الهندسة الكهربائية

تعد محولات مصدر الجهد متعدد المستويات بمثابة طوبولوجيا مثالية لتطبيقات الطاقة العالية ذات الجهد العالي حيث يمكنها بسهولة تردد تحويل مكافئ.

بالنسبة للشبكة الكهربائية متعددة المصادر مع العديد من وحدات (MMC) وأثناء عملية استعادة الخطأ؛ فإنه سيتم تغذية الخط المعيب بواسطة (MMC) في كلا طرفي الخط،

تدعم الطاقة الكهربائية العديد من الأنشطة في المجتمع الحديث، كما أنه من المحتمل أن يتسبب انقطاع التيار الكهربائي المستمر في معاناة كبيرة للمجتمعات،

مع التطور السريع لأنظمة الطاقة، تم إنشاء المزيد والمزيد من خطوط نقل الجهد العالي الإضافي (EHV) عبر التضاريس المعقدة حيث يتكرر البرق، وذلك ووفقاً لتجربة التشغيل في الصين.

في السنوات الأخيرة تكررت حوادث وميض الرياح على خطوط النقل بشكل متكرر، مما هدد بشكل خطير التشغيل الآمن لشبكة الكهرباء وتسبب في خسائر اقتصادية كبيرة.

تعد الكهرباء مؤشراً على وجود مجتمع مستدام لأنه يرتبط بالنمو الاقتصادي والعدالة الاجتماعية، بحيث  يعتمد عدد كبير من الأنشطة الاجتماعية والاقتصادية.

يكتسب تقدير حالة نظام التوزيع (DSSE) اهتماماً متزايداً من صناعة الطاقة الكهربائية وذلك نظراً لدورها الأساسي في إدارة الطاقة للشبكات الذكية،

نمت القدرة الكهروضوئية المركبة بسرعة منذ عام 2010م، وكما هو موضخ في الشكل التالي (1)، مما يعني أن التقنيات الكهروضوئية لم تنضج بعد وقد تطورت تدريجياً خلال السنوات الثماني الماضية،

يشار إلى الآلات الكهربائية التي تعمل بسرعات دوران عالية ولها سرعة محيطية تزيد عن 100 م / ث على أنها آلات كهربائية عالية السرعة (HS).

من المعروف أن تكلفة الصيانة جزء مهم من تكلفة الطاقة المولدة من حدائق الرياح البحرية، بحيث يجب أن يتم نقل فنيي الصيانة إلى توربينات الرياح بواسطة زوارق العمل،

تقترح هذا الطرح حلاً جديداً يتضمن الإرسال المسبق للأحمال ليس فقط بناءً على الطلب وتقليل التكلفة، ولكن أيضاً على موثوقية المعدات (DCE) التي تركز على الظروف التشغيلية.

في نظام الشبكة الجزئية للتيار المستمر؛ فإنه من المهم جداً تحليل كيفية تدفق الطاقة الكهربائية بين شبكات التيار المتردد والتيار المستمر، وفي الواقع يجب تصميم أنظمة شبكة التيار المستمر.

بدأ عصر القرن العشرين بنقاش واسع للغاية حول نوع توصيل الكهرباء وجوانبها الأساسية وكيفية نقلها واستخدامها بشكل أساسي، بحيث يُعرف هذا الجدل باسم "حرب التيارات".

تظهر الحاجة إلى نظام (DC) متعدد الأطراف بسبب الزيادة في مصادر الطاقة الموزعة للتيار المستمر مثل الكهروضوئية والزيادة في استهلاك حمل التيار المستمر.

وحدة الطاقة الذكية (IPM) عبارة عن وحدة مدمجة وذاتية التنظيم تغلف شرائح (IGBT) ورقائق الصمام الثنائي ودوائر السائق والحماية المختلفة داخل نفس وحدة العزل.

تطورت وحدات قياس (Phasor - PMUs) من العمل المبكر على الترحيل القائم على جهاز الكمبيوتر الذي تم إجراؤه في شركة American Electric Power) (AEP)).

أدى تطور المجتمع إلى زيادة الطلب على الكهرباء، كما لا يمكن لمفهوم تطوير الطاقة الكهربائية التقليدية أن يلبي متطلبات الجودة للطاقة الكهربائية.

مع الحاجة الملحة لشبكة الطاقة الحديثة من أجل الموثوقية العالية وإمدادات الطاقة عالية الجودة والاستخدام الفعال للطاقة المتجددة وتحويل الطاقة متعدد الأنواع.

لم تعد شبكة توزيع طاقة التيار المتردد التقليدية قادرة على تلبية متطلبات الوصول الفعال لمصادر التيار المستمر مع الوصول المستمر للطاقة المتجددة الموزعة.

مع زيادة تركيب مكونات اقتران الطاقة مثل المولدات التي تعمل بالغاز وضواغط الغاز التي تعمل بالكهرباء؛ فقد تم اقتران نظام الكهرباء بنظام الغاز الطبيعي بشكل مكثف،

هناك حاجة متزايدة لأنظمة نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية للعمل بكفاءة وموثوقية لضمان استمرارية وجودة التوريد، وخاصةً مع وجود العديد من التركيبات حول العالم.

في السنوات الأخيرة، كانت هناك تغييرات كبيرة في أنظمة الطاقة، حيث تم استبدال مرافق التوليد المركزية بمصادر طاقة أصغر وأكثر توزيعاً (DERs).

تم تضمين حماية التبريد للمغناطيسات ثنائية القطب المتكاملة فائقة التوصيل الخاصة بالمصادم الدائري المستقبلي (FCC-hh) في برنامج تطوير (16-T)،

عادة ما يتم تصميم مغذي التوزيع التقليدي كنظام شعاعي بمصدر واحد يغذي نظام المصب، كما يتم تثبيت أجهزة الحماية بما في ذلك قواطع الدائرة الكهربائية وأجهزة إعادة الإغلاق.

تعتبر حماية نظام القدرة الكهربائية بمثابة عنصر تشغيل حيوي لأنظمة الطاقة لاكتشاف الأعطال وعزلها، كذلك من المتوقع أن يلبي نظام الحماية متطلبات الحساسية والانتقائية،

نظراً لميزاتها المفيدة، مثل الدقة العالية وكثافة الطاقة العالية والكفاءة العالية والهيكل البسيط ونسبة عزم الدوران إلى القصور الذاتي العالية؛ فقد تم استخدام المحركات المتزامنة المغناطيسية.

تم استخدام الآلة المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (PM) على نطاق واسع في العديد من التطبيقات نظراً لمزاياها الكامنة مثل الكفاءة غير المسبوقة وكثافة الطاقة.

المحامل هي عوامل تمكين حيوية لعملية تحويل الطاقة الكهروميكانيكي في الآلات الكهربائية، بحيث يتم التعرف عليها على أنها مكون مع أحد معدلات الفشل الرئيسية في الآلات أثناء الخدمة.

يحتضن محرك ممانعة التبديل (SRM) تفوق البناء البسيط والمتانة العالية والتكلفة المنخفضة مقارنة بأنواع المحركات الأخرى، بحيث تركز الأبحاث الخاصة حول (SRM) بشكل متزايد على تحسين أدائها.

تعد تقنية التوليد المقاومة للخطأ مهمة للغاية للتطبيقات عالية الموثوقية، مثل الفضاء الحرج للسلامة أو توربينات الرياح البحرية، كما وقد حظيت الآلات التي تتحمل الأخطاء باهتمام واسع.