الهندسة الكهربائية

تعد آلات المغناطيس الدائم (PM) عناصر أساسية لعدد من الأنظمة الصناعية المعاصرة، وذلك بدءاً من التطبيق كخيار مفضل لمحرك الدفع في المركبات الكهربائية.

شبكة الطاقة أو الشبكة الكهربائية (EG) هي بنية تحتية مترابطة توفر الكهرباء للمستهلكين من المنتجين، بحيث تم إنشاء الشبكة الكهربائية التقليدية (TEG) على مدار (100) عام.

مع تطور إنترنت الأشياء (IOT) في الأنظمة الذكية، تم تجهيز عدد متزايد من مستشعرات المراقبة اللاسلكية في نظام الطاقة لإنجاز دمج أجهزة الاستشعار وأخذ عينات البيانات.

في الوقت الحاضر، تنمو أجيال طاقة الرياح بسرعة في جميع أنحاء العالم وأصبحت واحدة من أكثر تقنيات التوليد المتجددة الواعدة، ومن بين الأنواع المختلفة لنظام تحويل طاقة الرياح (WECS).

إن التطورات الحديثة في أشباه موصلات الطاقة ومعالجات الإشارات الرقمية تدفع التقدم في تقنيات التحكم لمحولات الطاقة الإلكترونية، بحيث تم تطوير العديد من استراتيجيات التحكم.

تستخدم محولات مصدر الجهد (VSI) على نطاق واسع في تطبيقات العاكس المتصلة بالشبكة الكهروضوئية (PV)، بحيث لا يمكن تشغيلها إلا في وضع باك.

في السنوات الأخيرة، تطورت طاقة الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والخلايا الكهروضوئية (PV) بسرعة، ونظراً لأن الطاقة تولد عن طريق طاقة الرياح والطاقة الكهروضوئية العشوائية.

تعد طاقة أمواج المحيط من أكثر مصادر الطاقة المتجددة الواعدة نظراً لكثافة طاقتها، والتي تعد أعلى من طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بحيث يتمتع هذا المصدر بإمكانية إنتاج طاقة عالمية.

إن الحاجة إلى تحديث الشبكة لتمكينها من تلبية احتياجات المستقبل مقبولة جيداً، وقد أدى ذلك إلى مفهوم الشبكة الذكية كمسار لزيادة ذكاء الشبكة الكهربائية لتلبية متطلبات المستقبل.

يتيح التقدم في تقنية المستشعر إمكانية بناء مستشعرات لاسلكية منخفضة التكلفة وصغيرة الحجم تدعم تقنية إنترنت الأشياء، كما حفز التقدم التكنولوجي.

تم استكشاف المحركات الكهربائية على نطاق واسع على مر السنين بسبب أدائها غير العادي في التحكم في عزم الدوران والاستجابة للسرعة، كما بفضل ظهور العديد من المكونات الإلكترونية للطاقة،

شهد العقد الماضي اهتماماً أكاديمياً واسعاً بالآلات الكهربائية متعددة المراحل (الأطوار) وأنظمة التشغيل للتطبيقات الصناعية المختلفة، كما يمكن القول إن الاهتمام بأنظمة ترتيب المرحلة العالية.

تم تنفيذ المحولات الموزعة على نطاق واسع في العديد من التطبيقات، مثل محطة الطاقة الكهروضوئية (PV) ومحطة الرياح والشبكة الدقيقة، وذلك لربط المصادر الموزعة بشبكة الطاقة الكهربائية>

إن نظام إمداد طاقة الجر التقليدي الذي يتبنى محوِّل تنحي لتغذية مغذيتين معزولتين تماماً يستخدم على نطاق واسع في نظام السكك الحديدية المكهربة بالتيار المتردد.

مع التوسع المستمر في نطاق نظام الطاقة والوصول على نطاق واسع إلى الطاقة المتجددة مع العشوائية والتقلبات القوية، تواجه إدارة الطاقة والتحكم في التشغيل.

يمنح الهيكل عالي الموثوقية التفوق على المولد بدون فرش ذو التغذية المزدوجة (BDFG) في أنظمة القيادة القابلة للضبط. يحتوي الإطار الثابت للجزء الثابت (BDFG).

يعد التحكم المرن والجدولة الزمنية للوحدات التي يمكن التحكم فيها في شبكة التوزيع طريقة فعالة لاستهلاك المولدات الموزعة المتزايدة (DG).

تشهد أنظمة الطاقة استخداماً متزايداً لنقل (HVDC)، ووفقاً لذلك يتم وضع المزيد والمزيد من المحولات على مقربة كهربائية من بعضها البعض، مما يشكل أنظمة (MI-HVDC).

مع تنفيذ "الخطة الخمسية الثالثة عشرة لتنمية الطاقة" وسياسات "التخفيف من حدة الفقر الكهروضوئية" نما عدد الخلايا الكهروضوئية في شبكة توزيع الجهد المنخفض في الصين بسرعة.

في توليد الطاقة المتجددة، يتم تطوير واستخدام طاقة الرياح على نطاق واسع بسبب خصائص التركيب المرن، كما يمكن للتنقيب عن طاقة الرياح على نطاق واسع.

يتزايد تغلغل الطاقة المتجددة (RE) في شبكة الطاقة الحديثة بسرعة، بحيث تُظهر شبكات الطاقة التي تهيمن عليها إلكترونيات الطاقة قابلية عالية للتأثر بتقطع الموارد.

يعد تنظيم الجهد معياراً مهماً لأي نظام طاقة من خلال تنظيم الجهد الكهربائي، بحيث يمكن أن يوفر نظام الطاقة أدنى تغير في مقدار الجهد حيث يتغير الحمل على نظام الطاقة مع مرور الوقت.

مع بروز قضايا الطاقة والبيئة، توصلت البلدان حول العالم إلى توافق في الآراء بشأن تغيير هيكل الطاقة وتطوير الطاقة المتجددة، وفي السنوات الأخيرة تطورت الطاقة المتجددة في الصين.

يعتبر استيعاب توليد الطاقة المتجددة وإمدادات الطاقة الموثوقة من خلال أنواع مختلفة من الأحمال من الوظائف المهمة لأنظمة الطاقة الحديثة، ومع التطور السريع والتكامل بين توليد الطاقة المتجددة.

الخطوط العلوية هي العمود الفقري لكل نظام نقل وتوزيع للطاقة الكهربائية، بحيث تلعب الخطوط التي تحملها الأقطاب في خطوط نقل الطاقة الدور الأكثر أهمية في نقل الطاقة.

مع تزايد المخاوف بشأن القضايا البيئية واستنفاد الوقود الأحفوري، جذبت التكنولوجيا الكهروضوئية (PV) اهتماماً كبيراً واستثمارات ملحوظة في العقد الماضي.

في المدن الذكية المستقبلية، سيتم توسيع أو تخطيط المزيد من المباني أو الحدائق الذكية بدءًا من نقطة الصفر، كذلك التقدير الدقيق لحمل الذروة

أدت الكوارث الأخيرة في الولايات المتحدة إلى اضطرابات اقتصادية واجتماعية ومادية كبيرة وتسببت في إزعاج كبير للسكان الذين يعيشون في مناطق الكوارث.

وفقا للدورة الحادية والعشرين لمؤتمر الأطراف، تم إعلان ظاهرة الاحتباس الحراري كواحدة من القضايا العالمية الرئيسية التي يتعين حلها، وذلك بسبب الزيادة المفرطة في التكاليف.

على سبيل المثال لا الحصر؛ تواجه الصين ضغوط تعزيز النمو الاقتصادي مع توفير موارد الطاقة وكذلك حماية البيئة، ونظراً لأن الصين هي أكبر مصدر لانبعاثات الكربون في العالم.