გენერატორის ელექტრონული

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

        გენერატორის ელექტრონული                         

                აშშ-ს NRC-ის სურათი თანამედროვე ორთქლის ტურბინის გენერატორის (STG).

ელექტროენერგიის გამომუშავებაში გენერატორი არის მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის მოძრაობაზე დაფუძნებულ სიმძლავრეს (პოტენციური და კინეტიკური ენერგია) ან საწვავზე დაფუძნებულ სიმძლავრეს (ქიმიური ენერგია) ელექტრო ენერგიად გარე წრეში გამოსაყენებლად. მექანიკური ენერგიის წყაროებია ორთქლის ტურბინები, გაზის ტურბინები, წყლის ტურბინები, შიდა წვის ძრავები, ქარის ტურბინები და ხელის ამწეებიც კი. პირველი ელექტრომაგნიტური გენერატორი, ფარადეის დისკი, გამოიგონა 1831 წელს ბრიტანელმა მეცნიერმა მაიკლ ფარადეიმ. გენერატორები უზრუნველყოფენ ელექტრო ქსელების თითქმის მთელ ენერგიას.

ელექტროენერგიაზე და მოძრაობაზე დაფუძნებული დიზაინის გარდა, ფოტოელექტრული და საწვავის უჯრედებით მომუშავე გენერატორები იყენებენ მზის ენერგიას და წყალბადზე დაფუძნებულ საწვავს, შესაბამისად, ელექტრო გამომუშავებისთვის.

ადრეული Ganz გენერატორი ზვევეგემში, დასავლეთ ფლანდრია, ბელგია

ელექტრული ენერგიის მექანიკურ ენერგიად საპირისპირო გადაქცევა ელექტროძრავით ხდება და ძრავები და გენერატორები ძალიან ჰგავს ერთმანეთს. ბევრ ძრავას შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება მექანიკური ენერგიისგან.

ტერმინოლოგია - ელექტრომაგნიტური გენერატორები იყოფა ორ ფართო კატეგორიიდან ერთ-ერთში, დინამოებსა და ალტერნატორებში.

დინამოები წარმოქმნის პულსირებულ პირდაპირ დენს კომუტატორის გამოყენებით.

ალტერნატორები წარმოქმნიან ალტერნატიულ დენს.

მექანიკურად, გენერატორი შედგება მბრუნავი ნაწილისა და სტაციონარული ნაწილისგან, რომლებიც ერთად ქმნიან მაგნიტურ წრეს:

როტორი: ელექტრული მანქანის მბრუნავი ნაწილი.

სტატორი: ელექტრული მანქანის სტაციონარული ნაწილი, რომელიც აკრავს როტორს.

ამ ნაწილებიდან ერთი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს, მეორეს აქვს მავთულის გრაგნილი, რომელშიც ცვალებადი ველი იწვევს ელექტრო დენს:

ველის გრაგნილი ან ველის (მუდმივი) მაგნიტები: ელექტრული მანქანის მაგნიტური ველის წარმომქმნელი კომპონენტი. დინამოს ან ალტერნატორის მაგნიტური ველი შეიძლება უზრუნველყოფილი იყოს მავთულის გრაგნილით, რომელსაც ეწოდება ველის ხვეულები ან მუდმივი მაგნიტები. ელექტრული აგზნების გენერატორები მოიცავს აგზნების სისტემას ველის ნაკადის წარმოებისთვის. გენერატორს, რომელიც იყენებს მუდმივ მაგნიტებს (PMs) ზოგჯერ უწოდებენ მაგნიტოს, ან მუდმივი მაგნიტის სინქრონულ გენერატორს (PMSG).

არმატურა: ელექტრული მანქანის დენის მწარმოებელი კომპონენტი. გენერატორში, ალტერნატორში ან დინამოში არმატურის გრაგნილები წარმოქმნის ელექტრულ დენს, რომელიც უზრუნველყოფს გარე წრედს.

არმატურა შეიძლება იყოს როტორზე ან სტატორზე, დიზაინიდან გამომდინარე, მეორე ნაწილზე ველის ხვეული ან მაგნიტი.

ისტორია

სანამ აღმოაჩენდნენ კავშირს მაგნიტიზმსა და ელექტროენერგიას შორის, გამოიგონეს ელექტროსტატიკური გენერატორები. ისინი მუშაობდნენ ელექტროსტატიკური პრინციპებით, მოძრავი ელექტრულად დამუხტული ქამრების, ფირფიტებისა და დისკების გამოყენებით, რომლებიც მუხტს ატარებდნენ მაღალი პოტენციალის ელექტროდამდე. მუხტი წარმოიქმნა ორი მექანიზმიდან: ელექტროსტატიკური ინდუქციის ან ტრიბოელექტრული ეფექტის გამოყენებით. ასეთი გენერატორები წარმოქმნიან ძალიან მაღალ ძაბვას და დაბალ დენს. მათი არაეფექტურობისა და საიზოლაციო მანქანების სირთულის გამო, რომლებიც აწარმოებდნენ ძალიან მაღალ ძაბვას, ელექტროსტატიკურ გენერატორებს ჰქონდათ დაბალი სიმძლავრის რეიტინგები და არასოდეს გამოიყენებოდა კომერციულად მნიშვნელოვანი რაოდენობის ელექტროენერგიის წარმოებისთვის. მათი ერთადერთი პრაქტიკული გამოყენება იყო ადრეული რენტგენის მილების და მოგვიანებით ზოგიერთ ატომური ნაწილაკების ამაჩქარებლებში.

ფარადეის დისკი იყო პირველი ელექტრო გენერატორი. ცხენის ფორმის მაგნიტმა (A) შექმნა მაგნიტური ველი დისკის (D) მეშვეობით. როდესაც დისკი შემობრუნდა, ამან გამოიწვია ელექტრული დენი რადიალურად გარედან ცენტრიდან რგოლში. დენი გადიოდა მცურავი ზამბარის კონტაქტის m-ით, გარე წრედის გავლით და ღერძის გავლით ისევ დისკის ცენტრში.

ფარადეის დისკი - ელექტრომაგნიტური გენერატორების მუშაობის პრინციპი აღმოაჩინა მაიკლ ფარადეიმ 1831-1832 წლებში. პრინციპი, რომელსაც მოგვიანებით ფარადეის კანონი უწოდეს, არის ის, რომ ელექტრომოძრავი ძალა წარმოიქმნება ელექტრულ გამტარში, რომელიც გარშემორტყმულია ცვალებად მაგნიტურ ნაკადს.

ბრეიჯმა ასევე ააგო პირველი ელექტრომაგნიტური გენერატორი, სახელად ფარადეის დისკი; ჰომოპოლარული გენერატორის ტიპი, რომელიც იყენებს სპილენძის დისკს, რომელიც ბრუნავს ცხენის ცურვის მაგნიტის პოლუსებს შორის. მან წარმოქმნა მცირე DC ძაბვა.

ეს დიზაინი არაეფექტური იყო დენის თვითგაუქმების გამო, დისკის იმ რეგიონებში, რომლებიც არ იმყოფებოდნენ მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ. მიუხედავად იმისა, რომ დენი უშუალოდ მაგნიტის ქვეშ იყო გამოწვეული, დენი უკუღმა ბრუნავდა იმ რეგიონებში, რომლებიც მაგნიტური ველის გავლენის მიღმა იყვნენ. ეს საპირისპირო ნაკადი ზღუდავდა სიმძლავრის გამომუშავებას პიკაპის მავთულებით და გამოიწვია სპილენძის დისკის ნარჩენების გათბობა. მოგვიანებით ჰომოპოლარული გენერატორები ამ პრობლემას მოაგვარებდნენ მაგნიტების მასივის გამოყენებით, რომლებიც განლაგებულია დისკის პერიმეტრზე, რათა შეენარჩუნებინათ მუდმივი ველის ეფექტი ერთი დენის დინების მიმართულებით.

კიდევ ერთი მინუსი ის იყო, რომ გამომავალი ძაბვა იყო ძალიან დაბალი, მაგნიტური ნაკადის ერთი დენის ბილიკის გამო. ექსპერიმენტატორებმა დაადგინეს, რომ მავთულის მრავალჯერადი მობრუნების გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს უფრო მაღალი, უფრო სასარგებლო ძაბვა. იმის გამო, რომ გამომავალი ძაბვა პროპორციულია ბრუნთა რაოდენობისა, გენერატორები შეიძლება ადვილად შეიქმნას ნებისმიერი სასურველი ძაბვის გამოსამუშავებლად ბრუნთა რაოდენობის შეცვლით. მავთულის გრაგნილები გახდა ყველა შემდგომი გენერატორის დიზაინის ძირითადი მახასიათებელი.

ჯედლიკი და თვითაღგზნების ფენომენი

ფარადეისგან დამოუკიდებლად, ანიოს იედლიკმა 1827 წელს დაიწყო ექსპერიმენტები ელექტრომაგნიტური მბრუნავი მოწყობილობებით, რომლებსაც მან ელექტრომაგნიტური თვით-როტორები უწოდა. ერთპოლუსიანი ელექტრო დამწყებლის პროტოტიპში (დასრულებულია 1852-1854 წლებში) სტაციონარული და მბრუნავი ნაწილები ელექტრომაგნიტური იყო. ეს იყო აგრეთვე დინამოს თვითაგზნების პრინციპის აღმოჩენა,  რომელმაც შეცვალა მუდმივი მაგნიტის დიზაინი. მან ასევე შეიძლება ჩამოაყალიბა დინამოს კონცეფცია 1861 წელს (სიმენსამდე და უიტსტოუნამდე), მაგრამ არ დააპატენტა იგი, რადგან ფიქრობდა, რომ არ იყო პირველი, ვინც გააცნობიერა ეს.

იპოლიტე პიქსიის დინამო. კომუტატორი მდებარეობს ლილვზე დაწნული მაგნიტის ქვემოთ.

პირდაპირი დენის გენერატორები - მაგნიტურ ველში მბრუნავი მავთულის ხვეული წარმოქმნის დენს, რომელიც იცვლის მიმართულებას ყოველი 180° ბრუნვისას, ალტერნატიულ დენს (AC). თუმცა ელექტროენერგიის მრავალი ადრეული გამოყენება საჭიროებდა პირდაპირ დენს (DC). პირველ პრაქტიკულ ელექტრო გენერატორებში, სახელწოდებით დინამოები, AC გადაკეთდა DC-ად კომუტატორით, მბრუნავი გადამრთველის კონტაქტების ნაკრები არმატურის ლილვზე. კომუტატორი აბრუნებდა არმატურის გრაგნილის კავშირს წრედთან ლილვის ყოველი 180° ბრუნვით, რაც ქმნის პულსირებულ DC დენს. ერთ-ერთი პირველი დინამო აშენდა იპოლიტე პიქსიის მიერ 1832 წელს.

დინამო იყო პირველი ელექტრო გენერატორი, რომელსაც შეეძლო ელექტროენერგიის მიწოდება ინდუსტრიისთვის. Woolrich ელექტრო გენერატორი 1844, ახლა Thinktank, ბირმინგემის სამეცნიერო მუზეუმი, არის ყველაზე ადრეული ელექტრო გენერატორი, რომელიც გამოიყენება ინდუსტრიულ პროცესში. იგი გამოიყენებოდა ფირმა Elkingtons-ის მიერ კომერციული ელექტრული საფარისთვის.

თანამედროვე დინამო, რომელიც შესაფერისია სამრეწველო პროგრამებში გამოსაყენებლად, დამოუკიდებლად გამოიგონეს სერ ჩარლზ უიტსტონმა, ვერნერ ფონ სიმენსმა და სამუელ ალფრედ ვარლიმ. ვარლიმ პატენტი აიღო 1866 წლის 24 დეკემბერს, ხოლო სიმენსმა და უიტსტონმა გამოაცხადეს თავიანთი აღმოჩენები 1867 წლის 17 იანვარს, ამ უკანასკნელმა კი სამეფო საზოგადოებას მიაწოდა ნაშრომი მისი აღმოჩენის შესახებ.

სტატორის ველის შესაქმნელად „დინამო-ელექტრული მანქანა“ იყენებდა თვითმმართველობის ელექტრომაგნიტურ ველებს და არა მუდმივ მაგნიტებს. უიტსტოუნის დიზაინი სიმენსის მსგავსი იყო, იმ განსხვავებით, რომ სიმენსის დიზაინში სტატორის ელექტრომაგნიტები იყო სერიით როტორთან, მაგრამ უიტსტოუნის დიზაინში ისინი პარალელურად იყვნენ. ელექტრომაგნიტების და არა მუდმივი მაგნიტების გამოყენებამ მნიშვნელოვნად გაზარდა დინამოს სიმძლავრე და პირველად უზრუნველყო მაღალი ენერგიის გამომუშავება. ამ გამოგონებამ პირდაპირ გამოიწვია ელექტროენერგიის პირველი ძირითადი ინდუსტრიული გამოყენება. მაგალითად, 1870-იან წლებში Siemens-მა გამოიყენა ელექტრომაგნიტური დინამოები ელექტრული რკალის ღუმელების დასამუშავებლად ლითონებისა და სხვა მასალების წარმოებისთვის.

ეს დიდი ღვედით მოძრავი მაღალი დენის დინამო აწარმოებდა 310 ამპერს 7 ვოლტზე. დინამოები აღარ გამოიყენება მაღალი სიმძლავრის აპლიკაციებისთვის საჭირო კომუტატორის ზომისა და სირთულის გამო.

შემუშავებული დინამოს მანქანა შედგებოდა სტაციონარული სტრუქტურისგან, რომელიც უზრუნველყოფს მაგნიტურ ველს და მბრუნავი გრაგნილების ნაკრებისგან, რომლებიც ბრუნავს ამ ველში. უფრო დიდ მანქანებზე მუდმივი მაგნიტური ველი უზრუნველყოფილია ერთი ან მეტი ელექტრომაგნიტით, რომლებსაც ჩვეულებრივ ველის ხვეულებს უწოდებენ.

ელექტროენერგიის გამომუშავების დიდი დინამოები ახლა იშვიათად გვხვდება ელექტროენერგიის განაწილებისთვის ალტერნატიული დენის თითქმის უნივერსალური გამოყენების გამო. AC-ის მიღებამდე, ძალიან დიდი პირდაპირი დენის დინამოები იყო ენერგიის გამომუშავებისა და განაწილების ერთადერთი საშუალება. AC დომინირებს AC-ის უნარის გამო, ადვილად გარდაიქმნება და ძალიან მაღალ ძაბვაზე, რათა დაუშვას დაბალი დანაკარგები დიდ დისტანციებზე.

ფერანტის ალტერნატიული დენის გენერატორი, გ.1900 წ.

სინქრონული გენერატორები (ალტერნატიული დენის გენერატორები) - აღმოჩენების სერიის მეშვეობით დინამოს მრავალი შემდგომი გამოგონება დაემატა, განსაკუთრებით AC ალტერნატორი, რომელსაც შეეძლო ალტერნატიული დენის გამომუშავება. საყოველთაოდ ცნობილია, რომ ეს არის სინქრონული გენერატორები (SG). სინქრონული მანქანები პირდაპირ არის დაკავშირებული ქსელთან და საჭიროებს სათანადო სინქრონიზაციას გაშვების დროს. უფრო მეტიც, ისინი აღფრთოვანებულნი არიან სპეციალური კონტროლით, რათა გააძლიერონ ენერგოსისტემის სტაბილურობა.

ალტერნატიული დენის გენერირების სისტემები ცნობილი იყო მარტივი ფორმებით მაიკლ ფარადეის ელექტრული დენის მაგნიტური ინდუქციის თავდაპირველი აღმოჩენიდან. თავად ფარადეიმ ააშენა ადრეული ალტერნატორი. მისი მანქანა იყო „მბრუნავი მართკუთხედი“, რომლის მოქმედება იყო ჰეტეროპოლარული: თითოეული აქტიური გამტარი ზედიზედ გადიოდა იმ რეგიონებში, სადაც მაგნიტური ველი საპირისპირო მიმართულებით იყო.

დიდი ორფაზიანი ალტერნატიული დენის გენერატორები აშენდა ბრიტანელმა ელექტრიკოსმა, J. E. H. Gordon, 1882 წელს. პირველი საჯარო დემონსტრირება "ალტერნატორული სისტემის" მიერ იყო უილიამ სტენლი უმცროსი, Westinghouse Electric-ის თანამშრომელი 1886 წელს.

სებასტიან ზიანი დე ფერანტიმ დააარსა Ferranti, Thompson and Ince 1882 წელს, რათა გამოეგზავნა თავისი Ferranti-Thompson Alternator, რომელიც გამოიგონა ცნობილი ფიზიკოსის ლორდ კელვინის დახმარებით. მისი ადრეული ალტერნატორები აწარმოებდნენ სიხშირეებს 100-დან 300 ჰც-მდე. ფერანტიმ განაგრძო დეპტფორდის ელექტროსადგურის დიზაინი ლონდონის ელექტრომომარაგების კორპორაციისთვის 1887 წელს ალტერნატიული დენის სისტემის გამოყენებით. 1891 წელს მისი დასრულების შემდეგ, ეს იყო პირველი ჭეშმარიტად თანამედროვე ელექტროსადგური, რომელიც ამარაგებდა მაღალი ძაბვის ცვლადი ელექტროენერგიას, რომელიც შემდეგ "შეწყდა" მომხმარებელთა გამოყენებისთვის თითოეულ ქუჩაზე. ეს ძირითადი სისტემა დღესაც გამოიყენება მთელ მსოფლიოში.

1900-იანი წლების დასაწყისის პატარა 75 კვა პირდაპირი მართვით ელექტროსადგურის AC ალტერნატორი, ცალკე სარტყელზე მომუშავე აგზნების გენერატორით.

1891 წლის შემდეგ დაინერგა პოლიფაზური ალტერნატორები მრავალი განსხვავებული ფაზის დენების მიწოდებისთვის. მოგვიანებით ალტერნატორები შეიქმნა ალტერნატიული დენის სიხშირეების ცვალებად თექვსმეტიდან ასი ჰერცამდე, რკალის განათებისთვის, ინკანდესენტური განათებისთვის და ელექტროძრავებისთვის.
თვითაღგზნება - რაც უფრო დიდი მასშტაბის ელექტროენერგიის გამომუშავების მოთხოვნები გაიზარდა, ახალი შეზღუდვა გაიზარდა: მაგნიტური ველები ხელმისაწვდომია მუდმივი მაგნიტებიდან. გენერატორის მიერ გამომუშავებული ენერგიის მცირე რაოდენობის ელექტრომაგნიტური ველის ხვეულზე გადამისამართება საშუალებას აძლევდა გენერატორს არსებითად მეტი სიმძლავრის გამომუშავება. ამ კონცეფციას ეწოდა თვითაღგზნება.

ველის ხვეულები დაკავშირებულია სერიულად ან პარალელურად არმატურის გრაგნილთან. როდესაც გენერატორი პირველად იწყებს ბრუნვას, რკინის ბირთვში არსებული რემანენტული მაგნეტიზმის მცირე რაოდენობა უზრუნველყოფს მაგნიტურ ველს მის დასაწყებად, რაც წარმოქმნის მცირე დენს არმატურაში. ეს მიედინება ველის ხვეულებში, ქმნის უფრო დიდ მაგნიტურ ველს, რომელიც წარმოქმნის უფრო დიდ არმატურის დენს. ეს „ჩატვირთვის“ პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ ბირთვში მაგნიტური ველი არ დაიწევს გაჯერების გამო და გენერატორი არ მიაღწევს სიმძლავრის სტაბილურ მდგომარეობას.

ძალიან დიდი ელექტროსადგურის გენერატორები ხშირად იყენებენ ცალკეულ პატარა გენერატორს უფრო დიდის საველე კოჭების აღგზნებისთვის. ელექტროგადამცემი სადგურების კუნძულირების შემთხვევაში ძლიერი ფართოდ გავრცელებული ელექტროენერგიის გათიშვის შემთხვევაში, სადგურებს შეიძლება დასჭირდეთ შავი სტარტი მათი უმსხვილესი გენერატორების მინდვრების აღგზნების მიზნით, რათა აღადგინონ აბონენტთა ენერგომომსახურება.

სპეციალიზებული ტიპის გენერატორები

პირდაპირი დენი (DC)

დინამო იყენებს კომუტატორებს პირდაპირი დენის წარმოებისთვის. ის თვითაღგზნებულია, ანუ მისი ველის ელექტრომაგნიტები იკვებება მანქანის საკუთარი გამომავალი საშუალებით. DC გენერატორების სხვა ტიპები იყენებენ პირდაპირი დენის ცალკე წყაროს მათი ველის მაგნიტების გასააქტიურებლად.

ჰომოპოლარული გენერატორი

მთავარი სტატია: ჰომოპოლარული გენერატორი

ჰომოპოლარული გენერატორი არის DC ელექტრული გენერატორი, რომელიც მოიცავს ელექტრული გამტარ დისკს ან ცილინდრს, რომელიც ბრუნავს პერპენდიკულარულ სიბრტყეში ერთიანი სტატიკური მაგნიტური ველის მიმართ. პოტენციური განსხვავება იქმნება დისკის ცენტრსა და რგოლს (ან ცილინდრის ბოლოებს) შორის, ელექტრული პოლარობა დამოკიდებულია ბრუნვის მიმართულებაზე და ველის ორიენტაციაზე.

იგი ასევე ცნობილია როგორც უნიპოლარული გენერატორი, აციკლური გენერატორი, დისკის დინამო ან ფარადეის დისკი. ძაბვა, როგორც წესი, დაბალია, რამდენიმე ვოლტის რიგით მცირე საჩვენებელი მოდელების შემთხვევაში, მაგრამ მსხვილ კვლევით გენერატორებს შეუძლიათ ასობით ვოლტის გამომუშავება და ზოგიერთ სისტემას აქვს რამდენიმე გენერატორი სერიაში კიდევ უფრო დიდი ძაბვის წარმოებისთვის. ისინი უჩვეულოა იმით, რომ მათ შეუძლიათ გამოიმუშაონ უზარმაზარი ელექტრული დენი, დაახლოებით მილიონ ამპერზე მეტი, რადგან ჰომოპოლარული გენერატორი შეიძლება იყოს ძალიან დაბალი შიდა წინააღმდეგობის შესაქმნელად.

მაგნიტოჰიდროდინამიკური (MHD) გენერატორი

მთავარი სტატია: მაგნიტოჰიდროდინამიკური გენერატორი

მაგნიტოჰიდროდინამიკური გენერატორი პირდაპირ ამოიღებს ელექტროენერგიას მაგნიტური ველის გავლით ცხელი გაზების გადაადგილებისგან, მბრუნავი ელექტრომაგნიტური აპარატების გამოყენების გარეშე. MHD გენერატორები თავდაპირველად შეიქმნა იმის გამო, რომ პლაზმური MHD გენერატორის გამომავალი არის ალი, რომელსაც კარგად შეუძლია გაათბოს ორთქლის ელექტროსადგურის ქვაბები. პირველი პრაქტიკული დიზაინი იყო AVCO Mk. 25, შემუშავებული 1965 წელს. აშშ-ს მთავრობამ დააფინანსა მნიშვნელოვანი განვითარება, რაც დასრულდა 1987 წელს 25 მეგავატი სიმძლავრის საჩვენებელი სადგურით. საბჭოთა კავშირში 1972 წლიდან 1980-იანი წლების ბოლოს MHD სადგური U 25 რეგულარულად მუშაობდა მოსკოვის ენერგოსისტემაზე. რეიტინგი 25 მეგავატი, ყველაზე დიდი MHD სადგურის რეიტინგი იმ დროისთვის მსოფლიოში. MHD გენერატორები, რომლებიც მუშაობენ ტოპ ციკლის სახით, ამჟამად (2007) ნაკლებად ეფექტურია, ვიდრე კომბინირებული ციკლის გაზის ტურბინები.

ალტერნატიული დენი (AC)

ინდუქციური გენერატორი

მთავარი სტატია: ინდუქციური გენერატორი

ინდუქციური AC ძრავები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გენერატორები, რომლებიც მექანიკურ ენერგიას ელექტრო დენად აქცევს. ინდუქციური გენერატორები მუშაობენ მექანიკურად აბრუნებენ როტორს ერთდროულ სიჩქარეზე უფრო სწრაფად, რაც იწვევს უარყოფით სრიალს. ჩვეულებრივი AC არაერთდროული ძრავა ჩვეულებრივ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გენერატორი, მის ნაწილებში ცვლილებების გარეშე. ინდუქციური გენერატორები სასარგებლოა ისეთ პროგრამებში, როგორიცაა მინიჰიდროელექტროსადგურები, ქარის ტურბინები, ან მაღალი წნევის გაზის ნაკადების შემცირებაზე დაბალ წნევაზე, რადგან მათ შეუძლიათ ენერგიის აღდგენა შედარებით მარტივი კონტროლის საშუალებით. მათ არ სჭირდებათ სხვა წრედის მუშაობის დასაწყებად, რადგან გარდამტეხი მაგნიტური ველი უზრუნველყოფილია ინდუქციით მათგან. მათ ასევე არ ესაჭიროებათ სიჩქარის რეგულირების აღჭურვილობა, რადგან ისინი არსებითად მუშაობენ დაკავშირებული ქსელის სიხშირეზე.

ინდუქციური გენერატორი იკვებება წამყვანი ძაბვით; ეს ჩვეულებრივ ხდება ელექტრო ქსელთან მიერთებით, ან ფაზის კორექტირების კონდენსატორებით ელექტროენერგიით.

ხაზოვანი ელექტრო გენერატორი

მთავარი სტატია: ხაზოვანი გენერატორი

ხაზოვანი ელექტრო გენერატორის უმარტივეს ფორმაში მოცურების მაგნიტი მოძრაობს წინ და უკან სოლენოიდის, სპილენძის მავთულის ან ხვეულის მეშვეობით. ალტერნატიული დენი წარმოიქმნება მავთულში, ან მავთულის მარყუჟებში, ფარადეის ინდუქციის კანონით ყოველ ჯერზე, როცა მაგნიტი სრიალებს. ამ ტიპის გენერატორი გამოიყენება ფარადეის ფანარში. უფრო დიდი ხაზოვანი ელექტროენერგიის გენერატორები გამოიყენება ტალღის სიმძლავრის სქემებში.

ცვლადი სიჩქარის მუდმივი სიხშირის გენერატორები

ქსელთან დაკავშირებული გენერატორები აწვდიან ელექტროენერგიას კონსერვატიულადმუდმივი სიხშირე. სინქრონული ან ინდუქციური ტიპის გენერატორებისთვის, პრაიმერის მოძრავი სიჩქარე, რომელიც აბრუნებს გენერატორის ლილვს, უნდა იყოს კონკრეტულ სიჩქარეზე (ან სიჩქარის ვიწრო დიაპაზონში), რათა უზრუნველყოს სიმძლავრე საჭირო სასარგებლო სიხშირეზე. სიჩქარის რეგულირების მექანიკურმა მოწყობილობებმა შეიძლება დახარჯოს შეყვანის ენერგიის მნიშვნელოვანი ნაწილი საჭირო ფიქსირებული სიხშირის შესანარჩუნებლად.

იქ, სადაც არაპრაქტიკული ან არასასურველია ძირითადი ამოძრავების სიჩქარის მჭიდრო რეგულირება, ორმაგად კვებაზე მყოფი ელექტრო მანქანები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გენერატორები. ენერგეტიკული ელექტრონული მოწყობილობების დახმარებით მათ შეუძლიათ გამომავალი სიხშირის დარეგულირება სასურველ მნიშვნელობამდე გენერატორის ლილვის სიჩქარის უფრო ფართო დიაპაზონში. ალტერნატიულად, სტანდარტული გენერატორის გამოყენება შესაძლებელია სიხშირის რეგულირების მცდელობის გარეშე და შედეგად მიღებული სიმძლავრე გარდაიქმნება სასურველ გამომავალ სიხშირეზე რექტფიკატორისა და გადამყვანის კომბინაციით. ძირითადი მოძრაობის სიჩქარის უფრო ფართო დიაპაზონის დაშვებამ შეიძლება გააუმჯობესოს ინსტალაციის მთლიანი ენერგიის წარმოება, უფრო რთული გენერატორებისა და კონტროლის ხარჯზე. მაგალითად, როდესაც ქარის ტურბინას, რომელიც მუშაობს ფიქსირებულ სიხშირეზე, შეიძლება საჭირო გახდეს ენერგიის დაღვრა ქარის მაღალი სიჩქარით, ცვლადი სიჩქარის სისტემამ შეიძლება დაუშვას ქარის მაღალი სიჩქარის პერიოდებში არსებული ენერგიის აღდგენა.

ატლონის ელექტროსადგური კეიპტაუნში, სამხრეთ აფრიკა

ელეტრქო სადგურები - ელექტროსადგური, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ელექტროსადგური ან ელექტროსადგური და ზოგჯერ წარმომქმნელი სადგური ან გენერატორი, არის ინდუსტრიული ობიექტი, რომელიც გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას. ელექტროსადგურების უმეტესობა შეიცავს ერთ ან მეტ გენერატორს, ან დაწნულ მანქანებს, რომლებიც გარდაქმნის მექანიკურ ენერგიას სამფაზიან ელექტრო ენერგიად. ფარდობითი მოძრაობა მაგნიტურ ველსა და გამტარს შორის ქმნის ელექტრულ დენს. ენერგიის წყარო, რომელიც გამოყენებულია გენერატორის დასაბრუნებლად, ძალიან განსხვავდება. მსოფლიოში ელექტროსადგურების უმეტესობა წვავს წიაღისეულ საწვავს, როგორიცაა ქვანახშირი, ნავთობი და ბუნებრივი აირი ელექტროენერგიის გამოსამუშავებლად. სუფთა წყაროები მოიცავს ბირთვულ ენერგიას და სულ უფრო ხშირად იყენებენ განახლებად წყაროებს, როგორიცაა მზე, ქარი, ტალღები და გამდინარე წყალი.

ჰიდროელექტროსადგური გაბჩიკოვოს კაშხალზე, სლოვაკეთი

ველოსიპედები

ველოსიპედებს სჭირდებათ ენერგია ნათურების და სხვა აღჭურვილობის გასაძლიერებლად. ველოსიპედებზე გამოიყენება გენერატორის ორი ტიპი: ბოთლის დინამოები, რომლებიც საჭიროებისამებრ ეხვევა ველოსიპედის საბურავს, და კვანძის დინამოები, რომლებიც პირდაპირ არის მიმაგრებული ველოსიპედის მამოძრავებელ მატარებელზე. სახელი ჩვეულებრივია, რადგან ისინი არიან პატარა მუდმივი მაგნიტის ალტერნატორები და არა თვითაღგზნებული DC მანქანები, როგორც დინამოები. ზოგიერთ ელექტრო ველოსიპედს შეუძლია რეგენერაციული დამუხრუჭება, სადაც მამოძრავებელი ძრავა გამოიყენება როგორც გენერატორი დამუხრუჭების დროს გარკვეული ენერგიის აღსადგენად.

იალქნიანი ნავები

იალქნიანმა ნავებს შეუძლიათ გამოიყენონ წყლის ან ქარის გენერატორი ბატარეების წვეთად დასატენად. მცირე პროპელერი, ქარის ტურბინა ან ტურბინა დაკავშირებულია დაბალი სიმძლავრის გენერატორთან, რათა მიეწოდება დენები ტიპიური ქარის ან საკრუიზო სიჩქარით.

რეკრეაციული მანქანები

რეკრეაციულ სატრანსპორტო საშუალებებს ესაჭიროებათ დამატებითი ელექტრომომარაგება მათი საბორტო აქსესუარების, მათ შორის, კონდიცირების განყოფილებებისა და მაცივრების კვებისათვის. RV დენის შტეფსელი უკავშირდება ელექტრო გენერატორს სტაბილური კვების წყაროს მისაღებად.

ჰიდროელექტროსადგური გლენ კანიონის კაშხალში, პეიჯი, არიზონა

ელექტრო სკუტერები

ელექტრო სკუტერები რეგენერაციული დამუხრუჭებით პოპულარული გახდა მთელ მსოფლიოში. ინჟინრები იყენებენ კინეტიკური ენერგიის აღდგენის სისტემებს სკუტერზე, რათა შეამცირონ ენერგიის მოხმარება და გაზარდონ მისი დიაპაზონი 40-60%-მდე ენერგიის უბრალოდ აღდგენით მაგნიტური მუხრუჭის გამოყენებით, რომელიც გამოიმუშავებს ელექტრო ენერგიას შემდგომი გამოყენებისთვის. თანამედროვე მანქანები აღწევენ სიჩქარეს 25-30 კმ/სთ-მდე და შეუძლიათ 35-40 კმ-მდე სიარული.

მობილური ელექტრო გენერატორი

გენსეტი

მთავარი სტატია: ძრავა-გენერატორი

ძრავა-გენერატორი არის ელექტრული გენერატორისა და ძრავის (პრაიმძრავის) ერთობლიობა, რომლებიც ერთად არის დამონტაჟებული, რათა შექმნან ერთიანი ცალკეული მოწყობილობა. გამოყენებული ძრავები, როგორც წესი, დგუშიანი ძრავებია, მაგრამ გაზის ტურბინების გამოყენებაც შეიძლება და არის დიზელის გაზის ჰიბრიდული დანადგარებიც კი, რომლებსაც ორმაგი საწვავის ბლოკები ეწოდება. ხელმისაწვდომია ძრავის გენერატორების მრავალი განსხვავებული ვერსია - დაწყებული ძალიან მცირე პორტატული ბენზინის კომპლექტებიდან დაწყებული დიდი ტურბინის დანადგარებამდე. ძრავის გენერატორების მთავარი უპირატესობა არის ელექტროენერგიის დამოუკიდებლად მიწოდების შესაძლებლობა, რაც საშუალებას აძლევს დანაყოფებს ემსახურონ როგორც სარეზერვო ენერგიის წყარო.

მომიტინგეები Occupy Wall Street-ზე იყენებდნენ ველოსიპედებს, რომლებიც დაკავშირებულია ძრავასთან და ცალმხრივ დიოდთან, ელექტრონიკის ბატარეების დასატენად

ადამიანზე მომუშავე ელექტრო გენერატორებიადამიანზე მომუშავე ელექტრო გენერატორები კომერციულად ხელმისაწვდომია და ეს იყო ზოგიერთი წვრილმანი ენთუზიასტის პროექტი. როგორც წესი, ფუნქციონირებს პედლების სიმძლავრის, გარდაქმნილი ველოსიპედის ტრენაჟორის ან ფეხის ტუმბოს საშუალებით, ასეთი გენერატორები პრაქტიკულად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბატარეების დასატენად და ზოგიერთ შემთხვევაში შექმნილია ინტეგრალური ინვერტორით. საშუალოდ "ჯანმრთელ ადამიანს" შეუძლია გამოიმუშაოს სტაბილური 75 ვატი (0.1 ცხენის ძალა) სრული რვა საათის განმავლობაში, ხოლო "პირველი კლასის სპორტსმენს" შეუძლია გამოიმუშაოს დაახლოებით 298 ვატი (0.4 ცხენის ძალა) ანალოგიური პერიოდის განმავლობაში, რომლის დასასრულს საჭირო იქნება დასვენებისა და გამოჯანმრთელების განუსაზღვრელი პერიოდი. 298 ვატზე საშუალოდ „ჯანმრთელი ადამიანი“ 10 წუთში იღლება. წმინდა ელექტრული სიმძლავრე, რომლის წარმოებაც შესაძლებელია, ნაკლები იქნება გენერატორის ეფექტურობის გამო. პორტატული რადიო მიმღებები ამწეით დამზადებულია ბატარეის შესყიდვის მოთხოვნების შესამცირებლად, იხილეთ საათის მექანიზმი რადიო. მე-20 საუკუნის შუა ხანებში პედლებიანი რადიოები გამოიყენებოდა ავსტრალიის გარეუბანში, რათა უზრუნველყოფდნენ სასკოლო (საჰაერო სკოლა), სამედიცინო და სხვა საჭიროებებს შორეულ სადგურებსა და ქალაქებში.

მექანიკური გაზომვა

ტაქოგენერატორი არის ელექტრომექანიკური მოწყობილობა, რომელიც აწარმოებს გამომავალ ძაბვას მისი ლილვის სიჩქარის პროპორციულად. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სიჩქარის ინდიკატორისთვის ან უკუკავშირის სიჩქარის კონტროლის სისტემაში. ტაქოგენერატორებს ხშირად იყენებენ ტაქომეტრების გასაზომად ელექტროძრავების, ძრავების და მათ მიერ მომუშავე აღჭურვილობის სიჩქარის გასაზომად. გენერატორები აწარმოებენ ძაბვას ლილვის სიჩქარის უხეშად პროპორციულად. ზუსტი კონსტრუქციით და დიზაინით, გენერატორები შეიძლება აშენდეს ძალიან ზუსტი ძაბვის შესაქმნელად ლილვის სიჩქარის გარკვეული დიაპაზონისთვის.

გენერატორისა და დატვირთვის ეკვივალენტური წრე ნაჩვენებია მიმდებარე დიაგრამაზე. გენერატორი წარმოდგენილია აბსტრაქტული გენერატორით, რომელიც შედგება იდეალური ძაბვის წყაროსა და შიდა წინაღობისგან. გენერატორის

𝑉

გ

{\displaystyle V_{\text{G}}} და

𝑅

გ

{\displaystyle R_{\text{G}}} პარამეტრების დადგენა შესაძლებელია გრაგნილის წინააღმდეგობის გაზომვით (შესწორებული სამუშაო ტემპერატურაზე) და ღია წრედის და დატვირთული ძაბვის გაზომვით განსაზღვრული მიმდინარე დატვირთვისთვის.

ეს არის გენერატორის უმარტივესი მოდელი, ზუსტი წარმოდგენისთვის შეიძლება საჭირო გახდეს დამატებითი ელემენტების დამატება. კერძოდ, ინდუქციურობა შეიძლება დაემატოს აპარატის გრაგნილების და მაგნიტური გაჟონვის ნაკადის დასაშვებად,  მაგრამ სრული წარმოდგენა შეიძლება ბევრად უფრო რთული გახდეს, ვიდრე ეს.

იხ. ვიდეო - AC Electrical Generator Basics - How electricity is generated

სტრეოქიმია

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                       სტრეოქიმია

სხვადასხვა ტიპის იზომერები. სტერეოქიმია ფოკუსირებულია სტერეოიზომერებზე.

ქიმიის ქვედისციპლინა, მოიცავს მოლეკულების სტრუქტურის შემქმნელი ატომების ფარდობითი სივრცითი განლაგების შესწავლას და მათ მანიპულირებას.

 სტერეოქიმიის შესწავლა ფოკუსირებულია სტერეოიზომერებს შორის ურთიერთობებზე, რომლებსაც განსაზღვრებით აქვთ იგივე მოლეკულური ფორმულა და შეკრული ატომების თანმიმდევრობა (კონსტიტუცია), მაგრამ განსხვავდებიან სივრცეში ატომების გეომეტრიული პოზიციონირებით. ამ მიზეზით, იგი ასევე ცნობილია, როგორც 3D ქიმია - პრეფიქსი "სტერეო-" ნიშნავს "სამგანზომილებიანობას".

სტერეოქიმია მოიცავს ორგანული, არაორგანული, ბიოლოგიური, ფიზიკური და განსაკუთრებით სუპრამოლეკულური ქიმიის მთელ სპექტრს. სტერეოქიმია მოიცავს მეთოდებს ამ მიმართებების განსაზღვრისა და აღწერისთვის; გავლენა ფიზიკურ ან ბიოლოგიურ თვისებებზე, რომლებიც ამ ურთიერთობებს ახდენს მოცემულ მოლეკულებზე, და როგორ მოქმედებს ეს ურთიერთობები მოცემული მოლეკულების რეაქტიულობაზე (დინამიური სტერეოქიმია).

ისტორია

მხოლოდ გარკვეული მოლეკულური ფენომენების დაკვირვების შემდეგ შეიქმნა სტერეოქიმიური პრინციპები. 1815 წელს ჟან-ბატისტ ბიოს მიერ ოპტიკურ აქტივობაზე დაკვირვებამ ორგანული სტერეოქიმიის ისტორია დაიწყო. მან დააკვირდა, რომ ორგანულ მოლეკულებს შეეძლოთ პოლარიზებული სინათლის სიბრტყის ბრუნვა ხსნარში ან აირისებრ ფაზაში. მიუხედავად ბიოტის აღმოჩენებისა, ლუი პასტერს საყოველთაოდ აღწერენ, როგორც პირველ სტერეოქიმიკოსს, რომელმაც 1842 წელს დააფიქსირა, რომ ღვინის წარმოების ჭურჭლიდან შეგროვებული ღვინის მჟავას მარილები პოლარიზებული სინათლის სიბრტყეს აბრუნებდნენ, მაგრამ სხვა წყაროების მარილებს ეს ასე არ მოხდა. ეს თვისება, ერთადერთი ფიზიკური თვისება, რომელშიც განსხვავდებოდა ტარტრატის მარილების ორი ტიპი, განპირობებულია ოპტიკური იზომერიზმით. 1874 წელს იაკობ ჰენრიკუს ვან ჰოფმა და ჯოზეფ ლე ბელმა ოპტიკური აქტივობა ნახშირბადთან შეკრული ატომების ტეტრაედრული განლაგების თვალსაზრისით ახსნეს. კეკულემ 1862 წელს ადრე გამოიყენა ტეტრაედრული მოდელები, მაგრამ არასოდეს გამოუქვეყნებია ისინი; ემანუელ პატერნომ ალბათ იცოდა ამის შესახებ, მაგრამ იყო პირველი, ვინც დახატა და განიხილა სამგანზომილებიანი სტრუქტურები, როგორიცაა 1,2-დიბრომეთანი 1869 წელს Giornale di Scienze Naturali ed Economiche-ში. ტერმინი „ქირალი“ შემოიღო ლორდ კელვინმა 1904 წელს. არტურ რობერტსონ კუშნიმ, შოტლანდიელმა ფარმაკოლოგმა, 1908 წელს, პირველად შემოგვთავაზა ქირალური მოლეკულის ენანტიომერებს შორის ბიოაქტიურობის სხვაობის გარკვეული მაგალითი. (-)-ადრენალინი ორჯერ უფრო ძლიერია ვიდრე (±)- ფორმა, როგორც ვაზოკონსტრიქტორი და 1926 წელს საფუძველი ჩაუყარა ქირალურ ფარმაკოლოგიას/სტერეო-ფარმაკოლოგიას (ოპტიკურად იზომერული ნივთიერებების ბიოლოგიური ურთიერთობები). მოგვიანებით, 1966 წელს, შეიმუშავეს Cahn-Ingold-Prelog ნომენკლატურა ან მიმდევრობის წესი სტერეოგენურ/ქირალურ ცენტრს აბსოლუტური კონფიგურაციის მინიჭების მიზნით (R- და S- აღნიშვნა)  და გაფართოვდა ოლეფინურ ბმებზე (E- და Z-). აღნიშვნა).

მნიშვნელობა

Cahn–Ingold–Prelog–ის პრიორიტეტის წესები მოლეკულის სტერეოქიმიის აღწერის სისტემის ნაწილია. ისინი ანაწილებენ ატომებს სტერეოცენტრის ირგვლივ სტანდარტული გზით, რაც საშუალებას აძლევს ამ ატომების შედარებითი პოზიცია მოლეკულაში ცალსახად აღწეროს. ფიშერის პროექცია არის სტერეოცენტრის გარშემო სტერეოქიმიის გამოსახვის გამარტივებული გზა.

ტალიდომიდის სტრუქტურები

სტერეოქიმიას მნიშვნელოვანი აპლიკაციები აქვს მედიცინის, განსაკუთრებით ფარმაცევტულ სფეროში. სტერეოქიმიის მნიშვნელობის ხშირად მოყვანილი მაგალითი ეხება თალიდომიდის კატასტროფას. თალიდომიდი არის ფარმაცევტული პრეპარატი, რომელიც პირველად მომზადდა 1957 წელს გერმანიაში, რომელიც ინიშნება ორსულ ქალებში დილის გულისრევის სამკურნალოდ. აღმოჩნდა, რომ პრეპარატი ტერატოგენულია, რაც იწვევს ემბრიონის ადრეულ ზრდას და განვითარებას სერიოზულ გენეტიკურ დაზიანებას, რაც იწვევს ჩვილებში კიდურების დეფორმაციას. ტერატოგენურობის რამდენიმე შემოთავაზებული მექანიზმიდან ზოგიერთი მოიცავს (R)- და (S)-თალიდომიდის ენანტიომერების განსხვავებულ ბიოლოგიურ ფუნქციას. თუმცა, ადამიანის ორგანიზმში თალიდომიდი განიცდის რასემიზაციას: მაშინაც კი, თუ ორი ენანტიომერიდან მხოლოდ ერთი შეყვანილია წამლის სახით, მეორე ენანტიომერი წარმოიქმნება მეტაბოლიზმის შედეგად. შესაბამისად, არასწორია იმის თქმა, რომ ერთი სტერეოიზომერი უსაფრთხოა, ხოლო მეორე ტერატოგენური. ტალიდომიდი ამჟამად გამოიყენება სხვა დაავადებების სამკურნალოდ, განსაკუთრებით კიბოსა და კეთრის სამკურნალოდ. დაშვებულია მკაცრი რეგულაციები და კონტროლი, რათა თავიდან აიცილონ მისი გამოყენება ორსულებმა და თავიდან აიცილონ განვითარების დეფორმაციები. ეს კატასტროფა იყო მამოძრავებელი ძალა, რომელიც მოითხოვდა ნარკოტიკების მკაცრ ტესტირებას, სანამ ისინი საზოგადოებისთვის ხელმისაწვდომი გახდებოდა.

ატროპიზომერიზმი

ღერძული ქირალობის ენერგიული ფორმა. ქირალობის ეს ფორმა გამომდინარეობს ბმის შესახებ დიფერენციალური ჩანაცვლებიდან, ჩვეულებრივ ორ sp²-ჰიბრიდებულ ატომს შორის.

ცის-ტრანს იზომერიზმი

ასევე მოიხსენიება როგორც გეომეტრიული იზომერები, ამ ნაერთებს განსხვავებული კონფიგურაციები აქვთ მოლეკულის მოუქნელი სტრუქტურის გამო. მოლეკულამ ცის-ტრანს იზომერიზმის წარმოსაჩენად ორი მოთხოვნა უნდა დაკმაყოფილდეს:

1. მოლეკულის შიგნით ბრუნვა უნდა იყოს შეზღუდული.

2. ორმაგად შეკრულ ნახშირბადის ატომზე ორი არაიდენტური ჯგუფი უნდა იყოს.

კონფორმაციული იზომერიზმი

იზომერიზმის ამ ფორმას ასევე მოიხსენიებენ როგორც კონფორმერებს, ბრუნვის იზომერებს და როტამერებს. კონფორმაციული იზომერიზმი წარმოიქმნება ერთი ბმის გარშემო ბრუნვით.

დიასტერეომერები

ეს სტერეოიზომერები არის არაიმიჯული, არაიდენტური. დიასტერეომერები წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ნაერთის სტერეოიზომერებს აქვთ განსხვავებული კონფიგურაცია შესაბამის სტერეოცენტრებში.

ენანტიომერები

სტერეოიზომერები, რომლებიც არაზედახმარებადია, სარკისებური გამოსახულებებია
იხ. ვიდეო - Chiral examples 1 | Stereochemistry | Organic chemistry | Khan Academy

გრაფიტი (მინერალი)

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                   გრაფიტი (მინერალი)

გრაფიტი

საერთო

ქიმიური ფორმულა C (ნახშირბადი)

იდენტიფიკაცია

ფერი ნაცრისფერი, შავი ფოლადისებური

კრისტალოგრაფია ცხრილური, ექვსგვერდიანი ფენებიანი მასა, მარცვლოვანი მკვრივი მაშები

კრისტალის სინგონია ჰექსაგონალური (პლანაქსიალური)

სიმაგრე მოოსის სკალით 1-2

მინერალის ელვარება ლითონისებური

ხაზის ფერი შავი

სიმკვრივე 2,09—2,23 კგ/მ³

Fusibility არალღვობადი

ხსნადობა უხსნადი

გრაფიტი (ძვ. ბერძნ. γράφω — ვწერ) — მინერალი თვითნაბადი ელემენტების კლასიდან, ნახშირბადის ერთ-ერთი ალოტროპიული მოდიფიკაცია. სტრუქტურა ფენოვანია. კრისტალური მესერის ფენებს შეუძლიათ განლაგდეს სხვადასხვანაირად ერთმანეთის მიმართ, რითაც ქმნიან მთელ რიგ პოლიტიპებს, სიმეტრიით ჰექსაგონალური სინგონიიდან (დიჰექსაგონალურ-დიპირამიდული), ტრიგონალური სინგონიამდე (დიტრიგონალური). ფენები სუსტი ტალღური, თითქმის ბრტყელია, შედგება ნახშირბადის ატომების ექვსკუთხა ფენებისაგან. კროსტალები ფირფიტისებურნი, ქერცლოვანია. ქმნიან ფურცლოვან და მომრგვალო რადიალურ-სხივურ აგრეგატებს, იშვიათად — აგრეგატები კონცენტრული-ზონალური აღნაგობისაა. მსხვილ კრისტალურ გამონაყოფს ხშირად სამკუთხა შტრიხი აქვს ზედაპირზე (0001).

თვისებები

კარგად ატარებს ელექტრო დენს. ალმასთან შედარებით გააჩნია დაბალი სიმაგრე (1—2 მოოსის სკალით). სიმკვრივე 2,08—2,23 გ/სმ³. ფერი მუქი ნაცრისფერიდან შავამდე, ელვარება ლითონური. უდნობადი, მდგრადია ჰაერის გარეშე გახურებისას. მჟავეებში არ იხსნება. ცხიმიანია (სრიალა, მოლიპული) ხელის შეხებისას. ბუნებრივი გრაფიტი შეიცავს 10—12 % თიხებისა და რკინის ჟანგების მინარევებს. ხახუნისას ფენებად, ქერცლებად იშლება (ეს თვისება გამოიყენება ფანქრებში).

გრაფიტის მონოკრისტალების ელ. დენის გამტარობა ანიზოტროპიულია, ბაზისური სიბრტყის პარალელური მიმართულებით, ახლოსაა ლითონის გამტარობასთან, პერპენდიკულარული მიმართულებით - ასჯერ ნაკლებია. გამტარობის მინიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ტემპერატურის 300-1300 К ინტერვალში, ამასთან მინიმუმის მდგომარეობა დაბალი ტემპერატურების რაიონში კრისტალურ სტრუქტურებში ხდება. ყველაზე მაღალი ელ. დენის გამტარობა აქვს რეკრისტალიზებულ გრაფიტს.

გრაფიტის სითბური გაფართოების კოეფიციენტი 700 К-მდე უარყოფითია ბაზისური სიბრეტყეების მიმართულებით (გრაფიტი იკუმშება გახურებისას), მისი აბსოლუტური მნიშვნელობა ტემპერატურის მომატებასთან ერთად მცირდება. 700 К-ზე მაღლა სითბური გაფართოების კოეფიციენტი დადებითი ხდება. ბაზისური სიბრტყეების პერპენდიკულარული მიმართულებით, სითბური გაფართოების კოეფიციენტი დადებითია, პრაქტიკულად არაა დამოკიდებული ტემპერატურისაგან და 20-ჯერ უფრო მეტია საბაზისო სიბრტყეების საშუალო აბსოლუტურ მნიშვნელობაზე.

გრაფიტის მონოკრისტალები დიამაგნეტურნი არიან, მაგნიტური აღქმადობა უმნიშვნელოა საბაზისო სიბრტყეებში და მაღალია ორთოგონალურ სიბრტყეში.

სტრუქტურა

α-გრაფიტი

α და β-გრაფიტების სტრუქტურები

ნახშირბადის ყოველი ატომი კოვალენტურადაა დაკავშირებული სამ სხვა ირგვლივ მყოფი ნახშირბადის ატომებთან.

განასხვავებენ გრაფიტის ორ მოდიფიკაციას: α-გრაფიტი (ჰექსაგონალური P63/mmc) და β-გრაფიტი (რომბოედრული R(-3)m). განირჩევიან ფენების შეფუთვით. α-გრაფიტში ყოველი ფენის ატომების ნახევარი განლაგებულია ექვსკუთხედების ცენტრების ზევით და ნახევარი ქვევით (წყობა …АВАВАВА…), ხოლო β-გრაფიტში ყოველი მეოთხე ფენა იმეორებს პირველს. რომბოედრული გრაფიტის წარმოდგენა ხელსაყრელია ჰექსაგონალურ ღერძებში, რათა ნაჩვენები იქნას მისი ფენოვანი სტრუქტურა.

β-გრაფიტი სუფთა სახით არ შეიმჩნევა, რადგანაც ის მეტასტაბილური ფაზაა. მაგრამ, ბუნებრივ გრაფიტებში რომბოედრული ფაზის შემცველობა შეიძლება აღწევდეს 30 %. 2500-3300 К ტემპერატურისას რომბოედრული გრაფიტი მთლიანად გადადის ჰექსაგონალურში.

ბუნებაში არსებობის პირობები 

თანმხლები მინერალებია: პირიტი, ძოწი, შპინელი. წარმოიქმნება მაღალი ტემპერატურის დროს ვულკანურ და მაგმატურ მთის ქანებში, პეგმატიტებში. გვხვდება კვარციან ძარღვებში ვოლფრამთან ერთად და სხვა მინერალებთან ერთად საშუალო ტემპერატურულ ჰიდროთერმალურ პოლიმეტალურ საბადოებში. ფართოდაა გავრცელებული მეტამორფულ მთის ქანებში — მარმარილოებში, კრისტალურ ფიქალებში. მსხვილი საბადოები წარმოიქმნება ქვის ნახშირის პიროლიზის შედეგად.

ხელოვნური სინთეზი[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ხელოვნურ გრაფიტს მიიღებენ სხვადასხვა ხერხით:

• აჩესანოვის გრაფიტი: კოქსის და პეკის (ფისების) ნარევის გახურებით 2800 °C; -მდე.
• რეკრისტალიზებური გრაფიტი: ნარევის თერმომექანიკური დამუშავებით, რომელიც შეიცავს კოქსს, პეკს, ბუნებრივ გრაფიტს და კარბიდწარმომქმნელ ელემენტებს.
• პიროგრაფიტი: აიროვანი ნახშირწყალბადების პიროლიზით 1400—1500 °C ტემპერატურისას ვაკუუმში, წარმოქმნილი პირონახშირბადის შემდგომი გახურებით 2500—3000 °C ტემპერატურამდე 50 მპა წნევისას (წარმოქმნილი პროდუქტი — პიროგრაფიტი; ელექტროტექნიკურ მრეწველობაში გამოიყენება სახელწოდება «ელექტროგრაფიტი»).
• დომენის გრაფიტი: გამოიყოფა თუჯის დიდი მასების ნელი გაცივებისას.
• კარბიდული გრაფიტი: წარმოიქმნება კარბიდების თერმული დაშლისას.

გადამუშავება

გრაფიტის გადამუშავებით, იღებენ გრაფიტის რამდენიმე მარკას და მის სხვადასხვა ნაკეთობებს.

გრაფიტის სავაჭრო სახეებს იღებენ გრაფიტის მადნის გამდიდრებით. გრაფიტს კონცენტრატების გაწმენდის ხარისხის მიხედვით ყოფენ გამოყენების სფეროთი სამრეწველო მარკებად, სადაც ყოველი მათგანი აყენებს სპეციფიკურ მოთხოვნებს გრაფიტის ფიზიკო-ქიმიურ და ტექნოლოგიური თვისებების მიმართ.

რუსი მეცნიერების აღმოჩენების შუქზე გაჩნდა პერსპექტივა გრაფიტის მადნიდან ოქროსა და პლატინოიდების მიღებისა.

გრაფიტის გადამუშავება თერმოგაფართოებული გრაფიტი

პირველ ეტაპზე აღებულ გრაფიტის კრისტალს ჟანგავენ. ჟანგვა ხასიათდება გოგირდმჟავის ან აზოტმჟავის მოლეკულების ან იონების ჩანერგვით გრაფიტის კრისტალური მესრის ფენებს შორის დამჟანგავებთან ერთად ყოფნისას (წყალბადის ზეჟანგი, კალიუმის პერმანგანატი და სხვა). დაჟანგულ გრაფიტს რეცხავენ და აშრობენ. შემდგომ გრაფიტს ამუშავებენ თერმულად Т=1000 °C-მდე სიჩქარით 400-600 °C/წმ. ძალიან მაღალი გახურების სიჩქარის გამო ხდება გრაფიტის მესერში ჩანერგილი გოგირდმჟავის დაშლა და მისი აიროვანი პროდუქტების სწრაფი გამოყოფა. ამის შედეგად ფენებს შორის მანძილი იზრდება მიახლოებით 300 ჯერ, ხოლო გრაფიტის პატარა ნაწილაკების რიცხვი და სინჯის მოცულობა იზრდება 60-400-ჯერ. მიღებულ მასალაში რჩება გოგირდის ან აზოტის ოქსიდების გარკვეულ რაოდენობა რომლებიც გამოყენებულ ტექნოლოგიებზეა დამოკიდებული. შემდგომ მიღებულ თერმოგაფართოებულ გრაფიტს წნეხენ ზოგჯერ კი არმირებენ ნაკეთობების შემდგომ დასამზადებლად.

გრაფიტის გადამუშავება ხელოვნური გრაფიტის სხვადასხვა მარკის მისაღებად

ხელოვნური გრაფიტის მისაღებად ძირითადად გამოიყენებენ ნავთობის კოქსს, როგორც შემავსებელს და ძირითად პეკს (ფისი) როგორც მაკავშირებელი. გრაფიტის კონსტრუქციული მარკებისათვის დანამატების სახით გამოიყენებენ ბუნებრივ გრაფიტს და მურს. ქვანახშირის პეკის (ფისის) მაგივრად რომელიცაა დამაკავშირებელი და გამჟღენთი ნივთიერება გამოიყენება ზოგი სინთეთიკური ფისი, მაგალითად ფურანული და ფენოლური. ხელოვნური გრაფიტის წარმოება შედგება შემდეგი ძირითადი ტექნოლოგიური ეტაპისაგან:

• კოქსის მომზადება წარმოებისათვის (პირველადი დაქუცმაცება, წრთობა, კოქსის დაფქვა და დაცრა ფრაქციების მიხედვით);
• მაკავშირებელის მომზადება;
• ნახშირბადიანი მასის მომზადება (კოქსისა და მაკავშირებლის დოზირება და შერევა);
• ნამზადის (გამოუმწვარის) დაყალიბება ყრუ მატრიცაში ან მუნდშტუკიანი წნეხებში;
• ნამზადის გამოწვა;
• ნამზადის გრაფიტაცია;
• ნამზადის მექანიკური დამუშავება ნაკეთობის საჭირო ზომამდე.

კოქსს აქუცმაცებენ 30-40 მმ ზომის ნატეხებამდე, შემდეგ აწრთობენ სპეციალურ საწრთობ ღუმელებში 1300 °C ტემპერატურის პირობებში. წრთობის დროს მიიღწევა კოქსის თერმული სტაბილიზაცია, მასში მცირდება მფრინავი ნივთიერებების შემცველობა, იზრდება მისი სიმკვრივე, ელექტრო — და თბოგამტარობა. წრთობის შემდეგ კოქსს ფქვავენ საჭირო ფრაქციამდე. კოქსის ფხვნილს დოზირებენ და ურევენ პეკს სარევ მანქანაში 90-130 °C ტემპერატურის პირობებში.

ასარევ მანქანაში თავიდან ტვირთავენ მშრალ კომპონენტებს, ხოლო შემდეგ ამატებენ თხევად პეკს (ფისს). არევის შემდეგ მასას თანაბრად აცივებენ დაწნეხვის ტემპერატურამდე (80-100 °C). ნამზადებს წნეხენ ან ზედმეტი მასის მუნდშტუკიდან გამოძევების მეთოდით, ან საწნეხ-ფორმებში (პრეს-ფორმა). ცივი ფხვნილების დაწნეხისას ცვლიან დაფქვის მომზადების და შერევის ტექნოლოგიებს.

მაკავშირებლის და ცალკეული მარცვლების დამაგრების კარბონიზაცია ნამზადის მონოლითურ მასალად საჭიროებს გამოწვას ბევრ კამერიან გაზის ღუმელებში 800—1200 °C ტემპერატურაზე. გამოწვის ციკლის ხანგრძლივობა (გახურება და გაცივება) შეადგენს 3-5 კვირას ნამზადის ზომის და სიმკვრივის გათვალისწინებით. გრაფიტაცია — საბოლოო თერმული დამუშავებაა — ნახშირბადიან მასალას გარდაქმნის გრაფიტად. გრაფიტაციას აწარმოებენ აჩესონის წინაღობის ღუმელებში ან პირდაპირო გაცხელების ღუმელებში 2400-3000 °C ტემპერატურისას. ნავთობის ნახშირბადიანი ნამზადების გრაფიტაციისას მიდის ნახშირბადის კრისტალების გამსხვილების პროცესი. მწვრილკრისტალური «ამორფული» ნახშირბადიდან მიიღება მსხვილკრისტალიანი გრაფიტი, რომლის ატომური მესერი არაფრით არ განსხვავდება ბუნებრივი გრაფიტის ატომური მესერისაგან. ხელოვნური გრაფიტის მიღების ტექნოლოგიური პროცესების ზოგი ცვლილება დამოკიდებულია საბოლოო მასალის საჭირო თვისებებზე. უფრო მკვრივი მასალის მისაღებად ნახშირბადიან ნამზადებს ზღენთავენ (გამოწვის შემდეგ) პეკით ავტოკლავებში ერთ ან რამდენიმეჯერ, ყოველი გაჟღენთვის შემდეგ მისი გამოწვით და პროცესის ბოლოს კი ხდება გრაფიტაცია. განსაკუთრებულად სუფთა მასალის მისაღებად გრაფიტაციას აწარმოებენ გაზის გაწმენდის თანხლებით ქლორის ატმოსფეროში.

გრაფიტის დამუშავება კომპოზიტური მასალების მისაღებად

ანტიფრიქციულ ნახშირბადიან მასალებს შემდეგი მარკისას (ძველი სსრკ-ის და რუსეთის მარკირებით) ამზადებენ: გამომწვარი ანტიფრიქციული მასალები მარკა - АО, გრაფიტირებული ანტიფრიქციული მასალები მარკა - АГ, ანტიფრიქციული მასალები, გაჟღენთილი ბაბიტით, კალათი და ტყვიით АО-1500Б83, АО 1500СО5, АГ-1500Б83, АГ-1500СО5, ნიგრანი, ქიმანიტი და გრაფიტპლასტური მასალები მარკით АФГМ, АФГ- 80ВС, 7В-2А, КВ, КМ, АМС.

ანტიფრაქციული ნახშირბადიანი მასალები მზადდებიან გაუწრთობი ნავთობის კოქსისაგან, ქვანახშირის პეკისაგან ბუნებრივი გრაფიტის დამატებით. მკვრივი შეუღწევადი ანტიფრიქციული მასალის მისაღებად გამოიყენებენ ლითონით გაჟღენთვას. ასეთი მეთოდით მიიღებემ ანტიფრიქციულ მასალებს მარკით - АГ-1500 83, АГ-1500СО5 АМГ-600Б83, АМГ-600СО5. დასაშვები სამუშაო ტემპერატურა ჰაერზე და გაზის გარემოში, რომლებიც შეიცავს ჟანგბადს არის АО -თვის — 250—300 °C, АГ-თვის — 300 °C (აღმდგენ და ნეიტრალურ გარემოში 1500 და 2500 °C შესაბამისად). ნახშირბადიანი ანტიფრიქციული მასალები ქიმიურად მდგრადნი არიან ბევრ აგრესიულ აიროვან და თხევად გარემოში. ისინი მდგრადნი არიან თითქმის ყველა მჟავის მიმართ (მჟავის დუღილის ტემპერატურამდე), მარილების ხსნარების, ყველა ორგანული გამხსნელების მიმართ და შეზღუდულად მდგრადნი არიან კონცენტრირებულ ტუტეთა ხსნარების მიმართ.

გრაფიტი როგორც ოქროსშემცველი ნედლეული

იონური მას-სპექტრომეტრიით აღმოჩენილი ოქროს შემცველობა რამდენიმე ათეულჯერ აღემატება, ადრე ქიმიური ანალიზით აღმოჩენილი ოქროს შემცველობას. რუსი მეცნიერების მიერ შესწავლილ გრაფიტის სინჯებში ოქროს შემცველობა იყო 17,8 გრ/ტ-მდე – ეს მდიდარი ოქროს საბადოს დონეა. გრაფიტის მადნიდან ოქროს მოპოვების პერსპექტივაზე მეტყველებს ის რომ, ამ ტიპის საბადოები (უფრო ზუსტი წლოვანებით გვიან კემბრიამდელი-ადრეული პალეოზოური ხანისაა) ფართოდაა გავრცელებული რუსეთში და სერთოდ მსოფლიოში. არის ევროპაში, აშშ, ავსტრალიაში, აფრიკაში – პრინციპში უფრო ადვილი ჩამოსათვალია სადაც ასეთი საბადო არ არის. ამასთან პრაქტიკულად ყველა ისინი ადრე მუშავდებოდა, ხოლო დღეს მდებარეობენ კარაგად ათვისებულ ადგილებში, განვითარებული ინფრასტრუქტურით, მათ შორის სამრეწველო. ეს იმას ნიშნავს რომ აქ ოქროს მოსაპოვებლად არაა საჭირო მშენებლობების დაწყება ცარიელ ადგილას, და რაც მთავარია არაა საჭირო ზედმეტი დანახარჯები, რაც აჩქარებს და აიაფებს წარმოებას.

გამოყენება

გრაფიტის გამოყენება დაფუძნებულია მის რამდენიმე უნიკალურ თვისებაზე.

• დნობის ქვაბის და ამონაგის ფილების დასამზადებლად — გამოყენება დაფუძნებულია გრაფიტის მაღალი ტემპერატურულ მდგრადობაზე (ჟანგბადის არარსებობის შემთხვევაში), მის ქიმიურ მდგრადობაზე მთელ რიგ გადნობილ ლითონებთან
• ელექტროდების, გამაცხელებელი ელემენტების  საწარმოებლად — მაღალი ელექტროგამტარობის და პრაქტიკულად ყველა აგრესიული წყლის ხსნარების მიმართ მდგრადობის გამო (ბევრად უფრო მეტი ვიდრე კეთილშობილ ლითონებს გააჩნიათ).
• ქიმიურად აქტიური ლითონების მისაღებად გადნობილი ნაერთებიდან ელექტროლიზის მეთოდით. კერძოდ ალუმინის მიღებისას გამოიყენება გრაფიტის ორი თვისება:

1. კარგი ელექტროგამტარობა, და როგორც შედეგი — მისი ვარგისობა ელექტროდების დასამზადებლად
2. რეაქციის პროდუქტების გაზისებურება, რომელიც ელექტროდზე მიმდინარეობს — ესაა ნახშირორჟანგი. პროდუქტის გაზისებურება ნიშნავს, რომ ის ელექტროლიზიდან გამოდის თვითონ, და ის არ საჭიროებს სპეციალურ ღონისძიებებს რეაქციის ზონიდან მოსაცილებლად. ეს თვისება საგრძნობლად აიოლებს ალუმინის წარმოების ტექნოლოგიას.

• მყარი საპოხი მასალების, კომბინირებულ თხევად და პასტისმაგვარი საპოხების წარმოებისათვის
• პლასტმასის შემავსებლად
• ნეიტრონების შემნელებლად ბირთვულ რეაქტორებში
• ფანქრის შავი გრაფიტის შიდა ღეროების შემადგენლობის კომპონენტად (კაოლინთან ნარევი)
• სინთეთიკური ალმასების მისღებად
• სხვადასხვა ელექტრო მანქანებში კონტაქტებისათვის, ელექტროტრანსპორთში, ამწეებში, ძლიერ რეოსტატებში ტროლეური წყაროებში სადაც საჭიროა საიმედო მოძრავი ელექტრო კონტაქტი.
• მაღალომიან დენგამტარ წებოებში როგორც - დენგამტარი კომპონენტი

იხ. ვიდეო - Graphite Mining: From a Billion Dollar Massive Quarry to Marketplace

კვლევა და ინოვაცია გრაფიტის ტექნოლოგიებში - გლობალურად, 60000-ზე მეტი საპატენტო ოჯახი გრაფიტის ტექნოლოგიებში 2012 წლიდან 2021 წლამდე იქნა შეტანილი. პატენტები შეტანილი იქნა აპლიკანტების მიერ 60-ზე მეტი ქვეყნიდან და რეგიონიდან. თუმცა, გრაფიტთან დაკავშირებული საპატენტო ოჯახები ძირითადად წარმოიშვა მხოლოდ რამდენიმე ქვეყნიდან. ჩინეთი იყო ყველაზე დიდი კონტრიბუტორი 47000-ზე მეტი პატენტის ოჯახით, რაც მოიცავს ოთხს გრაფიტის პატენტის ყოველი ხუთი ოჯახიდან, რომელიც შეტანილია მსოფლიოში ბოლო ათწლეულის განმავლობაში. სხვა წამყვან ქვეყნებს შორის იყვნენ იაპონია, კორეის რესპუბლიკა, შეერთებული შტატები და რუსეთის ფედერაცია. განმცხადებლის წარმოშობის ამ ხუთეულმა ქვეყანამ ერთად შეადგინა გრაფიტის გლობალური პატენტის პროდუქციის 95 პროცენტი.

გრაფიტის სხვადასხვა წყაროებს შორის, ფანტელ გრაფიტს აქვს პატენტის ოჯახების ყველაზე მეტი რაოდენობა, 5600-ზე მეტი შეტანილი მსოფლიოში 2012 წლიდან 2021 წლამდე. მისი კომერციული სუბიექტებისა და კვლევითი ინსტიტუტების აქტიური კვლევების მხარდაჭერით, ჩინეთი არის ქვეყანა, რომელიც ყველაზე აქტიურად იყენებს ფანტელ გრაფიტს და აქვს წვლილი შეიტანა ამ სფეროში გლობალური პატენტის შეტანის 85 პროცენტში.

ამავდროულად, ინოვაციები, რომლებიც იკვლევენ ხელოვნურ გრაფიტის სინთეზის ახალ მეთოდებს და იყენებენ მთელ მსოფლიოში, რადგან ქვეყნები ცდილობენ გამოიყენონ ამ ხელოვნურ ნივთიერებასთან დაკავშირებული უმაღლესი მატერიალური თვისებები და შეამცირონ დამოკიდებულება ბუნებრივ მასალაზე. საპატენტო საქმიანობას მკაცრად ხელმძღვანელობენ კომერციული სუბიექტები, განსაკუთრებით მსოფლიოში ცნობილი ბატარეების მწარმოებლები და ანოდური მასალების მომწოდებლები, პატენტის ინტერესით ორიენტირებული ბატარეის ანოდის აპლიკაციებზე.

ნაყარი გრაფიტის ექსფოლაციის პროცესი, რომელიც გულისხმობს ნახშირბადის ფენების განცალკევებას გრაფიტის შიგნით, ფართოდ იქნა შესწავლილი 2012-2021 წლებში. კერძოდ, ულტრაბგერითი და თერმული აქერცვლა იყო ორი ყველაზე პოპულარული მიდგომა მსოფლიოში, შესაბამისად 4267 და 2579 პატენტის ოჯახი. მეტი, ვიდრე ქიმიური ან ელექტროქიმიური ალტერნატივებისთვის.

ულტრაბგერითი აქერცვლასთან დაკავშირებული გლობალური საპატენტო აქტივობა წლების განმავლობაში შემცირდა, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ეს იაფი ტექნიკა კარგად დამკვიდრდა. თერმული აქერცვლა უფრო უახლესი პროცესია. ულტრაბგერითი ექსფოლიაციასთან შედარებით, ამ სწრაფმა და გამხსნელების გარეშე თერმულმა მიდგომამ უფრო დიდი კომერციული ინტერესი გამოიწვია.

როგორც ლითიუმ-იონური ბატარეების ყველაზე გავრცელებული ანოდური მასალა, გრაფიტმა მიიპყრო მნიშვნელოვანი ყურადღება მთელ მსოფლიოში ბატარეის პროგრამებში გამოყენებისთვის. 2012 წლიდან 2021 წლამდე შეტანილი 8000-ზე მეტი პატენტის ოჯახი, ბატარეის აპლიკაციები იყო გლობალური გრაფიტთან დაკავშირებული გამოგონებების მთავარი მამოძრავებელი ძალა. ამ სფეროში ინოვაციებს ხელმძღვანელობენ ბატარეების მწარმოებლები ან ანოდის მომწოდებლები, რომლებმაც შეაგროვეს დიდი პატენტის პორტფელი, რომელიც ძლიერად არის ორიენტირებული ბატარეის მუშაობის გაუმჯობესებაზე, გრაფიტის ანოდის ინოვაციების საფუძველზე. ინდუსტრიის მოთამაშეების გარდა, აკადემიური და კვლევითი ინსტიტუტები - განსაკუთრებით ჩინეთის უნივერსიტეტები - იყო გრაფიტის ანოდის ტექნოლოგიებში ინოვაციების მნიშვნელოვანი წყარო.

პოლიმერული აპლიკაციებისთვის გრაფიტი იყო ინოვაციის აქტუალური თემა 2012 წლიდან 2021 წლამდე, 8000-ზე მეტი პატენტის ოჯახი დაფიქსირდა მთელ მსოფლიოში. თუმცა, ბოლო წლებში, ამ სფეროში განმცხადებლის წარმოშობის პირველ ქვეყნებში, მათ შორის ჩინეთში, იაპონიასა და ამერიკის შეერთებულ შტატებში (აშშ), პატენტის შევსება შემცირდა.

კერამიკის წარმოებისთვის გრაფიტი წარმოადგენს ინტენსიური კვლევის კიდევ ერთ სფეროს, 6000-ზე მეტი პატენტის ოჯახი რეგისტრირებულია მხოლოდ ბოლო ათწლეულში. კონკრეტულად, ცეცხლგამძლე გრაფიტი შეადგენდა კერამიკასთან დაკავშირებული გრაფიტის პატენტების ოჯახების მესამედს ჩინეთში და დაახლოებით ერთ მეხუთედს დანარჩენ მსოფლიოში. გრაფიტის სხვა მნიშვნელოვანი აპლიკაციები მოიცავს მაღალი ღირებულების კერამიკულ მასალებს, როგორიცაა კარბიდები კონკრეტული ინდუსტრიებისთვის, დაწყებული ელექტრული და ელექტრონიკიდან, კოსმოსური და ზუსტი ინჟინერიიდან სამხედრო და ბირთვულ პროგრამებამდე.

გრაფიტთან დაკავშირებული პატენტების ოჯახების განაწილება წყაროს ტიპების მიხედვით - 2012-2022 წწ.

ნახშირბადის ჯაგრისები წარმოადგენს გრაფიტის გამოყენების დიდი ხნის შესწავლილ ადგილს. ბოლო ათწლეულის განმავლობაში ამ სფეროში რამდენიმე გამოგონება ყოფილა, 2012 წლიდან 2021 წლამდე 300-ზე ნაკლები პატენტის ოჯახი იყო წარდგენილი, რაც მნიშვნელოვნად ნაკლებია, ვიდრე 1992-დან 2011 წლამდე.

ბიოსამედიცინო, სენსორული და გამტარ მელანი არის გრაფიტის გამოყენების სფეროები, რომლებმაც მიიპყრო ინტერესი როგორც აკადემიური, ისე კომერციული სუბიექტების, მათ შორის ცნობილი უნივერსიტეტებისა და მრავალეროვნული კორპორაციების მხრიდან. როგორც წესი, განვითარებადი ტექნოლოგიების სფეროსთვის, დაკავშირებული პატენტების ოჯახები წარდგენილი იყო სხვადასხვა ორგანიზაციების მიერ, მოთამაშეების დომინირების გარეშე. შედეგად, საუკეთესო განმცხადებლებს აქვთ გამოგონების მცირე რაოდენობა, განსხვავებით კარგად შესწავლილი სფეროებისგან, სადაც მათ ექნებათ ძლიერი ტექნოლოგიების დაგროვება და დიდი პატენტის პორტფელი. ამ სამი განვითარებადი სფეროს ინოვაციური აქცენტი ძალიან გაფანტულია და შეიძლება იყოს მრავალფეროვანი, თუნდაც ერთი განმცხადებლისთვის. თუმცა, ბოლოდროინდელი გამოგონებები ხელს უწყობს გრაფიტის ნანომასალების, განსაკუთრებით გრაფიტის ნანოკომპოზიტების და გრაფენის განვითარებას.

გრაფიტის ინოვაციის სიმწიფის მატრიცა

იხ. ვიდეო - Minerals : Native Elements - Graphite

ქსელის გადამრთველი

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                 ქსელის გადამრთველი

Avaya ERS 2550T-PWR, 50-პორტიანი Ethernet გადამრთველი

      ქსელის გადამრთველი (ასევე უწოდებენ გადართვის კერას, ხიდის კერას, Ethernet გადამრთველს და IEEE-ს მიერ, MAC bridge) არის ქსელური აპარატურა, რომელიც აკავშირებს მოწყობილობებს კომპიუტერულ ქსელში პაკეტების გადართვის გამოყენებით მონაცემების მისაღებად და გადამისამართება დანიშნულების მოწყობილობაზე. .

ქსელის გადამრთველი არის მრავალპორტიანი ქსელის ხიდი, რომელიც იყენებს MAC მისამართებს მონაცემების გადასატანად OSI მოდელის მონაცემთა ბმულის ფენაზე (ფენა 2). ზოგიერთ გადამრთველს ასევე შეუძლია მონაცემთა გადამისამართება ქსელის ფენაზე (ფენა 3) მარშრუტიზაციის ფუნქციების დამატებით ჩართვის გზით. ასეთი გადამრთველები საყოველთაოდ ცნობილია, როგორც layer-3 switches ან multilayer switches.

გადამრთველები Ethernet-ისთვის არის ქსელის გადართვის ყველაზე გავრცელებული ფორმა. პირველი MAC ხიდი გამოიგონა 1983 წელს მარკ კემპფმა, ინჟინერმა Digital Equipment Corporation-ის Networking Advanced Development ჯგუფის მიერ. პირველი 2 პორტიანი Bridge პროდუქტი (LANBridge 100) ამ კომპანიამ ცოტა ხნის შემდეგ წარადგინა. კომპანიამ შემდგომში გამოუშვა მრავალპორტიანი კონცენტრატორები როგორც Ethernet-ისთვის, ასევე FDDI-სთვის, როგორიცაა GigaSwitch. Digital-მა გადაწყვიტა ლიცენზირებულიყო თავისი MAC Bridge-ის პატენტი ჰონორარის გარეშე, არადისკრიმინაციული საფუძველზე, რამაც დაუშვა IEEE სტანდარტიზაცია. ეს საშუალებას აძლევდა სხვა კომპანიებს აეწარმოებინათ მრავალპორტიანი კონცენტრატორები, მათ შორის Kalpana. Ethernet თავდაპირველად იყო საზიარო წვდომის საშუალება, მაგრამ MAC ხიდის შემოღებამ დაიწყო მისი ტრანსფორმაცია ყველაზე გავრცელებულ წერტილ-წერტილ ფორმაში შეჯახების დომენის გარეშე. გადამრთველები ასევე არსებობს სხვა ტიპის ქსელებისთვის, მათ შორის Fiber Channel, Asynchronous Transfer Mode და InfiniBand.

განმეორებითი ჰაბებისგან განსხვავებით, რომლებიც ავრცელებენ ერთსა და იმავე მონაცემებს თითოეული პორტიდან და საშუალებას აძლევს მოწყობილობებს აირჩიონ მათზე მიმართული მონაცემები, ქსელის გადამრთველი სწავლობს დაკავშირებული მოწყობილობების Ethernet მისამართებს და შემდეგ მხოლოდ გადასცემს მონაცემებს მოწყობილობასთან დაკავშირებულ პორტში მიმართულია.

Cisco მცირე ბიზნესის SG300-28 28-პორტიანი Gigabit Ethernet rackmount switch და მისი შიდა

გადამრთველი არის მოწყობილობა კომპიუტერულ ქსელში, რომელიც აკავშირებს სხვა მოწყობილობებს ერთმანეთთან. მრავალი მონაცემთა კაბელი ჩართულია გადამრთველში, რათა მოხდეს კომუნიკაცია სხვადასხვა ქსელურ მოწყობილობებს შორის. გადამრთველები მართავენ მონაცემთა ნაკადს ქსელში მიღებული ქსელის პაკეტის გადაცემით მხოლოდ ერთ ან მეტ მოწყობილობაზე, რომლებისთვისაც არის განკუთვნილი პაკეტი. გადამრთველთან დაკავშირებული თითოეული ქსელური მოწყობილობა შეიძლება იდენტიფიცირებული იყოს მისი ქსელის მისამართით, რაც საშუალებას აძლევს გადამრთველს წარმართოს ტრაფიკის ნაკადი, რაც მაქსიმალურად უზრუნველყოფს ქსელის უსაფრთხოებას და ეფექტურობას.

გადამრთველი უფრო ინტელექტუალურია ვიდრე Ethernet ჰაბი, რომელიც უბრალოდ ხელახლა გადასცემს პაკეტებს ჰაბის ყველა პორტიდან, გარდა იმ პორტისა, რომელზედაც მიიღეს ეს პაკეტი, არ შეუძლია განასხვავოს სხვადასხვა მიმღები და მიაღწევს ქსელის საერთო ეფექტურობას.

Ethernet გადამრთველი მუშაობს OSI მოდელის მონაცემთა ბმულის ფენაზე (ფენა 2), რათა შექმნას ცალკეული შეჯახების დომენი თითოეული გადამრთველი პორტისთვის. გადამრთველ პორტთან დაკავშირებულ თითოეულ მოწყობილობას შეუძლია ნებისმიერ დროს გადაიტანოს მონაცემები ნებისმიერ სხვა პორტში და გადაცემები არ შეუშლის ხელს. იყოს სამაუწყებლო დომენი. გადამრთველები ასევე შეიძლება მუშაობდნენ OSI მოდელის უფრო მაღალ ფენებზე, მათ შორის ქსელის ფენაზე და ზემოთ. გადამრთველი, რომელიც ასევე მუშაობს ამ მაღალ ფენებზე, ცნობილია როგორც მრავალშრიანი გადამრთველი.

სეგმენტაცია გულისხმობს გადამრთველის გამოყენებას უფრო დიდი შეჯახების დომენის პატარებად გასაყოფად, რათა შემცირდეს შეჯახების ალბათობა და გააუმჯობესოს საერთო ქსელის გამტარუნარიანობა. უკიდურეს შემთხვევაში (ანუ მიკროსეგმენტაცია), თითოეული მოწყობილობა პირდაპირ არის დაკავშირებული მოწყობილობისთვის გამოყოფილ გადამრთველ პორტთან. Ethernet ჰაბისგან განსხვავებით, თითოეულ გადამრთველ პორტზე არის ცალკე შეჯახების დომენი. ეს საშუალებას აძლევს კომპიუტერებს ჰქონდეთ გამოყოფილი გამტარობა ქსელში წერტილიდან წერტილამდე კავშირებზე და ასევე იმუშაონ სრულ დუპლექს რეჟიმში. სრულ დუპლექს რეჟიმს აქვს მხოლოდ ერთი გადამცემი და ერთი მიმღები თითო შეჯახების დომენზე, რაც შეჯახებას შეუძლებელს ხდის.

ქსელის გადამრთველი განუყოფელ როლს ასრულებს უმეტეს თანამედროვე Ethernet ლოკალურ ქსელებში (LAN). საშუალო და დიდი ზომის LAN-ები შეიცავს უამრავ დაკავშირებულ მართულ გადამრთველს. მცირე ოფისის/სახლის ოფისის (SOHO) აპლიკაციები, როგორც წესი, იყენებენ ერთ გადამრთველს ან ყველა დანიშნულების მოწყობილობას, როგორიცაა საცხოვრებელი კარიბჭე მცირე ოფისის/სახლის ფართოზოლოვანი სერვისების წვდომისთვის, როგორიცაა DSL ან საკაბელო ინტერნეტი. უმეტეს შემთხვევაში, საბოლოო მომხმარებლის მოწყობილობა შეიცავს როუტერს და კომპონენტებს, რომლებიც დაკავშირებულია კონკრეტულ ფიზიკურ ფართოზოლოვანი ტექნოლოგიასთან.

ბევრ გადამრთველს აქვს ჩამრთველი მოდული, როგორიცაა Small Form-factor Pluggable (SFP) მოდულები. ეს მოდულები ხშირად შეიცავს გადამცემს, რომელიც აკავშირებს გადამრთველს ფიზიკურ მედიასთან, როგორიცაა ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელი. ამ მოდულებს წინ უძღოდა საშუალო მიმაგრების ერთეულები, რომლებიც დაკავშირებულია მიმაგრებული ერთეულის ინტერფეისებით კონცენტრატორებით და დროთა განმავლობაში განვითარდა: პირველი მოდულები იყო გიგაბიტიანი ინტერფეისის გადამყვანები, რასაც მოჰყვა XENPAK მოდულები, SFP მოდულები, XFP გადამცემები, SFP+ მოდულები, QSFP. , [14] QSFP-DD, [15] და OSFP[16] მოდულები. დამაკავშირებელი მოდულები ასევე გამოიყენება ვიდეოს გადასაცემად სამაუწყებლო აპლიკაციებში.

როლი ქსელში

გადამრთველები ყველაზე ხშირად გამოიყენება, როგორც ქსელის კავშირის წერტილი ჰოსტებისთვის, ქსელის კიდეზე. იერარქიულ ინტერნეტმოდელში და ქსელის მსგავს არქიტექტურაში, გადამრთველები ასევე გამოიყენება უფრო ღრმა ქსელში, რათა უზრუნველყონ კავშირები გადამრთველებს შორის ზღვარზე.

კომერციული გამოყენებისთვის განკუთვნილ გადამრთველებში, ჩაშენებული ან მოდულური ინტერფეისები შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა ტიპის ქსელების დაკავშირებას, მათ შორის Ethernet, Fiber Channel, RapidIO, ATM, ITU-T G.hn და 802.11. ეს კავშირი შეიძლება იყოს ნებისმიერ ხსენებულ შრეზე. მიუხედავად იმისა, რომ ფენა-2 ფუნქციონალობა ადეკვატურია ერთი ტექნოლოგიის ფარგლებში სიჩქარის გადასატანად, ურთიერთდაკავშირების ტექნოლოგიები, როგორიცაა Ethernet და Token Ring, უფრო ადვილად შესრულდება მე-3 ფენაზე ან მარშრუტიზაციის გზით. მოწყობილობებს, რომლებიც ერთმანეთთან აკავშირებენ მე-3 ფენას, ტრადიციულად როუტერებს უწოდებენ.

სადაც საჭიროა ქსელის მუშაობისა და უსაფრთხოების დიდი ანალიზის საჭიროება, გადამრთველები შეიძლება იყოს დაკავშირებული WAN მარშრუტიზატორებს შორის, როგორც ანალიტიკური მოდულების ადგილები. ზოგიერთი მოვაჭრე უზრუნველყოფს firewall-ს,  ქსელში შეჭრის გამოვლენას,  და შესრულების ანალიზის მოდულებს, რომლებსაც შეუძლიათ გადართვის პორტებში შეერთება. ზოგიერთი ფუნქცია შეიძლება იყოს კომბინირებულ მოდულებზე.

პორტის სარკეების საშუალებით, გადამრთველს შეუძლია შექმნას მონაცემების სარკისებური გამოსახულება, რომელიც შეიძლება გადავიდეს გარე მოწყობილობაზე, როგორიცაა შეჭრის აღმოჩენის სისტემები და პაკეტის სნიფერი.

თანამედროვე გადამრთველმა შეიძლება განახორციელოს ენერგია Ethernet-ზე (PoE), რაც თავიდან აიცილებს მიმაგრებული მოწყობილობების საჭიროებას, როგორიცაა VoIP ტელეფონი ან უკაბელო წვდომის წერტილი, რომ ჰქონდეს ცალკე კვების წყარო. იმის გამო, რომ გადამრთველებს შეიძლება ჰქონდეთ ზედმეტი კვების სქემები, რომლებიც დაკავშირებულია უწყვეტი კვების წყაროსთან, დაკავშირებულ მოწყობილობას შეუძლია გააგრძელოს მუშაობა მაშინაც კი, როდესაც ოფისის ჩვეული კვების ბლოკირება არ არის.

1989 და 1990 წლებში კალპანამ წარმოადგინა პირველი მრავალპორტიანი Ethernet გადამრთველი, მისი შვიდპორტიანი

მოდულური ქსელის გადამრთველი სამი ქსელის მოდულით (სულ 36 Ethernet პორტი) და ერთი კვების წყარო

თანამედროვე კომერციული კონცენტრატორები ძირითადად იყენებენ Ethernet ინტერფეისებს. Ethernet-ის გადამრთველის ძირითადი ფუნქციაა 2 ფენის ხიდის მრავალი პორტის უზრუნველყოფა. Layer-1 ფუნქციონირება საჭიროა ყველა გადამრთველში უმაღლესი ფენების მხარდასაჭერად. ბევრი გადამრთველი ასევე ასრულებს ოპერაციებს სხვა ფენებზე. მოწყობილობას, რომელსაც შეუძლია ხიდის მეტი, ცნობილია როგორც მრავალშრიანი გადამრთველი.

ხუთპორტიანი ფენა-2 გადამრთველი მართვის ფუნქციის გარეშე

მე-2 ფენის ქსელური მოწყობილობა არის მრავალპორტიანი მოწყობილობა, რომელიც იყენებს ტექნიკის მისამართებს (MAC მისამართები) მონაცემთა დამუშავებისა და გადამისამართებისთვის მონაცემთა ბმულის ფენაზე (ფენა 2).

გადამრთველმა, რომელიც მუშაობს ქსელის ხიდად, შეიძლება ერთმანეთთან დააკავშიროს მეორე ფენის ცალკეული ქსელები. ხიდი სწავლობს თითოეული დაკავშირებული მოწყობილობის MAC მისამართს, ინახავს ამ მონაცემებს ცხრილში, რომელიც ასახავს MAC მისამართებს პორტებს. ეს ცხრილი ხშირად ხორციელდება მაღალსიჩქარიანი შინაარსის მისამართის მეხსიერების (CAM) გამოყენებით, ზოგიერთი გამყიდველი MAC მისამართების ცხრილს მოიხსენიებს, როგორც CAM ცხრილს.

ხიდები ასევე ბუფერულობენ შემომავალ პაკეტს და ადაპტირებენ გადაცემის სიჩქარეს გამავალი პორტის სიჩქარესთან. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს სპეციალიზებული აპლიკაციები, როგორიცაა საცავის არეალის ქსელები, სადაც შეყვანის და გამომავალი ინტერფეისები ერთი და იგივე გამტარუნარიანობაა, ეს ყოველთვის ასე არ არის ზოგადად LAN აპლიკაციებში. LAN-ებში, გადამრთველი, რომელიც გამოიყენება საბოლოო მომხმარებლის წვდომისთვის, როგორც წესი, კონცენტრირებს ქვედა გამტარობას და აკავშირებს უფრო მაღალ სიჩქარეს.

Ethernet-ის სათაური ჩარჩოს დასაწყისში შეიცავს ყველა ინფორმაციას, რომელიც საჭიროა გადამისამართების გადაწყვეტილების მისაღებად, ზოგიერთმა მაღალეფექტურმა გადამრთველმა შეიძლება დაიწყოს ფრეიმის გადაგზავნა დანიშნულების ადგილამდე, სანამ კვლავ იღებს ჩარჩოს დატვირთვას გამგზავნისგან. ამ ჭრის გადართვას შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს შეყოვნება გადამრთველის მეშვეობით.

გადამრთველებს შორის ურთიერთკავშირი შეიძლება დარეგულირდეს გაშლილი ხის პროტოკოლის (STP) გამოყენებით, რომელიც გამორთავს ბმულებზე გადამისამართებას ისე, რომ შედეგად მიღებული ლოკალური ქსელი იყოს ხე გადართვის მარყუჟების გარეშე. მარშრუტიზატორებისგან განსხვავებით, გადაჭიმულ ხის ხიდებს უნდა ჰქონდეთ ტოპოლოგიები მხოლოდ ერთი აქტიური ბილიკით ორ წერტილს შორის. უმოკლესი ბილიკის ხიდი და TRILL (ბევრი ბმულის გამჭვირვალე ურთიერთკავშირი) არის STP-ის მე-2 ფენის ალტერნატივა, რომელიც საშუალებას აძლევს ყველა გზას იყოს აქტიური მრავალი თანაბარი ღირებულების ბილიკებით.

A rack-mounted 24-port 3Com switch

ფორმის ფაქტორები

გადამრთველები ხელმისაწვდომია მრავალი ფორმით, მათ შორის ცალკე, დესკტოპის ერთეულები, რომლებიც, როგორც წესი, განკუთვნილია სახლის ან ოფისის გარემოში გამოსაყენებლად გაყვანილობის კარადის გარეთ; თაროებზე დამაგრებული კონცენტრატორები აღჭურვილობის თაროში ან შიგთავსში გამოსაყენებლად; DIN რელსი დამონტაჟებული სამრეწველო გარემოში გამოსაყენებლად; და მცირე სამონტაჟო კონცენტრატორები, დამონტაჟებული საკაბელო არხში, იატაკის ყუთში ან საკომუნიკაციო კოშკში, როგორც ნაპოვნია, მაგალითად, ოფისის ინფრასტრუქტურის ბოჭკოში.

თაროზე დამონტაჟებული გადამრთველები შეიძლება იყოს დამოუკიდებელი ერთეული, დაწყობადი გადამრთველები ან დიდი შასის ერთეულები შესაცვლელი ხაზის ბარათებით.

კონფიგურაციის პარამეტრები

უმართავ გადამრთველებს არ აქვთ კონფიგურაციის ინტერფეისი ან პარამეტრები. ისინი ჩართულია და თამაშობენ. ისინი, როგორც წესი, ყველაზე იაფი კონცენტრატორებია და, შესაბამისად, ხშირად იყენებენ პატარა ოფისში/სახლის ოფისში. უმართავი გადამრთველები შეიძლება დამონტაჟდეს დესკტოპზე ან თაროზე.

მართულ გადამრთველებს აქვთ ერთი ან მეტი მეთოდი გადამრთველის მუშაობის შესაცვლელად. მართვის საერთო მეთოდები მოიცავს: ბრძანების ხაზის ინტერფეისს (CLI), რომელსაც წვდომა აქვს სერიული კონსოლის, telnet-ის ან Secure Shell-ის მეშვეობით, ჩაშენებული მარტივი ქსელის მართვის პროტოკოლის (SNMP) აგენტი, რომელიც საშუალებას აძლევს მართვას დისტანციური კონსოლიდან ან მართვის სადგურიდან, ან ვებ ინტერფეისი მართვისთვის. ვებ ბრაუზერი. მართული გადამრთველების ორი ქვეკლასი არის ჭკვიანი და საწარმოს მიერ მართული კონცენტრატორები.

ჭკვიანი გადამრთველები (aka intelligent switches) არის მართული გადამრთველები მართვის ფუნქციების შეზღუდული ნაკრებით. ანალოგიურად, "ვებ-მართული" კონცენტრატორები არის გადამრთველები, რომლებიც ხვდებიან საბაზრო ნიშაში უმართავ და მართულს შორის. სრულად მართულ გადამრთველზე გაცილებით დაბალი ფასით, ისინი უზრუნველყოფენ ვებ ინტერფეისს (და, როგორც წესი, არ აქვთ CLI წვდომა) და იძლევიან ძირითადი პარამეტრების კონფიგურაციის საშუალებას, როგორიცაა VLAN, პორტის სიჩქარე და დუპლექსი.

საწარმოს მართულ გადამრთველებს (ანუ მართულ გადამრთველებს) აქვთ მართვის ფუნქციების სრული ნაკრები, მათ შორის CLI, SNMP აგენტი და ვებ ინტერფეისი. მათ შეიძლება ჰქონდეთ დამატებითი ფუნქციები კონფიგურაციების მანიპულირებისთვის, როგორიცაა კონფიგურაციის ჩვენების, შეცვლის, სარეზერვო და აღდგენის შესაძლებლობა. სმარტ გადამრთველებთან შედარებით, საწარმოს გადამრთველებს აქვთ მეტი ფუნქციები, რომელთა მორგება ან ოპტიმიზაცია შესაძლებელია და ზოგადად უფრო ძვირია, ვიდრე ჭკვიანი კონცენტრატორები. საწარმოს გადამრთველები, როგორც წესი, გვხვდება ქსელებში, რომლებსაც აქვთ უფრო დიდი რაოდენობის გადამრთველები და კავშირები, სადაც ცენტრალიზებული მენეჯმენტი არის მნიშვნელოვანი დანაზოგი ადმინისტრაციულ დროსა და ძალისხმევაში. დაწყობადი შეცვლა არის საწარმოს მიერ მართული გადამრთველის ტიპი.

რამდენიმე მართული D-Link Gigabit Ethernet თაროების ჩამრთველი, დაკავშირებული Ethernet პორტებთან რამდენიმე პატჩი პანელზე მე-6 კატეგორიის პატჩი კაბელის გამოყენებით (ყველა დაინსტალირებულია სტანდარტულ 19 დიუმიან თაროში)

ცენტრალიზებული კონფიგურაციის მართვა და კონფიგურაციის განაწილება

პორტების ჩართვა და გამორთვა

დააკავშირეთ გამტარობა და დუპლექსის პარამეტრები

მომსახურების ხარისხის კონფიგურაცია და მონიტორინგი

MAC ფილტრაციის და სხვა წვდომის კონტროლის სიის ფუნქციები

Spanning Tree Protocol (STP) და Shortest Path Bridging (SPB) მახასიათებლების კონფიგურაცია

მარტივი ქსელის მართვის პროტოკოლი (SNMP) მოწყობილობის და ბმულის ჯანმრთელობის მონიტორინგი

პორტის სარკე ტრაფიკის მონიტორინგისა და პრობლემების მოგვარებისთვის

დააკავშირეთ აგრეგაციის კონფიგურაცია, რათა დააყენოთ მრავალი პორტი ერთი და იგივე კავშირისთვის მონაცემთა გადაცემის უფრო მაღალი სიჩქარისა და საიმედოობის მისაღწევად

VLAN კონფიგურაცია და პორტის დავალებები IEEE 802.1Q ტეგირების ჩათვლით

NTP (ქსელის დროის პროტოკოლი) სინქრონიზაცია

ქსელში წვდომის კონტროლის ფუნქციები, როგორიცაა IEEE 802.1X

LLDP (ბმულის ფენის აღმოჩენის პროტოკოლი)

IGMP snooping კონტროლის multicast ტრაფიკი

მოძრაობის მონიტორინგი

ძნელია ტრაფიკის მონიტორინგი გადამრთველის გამოყენებით, რადგან მხოლოდ გაგზავნის და მიმღების პორტებს შეუძლიათ ტრაფიკის დანახვა.

მეთოდები, რომლებიც სპეციალურად შექმნილია იმისთვის, რომ ქსელის ანალიტიკოსს შეეძლოს ტრაფიკის მონიტორინგი, მოიცავს:

Port Mirroring – რადგან გადამრთველის მიზანია არ გადააგზავნოს ტრაფიკი ქსელის სეგმენტებში, სადაც ეს ზედმეტი იქნება, გადამრთველზე მიმაგრებული კვანძი ვერ აკონტროლებს ტრაფიკს სხვა სეგმენტებზე. პორტის mirroring არის ის, თუ როგორ გვარდება ეს პრობლემა გადართვის ქსელებში: გარდა ფრეიმების გადამისამართების ჩვეულებრივი ქცევისა მხოლოდ პორტებისკენ, რომლითაც ისინი შეიძლება მიაღწიონ ადრესატებს, გადამრთველი გადასცემს მოცემული მონიტორინგის პორტიდან მიღებულ ფრეიმებს დანიშნულ მონიტორინგის პორტში, რაც ანალიზის საშუალებას იძლევა. მოძრაობა, რომელიც სხვაგვარად არ იქნებოდა ხილული გადამრთველის მეშვეობით.

SMON - "გადამრთველის მონიტორინგი" აღწერილია RFC 2613-ით და არის პროტოკოლი ისეთი ობიექტების კონტროლისთვის, როგორიცაა პორტის სარკე.

RMON

sFlow

ეს მონიტორინგის ფუნქციები იშვიათად არის წარმოდგენილი სამომხმარებლო კლასის გადამრთველებზე. მონიტორინგის სხვა მეთოდები მოიცავს ფენის-1 ჰაბის ან ქსელის ონკანის დაკავშირებას მონიტორინგის მოწყობილობასა და მის გადამრთველ პორტს შორის.

იხ. ვიდეო - Adding Ethernet Ports with a Network Switch