الهندسة الكهربائية

يمثل فحص خطوط الكهرباء وصيانتها تكلفة اقتصادية كبيرة لشركات التوريد بسبب التوسع الهائل لهذا النوع من البنية التحتية والحاجة إلى أداء هذه المهام بشكل دوري وفقاً للوائح كل دولة أو منطقة.

يتم التعرف على شبكة الكهرباء في المقام الأول كطبقة نقل مادية للطاقة الكهربائية، ومع ذلك تعتمد أنظمة الطاقة الحديثة بشكل متزايد على الاستشعار والاتصال.

يعتبر المصدر الرئيسي لطقس الفضاء هو التفاعل بين المجال المغناطيسي للأرض والشمس، وهي التي يؤثر نشاطها بشكل مباشر على الغلاف المغناطيسي للأرض.

تم إثبات أن جميع حالات انقطاع التيار الكهربائي تقريباً ناتجة عن حالات فشل متتالية، والتي يتم تشغيلها في البداية عن طريق اضطرابات فردية أو متعددة في ظروف معينة.

تم تصور الشبكة الذكية الحديثة لتحسين متانة وكفاءة شبكة الطاقة التقليدية مع تقدم إلكترونيات القدرة والحوسبة والتحكم وتقنيات الاتصالات، بحيث يتم تمكينه من خلال أحدث.

اتخذ مشغلو نظام التوزيع (DSOs) خطوات تشغيلية مختلفة لضمان توفير مصدر طاقة مستقر وموثوق للعملاء مع مراعاة الكفاءة الاقتصادية، وعلى وجه الخصوص يعد تكوين الشبكة الكهربائية.

مع التطور السريع لتكنولوجيا تصنيع أشباه الموصلات، يزداد استهلاك الطاقة للمعالجات الدقيقة عالية الأداء بشكل كبير على الرغم من تقليص جهد الإمداد إلى أقل من (1) فولت.

مع وجود عدد كبير من المكونات الموزعة والمركبات الكهربائية والمكونات غير الخطية الأخرى المتصلة بالشبكة الكهربائية، ظهرت اضطرابات جودة الطاقة المختلفة (PQD).

تتطور الحوسبة السحابية بسرعة في العقد الماضي بسبب كمية كبيرة من البيانات في الأنشطة السكنية والتجارية اليومية، كما تتزايد حركة المرور على الإنترنت.

يعد تطوير واستخدام الطاقة المتجددة علاجاً مهماً لأزمة الطاقة الأحفورية في جميع أنحاء العالم وقضايا التلوث البيئي، ونظراً لتقلب وعشوائية الطاقات المتجددة.

تم تقديم فكرة الشبكات الكهربائية في القرن التاسع عشر، ولكن تم تبنيها في البلدان المتقدمة في عام (1960م)، حيث كان لشبكة الطاقة في ذلك الوقت اختراق وقدرات كبيرة وكفاءة مناسبة.

بسبب زيادة الطلب على الطاقة الكهربائية، تتجه صناعة قطاع الطاقة نحو توليد الطاقة الكهربائية من خلال مصادر الطاقة المتجددة، حيث أن هذا يتطلب اتصالات متزامنة وغير متزامنة.

مع الزيادة الهائلة في الطاقة المنقولة عبر مسافات طويلة، أصبح نقل التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) مضاهياً، كما وتم بناء العديد من خطوط نقل (HVDC) حول العالم.

تتزايد المخاوف بشأن التغيرات المناخية في الوقت الحاضر، مما دفع العديد من البلدان إلى تغيير مواقفها نحو مصادر الطاقة المتجددة، ووفقاً للوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA).

تعد تقنية نقل التيار المباشر عالي الجهد متعدد الأطراف (HVDC) وتقنية شبكة التيار المستمر من الطرق الفعالة لحل مشاكل تكامل الطاقة المتجددة، ومع ذلك يلزم وجود محول تيار مستمر.

مع استنفاد مصادر الطاقة غير المتجددة والمشكلات البيئية العالمية الخطيرة؛ فقد اجتذبت الخلايا الكهروضوئية، وذلك باعتبارها طاقة نظيفة لا تنضب.

استجابة لأزمة الطاقة والمخاوف البيئية، بحيث بدأ المحققون في استكشاف أنظمة طاقة متكاملة لتسهيل تحويل الطاقة وكفاءتها، وبناء نظام التسخين الكهربائي المتكامل (IEHS).

أصبحت أنظمة تحويل الطاقة المتقدمة ذات المنافذ الكهربائية المتعددة وأساليب التحكم الخاصة بها في الوقت الحاضر في دائرة الضوء لاتجاهات البحث الحالية في الهندسة الكهربائية.

في الولايات المتحدة وحدها، هناك أكثر من (61000) حريق سنوياً بسبب الأعطال الكهربائية أو الأعطال في المتوسط ​، ووفقاً لبيانات من الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA).

تعتبر محولات القدرة الكهربائية أجزاء حيوية في نظام الطاقة الكهربائية، كذلك التوليد أو النقل أو التوزيع. تستخدم المحولات "المغمورة بالزيت" على نطاق واسع في هذه الأنظمة.

تم تقديم أنظمة الشبكة الذكية كحل فعال لأزمة الطاقة العالمية، ونظراً لخصائصها المتأصلة في الاتصال والتحكم والتحسين التي يمكن أن تؤدي إلى التوازن في الوقت الفعلي.

بسبب التأثير السلبي للاحترار العالمي (الاحتباس الحراري)؛ فإن الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري يحظى باهتمام متزايد، كما يوفر نظام الطاقة المتكامل حلاً ذكياً.

لطالما كانت أنظمة (DC) للشبكة الكهربائية هي المعيار في صناعة الاتصالات وعلى السفن البحرية، مثل نظام (DC-ZEDS)، كما يمكن استخدام أنظمة التيار المستمر أيضاً في شبكة صغيرة.

تُستخدم عدة أنواع من المعدات الكهربائية في صناعات التعدين والتعدين تحت الأرض، كما تُستخدم القاطرات الكهربائية والمثاقب والقص والكسارات وآلات التحميل والناقلات الحزامية.

من المرجح أن يتسبب الاندماج المتزايد باستمرار للطاقة المتجددة المتقطعة في شبكة الكهرباء، وذلك جنباً إلى جنب مع الطلب المتزايد باستمرار وفي زيادة الضغط على الشبكات الحالية.

أثبتت برامج الطلب أنها تقدم مجموعة متنوعة من الفوائد المالية والتشغيلية لكل من جانبي العرض والطلب، كما يشكل العملاء الصناعيون والتجاريون غالبية مزودي خدمات الاسترجاع.

نظراً للنقص المتزايد في الطاقة الأحفورية التقليدية والطاقات الجديدة مثل الخلايا الكهروضوئية (PV)، تمتلك طاقة الرياح مستوى عالٍ من الاختراق لأنها نظيفة وخالية من التلوث ووفرة.

يعد تقليل مستوى الجهد في نظام التوزيع الكهربائي لتقليل الطلب في وقت الذروة وتوفير الطاقة ممارسة شائعة تتبناها العديد من المرافق في جميع أنحاء العالم.

تستخدم المحركات الكهربائية على نطاق واسع في "الصناعات الحديثة" مثل السيارات الكهربائية والطائرات والأجهزة المنزلية والتصنيع على وجه الخصوص.

يبحث هذا الطرح في التصميم الرئيسي والميزات التشغيلية لاستشعار شبكة الألياف الزجاجية المدمجة (FBG) لمراقبة النقاط الساخنة الحرارية في ملفات اللف العشوائية.