيم پيچ ها در سرتاسر مدار خود تمایل به ايجاد قوس الكتريكي دارند، که می تواند فرکانس خطوط برق را در ولتاژهاي بالاي كشنده در بدن (50 هرتز یا 60 هرتز، و قادر به دپلاريزه كردن سولها و ايست قلبي) نشان دهد.
 

خطوط برق
خطوط برق فشار بالا
در خطوط توزیع و انتقال الكتريكي برای نیروی برق همیشه از ولتاژ قابل توجهی بالاتر از 50 ولت استفاده مي شود، بنابراین تماس يا نزدیکي با خطوط رسانا، خطر برق گرفتگي را به دنبال دارد.تماس با سیم های سربار باعث تکرر جراحت یا مرگ است. نردبان های فلزی، تجهیزات کشاورزی، دكل قایق ها، ماشین آلات ساختمانی، آنتن های هوایی و اشیاء مشابه غالبا منجر به مرگ در تماس با سیم های سربار مي شوند. همچنین کاوش درون یک کابل مدفون شده در خاک در مكان هاي حفاری می تواند براي کارگران خطرناک باشد. تجهیزات حفاری (اعم از ابزار دست یا ماشین های رانش) که در تماس با یک کابل کابل مدفون شده در خاک مي باشند ممکن است باعث تقويت زمین يا لوله کشی در این منطقه گردد كه منجر به برق گرفتگي کارگران در نزدیکی آن است. وجود نقص در خطوط انتقال ولتاژ بالا ممکن است منجر به جاري شدن جریان زياد در امتداد سطح زمین شود كه باعث افزایش پتانسیل زمین مي گردد و خطر شوک الکتریکی را بهمراه دارد. افراد غير مجازي كه از تيرهاي برق يا دستگاه هاي الکتریکی بالا مي روند نیز اغلب قربانیان برق گرفتگي مي باشند. در انتقال ولتاژ بسیار بالا حتی یک تماس كوچك مي تواند خطرناک باشد از زمانيكه ولتاژ بالا ممکن است در سراسرشکاف قابل توجه در هوا جرقه بزند.
در خطوط انتقال ولتاژ بالا و ولتاژ فوق العاده بالا، پرسنل آموزش دیده از تکنیک هاي "خط زندگی" جهت دست زدن به تجهیزات انرژی استفاده مي كنند. در این حالت مددکار از نظر الكتريكي به خطوط فشار قوی وصل شده اما کاملا از زمین ايزوله مي گردد به طوری که او در پتانسیل الکتریکی مشابه خطوط مي باشد. از آنجا که آموزش برای چنين عملیاتي طولانی بوده و خطرات زيادي براي پرسنل در بر دارد، تنها خطوط انتقال بسیار مهم موضوع تعمیر و نگهداری مي باشد. خارج از موقعيت هاي مهندسی شده نباید فرض كرد که ايزوله بودن از زمين باعث انتقال هيچ جرياني يا قوس الكتريكي به زمين نمي شود، بلكه جريانات با فركانس بالا حتي مي تواند باعث سوختگي افرادي كه روي زمين قرار ندارند، گردد(به همين دلیل دست زدن به آنتن فرستنده خطرناک است).
تجهیزات حفاظتی در خطوط انتقال ولتاژ بالا به طور معمول مانع از شکل گیری قوس های الكتريكي ناخواسته مي گردد، و حتي در مدت دهها میلی ثانیه جلوي آن را مي گيرد. دستگاه الكتريكي که مدارهای ولتاژ بالا را قطع مي كند طوري طراحی شده است كه باعث مستقيم شدن قوس الكتريكي شده و آن را بدون آسیب از بين مي برد. در قطع كننده هاي جريان ولتاژ بالا اغلب از یک جريان هوا با فشار بالا، يك گاز دي الكتريك (مانند SF6 تحت فشار) و یا غوطه وری در روغن معدنی یا نفت جهت خاموش کردن قوس هنگامی که مداربا ولتاژ بالا قطع مي شود،. استفاده مي كنند.
خطر فلاش قوس
بسته به نوع مدار جريان کوتاه موجود در تابلو برق، خطري برای پرسنل نگهداری و عملیاتی با توجه به احتمال قوس الکتریکی با شدت بالا بوجود مي آيد. حداکثر دماي قوس الكتريكي می تواند به بالاي 10،000 کلوین برسد كه حرارت تابشی ، انتشار هوای گرم ، تبخیر فلزات قابل انفجار و عایق بندي مواد می تواند به کارگران بي حفاظ صدمه شدید وارد كند. چنین تابلو برق ها و منابع قوس الکتریکی با انرژی معمولا در پست برق و تاسیسات ایستگاه های مولد برق، کارخانه های صنعتی و ساختمانهای بزرگ تجاری قرار دارند. انجمن ملی حفاظت در برابر آتش در ایالات متحده، استاندارد NFPA 70E را برای ارزیابی و محاسبه خطر فلاش قوس الكتريكي منتشركرده است و استانداردهای مربوط به لباس محافظ مورد نیاز برای برق كاراني كه در محل کار خود در معرض چنین خطراتي قرار مي‌گيرند را فراهم نموده است.
خطر انفجار
حتی ولتاژهای کم برای شکستن هوا می تواند داراي انرژی کافی جهت گرم كردن زياد اتمسفر حاوی بخارات و گازهای قابل اشتعال، یا گرد و غبار معلق در هوا باشد. برای مثال گاز هیدروژن، گاز طبیعی، یا بخار بنزین مخلوط با هوا می تواند با جرقه هاي تولید شده توسط دستگاه الکتریکی مشتعل شوند. نمونه هایی از امکانات صنعتی با مناطق خطرناک عبارتند از: پالایشگاه پتروشیمی، کارخانه های شیمیایی، بالابرهاي دندانه‌اي و معادن زغال سنگ.
اقدامات انجام شده برای جلوگیری از انفجار عبارتند از :
ایمنی ذاتی با استفاده از دستگاه طراحی شده نه براي تجمع انرژی الکتریکی ذخیره شده بلكه براي توقف انفجار.
افزایش ایمنی كه در دستگاه های اندازه گیری مانند محفظه‌هاي پر شده با روغن برای جلوگیری از جرقه اعمال می شود.
محفظه هاي ضد انفجار (ضد شعله) که بصورتي طراحی شده اند که انفجار در داخل محفظه نمی‌توانند فرار كرده و فضای اطراف مواد منفجره را مشتعل كند.
در سال های اخیر استاندارد برای حفاظت از خطر انفجار بین اروپا و آمریکاي شمالي یکنواخت تر شده است. سیستم طبقه بندی در حال حاضر به صورت متغییر در کد ملی برق ایالات متحده و کد برق کانادا استفاده می شود دستگاه ایمنی ذاتی در حال حاضر برای استفاده در برنامه های کاربردی آمریکاي شمالی تایید شده، هر چند محفظه‌هاي ضد انفجار (ضد شعله) استفاده شده در امریکاي شمالي هنوز در اروپا نادر و غير متداول است.
گاز های سمی
تخلیه الکتریکی ، از جمله هاله و تخلیه جزئی، می تواند مقدار کمی از گازهای سمی را توليد كند که در یک فضای محدود می تواند خطر جدی براي سلامت باشد. این گازها عبارتند از ازن و اکسیدهای مختلف نیتروژن.

رعد و برق
بزرگترین جرقه‌ها به طور طبیعی توسط رعد و برق تولید مي‌شوند. يك بولت متوسط رعد و برق با بار منفی حامل جریاني از 30 تا 50 كيلوآمپر است كه باعث شارژ 5 کولني و توليد انرژی به ميزان 500 ميلي‌ژول مي‌گردد (انرژي لازم براي روشن كردن يك لامپ 100 وات برای 2 ماه). با این حال، يك بولت متوسط رعد و برق با بار مثبت (از سر صاعقه) مي‌تواند جریاني به اندازه 300 - 500 كيلوآمپرحمل كرده و باعث شارژ 300 کولن و اختلاف پتانسیل يك گيگاولت ( يك ميليون ولت) مي‌گردد، همچنين ممکن است انرژی لازم براي روشن كردن یک لامپ 100 وات را تا 95 سال فراهم كند. صاعقه با بار منفی به طور معمول تنها برای دهها ميكروثانيه به طول می‌انجامد، اما حملات متعدد همچنان وجود دارند. يك صاعقه با بار مثبت به طور معمول يك رویداد منفرد است، با این حال پيك بزرگتر جريان ممکن است به اندازه صدها میلی‌ثانیه باشد كه آن را بطور قابل توجهی داغتر و خطرناکتر از صاعقه با بار منفی مي‌كند.
خطرات ناشی از رعد و برق به وضوح شامل حمله مستقیم به افراد یا اموال آنهاست. با این حال، رعد و برق همچنین می‌تواند شیب‌هاي ولتاژي خطرناکي در زمین ایجاد کرده كه اشیاء فلزی از قبیل کابل‌های تلفن، حفاظ‌ها و خطوط لوله را تا ولتاژهای بالا و خطرناک شارژ مي‌كند و مسافتي به اندازه چندين مایل را در بر مي‌گيرد. گرچه بسیاری از این اشیاء معمولا رسانا نمي‌باشند، ولتاژ بسیار بالا می‌تواند منجر به تخليه الكتريكي در چنين عایق‌هايي گردد كه باعث مي‌شود آنها بعنوان رسانا عمل کنند. این پتانسيل انتقال يافته براي انسان، خوراک دام و دستگاه های الکترونیکی خطرناک می‌باشد. رعد و برق نیز باعث آتش‌سوزی و انفجار شده که منجر به تلفات، صدمات و خسارت به اموال مي‌گردد. برای مثال، هر ساله در امریکاي شمالي هزاران آتش‌سوزی در جنگل‌ها با حملات رعد و برق آغاز مي‌شود.
اقدامات لازم برای کنترل رعد و برق می‌تواند خطر را کاهش دهد؛ این خدمات عبارتند از: میله های برقگير رعد و برق، سیم‌هاي روكش‌دار، اتصال قطعات الکتریکی و ساختاری ساختمان‌ها براي تشكيل يك محفظه پيوسته. بنظر مي‌رسد بنظر مي‌رسدتخليه الكتريكي صاعقه با ولتاژ بالا در ژوپيتر منبع نشر امواج راديويي قوي در سيارات است.

توجه: مطالب این صفحه جهت اطلاع درج گردیده و این شرکت فروشنده تجهیزات مرتبط با تست ارت نمی باشد.

بهارك خياط نادري

 
   
 

HOME | About us | Products | Projects | Gallery | Download | Contact