Daily Archive: ۲۱ مرداد ۱۳۹۶

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

سیستم های اویونیک یا الکترونیک هوانوردی

۲۱۰۲۱_۱۷۸

آشنایی با اویونیک

اویونیک در کنار سازه و موتور یکی از سه جزء اصلی هواپیما و بالگرد است. تقریباً اکثر کارکردهای پرنده به تجهیزات اویونیک آن وابسته است و ایمنی کارایی پرواز را فناوری‌های به کار رفته در اویونیک تعیین می‌کنند. همچنین اویونیک در قیمت تمام شده پرنده نقش تعیین‌کننده‌ای دارد به طوری که در هواپیماهای غیرنظامی حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد هزینه تمام شده مربوط به تجهیزات اویونیک است. در هواپیماهای نظامی ارزش تجهیزات اویونیک می‌تواند تا ۷۰ درصد کل هزینه پرنده باشد. بسیاری از فناوری‌های توسعه داده شده در اویونیک علاوه بر هواپیما و بالگرد، در تانک، زیردریایی و پهپاد نیز کاربرد دارند. البته این فناوری‌ها می‌توانند در کاربردهای غیرنظامی نیز به کار گرفته شوند.

با اینکه معنای لفظی اویونیک «الکترونیک هوانوردی» است، به جز الکترونیک، فناوری‌های دیگر مربوط به مخابرات، قدرت، کنترل، سخت‌افزار و نرم‌افزار نیز به صورت گسترده‌ای در تجهیزات اویونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. اویونیک هواپیما شامل سیستم‌های مختلفی است که از طریق گذرگاه‌های داده با یکدیگر در ارتباط هستند. بر اساس نوع کارکرد می‌توان تجهیزات اویونیک را به سیستم‌های مخابراتی، سیستم‌های ناوبری، سیستم کنترل پرواز، سیستم‌های الکتریکی، سیستم‌های ذخیره داده، نمایشگرها و سیستم‌های حفاظتی تقسیم‌بندی نمود. ترکیب سیستم‌های مختلف، برقراری ارتباطات و کنترل زیرسیستم‌های مختلف به‌طوری‌که مجموعه سیستم وظایف محوله خود را انجام دهند به عنوان تلفیق سیستم‌های اویونیک یاد می‌شود. در تلفیق و یکپارچه‌سازی سیستم‌ها وزن، حجم و توان مصرفی تجهیزات همیشه به عنوان چالش‌های اصلی مطرح بوده است.

تاریخچه اویونیک

در تاریخچه اویونیک، استفاده از سیستم‌های الکترونیکی در حمل و نقل هوایی مطرح می‌شود. توسعه این سیستم‌ها مطابق با نیازمندی‌های هوانوردی نظامی و غیرنظامی صورت می‌گیرد. از جمله نیازهای اولیه‌ای که در ساختار اویونیک هواپیما احساس شد، نیاز به سیستم‌های مخابراتی بود که در جنگ جهانی اول آشکار و ارتباطات صوتی بین زمین و هواپیما و نیز هواپیماها با یکدیگر برقرار گردید.

در دهه ۱۹۲۰، افزایش قابلیت اطمینان هواپیماها و کاربرد آنها در اهداف غیرنظامی منجر به فزونی تجهیزات اویونیک گردید و نیاز به پرواز کور (پرواز بدون رؤیت زمین) را به جریان انداخت. در این دهه، از جمله مسائلی که در زمینه ناوبری مسیر مطرح گردید، جهت یابی بیکن رادیویی بود. در اواخر این دهه، ناوبری ابزاری همراه با مخابره رادیویی اولیه جهت ایجاد اولین فرود کور امن در یک هواپیما به کار گرفته شد.[۱]

در دهه ۱۹۳۰، اولین فرود کور کنترل شده تمام رادیویی انجام شد. در همان زمان، ناوبری رادیویی با استفاده از بیکن‌های زمینی توسعه یافت و صدور گواهینامه ناوبری ابزاری برای خلبانان خطوط هوایی آغاز گردید. به دلیل مشکل‌ساز بودن امواج رادیویی با فرکانس پایین و متوسط در شب و در معرض هوا، در اواخر این دهه استفاده از امواج رادیویی فرکانس بالا مورد بررسی قرار گرفت و منجر به ظهور رادار فرکانس بالا گردید.[۱]

در دهه ۱۹۴۰، پس از دو دهه توسعه و تحول ایجاد شده بر اساس نیازمندی‌های خطوط هوایی مسافربری، جنگ جهانی دوم ضرورت توسعه ناوبری و مخابرات رادیویی هواپیما را ایجاد نمود. وجود سیستم‌های رادیویی مخابراتی در داخل هواپیما، علیرغم اندازه بزرگشان، ضروری بود. همچنین، فرکانس‌های بسیار بالا به منظور اهداف ناوبری و مخابراتی مطرح شدند. نصب اولین سیستم‌های فرود ابزاری برای فرودهای کور در اواسط این دهه آغاز و در اواخر آن، شبکه ناوبری با برد همه جهته VHF برقرار گردید. به علاوه، در دهه ۱۹۴۰ با مطرح شدن اولین ترانزیستور، راه برای الکترونیک حالت-جامد مدرن هموار شد.[۱]

با گذشت زمان، حمل و نقل هوایی غیرنظامی در دهه‌های بعد توسعه یافت. به علاوه، تجهیزات ناوبری و مخابراتی اصلاح شدند و توسعه ساختار رادیویی حالت-جامد، به ویژه در دهه ۱۹۶۰، سبب تولید رنج وسیعی از تجهیزات ناوبری و رادیویی قوی کوچک برای هواپیماها شد. در این زمان، برنامه‌های فضایی آغاز، سطح بالاتری از ضرورت ناوبری و مخابراتی مطرح و ماهواره‌های مخابراتی راه اندازی شدند. به علاوه، ساختار نظامی جنگ سرد سبب پیشرفت‌هایی در هدایت و ناوبری شد و مفهوم استفاده از ماهواره‌ها برای مکان یابی مطرح گردید.

در دهه ۱۹۷۰، مفهوم اعتبارسنجی ناوبری ماهواره‌ای در کاربرد نظامی مطرح و ماهواره‌های GPS BLOCK I تا دهه ۱۹۸۰ به بازار عرضه گردید. به علاوه، سیستم ناوبری با برد طولانی (LORAN) ساخته شد. در اواسط دهه ۸۰، ماهواره‌های Block II GPS راه اندازی شدند و در سال ۱۹۹۰، سیستم GPS عملی گردید به گونه‌ای که در سال ۱۹۹۴ با سیستم ۲۴-ماهواره‌ای کامل قابل استفاده بود.

در هزاره جدید، اداره کل هوانوردی فدرال (FAA)، سیستم ملی حریم هوایی (NAS) و پیش بینی‌های ترافیک را برای آینده ارزیابی نموده و وضعیت ترافیک شبکه تا سال ۲۰۲۲ پیش بینی می‌گردد؛ بنابراین، بازدیدی کامل از سیستم NAS، به ویژه سیستم‌های مخابراتی و ناوبری، تدوین و انجام شده است. این برنامه، نسل آینده نامیده می‌شود و از جدیدترین تکنولوژی‌ها جهت ارائه یک سیستم مدیریت ترافیک هوایی کارآمدتر استفاده می‌کند. برنامه نسل آینده با تکیه بر موقعیت یابی ماهواره‌ای جهانی هواپیمای در حال پرواز و بر روی زمین، ترکیبی از فناوری GPS و ADS-B را برای کنترل ترافیک به کار می‌برد. نتیجه برنامه‌ریزی شده، افزایش شدید ظرفیت سیستم هوایی خواهد بود. به علاوه بازدید از امکانات زمینی، ارتقاء فناوری‌های لازم الاجرا برای هواپیما را نشان می‌دهد. هم‌اکنون، پیاده‌سازی برنامه نسل آینده آغاز شده است و در حال حاضر از سال ۲۰۲۵ برنامه‌ریزی می‌شود.[۱]

در طول چند دهه گذشته، پیشرفت اویونیک در مقایسه با پیشرفت سیستم نیروی محرکه و بدنه هواپیما با سرعت بیشتری افزایش یافته است که احتمالاً این امر در آینده نزدیک نیز ادامه دارد. پیشرفت به سمت ساختار الکترونیک حالت-جامد به شکل فناوری‌های میکرو و نانو، گرایش به سمت دستگاه‌های سبکتر و کوچکتر با توانایی و قابلیت اطمینان چشمگیر را فراهم نموده است. از این رو، یکپارچه سازی رنج وسیعی از وسایل کمک ناوبری و مخابراتی از جمله مسائل قابل توجه در ساختار اویونیک هواپیما به شمار می‌رود.

سیستم‌های مخابراتی

سیستم‌های مخابراتی در هواپیما به منظور تبادل اطلاعات، صوت و داده با ایستگاه‌های زمینی، دیگر هواپیماها و خدمه هواپیما مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای ارتباطات گفتاری در هواپیما از سیستم‌های HF, VHF و پنل مدیریت رادیویی و برای ارتباطات داده از سیستم‌های SATCOM و ACARS استفاده می‌شود. سامانه HFبرای ارتباطات داده و صدایی برای مسافت‌های طولانی بین هواپیماهای مختلف و همچنین بین هواپیما و یک یا چند ایستگاه زمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سامانه VHF برای مکالمات بین خلبان و ایستگاه‌های زمینی و بین هواپیماهای مختلف برای بردهای کوتاه بکار می‌رود چراکه امواج VHF از اتمسفر عبور کرده و بصورت دید مستقیم است. سامانهSATCOMدر واقع یک سامانه مخابراتی سیار جهانی بوده که سرویس‌های ارتباطی داده و صوت را برای هواپیماها فراهم می‌آورد. قابل اطمینان‌ترین ارتباط مخابراتی برای یک هواپیما توسط SATCOM و با استفاده از ماهواره‌های سازمان بین‌المللی ماهواره‌ای/دریایی (INMARSAT) فراهم می‌گردد. سامانه گزارش‌دهی و آدرس‌دهی ارتباطات هواپیما (ACARS) یک سیستم دیجیتال است که امکان ارسال پیام‌ها و گزارش‌ها را بین هواپیما و ایستگاه‌های زمینی فراهم می‌کند و برای مدیریت داده‌های نقشهٔ پرواز و نگهداری داده بین هواپیما و خطوط هوایی به کار می‌رود. برای برقراری ارتباطات داخلی هواپیما مانند تماس خلبان با خدمه پرواز، از تجهیزات تلفنی در نقاط مختلف هواپیما استفاده می‌شود که به‌طور نمونه در هواپیمای ایرباس ۳۲۰ هشت محل برای آن در نظر گرفته شده است. این نوع ارتباط از طریق خطوط صوتی که در هواپیما نصب شده‌اند برقرار می‌شود.[۲]

سیستم‌های ناوبری

برای تعیین موقعیت و مسیریابی وسیله نقلیه مانند هواپیما، کشتی و فضاپیما از ناوبری استفاده می‌شود. ناوبری اینرسیایی و ناوبری با هدایت رادیویی دو روش اصلی برای ناوبری است. در سال‌های ابتدایی صنعت هوانوردی، قطب‌نما، نقشه و ناوبری کور (Dead reckoning) از جمله روش‌های مورد استفاده برای ناوبری بوده است. امروزه از سیستم‌های نوین نظیر INS ,GPS ,DME و VOR و برای ناوبری هوایی استفاده می‌شود. ناوبری هواپیما فقط در مسیریابی آن خلاصه نمی‌شود، بلکه باید هواپیما را از برخورد به عوارض زمینی و هواپیماهای دیگر حفظ نمود. سیستم اجتناب از برخورد هوایی (TCAS) و سیستم هشدار نزدیکی زمین به ترتیب برای جلوگیری از برخورد هوایی و زمینی هواپیما مورد استفاده قرار می‌گیرد. سامانه INS یک روش ناوبری کاملاً مستقل برای هدایت هواپیما است که با استفاده از دیگر سامانه‌های جدید و تلفیق آن‌ها دقت آن به حد قابل قبولی افزایش یافته است. سامانه GPS یک سامانه موقعیت‌یاب جهانی بر پایه ماهواره است که موقعیت را بر اساس طول و عرض جغرافیایی ارائه می‌دهد. سامانه DME یک دستیار رادیویی برای ناوبری برد متوسط است که فاصله برد مستقیم هواپیما تا ایستگاه تجهیزات DME را اندازه می‌گیرد و با توجه به موقعیت جغرافیایی تجهیزات آن عملیا ناوبری انجام می‌شود. سامانه VOR یک سیستم کمک ناوبری است که جهت نشان دادن سمت پرواز به سوی یک ایستگاه زمینی و ناوبری بین مسیرها استفاده می‌شود. سامانه اجتناب از برخورد هوایی یکی از مهم‌ترین سامانه‌های موجود در هر هواپیمای مسافربری برای نظارت بر اطراف خود است. در این سامانه با شناسایی هواپیماها و مشخصات پروازی آن‌ها نظیر سرعت، ارتفاع و جهت، پروازی ایمن را برای هواپیما فراهم می‌کند. این سامانه درجهای از هشدار و یا اعلام فرمان و مانور لازم را برای جلوگیری از برخورد تأمین می‌کنند. سامانه EGPWS برای جلوگیری از برخورد هواپیما با عوارض زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سامانه در هنگام خطر اخطارهایی را بصورت دیداری و شنیداری برای خلبان ارسال می‌کند.[۳]

سیستم Instrument Landing System یا ILS

سیستم ILS یک سیستم رادیویی VHF/UHF در ناوبری در هنگام نشستن هواپیما است. برد این سیستم تا فاصله ۴۰ مایلی از انتهای باند می‌باشد که شامل دو نوع فرستنده‌است که در باند فرود تعبیه می‌شوند، یکی از آنها موقغیت هواپیما را نسبت به خط وسط فرضی میان باند Localizer (LOC) و دیگری اطلاعات شیب فرود را فراهم می‌نماید که Glide Slop (G/S) نامیده می‌شود. این نکته بایستی ذکر شود که فرکانس‌های G/S و LOC به صورت جفت شده (Pair) می‌باشند و برای هر فرکانس LOC فرکانس G/S تعریف شده‌ای وجود است. نشانگر CDI (Course Deviation Indicator) در یک هواپیما انحراف از مسیر پرواز را نشان می‌دهد. هنگامی که سوزن‌های G/S و LOC در وسط نشاندهنده واقع شوند زمانی است که هواپیما در وضعیت ایده‌آل قرار دارد.

سیستم مارکر بیکنز Marker Beacons

اطلاعات مربوط به میزان فاصله افقی هواپیما نسبت به ابتدای باند برای یک هواپیما که در حال نشستن می‌باشد از طریق آنتن‌های مارکر بیکنز که برد آنها تا فاصله ۶ مایلی از انتهای باند می‌باشد، به هواپیما ارسلل می‌گردد علاوه بر مارکر بیکنز ذکر شده که به آن مارکر بیرونی (Outer Marker = OM) گویند یک فرستنده مارکر بیکنز میانی (Middle Marker = MM) با برد ۳۵۰۰ فوت نیز دارد. فرکانس امواج ساطع شده از مارکر بیکنز بیرونی برابر ۴۰۰ هرتز و به صورت یک سری علایم مورس با کد خط، خط (—) می‌باشد که از طریق گوشی خلبان قابل شنیدن و به صورت مشاهده‌ای به صورت لامپ‌های چشمک زن آبی و کهربایی در کابین قابل رویت است. فرکانس امواج ساطع شده مارکر بیکنز میانی ۱۳۰۰ هرتز بوده و به صورت یک سری علایم مورس با کد خط، نقطه (-. -.) می‌باشد و در کابین هواپیما به صورت لامپ چشمک زن کهربایی مشخص می‌شود.

سیستم Microwave Landing System یا MLS

MLS یک سیستم کمک ناوبری است که موقعیت خلبان را جهت نشستن در شرایط دید کم تعیین می‌نماید. سیستم MLS دارای دقت و انعطاف‌پذیری بیشتری از ILS بوده و حتی تقرب در مسیر منحنی را نیز انجام می‌دهد. تقرب در مسیر منحنی این امکان را فراهم می‌نماید که از تقرب مستقیم در نواحی مسکونی شهر جلوگیری به عمل آمده و نتیجتاً باعث کاهش زمان تأخیر، سر و صدا و افزایش استانداردهای ایمنی فرودگاه گردد و همچنین هزینه نصب و نگهداری MLS به مراتب کمتر از ILS بوده و مزیت دیگر آن قابلیت نصب در هر فرودگاه با هر موقعیت جغرافیایی می‌باشد.

سیستم VHF Omni-Directional Range یا VOR

VOR یک سیستم کمک ناوبری است که جهت نشان دادن سمت پرواز به سوی یک ایستگاه زمینی و ناوبری بین مسیرها استفاده می‌شود. سیگنال‌ها با فرکانس کم و متوسط تحت تأثیر بارهای استاتیک جو و تخلیه‌های الکتریکی و اثرات شب قرار می‌گیرند ولی از خواص ناوبری با امواج رادیویی VHF، ایمن بودن این امواج در مقابل اثرات جوی می‌باشد هدف از سیستم VOR به قرار زیر است:

الف- فراهم نمودن وسیله‌ای جهت تعیین موقعیت هواپیما نسبت به ایستگاه‌های زمینی VOR ب- فراهم نمودن مسیر اصلی پرواز به سمت ایستگاه VOR دیگر.

موقعیت هواپیما بر اساس واقع شدن هواپیما بر روی شعاعی از شعاع‌های امواج همه‌جانبه قابل درجه‌بندی که از ایستگاه زمینی VOR ساطع می‌شوند، مشخص می‌شود. ایستگاه‌های VOR روی نمودارهای هوانوردی و راهنماهای فرودگاه‌ها مشخص می‌باشند. جهت تعیین درجه شعاعی که هواپیما بر روی آن واقع می‌گردد، از اختلاف فاز بین سیگنال‌هایی که از ایستگاه زمینی تولید می‌شود، استفاده می‌نمایند. هواپیمایی که بر روی شعاع با درجه ۸۰ قرار گیرد بدین معنی است که راستای هواپیما نسبت به راستای شمال مغناطیسی تحت این زاویه‌است. اگر هواپیما بر روی شعاع ۲۱۰ واقع شود بدین معنی است که هواپیما تحت زاویه ۳۰ از ایستگاه زمینی VOR دور می‌شود و واقع شدن بر روی شعاع ۳۰ به معنی نزدیک شدن تحت همین زاویه به ایستگاه مربوطه‌است. شعاع گریز از مرکز به Radial و جانب به مرکز Bearing نامیده می‌شوند در واقع راستای R(210) با B(30) یکی می‌باشد ولی R(210) به معنای دور شدن در همان راستا از مرکز و B(30) بمعنای نزدیک شدن به مرکز می‌باشد. هنگامی که هواپیما بطور مستقیم در حال پرواز بالای یک ایستگاه VOR می‌باشد پرچم نشاندهنده (>) از حالت TO(>*) به حالت FROM (<*) تغییر وضعیت می‌دهد وسیله انحراف از وضعیت تعادل به نوسان می‌افتد یا به اصطلاح حالت عصبی پیدا می‌نماید و این علایم مبین این موضوع است که هواپیما نزدیک و در حال عبور از ایستگاه می‌باشد.

سیستم Distance Measuring Equipment یا DME

DME وسیله‌ای است که فاصله هواپیما را از یک ایستگاه زمینی اندازه‌گیری می‌نماید. جهت دقت و اطمینان بیشتر در DME بر خلاف سیستم رادار که از مکانیزم ارسال امواج و انعکاس آنها بعد از برخورد به مانع استفاده می‌شود، عمل انتقال امواج دو طرفه بوده بدین معنی که هم هواپیما و هم ایستگاه زمینی مبادرت به ارسال امواج می‌نمایند. مدت زمان کل دریافت امواج رادیویی از هواپیما به ایستگاه زمینی و بالعکس اندازه‌گیری می‌شود از زمان کل، زمان تأخیر کم شده و نتیجه بر عدد ۲ تقسیم می‌شود. از روی زمان بدست آمده می‌توان فاصله هوایی بین هواپیما و ایستگاه را محاسبه نمود و با فاصله به دست آمده و ارتفاع هواپیما، فاصله زمینی قابل محاسبه می‌باشد.

سیستم Traffic Collision Avoidance System یا TCAS

سیستم TCAS یک سیستم الکترونیکی جهت کمک به مهندسی فاکتورهای انسانی می‌باشد. در گذشته جهت دید بهتر خلبان، اتاقک خلبان دارای پنجره‌هایی با سطوح بزرگ‌تر بودند تا خلبان میدان دید بیشتری داشته باشند و از برخورد هوایی احتمالی جلوگیری گردد. TCAS ابتدا در سال ۱۹۷۰ معرفی شد اما سازمان FAA نصب اجباری آن را در هواپیماها تا سال ۱۹۹۴ به تأخیر انداخت.TCAS سیستمی است که اطلاعات پروازی را راجع به ترافیک هوایی فراهم می‌نماید و مکانیزمی مشابه سیستم‌های راداری دارد. TCAS با استفاده از پرسشگر ATC-MODES، فاصله و Bearing هواپیمای مقابل را تشخیص و با هشدار Traffic Advisory(T/A) و یا فرمان مانور مناسب Resolution Advisory (R/A) به خلبان برای جلوگیری از برخورد با هواپیمای مقابل را می‌دهد.

سیستم‌های کنترل پرواز

کنترل پرواز امری است که از ابتدا مورد توجه سازندگان هواپیما بوده است و با پیشرفت فناوری‌های این عرصه تلاش بسیاری جهت بهبود روش‌های کنترلی انجام گرفته است. این پیشرفت سبب کمرنگ شدن نقش خلبان در کنترل شده و در طول یک پرواز تجهیزات خلبان خودکار بسیاری از امور مربوط به هدایت را انجام می‌دهند. بطور کلی سامانه‌های نظیر واحد کنترل پرواز، سیستم مدیریت و هدایت پرواز و سطوح کنترلی پرواز نقش اساسی در کنترل هواپیما ایفا می‌کنند. سیستم مدیریت و هدایت پرواز؛ زمان پرواز، مسافت طی شده، سرعت، مولفه‌های بهینهٔ و ارتفاع هواپیما را محاسبه می‌کند. این سیستم فعالیت‌های کابین را کاهش، بازدهی را افزایش و بسیاری از اعمالی که به صورت معمول باید توسط خلبان انجام گیرید را حذف می‌کند. واحد کنترل پرواز یکی از بخش‌های اساسی کنترل و هدایت پرواز در اغلب هواپیماهای تجاری و نظامی امروزی و یکی از اجزای سامانهٔ پرواز خودکار است. این سامانه به همراه واحد کنترل پرواز و سایر اجزای خود در راستای کاهش بار کاری خلبان و بهبود ایمنی و نظم پرواز عمل می‌کند. در هر هواپیما سطوح کنترل نقش هدایت و پایداری پرواز را به عهده دارند. در هر هواپیما سطوح کنترل نقش هدایت و پایداری پرواز را به عهده دارند. سطوح کنترلی شامل Rudder, Aileron, Flap, Slat, Spoiler, Elevator و THS که هر کدام به نحوی در رول، پیچ و انحراف چپ و راست هواپیما نقش دارند. در هر هواپیما سطوح کنترلی نقش هدایت و پایداری پرواز را حول سه محور غلت(Roll)، تاب (Pitch) و گردش (Yaw) بر عهده دارند که برای کنترل آن‌ها از کامپیوترهای کنترل پرواز استفاده می‌شود. سیستم‌های کنترلی جدید از فناوری پرواز باسیم(Fly-By-Wire) بهره می‌برند به‌طوری‌که تغییرات اعمالی توسط تجهیزات کنترلی به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل شده و منتقل می‌شوند.[۲]

سیستم‌های الکتریکی

تولید، انتقال، ذخیره‌سازی و تبدیل انرژی در هواپیما توسط سیستم‌های الکتریکی انجام می‌شود. سیستم‌های الکتریکی از نظر سرویس‌دهی به دو گروه اصلی و اضطراری و از نظر ولتاژ الکتریکی به دو گروه AC و DC دسته‌بندی می‌شوند. نقش تأمین انرژی و توان مورد نیاز هواپیما را بر عهده دارند. منابع تأمین انرژی به دسته اصلی و اضطراری تقسیم می‌شوند. ژنراتورهای اصلی هواپیما برق سه فاز ۱۱۵/۲۰۰ VAC را در فرکانس ۴۰۰ هرتز را تولید می‌کنند. در صورت قطع توان ژنراتورهای اصلی، ژنراتورهای اضطراری که شامل واحد توان کمکی و باتری‌ها هستند، وظیفه تأمین انرژی هواپیما را برعهده دارند. برق جریان متناوب هواپیما در مواقع اضطراری از طریق ژنراتور APU تأمین می‌گردد. این ژنراتور می‌تواند در حین پرواز جایگزین یک یا هردوی ژنراتورهای موتورگرد (اصلی) شود. همچنین این ژنراتور در روی زمین هم در صورت نبودن منبع ولتاژ خارجی، برق هواپیما را تأمین می‌کند. برق DC هواپیما توسط دو باتری تأمین می‌شود که هر کدام از آن‌ها توان نامی ۲۳ آمپر ساعت دارند. این منابع تغذیه اصولاً برای موارد راه‌اندازی APU در پرواز و در روی زمین و تغذیه شبکه DC/AC اضطراری استفاده می‌شوند.[۲]

منبع: ویکی پدیا

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d8%b3%db%8c%d8%b3%d8%aa%d9%85-%d9%87%d8%a7%db%8c-%d8%a7%d9%88%db%8c%d9%88%d9%86%db%8c%da%a9-%db%8c%d8%a7-%d8%a7%d9%84%da%a9%d8%aa%d8%b1%d9%88%d9%86%db%8c%da%a9-%d9%87%d9%88%d8%a7%d9%86%d9%88%d8%b1/

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

روش های کاهش مقاومت چاه های ارت احداث شده

روش های کاهش مقاومت چاه های ارت احداث شده

روش های کاهش مقاومت خاک برای بهینه کردن سیستم اتصال به زمین

الف) استفاده کردن از چند الکترود به جای یک الکترود

استفاده از یک الکترود علاوه بر سادگی از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه است.

اما در بعضی مواقع یک الکترود نمی تواند مقاومت مطلوب را تامین کند، بنابراین میتوانیم از چند الکترود استفاده نماییم.

با توجه به شکل ها اگر الکترود ها را به صورت آرایش مربعی قرار دهیم بطوری که تمام الکترود ها را به وسیله کابلی به یکدیگر متصل نماییم.

میتوان تا حدی به مقاومت مورد نظرمان برسیم.

دلیل استفاده از آرایش مربعی این است که به الکترود ها فضای مساوی اختصاص می یابد.

 مایع کاهنده ers

ب) استفاده از مواد شیمیایی برای کم کردن مقاومت الکترود زمین

در مواردی که نوع خاک منطقه به نحوی است که الکترود احداث شده در آن دارای مقاومتی بیش از حد معمول شود با استفاده از مواد شیمیایی مجاز می توان از مقدار مقاومت زمین کاست.

عمل آوردن خاک به این ترتیب، در مورد الکترودهای دفن شده به صورت افقی، قابل اجرا نمی باشد.

مواد شیمیایی مورد استفاده نباید دارای خاصیت خورندگی الکترود یا آلایندگی بیش از حد محیط زیست باشند.

از انواع موادی که در عمل بیش از همه مرورد مصرف می باشند، عبارت است از:

-نمک طعام (سنگ)

-سولفات منیزیم

-سولفات مس

-خاکه ذغال چوب یا کک مخلوط با نمک

 

از مواد ذکر شده در بالا خاصیت خورندگی سولفات منیزیم کمتر ازهمه و نمک طعام ارزان تر از همه است.

به نظر می رسد مناسب ترین روش کم کردن مقاومت، همان روش معمولی یعنی استفاده از مخلوط یا لایه بندی خاکه ذغال و نمک طعام سنگ باشد.

مواد دیگری که برای کاهش مقاومت زمین به کار می رود عبارتند از:

– پلیمرهای جاذب رطوبت

– بنتونیت

– مارکونیت

-GEM

 

پلیمرهای جاذب رطوبت

یکی از جدیدترین روش های کاهش مقاومت زمین استفاده از پلیمرهای جاذب رطوبت می باشد.

که نسبت به انواع دیگر مواد کاهش دهنده مقاومت خاک، وابستگی کمتری به شرایط جوی و محیطی دارند.

و همچنین از خوردگی الکترود نیز جلو گیری می نماید.

انواع مختلفی از این پلیمر ها هم به صورت مصنوعی و هم به شکل طبیعی موجود می باشند، ولی برای سیستم های ارتینگ، پلیمری مناسب است که در برابر فعالیت های میکروارگانیسمی موجود در آب از خود مقاومت بیشتری نشان دهد.

و در مقابل شرایط آب و هوایی و درجه حرارت دارای بخاطر خاصیت جذب رطوبت همیشه اطراف الکترود را مرطوب نگه می دارند.

بنتونیت

ماده طبیعی و کمی اسیدی می باشد، رس قهوه ای کمرنگی است که به مقدار ۵ برابر وزن خود می تواند آب جذب نماید.

و پس از آن تا ۳۰ برابر حجم اولیه اش فضا اشغال می کند.

اسم شیمیایی آن سدیم مونتموربنتونیت می باشد.

وقتی که در محلی قرار بگیرد می تواند رطوبت را از خاک جذب نماید و این دلیل اصلی استفاده از آن در اتصال به زمین می باشد.

پر واضع است که بتونیت به تثبیت مقاومت اتصال زمین در طی سال کمک شایانی می نماید.

مقاومت مخصوص این ماده کم و در حدود ۵ اهم متر می باشد.

 بنتونیت

هر چند در شرایط آب و هوایی خشک ممکن است باعث ایجاد شکاف های در الکترود زمین بشود بنتونیت دارای خاصیت نیکسترویی نیز می باشد.

مارکونیت

مارکونیت ذاتا یک بتون رسانا است که در آن ترکیبات کربن دار جایگزین ترکیبات طبیعی استفاده شده در مخلوط بتن شده است.

مارکونیت با فلزات معینی موجب خوردگی کمی می شود.

توسعه فرایند آن از سال ۱۹۶۲ شروع شد وقتی که مهندسین مارکونی ماده ای را کشف کردن که جریان الکتریسیته را ازطریق الکترون های آزاد(به جای یون ها) و خیلی بهتر عبورمی داد.

این ماده کربن داربه شکل بلوری بوده و توسط موادی حاوی مقدار کمی سولفوروکلرید پوشانده شده است.

در مدتی که مارکونیت به شکل ژله ای می باشد کمی باعث خوردگی فلزات آهن و مس می شود.

ولی هنگامی که بتون سفت می شود نه تنها خوردگی متوقف می گردد بلکه به عنوان یک لایه محافظ از الکترود زمین درمقابل مواد شیمیای دیگر محافظت می کند.

وقتی که مارکونیت با بتون مخلوط می شود، مقاومت مخصوص آن به کمتر از ۰.۱ اهم متر می رسد.

مارکونیت رطوبتش را حتی در شرایط آب و هوایی خشک حفظ می کند.

و در آب و هوای خشک می تواند جانشین خوبی برای بنتونیت باشد.

GEM

GEM

ماده ای است کربن دار که برای سیستم های اتصال به زمین استفاده می شود.

مقاومت مخصوص این ماده ۰.۱۲ تا ۰.۱۸ اهم متر است (بیست برابر کمتر از بنتونیت).

در مناطق خشک به خوبی می توان از آن استفاده کرد.

این ماده قابلیت حل شدن بسیار پایینی دارد، تجزیه هم نمی شود.

بر اثر مرور زمان فرسایش نمی یابد.

به شارژ منظم و جایگزینی ممتد نیز نیازی ندارد.

مشخصات شیمیایی و فیزیکی این ماده به شرح زیر است:

*قابلیت حل شدن آن در آب بسیار ناچیز است.

*چگالی این ماده ۰.۹ است.

*دارای نقطه ذوب ۳۵۰۰ درجه سانتیگراد است.

*پودر بی بوی خاکستری رنگی است.

این ماده حاوی سولفورو است.

که بصورت Nuisance Dust در این ماده وجود دارد.

و باید هنگام استفاده از آن حتما از ماسک های مخصوصی استفاده کنیم.

قبل از مصرف این ماده باید کاملا خشک باشد.

این ماده هم از راه پوست نیز قابل جذب است، بنابراین پیشنهاد می شود در هنگام مصرف حتما مسائل ایمنی بطور کامل رعایت شود.

مواد دیگری هم وجود دارند که به علت بالا بودن نسبی بهای آنها نسبت به موادی مانند نمک، مورد توجه قرار داده نشده اند.

چگونگی کاهش مقاومت خاک توسط مواد کاهش‌دهنده مقاومت خاک

۱- مواد کاهش‌دهنده مقاومت زمین، دارای مقاومت ویژه بسیار کمی هستند همچنین این موارد دور الکترود پیچیده شده، باعث افزایش سطح آن شده و به علت مقاومت ویژه کم باعث کاهش مقاومت الکترود می شود.

۲- موارد کاهش‌دهنده مقاومت زمین با داشتن ذرات ریز در میان خلل و فرج خاک پر شده و به دلیل دارا بودن قابلیت جذب رطوبت و انبساط بالا، سطح تماس الکترود و زمین را افزایش می دهند.

۳- هنگامی که در اطراف الکترود از مواد کاهش‌دهنده مقاومت زمین استفاده می شود در اطراف الکترود مایع الکتریسیته‌دار شروع به حرکت می کند که این حرکت باعث ایجاد لایه‌ای در اطراف الکترود می شود که به آن لایه، لایه Permeation می گویند و یکی از مهمترین عوامل کاهش مقاومت خاک همین لایه Permeation است.

مهمترین موضوعی که باید در طراحی و انتخاب اتصال زمین مد نظر قرار گیرد شرایط آب و هوایی محیط می باشد.

طراح اتصال به زمین باید با توجه به شرایط محیطی و اتصال زمین نصب شده، دوره ی زمانی اندازه گیری مقاومت زمین را برای بهره بردار مشخص کند.

موضوعی که در حال حاضر جایگاهی در طراحی شبکه های توزیع ندارد.

امروزه پیشرفت تکنولوژی یک محدودیت عمده به نام توسعه پایدار بر سر راه خود دارد آسایشی که تکنولوژی به انسان امروزی تبدیل می کند در مقابل مشکلاتی که برای او به وجود می آورد قابل ملاحضه نیست.

بنتونیت به عنوان یک ماده طبیعی مشکلات مذکور را برای محیط زیست به همراه نخواهد داشت از طرف دیگر قدرت جذب رطوبت بالا آن را به یک ماده مناسب برای کاهش مقاومت اتصال زمین تبدیل کرده است.

ولی موضوعی که باید مد نظر باشد این است که بنتونیت می تواند در شرایط آب و هوایی خشک آسیب های جدی به الکترود زمین وارد سازد.

با توجه به تحقیقات انجام شده و شرایط آب و هوایی ایران استفاده از موادی مانند مارکونیت ultrafill , gem و پلیمر های جاذب رطوبت به علت کاهش مقاومت مناسب و پایداری در برابر شرایط جوی و عدم خوردگی الکترود، به جای سیستم های اتصال زمین فعلی توصیه می شود.

منبع:ekahroba.com

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d8%b1%d9%88%d8%b4-%d9%87%d8%a7%db%8c-%da%a9%d8%a7%d9%87%d8%b4-%d9%85%d9%82%d8%a7%d9%88%d9%85%d8%aa-%da%86%d8%a7%d9%87-%d9%87%d8%a7%db%8c-%d8%a7%d8%b1%d8%aa-%d8%a7%d8%ad%d8%af%d8%a7%d8%ab-%d8%b4%d8%af/

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

شبکه زمین در پستهای فشار قوی

شبکه زمین در پستهای فشار قوی

شبکه زمین در پستهای فشار قوی:

بروز اتصال کوتاه در سیستمهای قدرت به علت وجود اضافه ولتاژهای موقت و گذرا و همچنین آسیب‌ دیدن برخی تجهیزات پیشامدی عادی است.

بهنگام وقوع خطای فاز به زمین، ولتاژ فازهای سالم نسبت به زمین و بدنه تجهیزات به مقدار قابل توجهی افزایش می‌یابد.

زمین کردن موثر نقاط نوترال در سیستم قدرت باعث کاهش این اضافه ولتاژها می‌شود.

در اثر بروز خطای اتصال کوتاه فاز و یا فازها به زمین، جریان زیادی به زمین داخل می‌شود و باعث به وجود آمدن گرادیان پتانسیل سطحی بزرگی در محوطه پست می‌شود.

اشکال فوق ممکن است کارکنان را در معرض شوک ناشی از ولتاژ گام یا تماس قرار دهد.

وجود شبکه زمین با فاصله مناسب بین هادیهای آن باعث کاهش گرادیان پتانسیل سطحی خواهد شد.

از مهمترین پارامترهایی که در طراحی شبکه‌های زمین‌ مدنظر است می توان به ولتاژ حلقه (مش)، ولتاژ گام، ولتاژ تماس و مقاومت شبکه زمین اشاره کرد.

فروش ویژه صاعقه گیر اکتیو آذرخش

با طراحی شبکه زمین مناسب این پارامترها تا حد مجاز پایین می‌آیند.

از سالها پیش تعیین دقیق ولتاژهای تماس و گام تحت بررسیهای محققان قرار داشته‌ است و روشهای مختلفی جهت محاسبه ارایه شده است.

در حال حاضر در صنعت‌برق کشور طراحی شبکه‌های زمین عمدتاً بر اساس استانداردهای IEEE 80 انجام می‌پذیرد.

با توجه به مقالات و استانداردهای ارایه شده، بحث طراحی شبکه زمین از دو دیدگاه حالت ماندگار و رفتار شبکه زمین در حالت گذرا دارای اهمیت است .

 

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d8%b4%d8%a8%da%a9%d9%87-%d8%b2%d9%85%db%8c%d9%86-%d8%af%d8%b1-%d9%be%d8%b3%d8%aa%d9%87%d8%a7%db%8c-%d9%81%d8%b4%d8%a7%d8%b1-%d9%82%d9%88%db%8c/