ترانزیستور

بصورت استاندارد دو نوع ترانزیستور بصورت PNP و NPN داریم. انتخاب نامه آنها به نحوه کنار هم قرار گرفتن لایه های نیمه هادی و پلاریته آنها بستگی دارد. هر چند در اوایل ساخت این وسیله الکترونیکی و جایگزینی آن با لامپهای خلاء، ترانزستورها اغلب از جنس ژرمانیم و بصورت PNP ساخته می شدند اما محدودیت های ساخت و فن آوری از یکطرف و تفاوت بهره دریافتی از طرف دیگر، سازندگان را مجبور کرد که بعدها بیشتر از نیمه هادیی از جنس سیلیکون و با پلاریته NPN برای ساخت ترانزیستور استفاده کنند. تفاوت خاصی در عملکرد این دو نمونه وجود ندارد و این بدان معنی نیست که ترانزیستور ژرمانیم با پلاریته NPN یا سیلیکون با پلاریته PNP وجود ندارد.

نمای واقعی تری از پیوندها در یک ترانزیستور که تفاوت
کلکتور و امیتر را بوضوح نشان می دهد.

برای هریک از لایه های نیمه هادی که در یک ترانزیستور وجود دارد یک پایه در نظر گرفته شده است که ارتباط مدار بیرونی را به نیمه هادی ها میسر می سازد. این پایه ها به نامهای Base (پایه) ، Collector (جمع کننده) و Emitter (منتشر کننده) مشخص می شوند. اگر به ساختار لایه ای یک ترانزیستور دقت کنیم بنظر تفاوت خاصی میان Collector و Emitter دیده نمی شود اما واقعیت اینگونه نیست. چرا که ضخامت و بزرگی لایه Collector به مراتب از Emitter بزرگتر است و این عملا" باعث می شود که این دو لایه با وجود تشابه پلاریته ای که دارند با یکدیگر تفاوت داشته باشند. با وجود این معمولا" در شکل ها برای سهولت این دو لایه را بصورت یکسان در نظر میگیردند.

بدون آنکه در این مطلب قصد بررسی دقیق نحوه کار یک ترانزیستور را داشته باشیم، قصد داریم ساده ترین مداری که می توان با یک ترانزیستور تهیه کرد را به شما معرفی کرده و کاربرد آنرا برای شما شرح دهیم. به شکل زیر نگاه کنید.

مدار ساده برای آشنایی با طرز کار یک ترانزیستور

بطور جداگانه بین E و C و همچنین بین E و B منابع تغذیه ای قرار داده ایم. مقاومت ها یی که در مسیر هریک از این منابع ولتاژ قرار دادیم صرفا" برای محدود کردن جریان بوده و نه چیز دیگر. چرا که در صورت نبود آنها، پیوندها بر اثر کشیده شدن جریان زیاد خواهند سوخت.

طرز کار ترانزیستور به اینصورت است، چنانچه پیوند BE را بصورت مستقیم بایاس (Bias به معنی اعمال ولتاژ و تحریک است) کنیم بطوری که این پیوند PN روشن شود (برای اینکار کافی است که به این پیوند حدود 0.6 تا 0.7 ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال شود)، در آنصورت از مدار بسته شده میان E و C می توان جریان بسیار بالایی کشید. اگر به شکل دوم دقت کنید بوضوح خواهید فهمید که این عمل چگونه امکان پذیر است. در حالت عادی میان E و C هیچ مدار بازی وجود ندارد اما به محض آنکه شما پیوند BE را با پلاریته موافق بایاس کنید، با توجه به آنچه قبلا" راجع به یک پیوند PN توضیح دادیم، این پیوند تقریبا" بصورت اتصال کوتاه عمل می کند و شما عملا" خواهید توانست از پایه های E و C جریان قابل ملاحظه ای بکشید. (در واقع در اینحالت می توان فرض کرد که در شکل دوم عملا" لایه PN مربوط به BE از بین می رود و بین EC یک اتصال کوتاه رخ می دهد.)

بنابراین مشاهده می کنید که با برقراری یک جریان کوچک Ib شما می توانید یک جریان بزرگ Ic را داشته باشید. این مدار اساس سوئیچ های الکترونیک در مدارهای الکترونیکی است. بعنوان مثال شما می توانید در مدار کلکتور یک رله قرار دهید که با جریان مثلا" چند آمپری کار می کند و در عوض با اعمال یک جریان بسیار ضعیف در حد میلی آمپر - حتی کمتر - در مدار بیس که ممکن است از طریق یک مدار دیجیتال تهیه شود، به رله فرمان روشن یا خاموش شدن بدهید.

فلیپ فلاپ

فلیپ فلاپ SR

فلیپ فلاپ JK

فلیپ فلاپ T

فلیپ فلاپ D

مدارهای پلاستيكی

امروزه امكان ساخت نمايشگرهاي الكترونيكي روي مواد انعطاف‌پذير فراهم شده و حتي در كاربردهاي محدودي، اين فناوري جديد مورد استفاده قرار گرفته است؛ اما نياز به توان پردازشي پرسرعت براي پياده‌سازي اين نمايشگرها باعث شده تــــــا هنوز هم ويفرهاي سيليكوني گران و البته سخت در آنها مورد استفاده قرار گيــــرد. در واقع اگر امكان داشت تمــــــام اجزاي الكترونيكي را از مواد انعطاف‌پذير ساخت، اين كار هم از نظر اقتصادي به صرفه بود و هم قابل اطمينان‌تر، ضمن آنكه زمينه طراحي‌هاي جديدي نيز فراهم مي‌آمد.
به منظور تحقق چنين امكاني، اخيرا محققان موفق شدند مدارهايي روي پلاستيك بسازند كه داراي سرعت لازم است. پژوهشگران دانشگاه كلمبيا (Columbia University) و شركت Sarnoff مداري طراحي كرده‌اند كه مي‌تواند با سرعت 100 مگاهرتز، يعني 100 برابر بيشتر از مدار قبلي كه روي پلاستيك ساخته شده بود، كار كند.
مايكل كين (Michael Kane)، محقق اجسام جامد در شركت Sarnoff كه چندي پيش طي نشستي در واشنگتن نتايج اين تحقيقات را به موسسه IEEE گزارش داد، چنين مي‌گويد: «به عقيده من، 100 مگاهرتز بالاترين سرعتي است كه مي‌توان براي مدارهايي كه مستقيما توسط ترانزيستورها روي پلاستيك ساخته مي‌شود، تصور كرد.»



زيگورد واگنر (Sigurd Wagner) كه استاد مهندسي برق در دانشگاه پرينستون (Princeton) است و تا به حال تحقيقات گسترده‌اي در زمينه قطعات الكترونيكي انعطاف‌پذير (به عنوان شاخه‌اي كه به ساخت و معــــــرفي روش‌هاي ارزان جهت ساخت دستگاه‌هاي الكترونيكي بزرگ مي پردازد)، انجام داده است، ساخت چنين مداري را كاري ارزشمند مي‌داند و مي‌گويد: «دستگاه‌هاي الكترونيكي بسيار بزرگ‌تر از آن هستند كه بتوان آنها را با استفاده از ويفرهاي سيليكوني ايجاد كرد.»
نتايج پيشرفت‌هاي مشترك Sarnoff و دانشگاه كلمبيا مي‌تواند منجر به عرضه نمايشگرهايي به قطر 3 متر يــــا بيشتر شود كه به راحتي قابليت جمع شدن و جا به جايي را دارنــــــد. وزارت دفاع امريكا (پنتاگون) به دلايل نظامي، يكي از مشتريان جدي چنين محصولاتي است. همچنين نصب ترانزيستورهاي سريع روي پلاستيك مي‌تواند منجـر به ايجاد آنتن‌هاي نظامي قابل حمل شود؛ چنين آنتن‌هايي تبادل اطلاعات با يك هدف مشخص را هدايت كرده و بدين ترتيب ضمن صرفه‌جويي در مصرف انــــــرژي، امكان آشكار شدن محتواي ارتباطات را نيز دشوارتر مي‌كند. امروزه ايــــن آنتن‌هاي نظامي حدود 100 هزار دلار قيمت دارند و حداقل 1 متر مربع فضا اشغال مي‌كنند. اين بدان معناست كه بايد با وسيله نقليه آنها را جابه‌جا كرد. اما آنتني كه با فناوري جديد Sarnoff ساخته شده باشد، فقط چند هزار دلار قيمت دارد و مي‌توان آن را در يك بسته كوچك جمع كرد و در مواقع لزوم، به راحتي قابل گسترش و جابه‌جايي است.
در حال حاضــــر ساخت نمايشگرهاي بزرگ و برخي نمايشگرهاي انعطاف‌پذير وابسته بــــه يك نوع نامنظم سيليكون‌هــــــا موسوم به سيليكون‌هــــــاي «غير متبلور» است كــــــه مي‌توانند در دماي پايين ساخته شونــــــد؛ اين دما به اندازه‌اي است كه مي‌توان با پلاستيك نيز كار كرد. محققان Sarnoff و كلمبيا توانسته‌اند بـا متبلور كردن سيليكون‌هاي غيرمتبلوري كــــــه روي پلاستيك رســوب كرده‌اند، نخستين نمونه اين فناوري را بسازند.
هسته اصلي ايــــــن فناوري بر پايه يك فرآيند جديد ليزري استوار است كه توسط جيمز ايم (James Im)، استاد علم مواد در دانشگاه كلمبيا توسعه يافته است؛ در اين فرآيند يك باند باريك از سيليكون غيرمتبلــــــور را در يك زمان گرم مي‌كنند كه موجب هم تراز شدن كريستال‌ها شده و در نتيجه الكترون‌ها مي‌توانند سريع‌تر حركت كنند; بدين ترتيب سرعت بالاي پردازش ممكن مي‌شود. از سوي ديگر محققان Sarnoff تلاش بسياري كردند تا اين فرآيند را براي استفاده در يك ماده پلاستيكي بــــــه نحوه مناسبي تغيير و تطبيق دهنــــــد. به عنوان مثال، آنها با قرار دادن موانع خاصي كه گرماي تابيده شده از ليزر را به خارج پخش مي‌كند، از تغيير شكل پلاستيك جلوگيري كردند.
اين گروه نشان داده‌اند كــــــه توانايي ايجاد مدارهاي كاربــــــردي را دارند; در حالي كــــــه در تلاش‌هاي مشابه پيشين به علت ضعف در روش‌ها، امكان قرار دادن ترانزيستورهاي پر سرعت روي پلاستيك وجــــــود نداشت. به گفته كين، چالش بعــــــدي نحوه ايجاد مدارهاي بزرگ‌تر است كه آن نيز عملي خواهد شد. اكنون شركت Sarnoff به دنبال بــــــازاريابي براي اين فناوري است. ظاهرا يك شركت در به كارگيري اين مدارهـــا در صفحات دتكتورهاي (آشكارسازهاي) اولنزاسونيك (فراصوت) نازك كــــــه وظيفه بــــــررسي يكنواختي ساختار درام‌هاي ذخيره‌سازي و ساير اشياء را دارند، ابزار علاقه كرده است.
تايو اكينوانــــــد (Tayo Akinwande) استــــــاد مهندسي برق در دانشگاه MIT و از اعضاي جلسه‌اي كه دستور كار آن معرفي اين فناوري بود، گفت: «احتمالا وسايل عرضه شده از طريق اين فناوري، در آينــــــده بسيار قدرتمندتر خواهند شد. مدارهاي انعطاف‌پذير از همان فناوري CMOS موجــــــود در كامپيوترهاي امروزي پيروي مي‌كننــــــد; با اين تفــــــاوت كــــــه اندازه ترانزيستورهاي آن همانند ترانزيستورهــــــاي ابتدايي سال‌هــــــاي 1970، بسيار بزرگ است.» اكينواند ادامه مي‌دهد: «همان طور كه سرعت كامپيوترها همگام با كوچك شدن اندازه ترانزيستورها افزايش يافت، پس پردازنده‌هاي روي پلاستيك هم مي‌توانند به همين شكل سريع‌تر شوند.» اكينواند اعتقاد دارد پس از نمايشگرهــــــا و آنتن‌ها، شاهد آميخته شدن اين فناوري بــــــا صنايعي همچون پوشاك خواهيــــــم بود; بــــــه علاوه بلندگوها و دستگاه‌هاي كوچك پخش صوت نيز مي‌توانند از اين فناوري بهره گيرند. توسط اين فناوري وسايل جالبي پديد مي‌آيند كه به كلي با تمام چيزهايي كه تاكنون ديده‌ايم، متفاوت خواهد بود. اكينواند مي‌گويد: «به جاي تلاش براي ساخت ريزپردازنده‌ها، بهتر است از اين فناوري براي ايجاد اشيايي استفاده شود كه امكان ساخت آنها با سيليكون ممكن نيست و حتي فوق تصور بشري به نظر مي‌آينــــــد.» به هر حال برخلاف نظر آكينواند، ايــــــن طور كه به نظر مي‌رسد تمام تحقيقات كوتاه مــــــدت آتي پيرامــــــون اين فناوري، به موضوع ساخت صفحات نمايش اختصـــاص خواهد داشت و براي مشاهده كاربردهاي ديگر بايد به انتظار آينده بنشينيم.

آمپلی فایر 18 وات بسیار ساده - بدون نیاز به پری آپلی فایر

آمپلی فایر ۱۸ وات

برای گرفتن 18 وات خروجی از این مدار تنها 150 میلی ولت در وردی نیاز دارید. فرکانس کاری این مدار بین 30 هرتز تا 20 کیلو هرتز می باشد. که محدوده شنوایی را به طور کامل پوشش خواهد داد.

چند نکته مهم :
این مدار را می توانید به طور مستقیم به خروجی دستگاههای صوتی از قبیل پخش سی دی ، نوار کاست و رادیو متصل نمایید.
دقت کنید که ولتاژ تغذیه از 23 ولت بیشتر نشود.
ترانزیستورهای Q3 , Q4 به حرارت گیر ( Heat sink ) مناسب نیاز دارند.
دیود D1 باید با ترانزیستور Q1 ارتباط حرارتی داشته باشد.
قرار دادن R8 در مدار اختیاری است. در صورتی که آن را در مدار قرار قرار دادید مدار را توسط این مقاومت متغیر به گونه ای تنظیم کنید که در زمان نداشتن سیگنال ورودی جریانی بین 20 تا 30 میلی آمپر مصرف کند.
دقت کنید که خط زمین مناسب بر روی برد ، تاثیر فراوانی در کیفیت مدار و حذف صدای هوم دارد همچنین خط زمین مدار وردی و خروجی را حتماً جداگانه به خط زمین منبع تغذیه متصل کنید.
شما می توانید برای تغذیه مدار از منبع تغذیه پیشنهادی زیر استفاده کنید:

لیست قطعات آمپلی فایر :

P1_____________22K Log.Potentiometer (Dual-gang for stereo)

R1______________1K 1/4W Resistor
R2______________4K7 1/4W Resistor
R3____________100R 1/4W Resistor
R4______________4K7 1/4W Resistor
R5_____________82K 1/4W Resistor
R6_____________10R 1/2W Resistor
R7_______________R22 4W Resistor (wirewound)
R8______________1K 1/2W Trimmer Cermet (optional)

C1____________470nF 63V Polyester Capacitor
C2,C5_________100µF 3V Tantalum bead Capacitors
C3,C4_________470µF 25V Electrolytic Capacitors
C6____________100nF 63V Polyester Capacitor

D1___________1N4148 75V 150mA Diode

IC1________TLE2141C Low noise,high voltage,high slew-rate Op-amp

Q1____________BC182 50V 100mA NPN Transistor
Q2____________BC212 50V 100mA PNP Transistor
Q3___________TIP42A 60V 6A PNP Transistor
Q4___________TIP41A 60V 6A NPN Transistor

J1______________RCA audio input socket

لیست قطعات منبع تغذیه :

C7,C8________4700µF 25V Electrolytic Capacitors

D2_____________100V 4A Diode bridge D3_____________5mm. Red LED

T1_____________220V Primary, 15 + 15V Secondary 50VA Mains transformer

PL1____________Male Mains plug

SW1____________SPST Mains switch

نيروگاه حرارتي

نيروگاه حرارتي جهت توليد انرژي الکتريکي بکار مي‌رود که در عمل پره‌هاي توربين بخار توسط فشار زياد بخار آب ، به حرکت در آمده و ژنراتور را که با توربين کوپل شده است، به چرخش در مي‌آورد. در نتيجه ژنراتور انرژي الکتريکي توليد مي‌کند. نيروگاه حرارتي به مقدار زيادي آب نياز دارد. در نتيجه در محلهايي که آب به فراواني يافت مي‌شود، ترجيحا از اين نوع نيروگاه استفاده مي‌شود. چون انرژي الکتريکي را به روشهاي ديگري ، مثل انرژي آب در پشت سدها (توربين آبي) ، انرژي باد (توربين بادي) ، انرژي سوخت (توربين گازي) و انرژي اتمي هم مي‌توان تهيه کرد. سوخت نيروگاه حرارتي شامل ، فروت و يا گازوئيل طبيعي است.

مشخصات فني نيروگاه
سوخت
سوخت اصلي نيروگاه ، سوخت سنگين (مازوت) مي‌باشد که توسط تانکرها حمل و از طريق ايستگاه تخليه سوخت در سه مخزن 33000 متر مکعبي ذخيره مي‌گردد. سوخت راه اندازي ، سوخت سبک (گازوئيل) است که در يک مخزن 430 متر مکعبي نگهداري مي‌شود.

آب
آب مصرفي نيروگاه ، جهت توليد بخار و مصرف برج خنک کن و سيستم آتش نشاني ، از طريق چاه عميق تامين مي‌گردد.

سيستم خنک کن
برج خنک کن نيروگاه از نوع تر مي‌باشد و 18 عدد فن (خنک کن) دارد که هر يک داراي الکتروموتوري به قدرت 132kw و سرعت سرعت 141RPM مي‌باشد و بوسيله دو عدد پمپ توسط لوله‌اي به قطر 5.2 متر آب مورد نياز خنک کن تامين مي‌گردد. دماي آب برگشتي در برج خنک کن 29.6 درجه سانتيگراد و دماي آب خروجي از برج 21.6 درجه سانتيگراد مي‌باشد.

سيستم تصفيه آب
سيستم تصفيه آب جهت برج خنک کن
آب لازم جهت برج خنک کن بايستي فاقد املاحي باشد که سريعا در لوله‌هاي کندانسور رسوب مي‌کنند (از قبيل بي‌کربناتها). اين املاح با افزودن کلرورفريک ، آب آهک و آلومينات سديم گرفته مي‌شود و سپس رسوبات جمع شده توسط يک جاروب جمع کننده به بيرون منتقل مي‌شوند. به اين آب که بدون سختي بي کربنات باشد، آب نرم مي‌گويند. آب نرم وارد دو استخر ذخيره شده و از آنجا توسط پمپهايي جهت تامين کمبود آب به برج خنک کن فرستاده مي‌شود. براي از بين بردن خزه و جلبک در اين استخر ، سيستم تزريق کلر طراحي شده است.

سيستم تصفيه آب جهت توليد بخار
چون آب مورد نياز براي توليد بخار و جبران کمبود سيکل آب و بخار بايستي کيفيت بسيار بالايي داشته باشد، لذا براي اين منظور از يک سيستم مشترک براي هر دو واحد استفاده مي‌شود. بعد از اينکه مقداري از سختي آب گرفته شد، وارد سه دستگاه فيلتر شني مي‌شود، سپس به مخزن ذخيره وارد و از آنجا توسط سه عدد پمپ به طرف فيلتر کربني فعال فرستاده مي‌شود، تا کلر موجود در آب بوسيله زغال فعال جذب شود. بعد از اين فيلتر يک مبدل حرارتي در نظر گرفته شده که دماي آب را در 25 درجه سانتيگراد ثابت نگه مي‌دارد.

سپس اين آب وارد دو دستگاه فيلتر 5 ميکروني شده و ذراتي که قطر آنها بيشتر از 5 ميکرون مي‌باشند، توسط اين فيلترها جذب و وارد دو دستگاه ريورس اسمز مي‌گردد. در اين دستگاه 90% املاح محلول در آب گرفته مي‌شود. آب پس از اين مرحله وارد مخزن زيرزميني مي‌گردد. سپس توسط سه پمپ به فيلترهاي کاتيوني و آنيوني وارد شده و پس از تنظيم PH و کنترل از نظر شيميايي به مخازن ذخيره آب وارد و مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

بويلر
بويلر نيروگاه داراي درام بالائي و پائيني بوده و به صورت گردش اجباري توسط سه عدد پمپ سيرکوله (Boiler Circulation Watepump) و کوره ، تحت فشار مي‌باشد. درام بالايي معمولا به وزن 110 تن در ارتفاع 50.6 متري و ضخامت جداره 11 سانتيمتر مي‌باشد. بويلر داراي 16 مشعل هست که در چهار طبقه و در چهار گوشه با زاويه ثابت قرار گرفته‌اند. مشعلهاي رديف پائين براي هر دو سوخت مازوت و گازوئيل بکار مي‌رود.

توربين
نيروگاه از نوع ترکيب متوالي در يک امتداد (Tadem Compound) و داراي سه سيلندر فشار قوي ، فشار متوسط و فشار ضعيف مي‌باشد که توربين فشار قوي و فشار متوسط در يک پوسته قرار گرفته و در پوسته ديگر توربينهاي فشار ضعيف قرار دارند. توربين فشار قوي 8 طبقه و توربين فشار متوسط 5 طبقه و توربين فشار ضعيف با دو جريان متقارن و هر يک داراي 5 طبقه است. بخار از طريق دو عدد شير اصلي در دو طرف توربين و شش عدد شير کنترل وارد توربين فشار قوي شده و بعد از انبساط در چندين طبقه از توربين به بويلر بر مي‌گردد. سپس وارد توربين فشار متوسط شده و بعد از انبساط توسط يک لوله مشترک وارد توريبن فشار ضعيف گرديده و به طرف کندانسور مي‌رود.

کندانسور
کندانسور نيروگاه از نوع سطحي يک عبوري با جعبه آب مجزا مي‌باشد که در زير توريبن فشار ضعيف قرار گرفته است. براي ايجاد خلا کندانسور از دو نوع سيستم استفاده مي‌شود که سيستم اول در موقع راه اندازي و توسط يک مکنده هوا انجام مي‌يابد. در طول بهره برداري خلا لازم توسط دو دستگاه پمپ تامين مي‌گردد که اين پمپها فشار داخل کندانسور را کاهش مي‌دهند.

ژنراتور
ژنراتور طوري طراحي شده است که در مقابل اتصال کوتاه و نوسانات ناگهاني بار و احيانا انفجار هيدروژن در داخل ماشين مقاومت کافي داشته باشد. سيستم تحريک آن شامل يک اکساتير پيلوت (Pilot exiter) با ظرفيت 45 کيلوولت آمپر مي‌باشد و جريان تحريک اکسايتر پيلوت در لحظه Flashing از طريق باطري خانه تامين مي‌شود. ضمنا سيم پيچهاي دستگاه توسط هوا خنک کاري مي‌شوند.

ترانسفورمرها و تغذيه داخلي نيروگاه
ترانس اصلي (Main Ttansformer):اين ترانس به صورت سه تک فاز با ظرفيت هر کدام 150 مگا ولت آمپر و فرکانس 50 هرتز و امپرانس ولتاژ 14.2 درصد به عنوان Step Up Tranformer ، جهت بالا بردن ولتاژ خروجي ژنراتور از 20 کيلو ولت تا 230 کيلو ولت بکار رفته است. در ضمن نسبت تبديل ، 10.20%±247 کيلو ولت مي‌باشد.


ترانس واحد (Unit Transformer):اين ترانس با ظرفيت 35/22/22 مگا ولت آمپر و نسبت تبديل 3/316/516%±20 و فرکانس 50 هرتز و امپدانس ولتاژ 8.5% و تپ چنجر Off- Loud ، ولتاژ 20 کيلو ولت خروجي ژنراتور را تبديل به 6 کيلو ولت نموده و به منظور تامين مصارف داخلي نيروگاه در حين بهره برداري بکار مي‌رود.


ترانس استارتينگ (Start up Trans): اين ترانس به تعداد دو عدد ، به نامهاي LTB و LTA و با ظرفيت 25/25/25 مگا ولت آمپر و نسبت تبديل 10%±3/6/10%± کيلو ولت و فرکانس 50 هرتز و امپدانس 10% و تپ چنجر On Lead ، ولتاژ 230 کيلو ولت شبکه را تبديل به 6 کيلو ولت نموده و شينه‌ها را طبق شکل شماتيک ضميمه تغذيه مي‌نمايد.


ترانس تغذيه (Auxiliary Trans): ترانس تغذيه در ظرفيتهاي مختلف 630/1600/2500 کيلو ولت آمپر ، ولتاژ 6 کيلو ولت را تبديل به 400 ولت مي‌نمايد که جهت تامين مصارف داخلي فشار ضعيف بکار مي‌رود.
سيستم آتش نشاني
آب: کليه قسمتهاي نيروگاه (ساختمان شيمي ، ماشين خانه ، بويلر ، کارگاه ، انبار و ...) و محوطه مجهز به سيستم آب آتش نشاني مي‌باشند.


فوم: کليه قسمتهاي سوخت رساني اعم از مخازن سوخت سبک و سنگين و ايستگاه تخليه سوخت ، بويلر ديزل اضطراري و بويلر کمکي مجهز به سيستم فوم مي‌باشند.


گاز CO2: کليه سيستمهاي الکتريکي از قبيل ساختمان الکتريکي و... توسط گاز CO2 حفاظت مي‌گردد.

اضافه ولتاژهاي رزونانس در ترانسفورماتورهاي توزيع

نتيجه طبيعي استفاده صنايع از ترانسفورماتورهاي توزيع با ظرفيتهاي بالاتر، افزايش احتمال بروز اضافه ولتاژها در وضعيتهاي مختلف روزانه است . براي تعيين پارامترهاي سيستم كه مي توانند باعث ايجاد اضافه ولتاژهاي فرورزونانس شديد گردند، آزمايشهاي كاملي توسط موسسه DSTAR انجام گرفته است . آزمايشات مذكور بر روي تعدادي ترانسفورماتور توزيع و تحت شرايط كار واقعي انجام شده است . در طول اين آزمايشات، صدها بار عمليات كليدزني بر روي ترانسفورماتورهاي توزيع با ولتاژهاي متفاوت و با سيم پيچ ستاره زمين شده و اوليه مثلث انجام گرديد. اين پروژه بطور كلي ثابت كرد كه در ترانسفورماتورهاي با ظرفيت بالا كه امروزه توسط صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند، احتمال ايجاد اضافه ولتاژ فرورزونانسي بيشتر از ترانسفورماتورهاي دهه گذشته مي باشد.
بطور نمونه ، در آزمايشات انجام گرفته شده توسط DSTAR بر روي يك ترانسفورماتور معمولي با هسته سيليكون – فولاد با ظرفيت 225 KVA و ولتاژ 25 KV با اتصال Y –Y ، يك اضافه ولتاژ با پيك 2.35 برابر پيك نامي ترانسفورماتور اندازه گيري شده است .
تحقيقات DSTAR ، برخي نظرات موجود در مورد اثرات پديده اضافه ولتاژ را رد كرد. براي مثال بجاي جريان تحريك هسته تلفات هسته ترانسفورماتور بهترين مشخصه براي شناسايي پديده اضافه ولتاژ در ترانسفورماتور مي باشد. نتايج تحقيقات انجام گرفته توسط اين مركز ، اخيرا" بعنوان مبحث جديد و با ارزشي از سوي IEEE منتشر شده است .
پروژه تحقيقاتي ديگري توسط موسسه DSTAR جهت تعيين تأثير نصب برقگير اكسيد روي بر روي اضافه ولتاژهاي فرورزونانس انجام گرفته است. اين تحقيقات نشان داد كه وقوع اضافه ولتاژهاي فرورزونانس باعث خرابي سريع برقگير GAPLESS نخواهد شد.
بدليل وجود امپدانس خيلي بزرگ مدار فرورزونانس گرم شدن برقگير به آهستگي صورت ميگيرد. همچنين اين تحقيقات نشان داد كه برقگيرها مي توانند بعنوان عامل موثري در كنترل اضافه ولتاژها در شرايط گوناگون باشند. دستورالعملهاي مختلفي براي كاربرد برقگيرهاي مختلف با توجه به شرايط بهره برداري وجود دارد كه بيان مي كند هر برقگير چند دقيقه مي تواند اضافه ولتاژ فرورزونانس را تحمل كند. اين اضافه ولتاژ در زمان كليدزني ( سوئيچينگ ) ترانسفورماتورها رخ مي دهد.
بانكهاي ستاره – مثلث
كليدزني بانكهاي ترانسفورماتور سه فاز هوايي با سيم پيچي Y – ∆ بصورت فاز به فاز مي تواند سبب ايجاد مشكلات اضافه ولتاژ و خرابي ترانسفورماتورها يا برقگيرها گردد. اين موضوع در تحقيقات DSTAR بررسي گرديد و نتايج بدست آمده مطالب مفيدي را در مورد كليدزني ، حفاظت اضافه ولتاژها و قابليت برقگيرها در رفع اين اضافه ولتاژها ارائه نمود. نتايج تحقيقات مذكور همچنين گونه ديگري از پديده اضافه ولتاژ را كه قبلا" گزارش نشده بود، كشف و معرفي نمود. اين اضافه ولتاژ كه دامنه زيادي دارد يك علت روشن براي خرابي خيلي از ترانسفورماتورها در اين زمينه مي باشد. يك نمونه از اين نوع اضافه ولتاژ درشكل شماره (1) نشان داده شده است .
امواج طرف ثانويه
ترانسفورماتورهاي تك فاز توزيع با سيم پيچي از نوع طراحيnon – interlaced به همان اندازه كه ممكن است بواسطه امواج صاعقه وارد شده از طريق نقطه خنثي در ثانويه صدمه ببينند به همان قدر نيز ممكن است از طريق امواج طرف اوليه در معرض خطر باشند. همانطور كه در شكل ( 2 ) ديده مي شود ولتاژ القاء شده در سيم پيچي طرف اوليه در مجموع كم است ولي تنش هاي لايه به لايه در ميان سيم پيچي هاي ترانسفورماتور زياد اتفاق مي افتد. آزمايشات متعدد DSTAR و بررسي هاي تحليلي انجام شده دستورالعمل و راهنمائيهائي را براي حداقل نمودن ريسك خرابي ترانسفورماتور در مواجه با اين پديده، تهيه نموده است.

ترانسفورماتورهاي ابررسانا

ترانسفورماتورها يكي از مهمترين عناصر شبكه هاي انتقال و توزيع هستند . در ترانسفورماتورها انرژي الكتريكي در مس سيم پيچها ، آهن هسته ، تانك ترانس و سازه هاي نگهدارنده بصورت حرارت تلف مي شود. حتي در زمانيكه ترانسفورماتور بدون بار است ، در هسته تلفات بي باري (NLL) بوجود مي آيد. در نتيجه مطالعات و بررسيهاي انجام شده ، در 50 ساله اخير محققان موفق شده اند با صرف هزينه اي دو برابر براي هسته ، تلفات بي باري را به يك سوم كاهش دهند. اخيراً با جايگزيني فلزات بيشكل و غير بلوري (Amorphous) بجاي آهن سيليكوني درهسته ترانسفورماتورهاي توزيع با قدرت نامي كوچكتر از 100 KVA ، تلفات بي باري باز هم كاهش يافته است . اين كار هنوز در مورد ترانسفورماتورهاي بزرگ با قدرت نامي بزرگتر از 500KVA انجام نشده است . اگرچه براي هر ترانسفورماتور ، 1 درصد توان نامي آن بعنــوان توان تلفـاتي در نظر گرفتـه مي شود، اما بايد توجه داشت كه آزاد سازي بخش كوچكي از اين تلفات در طول عمر ترانسفورماتور صرفه جوئي كلاني به همراه خواهد داشت . در ترانسفورماتورهاي قدرت معمول ، تقريباً 80% از كل تلفات ، مربوط به تلفات بارداري ترانسفورماتور (LL) است كه از اين 80% ، سهم تلفات اهمي سيم پيچها 80 % بوده و 20 % ديگر مربوط به تلفات ناشي از جريانهاي فوكو و شارهاي پراكنده است . لذا تلاشهاي زيادي جهت كاهش تلفات بارداري صورت مي گيرد. در ابررساناها بعلت عدم وجود مقاومت اهمي در برابر جريان d c تلفات اهمي برابر با صفر است . لذا با استفاده از ابررساناها در ترانسفورماتورها، تلفات كل ترانسفورماتور، كاهش قابل ملاحظه اي خواهد يافت. در مقابل جريان ac ، در ابر رساناها تلفاتي از نوع تلفات فوكو رخ مي دهد. گرماي بوجود آمده از اين تلفات بايد با استفاده از سيستم هاي خنك كننده دفع گردد.بررسيهاي بعمل آمده حاكي از آن است كه ترانسفورماتورهاي ابررسانا با قدرت 10 MVA و بالاتر عملكرد نسبتا بهتري داشته و نسبت به ترانسفورماتورهاي معمولي قيمت پايينتري خواهند داشت .
تلاشهايي كه جهت توسعه ترانسفورماتورهاي ابررسانا انجام مي گيرد صرفاً بخاطر مسايل اقتصادي و كاهش هزينه كل نيست. يكي ديگر از دلايل طرح اين مبحث آنست كه در مراكز پر تراكم شهري، رشد مصرف 2 درصدي (ساليانه ) به معني نياز به ارتقاء ظرفيت سيستم هاي موجود است . از طرفي بسياري ازپستهاي توزيع بصورت سرپوشيده (Indoor) بوده و در كنار ساختمانها نصب شده اند. در اين نوع پست ها همانند ديگر پستهاي توزيع از ترانسهاي روغني استفاده ميشود كه استفاده از روغن مشكلات و خطرات زيست محيطي و ايمني مربوط به خود را دارد. در حاليكه در ترانسفورماتورهاي ابررسانا، ماده خنك كننده نيتروژن است كه خطري براي افراد و موجودات زنده نداشته ، بعلاوه ، خطر آتش سوزي نيز وجود ندارد. بهمين لحاظ خنك كننده مورد استفاده در ترانسفورماتورهاي ابررسانا به هيچ عنوان قابل مقايسه با روغنهاي قابل اشتعال و مواد شيميايي همچون PCB نيست . FPRIVATE "TYPE=PICT;ALT="


توجه جدي به ترانسفورماتورهاي ابررسانا از زمان شناخت ابررساناهاي دماي پايين LTS ( اعم از Nb-Ti و Nb3-Sn ) از اوايل دهه 1960 ، آغاز شد. مطالعاتي كه در آن زمان بر روي اين ترانسفورماتورها انجام شد ، نشان داد كه جهت بهره برداري از اين ترانسفورماتورها، بايد آنها را در دماي 4 .2K نگه داشت كه انجام چنين كاري اقتصادي نيست . بهمين دليل گامها بسوي كشف موادي با قابليت ابررسانايي در دماهاي بالاتر ، برداشته شد. در اواسط دهه 1970 ، شركت Westing House ، طرح يك ترانسفورماتور نيروگاهي 550/22kv , 1000MVA را مورد مطالعه قرار داد و به اين نتيجه رسيد كه مشكلاتي از قبيل انتقال جريان ، عملكرد فوق جريان (Overcurrent) و حفاظت همچنان وجود خواهند داشت .
از سال 1980 ، توسعه ترانسفورماتورهاي LTS توسط شركت هاي GEC-Alsthom , ABB ، در اروپا و چند شركت صنعتي و مركز دانشگاهي در ژاپن، مورد پيگيري قرار گرفت . پيشرفت هاي بعمل آمده در توليد هاديهاي طويل Nb-Ti و مواد با مقاومت بالا (Cu-Ni) بر كاهش تلفات ac تاثير زيادي داشته است . مساله عملي بودن كاهش وزن و افزايش راندمان نيز بر روي ترانسفورماتورهاي با قدرتهاي كمتر از 100KVA تكفاز 80KVA (Alsthom) ، (Toshiba)30KVA و سه فاز 40KVA (دانشگاه Osaka) مورد بررسي قرار گرفت . هم چنين ترانسفورماتورهاي بزرگتري نيز ساخته شده و آزمايشهاي مربوطه را با موفقيت پشت سر گذاشتند. در يك ترانسفورماتور تكفاز 330KVA ساخت ABB پيش بيني هاي لازم براي محدود سازي جريان خطا و حفاظت در برابر يخ زدگي در نظر گرفته شد. شركت برق Kansai Electric نيز گزارشي از ترانسفورماتور LTS با هادي Nb3Sn با قدرت 2000 KVA ارائه نموده است .

اصول خشك كردن ترانسفورماتورهاي قدرت

روغن ترانسفورماتورهاي قدرت نقش بسيار مهمي در عملكرد ترانسفورماتورها دارند. نقش عايق كنندگي، خنك كنندگي و تشخيص عيب از جمله مهمترين وظايف روغن مي باشند. با پيرشدن ترانسفورماتور ، روغن اين دستگاه بعضي از خصوصيات شيميايي و الكتريكي خود را از دست مي دهد. از جمله مهمترين اين خصوصيات مي توان به خصوصيات الكتريكي كه حائز اهميت مي باشند، اشاره نمود.
دلایل اصلی كه روغن ترانسفورماتورهاي قدرت را دچار مشكل مي نمايند عبارتند از:
- افزايش ذرات معلق در روغن
- وجود آب به مقدار زياد در روغن
- وجود آلودگي هاي شيميايي مانند اسيديته و...
مسائل فوق باعث تغيير پارامترهاي متعدد مي شوند. به عنوان مثال افزايش ذرات معلق و وجود آن باعث كاستن قدرت دي الكتريك روغن و افزايش اسيديته، باعث خوردگي كاغذ و اجزاي داخلي ترانسفورماتور مي شود. براي بهبود روغن ترانسفورماتوري كه دچار ضعف هاي متعدد شده است مي توان از فيلتراسيون استفاده نمود. با فيلتر نمودن روغن مي توان ذرات معلق آن را جدا نمود و در نتيجه ولتاژ شكست را بالا برد. مي توان با خلاء نمودن روغن ، آب را بصورت بخار از روغن جدا نمود. حذف آلودگي هاي شيميايي فقط با كمك فيلترهاي شيميايي ممكن است.
از جمله مهمترين آلودگي كه روغن ترانسفورماتور را تحت تأثير قرار مي دهد وجود آب به مقدار كم در داخل روغن است. جدا نمودن آن در داخل ترانسفورماتور به راحتي امكان پذير نمي باشد. علت اين مسأله وجود مقادير بسيار زياد آب داخل كاغذ ترانسفورماتور مي باشد كه با جدا نمودن آب روغن دوباره جايگزين آن مي شود.
- روشهای فیلتر نمودن
الف - روشهای Off-line
از زمانهای دور برای بهبود کیفیت عایقی روغن ترانسفورماتورهای قدرت از روشهای فیلتراسیون هنگامی که ترانسفورماتور خاموش بوده است استفاده می کردند. در این روش هنگامی که ترانسفورماتور خاموش می باشد به مدت چند شبانه روز به صورت پیوسته روغن را داخل ترانسفورماتور چرخانده و آنرا در بیرون تحت فیلتراسیون و خلاء به منظور جدا نمودن ذرات معلق و آب محلول قرار می دادند.
این روش دارای معایب فراوانی است از جمله لزوم داغ نمودن روغن ترانسفورماتور و همچنین لزوم خاموش نمودن ترانسفورماتور را می توان نام برد.
ب- روشهای نوین – روشهای در حین کار
براي جدا نمودن آب به صورت بهينه، لازم است كه از فيلترهاي در حين كار استفاده نمود. مهمترين مزاياي فيلترهاي (خشك كن) هاي در حين كار خشك نمودن بهينه ترانسفورماتور در طول زمان و همچنين عدم لزوم خاموشي ترانسفورماتور را مي توان عنوان نمود. اصول عملکرد این فیلترها مانند شکل زیر است که در آن روغن از مخزن تحت فشار خارج شده و در مسیر آن یک فیلتر فیزیکی قرار می گیرد. در اینجا ذرات معلق فیلتر شده و تحت تاثیر خلاء آب محلول در آن گرفته می شود. روغن فیلتر شده به وسیله پمپ به ترانسفورماتور برگردانده می شود. این چرخه با دبی پایین در حدود 250 لیتر در ساعت به صورت پیوسته از چند ماه تا چند سال با توجه به وضعیت ترانسفورماتور صورت می گیرد.

مزاياي خشك كردن On-Line روغن و كاغذ عايقي ترانسفورماتورهاي قدرت با استفاده ازدستگاه V30
• رطوبت زدائي از روغن ترانسفورماتور بصورت On-Line
• افزايش ولتاژ شکست روغن عايقي
• رطوبت زدائي از کاغذ عايقي ترانسفورماتور
• کاهش ميزان ذرات معلق داخل روغن ترانس
• کاهش ميزان ضريب تلفات عايقي روغن
• کاهش ميزان اسيديته روغن
• افزايش قابليت بارگيري ترانسفورماتور
• افزايش عمر باقيمانده ترانسفورماتور
• عملکرد مطمئن و عدم تأثير سو بر بهره برداری عادي از ترانسفورماتور
• گاززدائي از روغن ترانسفورماتور با استفاده از روش De-Gassing
• اعلام آلارم و خروج ترانسفورماتور از مدار در صورت تشکيل مقدار زياد گاز

تابلوهای برق
انواع تابلوها :تابلوی ايستاده قابل دسترسی از جلو- سلولی-تمام بسته ديواری كه خود اين تابلو ها می توانند اصلی- نيمه اصلی و فرعی باشند.
تابلوی اصلی: در پست برق و بطرف فشار ضعيف ترانس متصل است.
تابلوی نيمه اصلی :اينگونه تابلو ها ی برق بلوك ساختمانی يا قسمت مستقلی از مجموعه را توزيع و ازتابلوی اصلی تغذيه می شود .
تابلوی فرعی: برای توزيع و كنترل سيستم برق خاصی مانند موتور خانه- روشنايی و غيره به كار می رود و از تابلوی اصلی تغذيه می شود.
معمولا تابلو های موتور خانه از نوع ايستاده و بقيه تابلوها از نوع توكار تمام بسته می باشد (در اين ساختمان تماما" به اين شكل می باشد)در اين ساختمان ليستی تهيه شده كه شامل قطعات مكانيكی و الكتريكی داخلی تابلو می باشد. اين ليست شامل ضخامت ورق - فريم تابلو – روبند- نوع رنگ كاری - جانقشه ای- يرق آلات- نوع تابلو(يك درب- دو درب - نرمال - اضطراری) اسم شركت سازنده تابلو - اسم تابلو – چراغ سيگنال (رنگ – تعداد- وات - نوع لامپ - فيوز ) مشخصات فيوزهای داخل تابلو بعلاوه پايه فيوز – كليد مينياتوری (تكفاز - سه فاز- ولتاژ قابل تحمل )رله- كنتاكتور –كليد گردان (با مشخصات كامل ) مشخصات ترمينال - مشخصات شين فاز - نول- مقره های پشت شين - نوع سيم كشی داخلی تابلو- نوع سيم كشی خط به تابلو - طريقه انتقال سيم در تابلو(ترانكينگ-استفاده از كمربند) استفاده از سيم يك تكه در تابلو – شماره گذاری خطوط روی ترمينال –استفاده از كابلشو . تمام اين عناوين با مشخصات كامل می باشد .وجود اين مشخصات باعث عمر بيشتر تابلو- خطر كمتر و تعويض آسانتر می شود.
· وجود سيم ارت در تابلوی برق ضروری و با رنگ سبز می باشد .
· خطوط R -S - T به تر تيب با رنگ زرد- قرمز- آبی - سيم نول با رنگ سياه می باشد
· در بعضی از تابلو ها روی درب تابلو ها يك سری كليد وجود دارد START- STOP
يا يك كليد گر دان كه برای روشن و خاموش كردن روشنايی و يا موتور به كار می رود.
· برای تابلو ها دو نوع نقشه می كشند 1 - رايزر دياگرام كه مكان تابلو در آن قيد شده است .2- نقشه داخل تابلو (كه خطوط - فيوز و كليدها در آن كشيده شده است)
نكات مر بوط به رعايت مسائل ايمنی بر اساس نشريه سازمان برنامه و بودجه و يا 110می باشد.
· شين ها با رنگ نسوز رنگ آميز می شود
· كليد ورودی بايد خودكار باشد. در موارديكه از كليد و فيوز جداگانه استفاده شود كليد بايد قبل از فيوز نصب شود . بطوريكه با خاموش كردن كليد , فيوز نيز قطع شود. كليد اصلی حتی الامكان گردان باشد و از فيوز فشنگی استفاده شود.
· سيم كشی داخلی تابلو با سيم مسی تك لا با عايق حداقل 1000ولت با مقطع مناسب انجام شود.
· ارتفاع با لاترين دسته كليد تابلو175 سانتيمتر بيشتر نباشد و همچنين قسمت ميانی از سطح زمين 160 سانتيمتر باشد.
· استفاده از سيم 5/1 برای روشنايی با كليد مينياتوری10 آمپر و سيم 5/ 2 برای پريزبا كليد مينياتوری 16 آمپر می باشد.
· محاسبه كابل از طريق سطع مقطع كه در بخش سوم گفته شد, انجام می گيرد.

تعاريف و مباني كنترل
سيستم: به مجموعه اي از اجزا مي گويندكه با هماهنگي يكديگر هدفي خاص را دنبال مي كنند.
اغتشاش(نويز): هر سيگنال ناخواسته كه بر عملكرد خروجي سيستم اثر نامطلوب بگذارد.
اغتشاش دو نوع است:
1.بيروني( از بيرون سيستم ) :بطور مثال يك آنتن را در نظر بگيريد اثر باد بر روي آنتن را نويز بيروني مي گويند . و مي توان بعنوان يك ورودي مدل سازي نمود.
2.دروني:مثل نويز حرارتي . اگر بتوان از طريق محاسبات آماري آن را پيش بيني كرد برايش مي توان يك جبران كننده طراحي نمود.


سيستم هاي ديناميكي:
در اين سيستم ها مدت زماني طول مي كشد تا خروجي به ورودي پاسخ دهد .در واقع مي توان گفت اين سيستم ها حافظه دارند و انرژي هم در آنها ذخيره مي شود.مي دانيم خازن نمي تواند تغيرات ناگهاني ولتاژ داشته باشد پس مدت زماني طول مي كشد تا خازن شارژ شده و سپس به مدار پاسخ مي دهد.
سيستم هاي كنترل صنعتي به دو نوع تقسيم مي شوند.سرو مكانيسم و كنترل فرآيند.
سرو مكانيسم: يك سيستم كنترل فيدبك دار مي باشد. خروجي اين سيستم موقعيت ، سرعت يا شتاب است.كه بيشتر با آنها آشنا مي شويم.
فرآيند:عمل يا پيشرفت طبيعي متداوم با تعدادي تغييرات تدريجي كه به گونه نسبتا"معيني در پي هم روي مي دهند و به نتيجه خاصي مي انجامد.
سيستم كنترل فرآيند
سيستم تنظيم كننده خودكاري كه خروجي اش متغيري نظير دما ، فشار ، شار ، سطح مايع باشد ،سيستم كنترل فرآيند نام دارد.
كنترل فرآيند در صنعت كاربرد گسترده اي دارد . در چنين سيستم هايي اغلب از اعمال كنترل برنامه ريزي شده نظير كنترل دماي كوره هاي حرارتي كه در آنها دماي كوره بر اساس برنامه مشخصي كنترل مي شود استفاده مي كنند. برنامه مشخص مثلا" مي تواند به
اين صورت باشد كه دماي كوره در مدت مفروضي تا دماي مشخصي افزايش يابد و
سپس در مدت مفروض ديگري كاهش يابد و به دماي مشخص ديگري برسد.
در اين نوع كنترل با برنامه نقطه مقرر, يا از پيش تعيين شده, بر اساس جدول زماني معيني تغيير مي كند. و كار كنترل كننده حفظ دماي كوره در نزديكي نقطه مقرر متغير است.
سيستم هاي كنترل فرآيند به دو صورت
1.سيستم هاي كنترل بسته اي BATCH CONTROL
عمليات پردازش بصورت مرحله به مرحله به بسته هاي مواد انجام مي شود. مانند رب گوجه فرنگي
2.سيستم هاي كنترل پيوسته CONTINUOS CONTROL
عمليات پردازش بطور پيوسته بر مواد انجام مي گيرد. مانند كارخانه قند

تعيين ميزان روشنايي:

· 20 تا 30 وات بر متر مربع براي مسكوني

· 10 تا 15 وات بر متر مربع براي زيرزمين – انباري

· تا 10 وات بر متر مربع براي حياط

مقادير فوق براي استفاده از لامپهاي رشته دار معتبر هستند و در مورد لامپهاي فلور سنت بعلت راندمان نوري بالا تر 25/0 مقادير بالا كافيست. تعداد انشعابهاي رو شنايي براي هر50 متر مربع بنا يك انشعاب رو شنايي بكار مي رود. در اتاقهاي نشيمن و غذا خوري معمولا" از لوستر استفاده مي شود كه لو سترها در مركزاتاق و بقيه چراغها را طوري قرار مي دهند كه نور يكنواختي بدست آيد. در موارديكه اتاق يك درب داشته باشد كليد را نزديك درب ودر صورتيكه دو درب داشته باشد ,از دو كليد نزديك دو درب استفاده مي شود . در راه پله ها و راه روها از كليد تبديل استفاده مي كنند.كليد را در 110 سانتيمتري از كف تمام شده نصب مي كنند. كليد بايد طوري نصب گرددكه با باز كردن درب در دسترس بوده و بدون وارد شدن در اتاق در دسترس شما باشد.هيچ نقطه اي از ديوارهاي اتاق از 2 تا 3متر از نزديكترين پريز فاصله نداشته باشد.علاوه بر نكات و مطالب گفته شده روشهايي براي محاسبات روشنايي وجود دارد . روش لومن با استفاده از شاخص فضا و روش لومن با استفاده از تقسيم ناحيه اي وهمچنين روشنايي معابر با استفاده از ترسيم نمودارهاي ايزوكاندلا.روش استفاده شده در اينجا روش لومن با استفاده از شاخص فضا مي باشد كه با تغييراتي اندك شرح داده مي شود .و جداول مربوطه در ادامه مي آيد. براي روشن شدن جدول بهتر است با اصطلاحات زير آشنا شويم.

شار نوري(شدت نور) : مقدار كل نوري را كه در تمام جهات از يك منبع نور در هر ثانيه در فضا پخش شود شدت نور گويند و آن را با O نمايش مي دهندو واحد آن لومن مي باشد .

شدت روشنايي: نسبت مقدار شار نوري كه بطور عمودي به سطح مورد نظر مي تابد شدت روشنايي گويند وبا E نمايش مي دهند و واحد آن لوكس مي با شد.

شدت روشنايي مربوط به هر مكان را با جداول مربوطه استخراج مي كنند. طريقه محاسبه به اين شكل مي باشد كه ضريب انعكاس سقف- ديوار - كف به ترتيب80% - 50% - 30% كه البته براي رنگ روشن مي باشد.

نيروگاه هاي توليدكننده برق

1- نيروگاه حرارتي: از اواخر قرن نوزدهم بشر براي توليد الكتريسيته از نيروگاه هاي حرارتي استفاده مي كند. در اين نيروگاه ها ابتدا زغال سنگ مصرف مي شد و بعدها فرآورده هاي سنگين نفتي مورد استفاده قرار گرفت. اساس كار اين نيروگاه ها بر گرم كردن آب تا حالت بخار است و سپس بخارهاي توليد شده توربين هاي توليدكننده الكتريسيته را به حركت در مي آورند. عيب اين نوع نيروگاه ها توليد گاز كربنيك فراوان و اكسيدهاي ازت و گوگرد و غيره است كه در جو زمين رها شده و محيط زيست را آلوده مي كنند. دانشمندان بر اين باورند كه در اثر افزايش اين گازها در جو زمين اثر گلخانه اي به وجود آمده و دماي كره زمين در حال افزايش است. در كنفرانس هاي متعددي كه درباره همين افزايش گازها و به ويژه گرم شدن كره زمين در نقاط مختلف جهان برگزار شد (لندن، ريو دوژانيرو و همين سال گذشته در كيوتو) غالب كشورهاي جهان جز ايالات متحده آمريكا موافق با كم كردن توليد اين گازها بر روي كره زمين بودند و تاكنون تنها به علت مخالفت آمريكا موافقتي جهاني حاصل نشده است.

2- نيروگاه هاي آبي: در مناطقي از جهان كه رودخانه هاي پر آب دارند به كمك سد آب ها را در پس ارتفاعي محدود كرده و از ريزش آب بر روي پره هاي توربين انرژي الكتريكي توليد مي كنند. كشورهاي شمال اروپا قسمت اعظم الكتريسيته خود را از آبشارها و يا سدهايي كه ايجاد كرده اند به دست مي آورند. در كشور فرانسه حدود 30 تا 40 درصد الكتريسيته را از همين سدهاي آبي به دست مي آورند. متاسفانه در كشور ما چون كوه ها لخت (بدون درخت) هستند غالب سدهاي ساخته شده بر روي رودخانه ها در اثر ريزش كوه ها پر شده و بعد از مدتي غير قابل استفاده مي شوند.

3- نيروگاه هاي اتمي: در دهه اول و دوم قرن بيستم نظريه هاي نسبيت اينشتين امكان تبديل جرم به انرژي را به بشر آموخت (فرمول مشهور اينشتين mc2=E). متاسفانه اولين كاربرد اين نظريه منجر به توليد بمب هاي اتمي در سال 1945 توسط آمريكا شد كه شهرهاي هيروشيما و ناكازاكي در ژاپن را به تلي از خاك تبديل كردند و چند صد هزار نفر افراد عادي را كشتند و تا سال هاي متمادي افراد باقي مانده كه آلوده به مواد راديواكتيو شده بودند به تدريج درپي سرطان هاي مختلف با درد و رنج فراوان از دنيا رفتند. بعد از اين مرحله غير انساني از كاربرد فرمول اينشتين، دانشمندان راه مهار كردن بمب هاي اتمي را يافته و از آن پس نيروگاه هاي اتمي متكي بر پديده شكست اتم هاي اورانيم- تبديل بخشي از جرم آنها به انرژي- براي توليد الكتريسيته ساخته شد.

اتم هاي سنگين نظير ايزوتوپ اورانيم 235 و يا ايزوتوپ پلوتونيم 239 در اثر ورود يك نوترون شكسته مي شود و در اثر اين شكست، 200 ميليون الكترون ولت انرژي آزاد شده و دو تكه حاصل از شكست كه اتم هاي سبك تر از اورانيم هستند توليد مي شود. اتم هاي به وجود آمده درپي اين شكست غالباً راديواكتيو بوده و با نشر پرتوهاي پر انرژي و خطرناك و با نيمه عمر نسبتاً طولاني در طي زمان تجزيه مي شوند. اين پديده را شكست اتم ها (Fision) گويند كه بر روي اتم هاي بسيار سنگين اتفاق مي افتد. در اين فرايند همراه با شكست اتم، تعدادي نوترون به وجود مي آيد كه مي تواند اتم هاي ديگر را بشكند، لذا بايد نوترون هاي اضافي را از درون راكتور خارج كرد و اين كار به كمك ميله هاي كنترل كننده در داخل راكتور انجام مي گيرد و اين عمل را مهار كردن راكتور گويند كه مانع از انفجار زنجيره اي اتم هاي اورانيم مي گردد.

از آغاز نيمه دوم قرن بيستم ساخت نيروگاه هاي اتمي يا براي توليد الكتريسيته و يا براي توليد راديو عنصر پلوتونيم كه در بمب اتم و هيدروژني كاربرد دارد، شروع شد و ساخت اين نيروگاه ها تا قبل از حوادث مهمي نظير تري ميل آيلند در آمريكا در سال 1979 ميلادي و چرنوبيل در اتحاد جماهير شوروي سابق در سال 1986 همچنان ادامه داشت وتعداد نيروگاه هاي اتمي تا سال 1990 ميلادي از رقم 437 تجاوز مي كرد. بعد از اين دو حادثه مهم تا مدتي ساخت نيروگاه ها متوقف شد. در سال 1990 مقدار انرژي توليد شده در نيروگاه هاي صنعتي جهان از مرز 300 هزار مگاوات تجاوز مي كرد.

ولي متاسفانه در سال هاي اخير گويا حوادث فوق فراموش شده و گفت وگو درباره تاسيس نيروگاه هاي اتمي جديد بين دولت ها و صنعتگران از يكسو و دانشمندان و مدافعان محيط زيست آغاز شده است. بديهي است اغلب دانشمندان و مدافعان محيط زيست مخالف با اين روش توليد انرژي هستند و محاسبات آنها نشان مي دهد كه اگر قرار باشد تمام جهانيان از نيروگاه اتمي استفاده كنند، از يكسو احتمالاً توليد پلوتونيم از كنترل آژانس جهاني كنترل انرژي هسته اي خارج خواهد شد و امكان دارد هر ديكتاتور غيرمعقول و ناآشنا با مفاهيم علمي تعادل محيط زيست، داراي اين سلاح خطرناك شود. از سوي ديگر افزايش مواد زايد اين نيروگاه ها كه غالباً راديوايزوتوپ هاي سزيم 137 و استرانسيم 90 و پلوتونيم 239 است، سياره زمين را مبدل به جهنمي غير قابل سكونت خواهد كرد.

با وجود اين، اخيراً ايالات متحده آمريكا مسائل فوق را فراموش كرده و برنامه ساخت نيروگاه هاي اتمي را مورد مطالعه قرار داده است. در كشورهاي اروپايي نيز صنايع مربوطه و به ويژه شركت هاي توليدكننده برق دولت هاي متبوع خود را براي تاسيس نيروگاه هاي اتمي تحت فشار قرار داده اند. ولي خوشبختانه در اين كشورها با مقاومت شديد مدافعان محيط زيست روبه رو شده اند. اما در كشورهاي آسيايي، در حال حاضر 22 نيروگاه اتمي در دست ساخت است (تايوان 2- چين 4- هندوستان 8- كره جنوبي 2- ژاپن 3- كره شمالي 1- ايران 2) و در كشورهاي كمونيستي سابق ده نيروگاه در حال ساخت است (اوكـراين 4- روسيه 3- اسلواكي 2- روماني 1)

مواد زايد نيروگاه هاي موجود و در حال بهره برداري از 300 هزار تن در سال تجاوز مي كند و تا سال 2020 كه 33 نيروگاه در حال ساخت كنوني است به بهره برداري خواهند رسيد، مواد زايد راديواكتيو و خطرناك از مرز 500 هزار تن در سال تجاوز خواهد كرد. (مجله كوريه اينترناسيونال 17-11 دسامبر 2003 صفحه 12) اگر اروپايي ها و آمريكا و كانادا نيز ساخت نيروگاه هاي اتمي را شروع كنند، مواد زايد و راديواكتيو جهان از حد ميليون تن در سال تجاوز خواهد كرد. بايد توجه داشت كه براي از بين رفتن 99 درصد راديو اكتيويته اين مواد بايد حداقل 300 سال صبر كرد.

4- نيروگاه متكي بر پديده پيوست اتم ها: از اواسط قرن بيستم دانشمندان با جديت فراوان مشغول پژوهش و آزمايش بر روي پديده پيوست اتم هاي سبك هستند. در آغاز نيمه دوم قرن بيستم كشورهاي غربي (آمريكا، فرانسه و انگلستان و...) و اتحاد جماهير شوروي، از اين پديده براي مصارف نظامي و توليد بمب هيدروژني استفاده كرده و به علت ارزان بودن فرآورده هاي نفتي، كشورهاي پيشرفته كمك مالي چنداني به دانشمندان براي يافتن وسيله كنترل بمب هيدروژني نكردند و اكنون كه قسمت اعظم ذخاير نفت و گاز مصرف شده، به فكر ساخت نيروگاهي براساس پديده پيوست اتم ها افتاده اند كه در آغاز به آن اشاره شد و در زير اصول آن تشريح مي شود.

الف) بمب هيدروژني: بمب هيدروژني در واقع يك بمب اتمي است كه در مركز آن ايزوتوپ هاي سنگين هيدروژن (دوتريم D و تريسيم T و يا فلز بسيار سبك ليتيم Li) را قرار داده اند. بمب اتمي به عنوان چاشني شروع كننده واكنش است. با انفجار بمب اتمي دمايي معادل ده ها ميليون درجه (K10000000) در مركز توده سوخت ايجاد مي شود، همين دماي بالا سبب تحريك اتم هاي سبك شده و آنها را با هم گداخت مي دهد. در اثر گداخت و يا در واقع پيوست اتم هاي سبك با يكديگر انرژي بسيار زيادي توليد مي شود. اين است كه در موقع انفجار بمب هيدروژني دو قارچ مشاهده مي شود، قارچ اول مربوط به شكست اتم هاي اورانيم يا پلوتونيم است و قارچ دوم مربوط به پديده پيوست اتم هاي سبك با يكديگر است كه به مراتب از قارچ اول بزرگ تر و مخرب تر است. واكنشي كه در خورشيد اتفاق مي افتد نتيجه پيوست اتم هاي هيدروژن با يكديگر است، دماي دروني خورشيدها ميليون درجه است. (دماي سطح خورشيد 6000 درجه است).

در مركز خورشيد از پيوست اتم هاي هيدروژن معمولي ايزوتوپ هاي دوتريم و تريسيم توليد مي شود و سپس اين ايزوتوپ به هم پيوسته شده و هسته اتم هليم را به وجود مي آ ورند. اين واكنش ها انرژي زا هستند و در اثر واكنش اخير 6/17ميليون الكترون ولت انرژي توليد مي شود. و اين واكنش ها همراه انفجار وحشتناك و مهيبي است كه همواره در درون خورشيد به طور زنجيره اي ادامه دارد و دليل اينكه خورشيد از هم متلاشي نمي شود اثر نيروي گرانشي بر روي جرم بي نهايت زياد درون خورشيد است. وقتي كه ذخيره هيدروژن خورشيد تمام شود، زمان مرگ خورشيد فرا مي رسد. (البته در 5 تا 6 ميليارد سال ديگر).

در مقايسه نسبي اوزان، در پديده پيوست 4 برابر انرژي بيشتر از پديده شكست اتم هاي اورانيوم توليد مي شود.

ب) نيروگاه متكي بر پديده پيوست:در اين پديده همانطور كه گفته شد اتم هاي سبك با يكديگر پيوست حاصل كرده و اتمي سنگين تر از خود به وجود مي آورند، در واقع همان واكنشي است كه در خورشيد اتفاق مي افتد ولي بايد شرايط ايجاد آن را بدون كاربرد بمب اتمي به وجود آورد و به ويژه بايد آن را تحت كنترل درآورد. از دهه 1950 تاكنون دانشمندان سعي در به وجود آوردن دمايي در حدود ميليون درجه كرده تا واكنش پيوست را به نحو متوالي در اين دما نگه دارند، دستگاهي كه براي اين كار ساخته اند توكاماك Tokamak نام دارد. تاكنون در آزمايشگاه ها توانسته اند به مدت حداكثر 4 دقيقه اين واكنش را ايجاد و كنترل كنند. در اين دستگاه كه در شكل نمايش داده شده است، ميدان مغناطيسي بسيار شديدي ايجاد كرده و شدت جريان الكتريكي در حدود 15 ميليون آمپر از آن عبور مي كند (برق منزل شما 30 تا حداكثر 90 آمپر است). در مركز اين دستگاه اتم هاي سبك در اثر ميدان مغناطيسي و الكتريكي، حالت پلاسما را خواهند داشت. (در روي زمين ما سه حالت از ماده را مي شناسيم: جامد، مايع و بخار، ولي در داخل ستارگان يا خورشيد ماده به صورت پلاسما است، يعني در اين حالت هسته اتم ها در دريايي از الكترون ها غرق اند.) در چنين حالتي اتم هاي سبك آنقدر تحريك و نزديك به هم شده اند كه در هم نفوذ مي كنند و اتم جديدي كه هليم است به وجود مي آيد. (ستارگان بسيار حجيم تر از خورشيد دماي دروني بيش صدها ميليون و يا حتي ميليارد درجه است و در آنها اتم هاي سنگين تر نظير كربن، ازت و اكسيژن با هم پيوست مي كنند و عناصري مانند سليسيم و گوگرد و... را به وجود مي آورند .

دانلود و معرفي 6 نرم افزار مفيد رشته برق

بنا به درخواستهاي مكرر بينندگان محترم شيكه فيزيك هوپا فهرستي از نرم افزارهاي مفيد برق به همراه لينك دانلود آنها خدمت دوستان ارائه ميشود.

نرم افزار رمز گشاي مقاومت ها

اين نرم افزار ساده براي فهميدن مقدار مقاومت هاي 4 خط و 5 خط بسيار مفيد مي باشد؛ كافي است ابتدا روي آيكوني كه مربوط به مقاومت مورد نظر شماست ( 4 يا 5 خط ) كليك كرده تا انتخاب گردد سپس رنگ هاي مقاومت را انتخاب كنيد تا مقدار مقاومت با تلورانس براي شما نمايش داده شود.

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار 555 Desginer

نرم افزاري كه مشاهده مي فرماييد، نرم افزاري ساده براي طراحي و محاسبات مدارات ساخته شده با IC 555 و IC 556 مي باشد.

از قسمت هاي مختلف آن مي توان به قسمت هاي زير اشاره نمود:

4 مود IC 555 )3 استابل و 1 مونواستابل)

16 مورد مدار به عنوان مثال

مشخصات IC و …

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار 8051 IDE (8051 Integrated Development Environment)

8051 IDE تركيبي از يك اديتور، اسمبلر و يك سيمولاتور در يك برنامه مي باشد. و تمام برنامه هاي مورد نياز براي كار با يك 8051 را در اختيار دارد.

براي كار با برنامه ابتدا مي بايست سورس كد وارد اديتور گشته سپس سورس كد به وسيله اسمبلر اسمبل شده در صورت نداشتن خطايي در سورس كد در نهايت شبيه سازي شده تا براي پروگرم شدن ميكرو برنامه آماده شود.

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار Electrical Calculations v2.31

اين نرم افزار مخصوص محاسبات الكتريكال و بيشتر مورد توجه مهندسين برق قدرت مي باشد از قابليت هاي اين نرم افزار مي توان به محاسابات شين، كابل، راه اندازي موتور و ... اشاره نمود. همچنين مي توان به محاسبات اتلاف جريان در شين هاي آلمينيومي و مسي در حالات مختلف اشاره نمود.

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار IC-Databook

در اين نرم افزار شما مي توانيد اطلاعات اكثر IC هاي معروف سري 74XXX و

40XXX را كه در واقع ترتيب پايه ها، جدول كاركرد و كار IC را شامل مي شود ملاحضه نماييد.

در كل اين نرم افزار شامل 230 IC مختلف مي باشد، همچنين شما به راحتي مي توانيد IC جديدي كه دلتان مي خواهد به آن اضافه نماييد.

از اينجا دانلود كنيد.

نرم افزار نرم افزار MiscEI

اين برنامه شامل قسمت هاي مختلفي جهت محاسبات در سيستم هاي مختلف برقي است.

از جمله قسمت هاي مختلف به موارد زير مي توان اشاره نمود:

محاسبات

ماشين حساب

كشيدن منحني براي مجموعه اي از نقاط

مجموعه اي كامل از محاسبات هندسي (محيط، مساحت و ...)

محاسبات قانون اهم (قانون اهم، به دست آوردن امپدانس و ...)

محاسبات قانون اهم براي سيستم هاي سه فاز

محاسبات دسي بل

محاسبات مربوط به شارژ و دشارژ خازن و سلف و ...

به دست آوردن RMS، پيك، ميانگين و ...

محاسبات لنز

محاسبات روشنايي

مكانيكال

محاسبه مقاومت و اتلاف توان در سيم ها

محاسبات اندازه و بزرگي فن

محاسبات مربوط به خنك كننده ها

محاسبات مربوط به PCB

محاسبات مربوط به كابل

قطعات

مباحث مربوط به رنگ در مقاومت ها، خازن ها و ...

محاسبات سنسورهاي معروف دما (PT100، NTC)

رنگ و طول موج LED ها و طراحي مدار مناسب براي راه اندازي LED سيستم هاي شماره گزاري قطعات

محاسبات مربوط به MOS ها

مدرات نمونه

محاسبات مدارات RC، RL، RLC

محاسبات اتصال موازي و سري مقاومت، خازن، سلف

محاسبات IC 555

طراحي مدارات تقسيم ولتاژ

محاسبات مدارات با المان هاي وابسته

مدار

طراحي و محاسبات 32 نوع فيلتر

طراحي انواع مختلف آنتن

طراحي منابه تغذيه با74XX و LM317

MPU

محاسبات تقسيم زمان براي تايمر

تبديل اعداد حقيقي به كسر و پكيج هاي مورد نياز

محاسبات ارتباطات سريال

از اينجا دانلود كنيد.

ساختمان ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها به سه دسته كوچك متوسط و بزرگ دسته بندي كرد. ساختن ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به دليل مسايل حفاظتي و عايق بندي و امكانات موجود ، كار ساده اي نيست ولي ترانسفورماتورهاي كوچك را مي توان بررسي و يا ساخت. براي ساختن ترانسفورماتورهاي كوچك ، اجزاي آن مانند ورقه آهن ، سيم و قرقره را به سادگي مي توان تهيه نمود.

اجزاي تشكيل دهنده يك ترانسفورماتور به شرح زير است؛

هسته ترانسفورماتور:

هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه هاي نازك است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي كم كردن تلفات آهني هسته ترانسفورماتور را نمي توان به طور يكپارچه ساخت. بلكه معمولا آنها را از ورقه هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق‌اند، مي سازند. اين ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر 4.5 درصد) كه داراي قابليت هدايت الكتريكي و قابليت هدايت مغناطيسي زياد است ساخته مي شوند.

در اثر زياد شدن مقدار سيليسيم ، ورقه‌هاي دينام شكننده مي شود. براي عايق كردن ورقهاي ترانسفورماتور ، قبلا از يك كاغذ نازك مخصوص كه در يك سمت اين ورقه چسبانده مي شود، استفاده مي كردند اما امروزه بدين منظور در هنگام ساختن و نورد اين ورقه ها يك لايه نازك اكسيد فسفات يا سيليكات به ضخامت 2 تا 20 ميكرون به عنوان عايق در روي آنها مي مالند و با آنها روي ورقه ها را مي پوشانند. علاوه بر اين ، از لاك مخصوص نيز براي عايق كردن يك طرف ورقه ها استفاده مي شود. ورقه هاي ترانسفورماتور داراي يك لايه عايق هستند.

بنابراين ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفورماتورها را به ضخامت هاي 0.35 و 0.5 ميلي متر و در اندازه هاي استاندارد مي سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده ى ورقه هاي ترانسفورماتور همگي در يك جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود.

سيم پيچ ترانسفورماتور :

معمولا براي سيم پيچ اوليه و ثانويه ترانسفورماتور از هادي هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند. اينها با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص مي‌شوند. در ترانسفورماتورهاي پرقدرت از هاديهاي مسي كه به صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است.

توضيح سيم پيچي ترانسفورماتور به اين ترتيب است كه سر سيم پيچ‌ها را به وسيله روكش عايقها از سوراخهاي قرقره خارج كرد، تا بدين ترتيب سيم ها قطع (خصوصا در سيمهاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند. علاوه بر اين بهتر است رنگ روكش‌ها نيز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهاي داراي چندين سيم پيچ ، را به راحتي بتوان سر هر سيم پيچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سيم پيچي يا تعمير سيم پيچهاي ترانسفورماتور بايد آنها را با ولتاژهاي نامي خودشان براي كنترل و كسب اطمينان از سالم بودن عايق بدنه و سيم پيچ اوليه ، بدنه و سيم پيچ ثانويه و سيم پيچ اوليه آزمايش كرد.

قرقره ترانسفورماتور:

براي حفاظ و نگهداري از سيم پيچ‌هاي ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهاي كوچك بايد از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره بايد از مواد عايق باشد قرقره معمولا از كاغذ عايق سخت ، فيبرهاي استخواني يا مواد ترموپلاستيك مي سازند. قرقره هايي كه از جنس ترموپلاستيك هستند معمولا يك تكه ساخته مي شوند ولي براي ساختن قرقره هاي ديگر آنها را در چند قطعه ساخت و سپس بر روي همدگر سوار كرد. بر روي ديواره هاي قرقره بايد سوراخ يا شكافي ايجاد كرد تا سر سيم پيچ از آنها خارج شوند.

اندازه قرقره بايد با اندازه ى ورقه‌هاي ترانسفورماتور متناسب باشد و سيم پيچ نيز طوري بر روي آن پيچيده شود. كه از لبه هاي قرقره مقداري پايين تر قرار گيرد تا هنگام جا زدن ورقه‌هاي ترانسفورماتور ، لايه ى رويي سيم پيچ صدمه نبيند. اندازه قرقره هاي ترانسفورماتورها نيز استاندارد شده است اما در تمام موارد ، با توجه به نياز ، قرقره مناسب را مي توان طراحي كرد.

ابررسانايي چيست ؟

از كشف ابررسانايي در سال 1911 ميلادي تا سال 1986 ، باور عموم بر آن بود كه ابررسانايي فقط مي تواند در فلزاتي در دماهاي بسيار پايين وجود داشته باشد، كه فقط در دماهاي حداكثر 25 درجه بالاي صفر مطلق اتفاق مي افتاد. با كشف ابررسانايي در دماهاي بالاتر در سال 1986 ، در موادي كه تقريبا ضد فرو مغناطيسي بودند، و در هواپيماهاي شامل a nearly square array of اتم هاي مس و اكسيژن، فصل جديدي در علم فيزيك باز كرد. حقيقتا، درك ظاهر شدن ابررسانايي در دماهاي بالا (حداكثر دماي 160 كلوين) يك مساله ي بزرگ براي بحث كردن مي باشد. تا آن جا كه امروزه بيش از ده هزار محقق روي اين موضوع تحقيق و بررسي انجام مي دهند.

پس از مقدمه اي بر مفاهيم پايه ي فلزات معمولي و مرسوم، دماي پايين، و ابررسانايي، مروري بر نتايج مشاهدات انجام شده در دهه ي گذشته خواهم داشت ، كه نشان مي دهند ابررساناهاي دماي بالا فلزات عجيبي با خواص غيرعادي بسيار بالاي ابررسانايي مي باشند. سپس، پيشرفت هاي نظري اخيري را شرح خواهم داد كه طبيعت چنين فلزات عجيب را آشكار مي سازد، و به شدت اين پيشنهاد را كه "تعامل مغناطيسي بين تحريكات ذره ي quasi مسطح است كه رفتار حالت عادي آن ها را به هم مي زند و باعث روي دادن حالت ابررسانايي در دماهاي بالا مي شود" پشتيباني و تاييد مي كنند.

مقدمه :

در سال 1911 ، H. Kamerlingh-Onnes هنگام كار كردن در آزمايشگاه دماي پايين خود كشف كرد كه در دماي چند درجه بالاي صفر مطلق، جريان الكتريسيته مي تواند بدون هيچ اتلاف اختلاف پتانسيل در فلز جيوه جريان پيدا كند. او اين واقعه ي منحصر به فرد را "ابررسانايي" (Superconductivity) ناميد. هيچ نظريه اي براي توضيح اين رخداد در طول پنجاه و شش سال بعد از كشف ارائه نگرديد. تا وقتي كه در 1957 ، در دانشگاه الينويس ، سه فيزيكدان : John Bardeen ، Leon Cooper ، و Robert Schrieffer نظريه ي ميكروسكوپي خود ارائه كردن كه بعدا با نام تئوري BCS (حروف ابتدايي نام محققان ) شناخته شد. سومين رخداد مهم در تاريخ ابررسانايي در سال 1986 اتفاق افتاد، وقتي كه George Bednorz و Alex Mueller ، در حال كار كردن در آزمايشگاه IBM نزديك شهر زوريخ سوئيس، يك كشف مهم ديگر كردند : ابررسانايي در دماهاي بالاتر از دماهايي كه قبلا براي ابررسانايي شناخته شده بودند در فلزاتي كاملا متفاوت از آنچه قبلا فلز ابررسانا شناخته مي شود. اين كشف باعث ايجاد زمينه ي جديد ي در علم فيزيك شد : مطالعه ابررسانايي دماي بالا، يا .

در اين مقاله، كه براي غير متخصص ها تنظيم گشته است، اين را كه ما چقدر در فهم دماي بالا پيشرفت كرده ايم را توضيح خواهم داد و درباره چشم انداز هاي آينده ي توسعه ي يك نظريه ي ميكروسكوپي بحث خواهم كرد. من با مروري بر برخي مفاهيم پايه ي نظريه ي فلزات شروع مي كنم؛ برخي اقدامات كه منجر به ارائه ي نظريه BCS گشت را توضيح مي دهم؛ و كمي در باره ي تئوري BCS بحث خواهم كرد و آن را توضيح خواهم داد. سپس مختصرا در باره ي پيشرفت هايي كه به فهم ما از ابررسانايي و ابرسيالي، در جهان ارائه شده است، بحث خواهم كرد، پيشرفت هايي كه بوسيله الهام از تئوري BCS بدست آمده اند. كه شامل كشف رده هاي زيادي از مواد ابرسيال مي باشد، از هليوم 3 مايع كه چند ميلي درجه بالاتر از صفر مطلق به حالت ابرسيالي در مي آيد تا ماده ي نوترون موجود در پوسته ي سياره ي نوترون، كه در چند ميليون درجه به حالت ابرسيالي در مي آيد. سپس درباره ي تاثيرات كشف مواد ابررساناي دماي بالا بحث خواهم كرد ، و برخي نتايج تجربي كليدي را جمع بندي خواهم كرد. سپس يك مدل براي ابررسانايي دماي بالا ارائه خواهم داد ، نزديك به نظريه ي ضد فرومغناطيسي مايع فرمي ، كه به نظر داراي توانايي ارائه ي مقدار زيادي از خواص غيرعادي حالت معمولي مواد ابررساناي سطح بالا مي باشد. من با يك توضيح تجربي براي خواص جالب توجه حالت عادي ابررساناهاي پيش بيني شده و در دست بررسي جمع بندي و نتيجه گيري مي كنم، كه يك رده جالب از مواد را معرفي مي كند : مواد قابل تطبيق پيچيده . كه در آن بازخورد غيرخطي طبيعي، چه مثبت و چه منفي، نقشي حياتي در تعيين رفتار سيستم باز ي مي كنند.

ابررساناهاي مرسوم : از كشف تا درك ...

در سخنراني نوبل خود در سال 1913 ، Kammerlingh-Onnes گزارش داد كه "جيوه در 4.2 درجه كلوين به حالت جديدي وارد مي شود، حالتي كه با توجه به خواص الكتريكي آن، مي تواند ابررسانايي نام بگيرد. او گزارش داد كه اين حالت مي تواند به وسيله ي اعمال ميدان مغناطيسي به اندازه ي كافي بزرگي از بين برود. در حالي كه يك جريان القاء شده در يك حلقه بسته ابررسانا به مدت زمان فوق العاده زيادي باقي مي ماند و از بين نمي رود. او اين رخداد را به طور عملي با آغاز يك جريان ابررسانايي در يك سيم پيچ در آزمايشگاه ليدن، و سپس حمل سيم پيچ همراه با سرد كننده اي كه آن را سرد نگه مي داشت به دانشگاه كمبريج به عموم نشان داد.

اين موضوع كه ابررسانايي مساله اي به اين مشكلي ارائه كرد كه 46 سال طول كشيد تا حل شود، خيلي شگفت آور مي باشد. دليل اول اين مي تواند باشد كه جامعه ي فيزيك تا حدود بيست سال مباني علمي لازم براي ارائه ي راه حل براي اين مسئله را نداشت : تئوري كوانتوم فلزات معمولي. دوم اينكه، تا سال 1934 هيچ آزمايش اساسي در اين زمينه انجام نشد. سوم اينكه، وقتي مباني عملي لازم بدست آمد، به زودي واضح شد انرژي مشخصه وابسته به تشكيل ابررسانايي بسيار كوچك مي باشد، حدود يك ميليونيم انرژي الكترونيكي مشخصه ي حالت عادي. بنابراين، نظريه پردازان توجه شان را به توسعه ي يك تفسير رويدادي از جريان ابررسانايي جلب كردند. اين مسير را Fritz London رهبري مي كرد. كسي كه در سال 1953 به نكته ي زير اشاره كرد :‌ "ابررسانايي يك پديده كوانتومي در مقياس ماكروسكوپي مي باشد ... با جداسازي حالت حداقل انرژي از حالات تحريك شده بوسيله ي وقفه هاي زماني." و اينكه "diamagntesim يك مشخصه بنيادي مي باشد."

اجازه بدهيد كمي درباره ي مباني علمي كوانتومي بحث كنيم. الكترون ها در فلز در پتانسيل متناوب توليد شده از نوسان يون ها حول وضعيتشان حركت مي كنند. حركت يون ها را مي توان بوسيله ي مد هاي جمعي كوانتيزه شده ي آنها، فونون ها، توجيه كرد. سپس در طي توسعه ي نظريه ي كوانتوم، نظريه ي پاولي اصل انفجار وجود دارد ، كه معناي آن بيانگر مفهوم آن است و آن اينكه - الكترونها به صورت اسپين نيمه كامل ذاتي (half integral intrinsic spin) قرار مي گيرند، و در نتيجه هيچ الكتروني نمي تواند طوري قرار بگيرد كه عدد كوانتوم آنها با هم يكي باشد. ذراتي كه به صورت اسپين نيمه كامل ذاتي قرار مي گيرند با نام فرميون ها (fermions) شناخته مي شوند، به خاطر گراميداشت كار هاي فرمي (Fermi) كه ، همراه با دياك (Diac) ، نظريه ي آماري رفتار الكترون در دماهاي محدود را توسعه دادند، اين تئوري با نام Fermi-Diac statistics شناخته مي شود. در توضيح فضاي اندازه حركت يك فلز ساده، حالت پايه يك كره در فضاي اندازه ي حركت مي باشد، كه اندازه ي شعاع آن، pf بوسيله ي چگالي فلز تعيين مي گردد. انرژي خارجي ترين الكترون ها، در مقايسه با انرژي گرمايي ميانگين آن ها، Kt بسيار بزرگ مي باشد. به عنوان نتيجه، تنها بخش كوچكي از الكترون ها ، ، در بالاتر از حالت پايه تحريك مي شوند. الكترون ها با هم ديگر ( قانون كلمب ) و با فونون ها تعامل مي كنند و رابطه دارند. تحريكات ابتدائي آن ها ذرات quasi ، (quasiparticles) مي باشند ، الكترون ها با ضافه ي ابر الكتروني وابسته به آنها و فونون هايي كه هنگام حركت از ميان شبكه الكترون را همراهي مي كند. يك بحث و مذاكره ي ابتدائي نشان مي دهد كه طول عمر يك quasiparticle تحريك شده بالاي سطح فرمي ( سطح كره ي فرمي ) تقريبا برابر مي باشد. مساله و مشكلي كه براي نظريه پردازان در رابطه با اين مساله پيش آمده، فهم چگونگي تحمل پذيري الكترون ها ي تعامل كننده هنگام رفتن به حالت ابررسانايي ، مي باشد. اين امر چگونه انجام مي شود ؟ توضيح رياضي مناسب براي اين امر چه مي باشد ؟

يك كليد راهنماي بسيار لازم در سال 1950 ميلادي بدست آمد، وقتي محققان در Nationa Bearue of Standards و دانشگاه روتگرز كشف كردند كه دماي انتقال به حالت ابررسانايي سرب بستگي به جرم ايزوتوپ آن، يعني M ، دارد ، و رابطه ي عكس با M1/2 دارد. از آنجايي كه انرژي لرزشي شبكه اي همان بستگي را با M1/2 دارد، كوانتاي پايه ي آنها، فونون ها ، بايد نقشي در ظهور و ايجاد حالت ابررسانايي بازي كند. در سال هاي بعدي، Herber Frohlich ، كه از پوردو از دانشگاه ليورپول بازديد مي كرد، و John Bardeen كسي كه آن زمان در آزمايشگاه هاي بل كار مي كرد، تلاش كردند نظريه اي با استفاده از تعامل الكترون ها و فونون ها ارائه بدهند، ولي شكست خوردند و موفق نشدند. كار انجام شده توسط آن ها را مي توان به كمك دياگرام هاي معرفي شده توسط ريچارد فاينمن (Richar Feynman) به تصوير كشيد، كه در قسمت (a) تصوير زير نشان داده شده است. در تصوير زير مي توان يك الكترون را مشاهده كرد كه يك فونون را آزاد مي كند و سپس آن را جذب مي كند. خواص آن بوسيله جفت شدن پويا با شبكه تغيير مي يابند و تغيير در انرژي آن نسبت عكس با M1/2 دارد . اما اين quasiparticle ها به حالت ابررسانايي در نمي آيند.

سپس Frohlich احتمال دوم را در نظر گرفت، حالتي كه در تصوير بالا قسمت (b) نشان داده شده است، كه در آن يك الكترون يك فونون را آزاد مي كند و الكترون دومي آن فونون را جذب مي كند. اين تعامل فونون القايي مي تواند براي الكترون ها ي نزديك سطح فرمي جذاب باشد. اين يك معادله فلزي waterbed مي باشد : دو شخص كه يك waterbed را به اشتراك مي گذارند، تمايل دارند تا به مركز آن جذب شوند، همان طوري كه روند القاء الكترون ها را جذب مي كند. (يك شخص تورفتگي را در waterbed القاء مي كند، تورفتگيي كه شخص دوم را جذب مي كند.) تعامل مطالعه شده توسط Frohlich در نگاه جذاب و زيبا به نظر مي رسد، كه هم جديد بود و هم ذاتا تناسب درستي با جرم ايزوتوپي، M ، داشت. اگر چه مشكلي بزرگ در درك چگونگي نقش بازي كردن آن وجود داشت، از آن جا كه تعامل پايه اي كلمب (Coulomb) بين الكترون ها دفع كننده مي باشد، و خيلي قوي تر مي باشد. همانطور كه لاندو (Laundau) قرار داد : "شما نمي توانيد قانون كولمب را لغو كنيد." اين اشكالي بود كه John Bardeen و نويسنده ي اين مقاله، ديويد پاينس (David Pines) (هنگامي كه اولين دانشجوي دكترا در دانشگاه ايليونيس در سال هاي 1952-1955 بود) ، آن را مورد انتقاد قرار دادند. چيزي كه آن ها پيدا كردند، به وسيله ي توسعه ي يك راهبرد كه David Bohm و David Pines قبلا براي فهم تعامل هاي جفت الكترون ها در فلزات توسعه داده بودند، اين بود كه "پيام ، متوسط است ." ("The Medium is the message") . وقتي آن ها اثر رويه ي به پرده در آوردن الكترونيكي (Electronic Screening) روي هر دو تعامل الكترون-الكترون و الكترون-آهن را در نظر گرفتند، فهميدند كه حضور جزء تشكيل دهنده ي دومي، يونها ، يك تعامل جذاب شبكه اي را بين يك جفت الكترون كه تفاوت انرژي آن ها از انرژي يك فونون بنيادين كمتر مي باشد، ممكن مي سازد .

كه در آن ثابت دي الكتريك استاتيك وابسته به watervector مي باشد، انرژي فونون مي باشد، q انتقال اندازه ي حركت مي باشد، و تفاوت بين انرژي الكترون ها مي باشد. ترتيب ها آن به صورت جزئي تر توسط Leon Cooper مطالعه شده است . او فهميد كه به خاطر اين جذابيت شبكه اي، سطح فرمي حالت عادي مي تواند در دماهاي پائين به تشكيل جفت الكترون هايي با اسپين و اندازه حركت مخالف، بي ثبات شود. با كار او، راه حلي براي ابررسانايي نزديك بود. در سال 1957 ميلادي، هنگامي كه Bob Schrieffer ، كسي كه دانشجوي فارغ التحصيلي Bardeen در دانشگاه اليونيس بود، فهميد كه توضيح ميكروسكوپي داوطلب حالت ابررسانايي، مي تواند با به كار بردن راهبردي كه قبلا براي پلارن ها توسعه يافته بود، توسعه يابد. (به وسيله ي T.D. Lee ، Francis Low و David Pines ) به جفت هاي تعامل كننده ي كوپر. در هفته هاي بعدي، Bardeen ، Cooper ، و Schrieffer نظريه ي ميكروسكوپي ابررسانايي خود، تئوري BCS را ارائه دادند. كه اين تئوري در توضيح و تفسير رويداد ها ي ابررسانايي موجود و هم چنين در پيش گويي رويداد هاي جديد بسيار موفق بود. در جولاي 1959 ، در اولين كنفرانس عظيم در رابطه با ابررسانايي بعد از ارائه ي نظريه ي BCS ، (در دانشگاه كمبريج) ، David Schoenberg كنفرانس را با اين جمله آغاز كرد : "حالا ببينيم تا چه حدي مشاهدات با حقايق نظري جور در مي آيند ..."

تئوري BCS و اثرات آن

در تئوري BCS جذابيت زيادي بين جفت الكترون هاي داراي اسپين و اندازه حركت مخالف هستند و مسئول انتقال به حالت ابررسانايي هستند وجود دارد. پايين درجه ي حرارت تبديل به حالت ابررسانايي، ، جفت هايي از هم چگال ها، يك حالت كوانتومي يگانه ي اشغال شده ي ماكروسكوپيك، كه بدون مقاومت جريان مي يابد، و ميدان هاي مغناطيسي خارجي ضعيف را screen out مي كند، باعث بوجود آمدن يك ديامگنتيزم اندازه گيري شده در اثر ميزنر (Meissner) مي شود. در دماهاي پايين، اين باعث مصرف انرژي محدودي مي گردد، ، براي جداسازي يكي از جفت ها در هم چگال؛ اين شكاف انرژي است كه توسط London پيش بيني شده بود؛ و اثرات آن بر روي خواص ابررسانايي توسط John Bardeen در سال هاي قبل از كشف و ارائه ي تئوري ميكروسكوپي به صورت رخدادي بررسي شده بود.بنابراين، حالت ابررسانايي توسط دو جزء تشكيل دهنده مجزا مشخص مي شود : يك ابرميدان (superfield) ، هم چگال، و يك سيال معمولي تشكيل شده از تحريكات تك ذره اي كه از جدا شدن از هم هم چگال در دماهاي محدود نتيجه مي شود. quasiparticle هاي تحريك شده كه سيال معمولي را تشكيل مي دهد، در پاسخ به ميدان هاي خارجي ، اثرات منسجم معلوم و مشخصي را از خود نشان مي دهند، پديده ي انسجام كه يكي از مشخص كننده هاي تئوري جفت كننده ي BCS مي باشد، اما وگرنه بصورت معمولي رفتار مي كنند، كه در آن با يكديگر، با فونون ها ، و با ديواره هاي ظرف شامل آن ها برخورد مي كنند. طول بنيادي كه رفتار منسجم در آن مي تواند اتفاق بيافتد، طول انسجام (coherence length) ، چند هزار برابر فاصله ي بين ذرات داخلي مي باشد. براي درك كردن آن چه اتفاق مي افتد، در نظر گرفتن قياس با يك زمين رقص پر شده از زوج هاي رقاص كه هماهنگ با موزيك حركت مي كنند، مي تواند كمك كننده باشد. در حالت عادي، زوج ها مرتبا با يكديگر برخورد مي كنند، اما در حالت ابررسانايي، آن زوج هايي كه تعلق به هم چگال دارند، داراي يك قيد و بند نامرئي مي باشند كه به آن ها اجازه مي دهد تا به راحتي به حول سالن رقص رقص كنند(a la Rogers And Astaire) و پرواز كنند. اگر زوج هاي جدا كننده اي وجود دارند؛ فقط منفردهاي تحريك شده ي غير متصل هستند كه با يكديگر و ديوار ه ي سالن رقص برخورد مي كنند. تبديل به ابررسانايي BCS اساسا متفاوت از آن چه ممكن است اگر زوج ها بالاي تشكيل شده باشند، سپس متراكم شوند، اتفاق بيافتد، مي باشد. و در مورد اخر، طول انسجام چندين برابر فضاي بين ذره اي مي باشد و بستگي به ندارد.

نظريه ي BCS اثر قابل توجهي در زمينه هاي ديگر فيزيك داشت. اين نظريه پيش بيني مي كند كه هر سيستم داراي فرميون هاي تعامل كننده، مي تواند به حالت ابررسانايي برود ، يا در صورت فرميون هاي بدون بار، يك تبديل ابرسيالي، يكي داراي تعامل جذاب براي فرميون هاي شبكه اي در مجراي تكانه ي زاويه اي ارائه دهد. كمي بعد از انتشار نتايج اوليه ي تئوري BCS ، Aage Bohr ، Ben Mottleson و David Pines ، در حال كار در كپنهاگ در سال 1957 ، نشان دادند كه نوترون ها و پروتون هاي موجود در هسته ي اتم به خاطر جذب دوسويه شان جفت مي شوند، و اينكه مي توان معماي قديمي پديده ي هسته اي را توجيه كند، در حالي كه Yoichiro Nambu در شيكاگو كشف كرد كه ترتيب جفت كردن BCS براي پديده هاي انرژي بالا در فيزيك ذرات ابتدائي پيدا مي شود. حضور ابرسيالات پروتون و نوترون در پالسارهاي (pulsar) تازه كشف شده در 1989 احضار شد. (توسط Gordon Baym ، Chris Pethick ، Mal Ruderman ، و David Pines ) به عنوان توضيح براي زوال طولاني مدت glitch ها (پرش هاي ناگهاني در مدت چرخش پالسار) كه در پالسارهاي Vela و Crab در سپتامبر و مارس 1969 كشف شده بود. از آنجايي كه اتمهاي هليوم 3 فرميون هستند و داراي جذب برد بالا مي باشند، به طور وسيعي انتظار مي رفت كه هليوم 3 به تبديل حالت ابرسيال برود، و جامعه فيزيك دماي پايين به دنبال نشانه هايي از آن تبديل گشت، يك جستجويي كه براي Doug Osheroff ، David Lee ، و Bob Richardson در دانشگاه كورنل موفقيت آميز بود، و در سال 1972 كشف كردند كه هليوم 3 چند ميلي درجه بالاي صفر مطلق ابر سيال مي شود.

نيازي به گفتن نيست كه، الهام شده توسط تئوري BCS ، آزمايشگر هاي مواد منقبض، رده ي جديدي از فلزات ابررسانا را معرفي كردند، و مشتاقانه به دنبال موادي كه در دماهاي نسبتا بالاتر از دماهاي تبديل كمتر از 20 كلوين، كه فلزات ابررساناي معمولي را مشخص مي كند، ابررسانا مي شوند، گشتند. دو رده ي جديد از ابررساناها كشف شدند : مواد الكترون سنگين ، CeCu2Si2 ، UPt3 ، و UBe13 كه توسط Frank Steglich ، Zackary Fisk ، Jim Smith ، و Hans Ott در آلمان، در حال كار كردن در Los Alamos ، به عنوان ابررسانا در دماهاي حدود يك كلوين شناخته شدند. در حالي كه Daniel Jerome در پاريس ابررسانايي را در فلزات آلي تقريبا دو بعدي در حدود ده درجه ي كلوين را كشف كرد. اگرچه ، باوجود تلاش هاي زياد Bend Matthias ، كه حدود صد ماده ي ابررسانا را كشف كرد، هنوز حد بالايي براي دماي مواد ابررسانا وجود داشت : 23 درجه ي كلوين ، درجه ي حرارتي كه از مكانيسم به كار رفته براي ابررسانايي ناشي مي شد، تعامل فونون-القائي.

ابررساناهاي دمابالا

زمينه اي جديد در علم فيزيك آغاز شد هنگامي كه در 27 ژانويه 1986 ميلادي، Bednorz و Mueller يك افت مقاومت تيز را در La2-mBamCuO4 در دماي حدود 30 درجه ي كلوين مشاهده كردند. آن ها مقاله اي در اين باره به يكي از روزنامه هاي معتبر اروپائي، ZeitSchrift fur Physik فرستادند و مطالعه ي خود را برروي اين ماده ي جديد ادامه دادند تا اطمينان حاصل كنند كه تغيير مقاومت ناگهاني، تبديل به يك حالت ابررسانايي بوده. تا ماه اكتبر، آن ها اثر مايزنر (The Meissner Effect) را مشاهده كرده بودند ، بنابراين يك ماده ابررساناي جديد را به ثبت رساندند. نتايج آن ها در دنيا پخش شد، يك ماه بعد، Tanaka و همكاران وي در توكيو نتايج Bednorz-Muller را تأييد نمودند (يك تأييديه در يكي از روزنامه هاي ژاپني چاپ شد) در حالي كه كار آن ها در پكن توسط Zou و همكارانش پشتيباني و حمايت شد. (كار آنها در دسامبر در يكي از روزنامه ها توضيح داده شد.) در ماه بعد، در نتيجه ي يك تلاش همكارانه بين Paul Chu از دانشگاه هوستون و Mang-Kang Wu از دانشگاه آلاباما، عضو جديدي از خانواده مواد ابررساناهاي دما بالا كشف شد ، YBa2Cu3O7 كه داراي بالاي 70 درجه ي كلوين بود. بنابراين فقط در طي يك سال از كشف اصلي، دماي انتقال به حالت ابررسانايي افزايش سه برابر داشت. و واضح بود كه انقلاب ابررسانا ها هنوز شروع شده است. يك جشن براي بوجود آمدن اين فصل در علم فيزيك طي يك جلسه در نيويورك توسط انجمن فيزيك دانان آمريكايي در يك بعد از ظهر يكي از روزهاي مارس 1987 برگزار شد. اين جشن 3000 شركت كننده داشت و 3000 نفر نيز اين جشن را از طريق تلويزيون مشاهده مي كردند ...

در طول شش سال بعد، چند خانواده ي ديگر از ابررسانا ها كشف شدند، كه شامل سيستمهاي مبني بر -Tl و -Hg مي باشند، كه به ترتيب داراي حداكثر 120 كلوين و 160 كلوين مي باشند. همگي آنها يك ويژگي كه موجب روي دادن ابررسانايي دماي بالا بود، داشتند، وجود پلين هاي (planes) شامل اتم هاي O و Cu ي كه جدا شده بوسيله ي مواد پل كننده اي كه به عنوان حامل بار عمل مي كنند هستند. در طي اين مدت، حدود چند هزار مقاله در رابطه با ابررسانا ها منتشر گشت (و در زمان حاضر هم منتشر مي شود) بديهي گشت كه ابررسانايي دماي بالا وابسته به مسائل بزرگ فيزيك بسياري در طول دهه ي گذشته ي اين قرن بود. حداقل چهار دليل براي علاقه ي شديد به بالا وجود دارد : يك علاقه ي علمي ذاتي و باطني، طبيعت انتقال نظم و ترتيبي، (اين به حدود جدا كننده ي دانشمندان و شيمي دان هاي مواد از طريق فيزيكدان هاي نظري و تجربي مي رسد) ؛ كاربردهاي بالقوه براي مواد ي كه دردماهاي بالاتر از 77 كلوين (دمايي كه نيتروژن مايع مي شود) به عنوان ابررسانا عمل مي كنند، كاربردهايي كه مي توان در سيستم هاي تلفن سلولي اعمال كرد، خطوط انتقال ابررسانايي، ماشين هاي MRI استفاده كنند از مغناطيس هاي بالا، ميكروويو هاي استفاده كننده از مواد ابررساناي جديد، سيستم هاي ابررسانا/نيمه رساناي هيبريدي؛ و در آخر پيدا كردن ابررساناي دماي اتاق.

برخي مشخصه ها و خواص ابررسانا هاي جديد عبارتند از اينكه آن ها سراميك، و اكسيد هاي ورقه ورقه مي باشند كه در دماي اتاق فلزات ضعيف و بي ارزشي هستند، و مواد متفاوتي براي كار كردن هستند. شامل كمي حامل بار در مقايسه با فلزات معمولي هستند، و خواص انيسوتوروپيك (Anisotropic) الكتريكي و مغناطيسي هستند كه بطور قابل ملاحظه اي حساس به محتواي اكسيژن مي باشند. در حالي كه، نمونه هاي ابررساناي مواد 1-2-3 ، Yba2Cu3O7 ، را يك دانش آموز دبيرستاني نيز مي تواند در يك اجاق ميكروويو توليد كند، كريستال هاي يكتاي داراي درجه ي خلوص بالا براي تشخيص خواص فيزيكي ذاتي موادي كه ساختن آن ها به طور خيلي زيادي سخت است، لازم است.

در ادامه ي يك دهه كار، يك وفاق عمومي بر سر اين موضوع وجود دارد كه رفتار تحريكات ابتدائي در پلين هاي (planes) ، Cu-O يك كليد براي درك خواص حالت عادي اين ابررساناها ارائه مي دهد، و اينكه آن خاصيت غير حالت عادي شبيه به حالت عادي ابررساناهاي معمولي و دماي پايين مي باشند. همانطور كه مي توان در جدول زير مشاهده كرد، هم پاسخ بار (charge respons) - (اندازه گيري شده در مشاهدات نوري و انتقالي) و هم پاسخ اسپين (اندازه گيري شده در مشاهدات قابليت ايستا، تشديد مغناطيسي هسته اي (NMR) و مشاهدات متفرق ساختن غير الاستيك نوتورون ها (INS)) مواد بالا بسيار متفاوت از همتاهاي دماي پايين خود مي باشند.

علاوه بر اين، اساسا هيچ يك از خواص حالت ابررسانايي ، با خواص يك ابررساناي عادي يكي نيست، كه در آن جفت كردن BCS در حالت خط واحد اتفاق مي افتد و شكاف انرژي ذرات quasi در دماهاي پائين و ايزوتپريك، هنگامي كه يكي حول سطح فرمي حركت مي كند، محدود مي باشد. علي رغم اين حقيقت كه چيزي نسبتا جديد و متفاوت نياز است تا رفتار حالت عادي را درك كنيم، يك توافق و اجماع وجود دارد كه تئوري BCS ، اگر بطور مناسبي تغيير يابد، يك توضيح راضي كننده براي انتقال به حالت ابررسانايي و خواص مواد در آن حالت، مي دهد .

يك توافق تقريبي همچنين در رابطه با اجزاي سازنده ي پايه ي لازم براي درك ابررساناهاي دماي بالا وجود دارد. آن ها را مي توان به صورت زير خلاصه كرد :

عمل ابتدا در پلين هاي Cu-O رخ مي دهد، پس در تخمين اول، براي متمركز كردن هم توجه نظري و هم عملي روي رفتار تحريكات پلانار، و همچنين براي متمركز كردن بر روي دو سيستم مطالعه شده ، سيستم 1-2-3 (YBa2Cu3O7-m) و سيستم 2-1-4 (La2-mSrmCuO4) ، كفايت مي كند.

در دماهاي پائين هر دو سيستم عايق هاي آنتي فرو مغناطيس مي باشند با يك آرايه ي محلي +Cu2 كه علامت آن در داخل شبكه متناوبا عوض مي شود .

شخصي سوراخ هايي را بر روي پلين هاي Cu-O سيستم 1-2-3 با تزريق اكسيژن ايجاد مي كند، براي سيستم 2-1-4 اين كار با تزريق استرونتيوم انجام مي گيرد. سوراخ هاي حاصل روي مقر پلانار اكسيژن ، با اسپين هاي نزديك +Cu2 پيوند پيدا مي كنند، و حركت را براي ديگر اسپين هاي +Cu2 آسان مي سازد، و در روند، نابود كردن همبستگي هاي AF طولاني برد در عايق.

اگر كسي حفره هاي كافي را ايجاد كند، سيستم حالات پايه ي خود را از يك عايق به يك ابررسانا تغيير مي دهد.