الهندسة الكهربائية

مع تطور الطاقة الكهربائية الجديدة، تم تطبيق طوبولوجيا متعددة المستويات المتتالية للجسر (H)، وذلك بشكل متكرر في التحكم في تدفق الطاقة والمحولات الإلكترونية.

في السنوات الأخيرة، ومع الانخفاض الهائل في الطاقة الأحفورية على الأرض والطلب الإنمائي للشبكة الذكية الحديثة ومشاكل الطاقة والبيئة في المجتمع منخفض الكربون.

في الوقت الحاضر، تم تطبيق تكنولوجيا الطاقة الإلكترونية على نطاق واسع في نظام الطاقة، بما في ذلك المجالات الصناعية والزراعية والعامة والمدنية وغيرها من المعدات الكهربائية،

أصبحت الشبكات الكهربائية السكنية منخفضة الجهد (LV) إحدى طليعة البحث والتطوير في الشبكة الذكية بسبب عدد من الابتكارات في جانب الطلب،

يعتبر نقل وتوزيع الكهرباء من خدمات الطاقة الحيوية للمجتمعات على مستوى العالم، كما وتدعم الخدمات الحيوية مثل الاتصالات السلكية واللاسلكية وخدمات المياه والنقل والتعليم.

دخل توليد طاقة الرياح باعتباره الخيار الأول لتطوير الطاقة المتجددة، مرحلة من التطبيقات واسعة النطاق في العالم، وذلك مع زيادة قدرة توليد طاقة الرياح المتصلة بالشبكة الكهربائية.

نظراً لأن المجتمعات يزداد اعتمادها على التوافر المستمر للطاقة الكهربائية عالية الجودة؛ فإن المرافق الحيوية محمية بشكل متزايد بواسطة مصفوفات من المولدات الاحتياطية.

تمتلك البرازيل معظم الكهرباء المولدة من مصادر متجددة، حيث يتصدر التوليد بواسطة المحطات الكهرومائية (HP) أعلى نسبة، كما تصل إلى (64.9٪) من مصفوفة الكهرباء البرازيلية.

مع الانتشار المتزايد للطاقة المتقطعة والتطور السريع لتكنولوجيا الشبكة الذكية، حظي أمن وكفاءة إنشاء المحطات الفرعية وصيانة البنية التحتية الكهربائية باهتمام واسع النطاق.

يطرح تطوير مشاريع التيار المباشر المرنة ذات الجهد العالي (HVDC) متطلبات عاجلة لتقنية قاطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد العالي (DC)، بحيث يعد قاطع الدائرة (DC) المتحكم فيه بالكامل.

تعد أنظمة التأريض الكهربائية مهمة في خلق بيئة آمنة للمشغلين البشريين والمعدات في ظل ظروف عابرة، بحيث يجب تأريض التركيبات الكهربائية لعدة أسباب.

تتحكم محولات تحول الطور أو منظمات زاوية الطور (PARs) في تدفق طاقة الحالة المستقرة في خطوط النقل المتوازية وأحياناً توصل شبكتين مستقلتين.

يجب أن تكون مخططات حماية المنطقة الواسعة أكثر ذكاءً للتعامل مع التحديات الجديدة، حيث أصبح هيكل نظام الطاقة أكثر تعقيداً جنباً إلى جنب مع تطوير الأجيال الموزعة.

يتمتع ناقل التيار المستمر ذو الجهد العالي (HVDC) القائم على المحول متعدد المستويات (MMC) بإمكانية جيدة في مجالات تكامل الطاقة المتجددة والتوصيل البيني غير المتزامن.

مع النمو السريع في توليد الطاقة الكهروضوئية، أصبح خطر الصواعق على المنشآت الكهروضوئية يُنظر إليه باهتمام كبير، كما أن التركيبات الكهروضوئية عرضة لضربة البرق.

مدفوعاً بالطلب المتزايد على مخططات نقل الطاقة السائبة، يرتفع عدد الموصلات البينية (HVDC) القائمة على تقنية محول مصدر الجهد (VSC) بشكل مستمر.

يُطلب من المرافق الكهربائية بشكل متزايد تقليل انقطاع التيار الكهربائي حيث أن معظم الخسائر الاقتصادية للعميل بسبب فترات الانقطاع الأطول التي تسببها الأعطال،

لا يتأثر نطاق التشغيل وحساسية الحماية عن بعد بشكل مباشر بوضع التشغيل لنظام نقل الطاقة الكهربائية، لذلك يمكن أن تلبي الحماية عن بعد متطلبات أنظمة الطاقة الحديثة.

تعد مراقبة المنطقة الواسعة (WAM) أحد أهم التطورات الجديدة في أنظمة الطاقة الحديثة، وذلك من خلال التطورات في تقنية القياس المتزامن وإنشاء وحدات قياس الطور (PMUs)،

بالمقارنة مع الآلات الكهربائية المتزامنة ذات "المغناطيس الدائم" ثلاثية الطور (PMSMs)؛ فإن أنظمة (PMSM) متعددة الأطوار ذات الفتحة المركزة ذات الفتحة الجزئية (FSCW).

في تطوير الآلات الكهربائية، يمكن استخدام تحليل العناصر المحدودة ثنائية الأبعاد (FEA) لتحليل الخصائص الكهرومغناطيسية للآلة بسبب تناسقها المحوري.

في الآونة الأخيرة، حظي محرك التردد المحول (SRM) باهتمام كبير لمجموعة واسعة من كهربة النقل وتطبيقات السرعة المتغيرة، وهذا لأنه يحتوي على العديد من الموروثات.

في الوقت الحاضر، تُستخدم المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PMSM)، مثل المركبات الكهربائية وأنظمة توليد الرياح والروبوتات الصناعية ومكيفات الهواء والغسالات.

نظراً لوجود الهيكل المدمج مع وضع الحركة المرن وعدم وجود خصائص لتراكم أخطاء الحركة؛ فإن المحرك الكروي مناسب بشكل خاص للتركيب أو الحركة في المساحات الصغيرة.

في السابق وباستخدام التجارب المختلفة؛ فإنه تم تصميم وتحليل محرك (LSPM9) بقوة 7.5 كيلو واط، بحيث يعرض الشكل التالي هيكل المحرك النموذجي ثلاثي الأطوار وثنائي القطب.

في القرن الحادي والعشرين، كانت هناك زيادة كبيرة في أزمة الطاقة بسبب استنفاد الهيدروكربونات والاحتباس الحراري، وبناءً على ذلك؛ ازداد أيضاً الطلب على تدابير لخفض استهلاك الطاقة.

المحرك التحريضي (الحثي) هو نوع من أجهزة النقل التي يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية مباشرة إلى حركة خطية للطاقة الميكانيكية، ونظراً لمزايا كثافة الطاقة والدقة والكفاءة العالية.

تصنف أخطاء المحمل بشكل أساسي إلى نوعين، وهما عيوب النقطة المفردة، حيث يكون الخطأ موضعياً وتبقى بقية منطقة المحمل سليمة وخشونة عامة حيث لا يكون العيب ظاهراً.

تمثل أجهزة التحكم في التيار الرقمي جزءاً مهماً من حلقة التحكم الداخلية لكل من محركات التيار المتردد عالية الأداء التي يتم التحكم فيها بواسطة ناقل الحركة والمحولات المتصلة بالشبكة الكهربائية.

يعتبر المحرك غير المحمل بمثابة نوع جديد من المحركات، والذي يخترق توازن المجال المغناطيسي للفجوة الهوائية للمحرك التقليدي لإنتاج عزم الدوران الكهرومغناطيسي.