الهندسة الكهربائية

أصبحت محولات مصدر الجهد (VSCs) بديلاً هاماً لمحولات تبديل الخط (LCCs) لنقل التيار المباشر عالي الجهد (HVdc)، وذلك نحو تكامل الطاقة المتجددة على نطاق واسع.

يستلزم خطر انقطاع التيار الكهربائي في نظام الطاقة توافر الإجراءات المضادة التشغيلية ضد الانقطاع في جميع الأوقات، وعلى وجه الخصوص تسمى عملية استعادة النظام.

تلعب الطاقة الشمسية دوراً مهماً في توفير الطاقة وحماية البيئة، بحيث يتزايد استخدامه بسرعة في جميع أنحاء العالم، كذلك ومن المتوقع أن يكون المصدر الرئيسي للكهرباء لتوفير حوالي (11٪).

مع التطورات الأخيرة في نظام توزيع الطاقة (DC) والاتجاه المتزايد في استهلاك الكهرباء، ركزت الأبحاث السائدة على الشبكة الصغيرة (LVDC) (DC ذات الجهد المنخفض).

نظراً للتناقص التدريجي لتوافر الموارد المعدنية الصلبة الضحلة، أصبح من الضروري استكشاف طبقات الفحم العميقة، ونتيجة لذلك تم تطوير نظام رفع مع طاقة حركية كبيرة.

في السنوات الأخيرة، حدث العديد من حالات انقطاع التيار الكهربائي في العالم، وعلى الرغم من أن هذه الأحداث ليست متكررة، إلا أن كل حدث له تأثير كارثي على المجتمع.

في العقود السابقة وبسبب الاستنفاد المتكرر والمتوقع "للطاقات التقليدية" القائمة على الأحافير (مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي)؛ فإن استغلال واستخدام موارد "الطاقة الأحفورية".

الصمامات الكهربائية هي أجهزة حماية ذات تاريخ طويل، كما تستخدم على نطاق واسع في أنظمة الطاقة والمركبات الكهربائية والنقل بالسكك الحديدية والأنظمة الكهروضوئية.

هناك فرق صارخ بين نظام الطاقة المادية السيبراني ونظام الطاقة التقليدي، كما أن النمذجة الفيزيائية السيبرانية والأمن السيبراني لهما أهمية حيوية في نظام إدارة الطاقة للمستهلكين.

تجعل وحدات التحكم (FACTS) نظام نقل التيار المتردد مرناً، وذلك من خلال تعزيز إمكانية التحكم في النظام وقدرة نقل الطاقة الكهربائية، بحيث تُستخدم وحدات تحكم سلسلة (FACTS).

تتمتع (MMC-HVdc) بمزايا كبيرة في حل توصيلات شبكة الطاقة الجديدة وإمداد طاقة الحمل المركزي وربط الشبكة الإقليمية، بحيث أصبح بناء شبكة (mmc-HVdc).

خلال السنوات القليلة الماضية، حظيت المشاكل المرتبطة بجودة الطاقة باهتمام كبير، بحيث يتأثر تلف المعدات وإنهاء عمليات التصنيع بشكل مختلف بسبب الانقطاعات وتدهور الجهد.

سيؤدي تطوير نظام الطاقة إلى شبكة ذكية إلى إطلاق إمكانات لا يمكن تصورها للاستجابة للتأثيرات البيئية وأهداف كفاءة الطاقة وظروف معيشية أفضل لمجتمعاتنا،

تعمل أنظمة الحماية كحارس لشبكات القدرة الكهربائية، حيث تقوم بعزل وإزالة الأعطال بمجرد حدوثها، حيث أن ضمان حماية موثوقة للمعدات الأساسية، أي موثوقية أنظمة الحماية.

تعمل مرحلات حماية نظام الطاقة التقليدية على أساس الإعدادات، كذلك كشف تشريح العديد من حالات انقطاع التيار الكهربائي أن المرحلات مع هذه الإعدادات في بعض الأحيان.

محرك التردد المتغير (VFD) عبارة عن معدات نموذجية تستخدم بشكل متكرر في أنظمة الطاقة والمجالات الصناعية والعملية المختلفة، كما أن هذه الأجهزة حساسة لانخفاض الجهد.

تم تطوير الآلات الكهربائية الدوارة ذات المغناطيس الدائم (PM) بشكل مكثف لتلبية متطلبات تحسين كفاءة الطاقة، بحيث تُمكِّن (PMs) الأرضية النادرة (على سبيل المثال، SmCo و NdFeB).

تم اقتراح حلول متناسقة ومختلفة في الدراسات لتطبيقات خاصة مثل الفضاء الجوي أو بعض أنظمة محركات الدفع، كما ترتبط المزايا التقليدية لتحقيق هذه الحلول.

إذا كان عزم الحمل المدفوع بواسطة المحرك التعريفي بالتيار المتردد (المشار إليه فيما يلي باسم المحرك) غير معروف وله نطاق واسع لعزم الدوران،

تُستخدم المحركات الحثية على نطاق واسع في المنشآت الصناعية للعمليات الحرجة، حيث يمكن أن يؤدي الفشل إلى إيقاف جزئي أو كامل لعملية الإنتاج،

أصبحت المحركات متعددة الأطوار نقطة ساخنة للبحث، وذلك نظراً لكثافة طاقتها العالية وموثوقيتها العالية وتحمل الأخطاء، والتي تُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات خاصة.

إن (PMSLM) عبارة عن محرك خاص مباشر، بحيث يتيح النقل بدون تلامس، كما تتميز المحركات الخطية بالعديد من المزايا، مثل الهيكل البسيط والتشغيل المستقر والموثوق.

تعد الضوضاء الصوتية التي تسمعها آذان الإنسان أو التي يلتقطها جهاز الكشف الصوتي أحد الجوانب الرئيسية لتقييم أداء نظام التحكم في المحركات الكهربائية.

وفقاً للتطبيقات المحددة والمطلوبة صناعياً؛ فإنه يمكن أن تخضع عدة نقاط من خصائص سرعة عزم الدوران الخاصة بـ (SCIM) للحد الأدنى من المتطلبات.

تكتسب السيارة الكهربائية (EV) شعبية بسبب المخاوف البيئية وتحفز البحث المتعلق بها، كما يتم إيلاء اهتمام خاص لعملية الشحن، حيث يمكن أيضاً استخدام الطاقة المخزنة في بطارية (EV).

نظراً لهيكلها البسيط وتشغيلها الموثوق وكفاءتها العالية؛ فقد تم استخدام (BLDCM) على نطاق واسع في الفضاء والعبور بالسكك الحديدية وإلكترونيات السيارات والأجهزة المنزلية.

يعد تنظيم سرعة المحركات الكهربائية مطلباً مهماً في العديد من التطبيقات الصناعية مثل الروبوتات والتحكم العددي بالكمبيوتر ومحركات الجر وتكييف الهواء والمضخات.

بالعادة تحدد النقطة الأكثر سخونة في لف المحولات الكهربائية، والتي يشار إليها عادةً باسم النقطة الساخنة، والتي تتسم بقابلية التحميل وعمر المحول الطويل.

يعد محول التوزيع من أهم المعدات وأكثرها شيوعاً في شبكة توزيع الطاقة، وهو المسؤول عن تحويل الجهد وعزل الجهد، كما أن محول التوزيع التقليدي موثوق للغاية.

يعد محول خط النقل (TLT) مكوناُ أساسياً في نظام الترددات الراديوية و الميكروويف، وبالنسبة لتردد معين؛ فإنه يمكنه تحويل ممانعة تحميل المصدر إلى ممانعة حمل طرفي مختلفة