آموزش های پایه ای برق

صاعقه AC است یا DC؟

صاعقه AC است یا DC؟

صاعقه یک ضربه آنی گذرا است. صاعقه نه DC است و نه AC، بلکه ترکیبی از هردوی آن‌هاست. بیایید ببینیم صاعقه دقیقاً چیست..

صاعقه چیست؟

صاعقه یک پدیده طبیعی برای تخلیه‌ی الکترون‌هاست که توسط دو ابر همسایه‌ی باردار الکتریکی در اتمسفر (که به آن ضربه مستقیم گفته می‌شود) یا بین ابرهای باردار الکتریسیته ساکن و زمین (که به آن ضربه‌ی القای الکترواستاتیک گفته می‌شود) پس از طوفان روی زمین با صدایی بلند رخ می‌دهد. تخلیه‌ی صاعقه ممکن است میلیاردها ژول انرژی تخلیه کند، دمای بسیار زیادی ایجاد کند (تا ۳۰ کیلو درجه) و تشعشعات مغناطیسی و پلاسما ساطع کرده و به دلیل جریان سریع الکترون‌ها نور مرئی بسیار روشنی منتشر کند. صاعقه انواع مختلف دارد که عبارتند از ابر طوفانی، صاعقه‌ی بالاسری، صاعقه‌ی خشک و غیره.

صاعقه‌ی یک تخلیه‌ی الکتریکی به شکل فلش و جرقه در ابرهای باردار بوده و یک فلش صاعقه از چندین ضربه تشکیل شده است. صاعقه‌های تولیدی در طوفان‌ها بسیار طولانی با بین ۱ الی ۱۰۰ کیلومتر طول هستند. تعداد ضربه‌ها در یک فلش ۴ الی ۴۰ است. بازه‌ی زمانی بین ضربه‌ها و فلش کامل ۲۰ الی ۷۰۰ میلی‌ثانیه طول می‌کشد.

تخلیه‌ی صاعقه می‌تواند ۱۰۶ ولت و بین ۵۰ کیلو الی ۲۵۰ کیلوآمپر جریان داشته و در ۱۰۶ ثانیه رخ دهد. برای همین است که یک سیگنال آنی در نظر گرفته می‌شود، نه AC یا DC.

توضیح بالا نشان می‌دهد که صاعقه از ضربه‌های بسیار زیاد با دامنه‌های بالایی تشکیل شده که چند ثانیه طول می‌کشد؛ یعنی رعد و برق می‌تواند AC یا DC بوده ولی یک سیگنال آنی و گذراست.

سیگنال AC (جریان متناوب) جهت و دامنه خود را به صورت پیوسته در زمان تغییر می‌دهد. به عبارت دیگر، شکل موج AC در نیم چرخه اول در یک جهت حرکت کرده و در نیم چرخه دوم در جهت مخالف جاری می‌شود، که در عین حال مقدار خود را از صفر تا حداکثر تغییر داده و دوباره به نقطه اول (یعنی صفر) برمی‌گردد.

در ادامه شکل معمول پالس ناگهانی و موج‌های ضربه‌ای نشان داده شده است. در اینجا مشخصاً دیده می‌شود که صاعقه شکل مشابه شکل موج سینوسی جریان و ولتاژ نیست.

شکل موج و پارامترهای موج ضربه ای
شکل موج و پارامترهای موج ضربه ای

در شکل ۱، برای پارامترهای شکل موج ناگهانی داریم:

  • T1 = زمان پیشرو برای سوئیچ ضربه (زمان پیشرو زمانی است که در آن شکل موج به مقدار اوج خود می‌رسد).
  • T2 = زمان پیشرو برای پالس صاعقه
  • T3 = زمان تا مقدار نصف (زمان دنباله یا زمان تا نصف مقدار اوج)

که در آن

  • زمان پیشرو برای ضربه‌ی صاعقه استاندارد ۲ μs و زمان دنباله آن ۵۰ μs است.
  • تلرانس موجود برای مقدار اوج ±۳% است.
  • تلرانس مجاز برای زمان پیشرو ±۳۰% و برای زمان دنباله ±۲۰% است.

در واقع، صاعقه یک اتصال کوتاه بین ابرها و یا ابر با زمین است که دلیل آن تراکم بار است، نه اختلاف پتانسیل. یک نکته دیگر این است که صاعقه تخلیه‌ی بار خازنی است، یعنی جریان مانند خازن از مثبت به منفی حرکت می‌کند. به عبارت دیگر، بارها تنها در یک جهت حرکت می‌کنند (تک قطبی) مانند اتفاقی که در DC می‌افتد. برای همین است که صاعقه نمی‌تواند AC باشد.

چرا صاعقه DC نیست؟

سیگنال DC (جریان مستقیم) دارای دامنه ثابتی است که قطبیت یا جهت خود را در گذر زمان تغییر نمی‌دهد.

سیگنال در صورتی DC است که فاکتور ریپل در آن کمتر از ۳ درصد بوده و دامنه آن در یک بازه زمانی ±۳ باشد.

فرکانس صاعقه بین ۱kHz الی ۱GHz است، که در آن در حالت DC فرکانسی وجود ندارد، بلکه ترکیبی از اجزای AC و DC است. ضربه آن از ارتفاع متفاوتی بوده و طول موج مشابه با یک جریان پالس بدون جهت آنی یا سیگنال AC نامنظم است. برای همین است که صاعقه نمی‌تواند DC باشد.

شکل موج جریان ضربه ای
شکل موج جریان ضربه ای

بحث فوق اثبات می‌کند که صاعقه پدیده‌ی بسیار کوتاهی بوده و در آن سیگنال و شکل موج‌ها مانند DC یا AC نیستند، بلکه مشابه یک ضربه آنی است، برای همین است که به آن صاعقه گفته می‌شود.

محسن ترابی

مهندس برق قدرت، فوق لیسانس برق قدرت از دانشگاه سراسری یزد، موسس ماه صنعت، متخصص در ژنراتور، دیزل، طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی، سنکرون و سیستم های حفاظت الکتریکی به خصوص حفاظت ژنراتور. دارای گواهی ثبت اختراع ساخت موتور PMSM‌ معکوس گرد. هدف از ایجاد این وبسایت و مقالات آن آموزش در راستای توسعه ی صنعت برق کشور عزیزمان ایران می باشد و سعی می کنم مقالات کاربردی در راستای این هدف در وبسایت انتشار بدهم

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن