الهندسة الكهربائية

يتم تحديد متطلبات الكتلة والحجم والطاقة والموثوقية والكفاءة للآلات الكهربائية عالية السرعة (EMs) وتضمنها خصائص المواد المستخدمة فيها.

كل دولة في العالم تزود الطاقة بشكل مختلف، وبشكل أساسي؛ فإنه يتم استخدام مصادر طاقة 50 هرتز و 60 هرتز بانتظام في أطر إمداد الطاقة في جميع أنحاء العالم.

زادت حصة التوليد الموزع حول العالم، وخاصة مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وبشكل كبير في أوروبا خلال العقد الماضي،

تعتبر مشكلة استعادة أنظمة الطاقة بعد "انقطاع التيار الكهربائي" الكامل أو الجزئي قديمة قدم صناعة الطاقة نفسها، كما تعد استعادة نظام الطاقة بعد انقطاع التيار الكهربائي.

زيادة الجهد الكهربائي يعني أن قيمة الجهد قد زادت في نظام الطاقة عن القيمة المتوقعة أو القيمة التصميمية، كما أن كل نظام طاقة له قيمة الجهد الخاصة به التي سيديرها النظام.

هناك ثلاثة مكونات إلكترونية أساسية تشكل أساس الدائرة وهي المقاومات والمحاثات والمكثفات، يعمل المكثف في الدائرة الكهربائية كجهاز تخزين للشحنة، إنها تحمل الشحنة الكهربائية عندما نطبق جهداً عبرها، وتتخلى عن الشحنة المخزنة للدائرة عند الحاجة، يتكون أبسط بناء للمكثف من موصلين متوازيين (عادة ألواح معدنية) مفصولة بمادة عازلة.

تسمح لنا نظرية ثيفينين، والمعروفة أيضاً باسم نظرية (Helmholtz – Thévenin)، بإيجاد ما يسمى بمكافئ ثيفينين للدائرة الكهربائية، تنص هذه النظرية على أنه يمكن استبدال أي دائرة خطية تحتوي فقط على مصادر الجهد ومصادر التيار والمقاومة بمجموعة مكافئة من مصدر الجهد باختصار يكتب على شكل (VTh)، في سلسلة بمقاومة واحدة تكتب على شكل(RTh)، وتكون متصلة عبر الحمل، تُعرف هذه الدائرة المبسطة باسم الدائرة المكافئة لثيفينين.

المصباح الفلوري هو مصباح بخار زئبقي منخفض الوزن، يستخدم الفلور لتوصيل الضوء المرئي، يعمل التيار الكهربائي في الغاز على تنشيط بخار الزئبق والذي يسلم الأشعة فوق البنفسجية من خلال عملية التفريغ، وتتسبب الأشعة فوق البنفسجية في أن تشع طبقة الفوسفور للجدار الداخلي للمصباح الضوء المرئي.

يتزايد تغلغل مصادر التوليد الموزع (DG) والسيارات الكهربائية (EVs) بسرعة في نظام الطاقة الحديث، كما يمثل استيعاب الحمل والتوليد الكهربائي الإضافي في المغذيات الحالية.

تتمتع تقنية التيار المستمر بالجهد العالي (HVDC) بإمكانية تطبيق رائعة في تكامل الشبكة لطاقة الرياح والطاقة الشمسية ذات مدى ميغاواط. مع التطور السريع لأنظمة (HVDC).

نظراً للأهمية الهائلة التي يوليها المصمم للمشكلات الناتجة عن الاهتزازات والتذبذبات الخاصة بترتيب الموصلات الثقيلة جداً المطلوبة لـ (خطوط نقل فائقة القدرة) (e.h.v).

انهيار الجهد الكهربائي أو ما يسمى هندسياً "بإنهيار الفولتية"، وهو عبارة عن العملية التي يؤدي بها عدم استقرار الجهد إلى فقدان الجهد في جزء كبير من النظام الكهربائي.

هناك ما يُعرف بالضوضاء "هسهسة" مع ظاهرة التوهج البنفسجي التي يطلق عليها تأثير الهالة والتي يتم ملاحظتها بشكل شائع في خطوط نقل الجهد العالي، حيث تؤدي تأثيرات الهالة إلى انخفاض الجهد العالي.

عندما يتعلق الأمر بكابل نحاسي "مزدوج مجدول"؛ فإن المصطلحين الذين هم بصدد التفريق من كابلات مجدولة واخرة صلبة، يشيرون إلى البناء الفعلي للموصلات النحاسية داخل الكابل

غالباً ما تتعرض الشبكات والآلات الكهربائية والمعدات لأنواع مختلفة من الأعطال أثناء تشغيلها، خاصةً عند حدوث خطأ، كما قد تتغير القيم المميزة (مثل الممانعة) للآلات.

هناك العديد من مخططات الحماية لخطوط النقل ويمكن تجميعها في مجموعتين، وهما نوع غير وحدة ونوع الوحدة، كما يشمل نوع الحماية غير الوحدة الحماية من التيار الزائد.

تُستخدم طرق التحكم عندما يجب جعل بعض الكمية منظبطة، مثل درجة الحرارة أو الارتفاع أو السرعة، حيث تتصرف بطريقة مرغوبة بمرور الوقت،

يختلف مولد التيار المباشر عن مولد التيار المتردد بالعديد من الخصائص التي تشمل التركيب الدقيق، وذلك بالإضافة الى آلية الفحص التي يتعرض لها،

تعد مراقبة حالة معدات الجهد العالي أمراً إلزامياً، وذلك لمنع الأعطال وتقليل تكاليف الصيانة والتشغيل وأيضاً لإطالة عمر المصنع، كما أن قياس التفريغ الجزئي هو تقنية مهمة.

تشتهر المولدات العاكسة بكونها البديل الهادئ والمناسب وحتى خفيف الوزن للمولدات المحمولة التقليدية، ولكن نظراً لأن كلا النوعين من المولدات لهما محرك يعمل بالوقود.

وجدت الدراسات بأنه ما يقرب من ثلثي احتياجات العالم بشكل مستمر من "الطاقة الكهربائية" بواسطة محطات "الطاقة الحرارية"، وفي محطات الطاقة هذه؛ فإنه يتم إنتاج البخار بشكل أساسي.

يعتبر التيار المباشر "عالي الجهد" أو المعروف باسم (HVDC) طريقة فعالة لنقل الطاقة عبر مسافات طويلة دون التعرض لفقد كبير في الطاقة، لكن نظام (HVDC) يمكنه الاتصال في تكوينات مختلفة.

كما جرت العادة بأنه يتم توليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة وغير المتجددة بشكل منفصل أو حتى بشكل هجين ومشترك، حيث أن وحدات التوليد الحراري هي طريقة تقليدية لتوليد الكهرباء.

المولد الكهربائي هو جهاز يحول "الطاقة الميكانيكية" التي يتم الحصول عليها من مصدر خارجي إلى طاقة كهربائية كمخرج، ومن المهم أن نفهم أن المولد لا يُنشىء "طاقة كهربائية" في الواقع،

من المتوقع أن تهتم المرافق كثيراً بشأن تحديد الأعطال الأرضية الثابتة وتنفيذ الحماية، حيث سيوفر هذا الطرح معلومات حول مدى ملاءمة نشر حماية خطأ الأرض للجزء الثابت

يعد تزايد الطلب على الطاقة وزيادة التوليد الموزع والبنية التحتية القديمة للأصول جزءاً من التحديات الرئيسية التي تواجه مرافق الكهرباء في وقتنا الحالي

يمكن أن يصبح حدوث ماس كهربائي في نظام الطاقة الكهربائية خطيراً على المعدات الكهربائية، خاصةً عندما يحدث خطأ قوس في خط طاقة النقل

تم إنشاء خطوط نقل "القدرة الكهربائية" الأولى في النصف الثاني من القرن التاسع عشر باستخدام التيار المباشر، وذلك مع زيادة قوة الخطوط، كما زادت أيضاً تكلفتها وأبعادها ووزنها،

عادةً ما يتضمن تركيب "الكابلات التقليدية" تحت الأرض التصريح، والعمل حول حركة المرور والأنشطة السطحية الأخرى وحفر الخنادق ومد الكابلات وجلب الرمال الحرارية وتجنب المرافق الأخرى تحت الأرض.

تشكل المحولات أهم رابط بين أنظمة الإمداد والحمل، كما تؤثر كفاءة المحولات بشكل مباشر على أدائه وتقادمه، تتراوح كفاءة المحول بشكل عام بين 95-99٪، بالنسبة لمحولات الطاقة الكبيرة ذات الخسائر المنخفضة جداً، يمكن أن تصل الكفاءة إلى 99.7٪،