الهندسة الكهربائية

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.

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.

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.

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).

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.

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

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).

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.

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.

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

يعد الحفاظ على توازن الجهد للمكثفات أمراً مهماً لضمان التشغيل الموثوق به للعاكس، كما أن هناك عدة طرق للحفاظ على توازن الفولتية للمكثف.

مقارنة بالطرق الأخرى لتوليد (FTMF)؛ فإنه يمكن لـ (MCPS) بسهولة إنشاء (FTMFs) بمعطيات عالية وقابلية تعديل مرنة لعرض النبض.

يمكن تصنيع هذه المحولات من طوبولوجيا (SC) ثنائية الطور الأساسية، مثل (Doubler ،Series-Parallel) وهي قادرة على تحقيق نفس نسبة التحويل.

في محولات (CBBPFC) التقليدية؛ تعمل مراحل التعزيز والعاكس بشكل مستقل أو مكمل، وفي المقابل تكون الطريقة المقترحة تعمل من خلال مرحلتين.

تُستخدم محولات (DC / DC) ثنائية الاتجاه على نطاق واسع في محولات تخزين الطاقة للقاطرات الهجينة أو توصيل بطاريات الطاقة أو المكثفات الفائقة.

مكثفات البوليمر هي تقنية مثيرة للاهتمام لتطبيقات الجهد الكهربائي العالي بسبب قدرتها على الإصلاح الذاتي وتلاشي فشل الدائرة المفتوحة.

بشكل عام كلما انخفضت موثوقية أحد المكونات؛ زاد احتمال فشل النظام الإلكتروني، بحيث يمكن استخدام حسابات الموثوقية لزيادة سرعة عملية تحديد موقع الخطأ.

لتحديد الخصائص الكهربائية لـ (PI)، تم تصنيع هياكل مكثفات معدنية عازلة معدنية (MIM) مماثلة لتلك المذكورة في الحالات التقليدية.

تعد خوارزمية فرز التردد الكهربائي الأساسية (FFSA) رائعة بالنسبة لميزان جهد مكثف (MMC)، وذلك نظراً لانخفاض العبء الحسابي والتخلص من الكشف عن تيار الذراع.

في الوقت الحاضر، أصبحت العواكس متعددة المستويات (MLIs) من المعدات الإلكترونية للطاقة على نطاق واسع للاستخدام في أنظمة تحويل الطاقة.

من الممكن استخدام المكثفات القائمة على (PLZT) لتحسين حجم مكثف ناقل التيار المستمر لمحولات الجر نظراً لكثافة الطاقة العالية والقدرة على التوصيل بالتيار العالي.

تعتبر مكثفات ناقل التيار المستمر الأكثر استخداماً والمتوفرة في السوق هي المكثفات الإلكتروليتية والمكثفات الخزفية ومكثفات الأفلام.

يعتبر الغرض الرئيسي من مكثف ناقل التيار المستمر داخل عاكس مصدر الجهد الكهربائي هو فصل الحمل عن وحدة إمداد التيار المستمر.