الهندسة الكهربائية

في ظل التطور والثورة التكنولوجية اليوم، أصبحت قوة الكهرباء أكثر من ضرورة للبشرية، بحيث يستخدم الناس الكهرباء للتدفئة والتبريد واستخدام الكمبيوتر في مختلف وشتى المجالات وغير ذلك الكثير.

إذا تم تطبيق الجهد على دائرة ولم يتم تشغيل الجهاز المرفق، فهناك مشكلة في الدائرة أو الجهد المطبق (بافتراض أن الجهاز يعمل بشكل كامل)، يمكن لطول ومقياس السلك اللامع في تصميم الدائرة أحياناً التأثير على الجهد الكهربائي للحمل؛ يُعرف هذا باسم "انخفاض الجهد"، تماماً كما تتأثر القدرة الاستيعابية الحالية لحزمة الأسلاك بالنظام والبيئة، كذلك يتأثر انخفاض الجهد.

SCADA تعني "التحكم الإشرافي واكتساب البيانات"، SCADA هو نوع من هندسة أنظمة التحكم في العمليات التي تستخدم أجهزة الكمبيوتر، الاتصالات، البيانات الشبكية وواجهات الآلة البشرية الرسومية (HMIs)، لتمكين الإدارة والتحكم الإشرافي للعملية على مستوى عالٍ.

ترتبط اللفات الأولية والثانوية للمحول الذاتي معاً، وعلى حد سواء كهربائياً ومغناطيسياً مما يقلل التكلفة على المحولات التقليدية.

يمكن وصف القدرة التفاعلية بشكل أفضل على أنها كمية الطاقة "غير المستخدمة"، والتي يتم تطويرها بواسطة المكونات التفاعلية في دائرة كهربائية أو نظام التيار المتردد.

هناك ثلاثة مكونات إلكترونية أساسية تشكل أساس الدائرة وهي المقاومات والمحاثات والمكثفات، يعمل المكثف في الدائرة الكهربائية كجهاز تخزين للشحنة، إنها تحمل الشحنة الكهربائية عندما نطبق جهداً عبرها، وتتخلى عن الشحنة المخزنة للدائرة عند الحاجة، يتكون أبسط بناء للمكثف من موصلين متوازيين (عادة ألواح معدنية) مفصولة بمادة عازلة.

تشكل المحولات أهم رابط بين أنظمة الإمداد والحمل، كما تؤثر كفاءة المحولات بشكل مباشر على أدائه وتقادمه، تتراوح كفاءة المحول بشكل عام بين 95-99٪، بالنسبة لمحولات الطاقة الكبيرة ذات الخسائر المنخفضة جداً، يمكن أن تصل الكفاءة إلى 99.7٪،

في نظام الطاقة الحديث، يتم توفير الطاقة عادةً عن طريق العديد من المولدات المتزامنة المتصلة بالتوازي مما يساعد على الحفاظ على استمرارية عمليات المحطة، الآن أصبح مولداً كبيراً معزولاً، لكن عندما نقوم بتوصيل مولدين على التوازي، فإنهم يميلون إلى البقاء في نفس الخط، من خلال إجراء بعض التغييرات في تيار المحرك الخاص بهم وعن طريق توصيل المولدات بشكل صحيح بشريط الناقل الحالي، يمكن حل هذه المشكلة.

تسمح لنا نظرية ثيفينين، والمعروفة أيضاً باسم نظرية (Helmholtz – Thévenin)، بإيجاد ما يسمى بمكافئ ثيفينين للدائرة الكهربائية، تنص هذه النظرية على أنه يمكن استبدال أي دائرة خطية تحتوي فقط على مصادر الجهد ومصادر التيار والمقاومة بمجموعة مكافئة من مصدر الجهد باختصار يكتب على شكل (VTh)، في سلسلة بمقاومة واحدة تكتب على شكل(RTh)، وتكون متصلة عبر الحمل، تُعرف هذه الدائرة المبسطة باسم الدائرة المكافئة لثيفينين.

المصباح الفلوري هو مصباح بخار زئبقي منخفض الوزن، يستخدم الفلور لتوصيل الضوء المرئي، يعمل التيار الكهربائي في الغاز على تنشيط بخار الزئبق والذي يسلم الأشعة فوق البنفسجية من خلال عملية التفريغ، وتتسبب الأشعة فوق البنفسجية في أن تشع طبقة الفوسفور للجدار الداخلي للمصباح الضوء المرئي.

صبحت محركات التيار المباشر بدون فرشات أو (BLDC Motors)، مساهماً هاماً في تقنية القيادة الحديثة، وشهد اكتسابها السريع لشعبيتها مجموعة متزايدة من التطبيقات في مجالات الأجهزة الاستهلاكية وصناعة السيارات والأتمتة الصناعية والمواد الكيميائية والطبية والفضاء.

تبريد المحولات هي العملية التي يتم من خلالها تبديد الحرارة المتولدة في المحول، أو معالجتها إلى القيمة الآمنة، ويتم تحقيق ذلك من خلال طرق التبريد المختلفة للمحول المتاح.

يعتمد المجتمع الحديث والمتحضر بشكل كبير على استخدام الطاقة الكهربائية، لأنها كانت أقوى وسيلة لتسهيل التطورات الاقتصادية والصناعية والاجتماعية، يتم نقل الطاقة الكهربائية المنتجة في محطات توليد الطاقة إلى مراكز التحميل، حيث يتم توزيعها على المستهلكين من خلال استخدام خطوط نقل تعمل من مكان إلى آخر

نظام الطاقة الكهربائية هو نطاق واسع الانتشار، كلما زادت كفاءة الكهرباء التي نريدها، زادت الحاجة لحمايتها، من اجل الحفاظ على المعدات والموظفين في مأمن من أي نوع من الضرر الناجم عن عدم التوازن الكهربائي أو حالة العطل، تؤدي أجهزة الحماية غرضها عن طريق الحفاظ على قسم معيب معزول عن النظام الصحي المتبقي لجعله يعمل دون أي اضطرابات،

أفضل طريقة لفهم الكهرباء هي البدء بإعطائها الاسم الصحيح وهو الطاقة الكهربائية. إذا كنت ترغب في تشغيل أي شيء كهربائي، من محمصة خبز أو فرشاة أسنان إلى مشغل (MP3)، جهاز تلفزيون، فأنت بحاجة إلى تزويده بإمدادات ثابتة من الطاقة الكهربائية.

عندما يتم تطبيق فرق جهد متناوب عبر موصلين يكون تباعدهما كبيراً مقارنة بأقطارهما، فلا يوجد تغيير واضح في حالة الهواء الجوي المحيط بالأسلاك إذا كان الجهد المطبق منخفضاً.

يبقى من الضروري تصميم نظام حقن تيار متناسق متعدد (MHCIS) لمكثفات الطاقة لتحليل خصائص الضوضاء وهي المحاكاة الفعالة لضوضاء المكثفات.

سمح دمج التقنيات الجديدة في شبكات التوزيع الكهربائية، مثل موارد الطاقة الموزعة (DER) والبنية التحتية المتقدمة للقياس (AMI)، وذلك بتشغيل الشبكة الديناميكي والحديث.

تعتبر كابلات الطاقة ذات أهمية كبيرة في أنظمة نقل وتوزيع القدرة الكهربائية بشكل عام، كما أن النهايات والمفاصل هي الملحقات الأساسية لكابلات الطاقة.

يكون "منظم الجهد" عبارة عن دائرة تنشئ جهد خرج ثابتاً وتحافظ عليه، وذلك بغض النظر عن التغييرات في جهد الدخل أو ظروف الحمل، كما تحافظ منظمات الجهد (VRs) على الفولتية.

وجدت الدراسات بأنه ما يقرب من ثلثي احتياجات العالم بشكل مستمر من "الطاقة الكهربائية" بواسطة محطات "الطاقة الحرارية"، وفي محطات الطاقة هذه؛ فإنه يتم إنتاج البخار بشكل أساسي.

يتكون عازل السلسلة المعلق من عدد من "أقراص البورسلين" المتصلة في سلسلة من خلال روابط معدنية، كما تستخدم عوازل التعليق أو عوازل السلسلة على نطاق واسع.

من المعروف بأنه يتم تعليق خطوط الطاقة العلوية (خطوط النقل والتوزيع) على دعامات العمود (البرج)، بحيث تخضع الموصلات المعلقة لتوتر ميكانيكي يجب أن يكون بقيمة آمنة.

من الناحية النظرية، يعمل المحول ثلاثي الطور مثل ثلاثة "محولات أحادية الطور" وذلك بشكل متساوي ومنفصل، كما أنها تعمل بحالة نظام ثلاثي الطور ومع أطراف مشتركة فقط،

يعتبر اتصال (Zig-Zag)، والذي يسمى أيضاً بتوصيلة "المتعرج"، بمثابة الجمع بين اتصال النجمة والدلتا وله ميزة النجمة والدلتا معاً،

اتصال النجمة أو اتصال (Y) هو ترتيب لثلاثة من المكونات السلبية ( غير الفعالة) والمتشابهة أو المختلفة مثل (المقاوم، المحرِّض، المكثف)،

يعتبر اتصال دلتا بمثابة ترتيب يتكون من ثلاثة مكونات غير فعالة ( سلبية) متشابهة أو مختلفة، كما ويسمى أيضاً اتصال الشبكة، أيضاً تكون العناصر الثلاثة غير الفعالة مرتبطة ببعضها البعض،

يتم إجراء هذا الاختبار للعثور على سلسلة من معلومات الفروع لدائرة مكافئة مثل المعاوقة المكافئة (Zo1 أو Zo2) ومقاومة اللف الإجمالية (Ro1 أو Ro2) و"مفاعلة التسرب" الكلية (Xo1 أو Xo2)،

من الممكن التنبؤ بأداء محول على مستويات مختلفة من الحمل من خلال معرفة جميع معلومات الدائرة المكافئة، كما يتم توفير معلومات الدائرة المستهدفة من حيث بيانات اختبار الدائرة المفتوحة.

يختلف مولد التيار المباشر عن مولد التيار المتردد بالعديد من الخصائص التي تشمل التركيب الدقيق، وذلك بالإضافة الى آلية الفحص التي يتعرض لها،