الهندسة الكهربائية

زادت حصة التوليد الموزع حول العالم، وخاصة مصادر الطاقة المتجددة المتقطعة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وبشكل كبير في أوروبا خلال العقد الماضي،

تتطلب تركيبات الجهد العالي (HV) والجهد المتوسط (MV) معدات خاصة للتبديل وعزل الدوائر الكهربائية المتعلقة بها أو أجزاء من الدوائر، ولهذا الغرض؛ فإنه يتم استخدام مفاتيح التبديل والعوازل.

يعتبر التيار المباشر "عالي الجهد" أو المعروف باسم (HVDC) طريقة فعالة لنقل الطاقة عبر مسافات طويلة دون التعرض لفقد كبير في الطاقة، لكن نظام (HVDC) يمكنه الاتصال في تكوينات مختلفة.

تقدم الكهرباء للعمال والمنشآت مخاطر مختلفة، ولهذا السبب؛ فإنه لا ينبغي إجراء العمليات المحلية وصيانة المعدات الكهربائية إلا بعد تحليل مفصل للمخاطر وتحديد الإجراءات المناسبة.

انهيار الجهد الكهربائي أو ما يسمى هندسياً "بإنهيار الفولتية"، وهو عبارة عن العملية التي يؤدي بها عدم استقرار الجهد إلى فقدان الجهد في جزء كبير من النظام الكهربائي.

تعتبر شبكات الطاقة الحديثة معقدة للغاية ومنتشرة، حيث يمكن أن تتسبب الزيادات في خطوط الكهرباء العلوية والأعطال الأخرى في حدوث أعطال هائلة في الشبكة.

مولد الغاز الطبيعي هو نوع من المولدات التي تعمل بالغاز الطبيعي بدلاً من الخيارات النموذجية للبنزين أو الديزل، حيث شكلت مولدات الغاز الطبيعي الحصة الأكبر من إجمالي قدرة التوليد.

مفاهيم المولد المبرد بالهيدروجين بسيطة للغاية، خاصةً عندما يتدفق التيار في موصل، عندها تتولد الحرارة، كما يحتوي المولد على الكثير من الموصلات ويتدفق الكثير من التيار عبر الموصلات.

يتم تحديد متطلبات الكتلة والحجم والطاقة والموثوقية والكفاءة للآلات الكهربائية عالية السرعة (EMs) وتضمنها خصائص المواد المستخدمة فيها.

تسمى عملية مطابقة المكونات الأساسية مثل الجهد والتردد وزاوية المرحلة وتسلسل الطور وشكل موجة المولد، أو أي مصدر آخر مع نظام طاقة صحي أو قيد التشغيل "مزامنة المولدات"،

من المعروف بأن المولد الحثي هو محرك يستخدم الحث الكهرومغناطيسي بشكل أساسي، وخاصةً عند الدوارات لتحفيز التيار في الدوار لتحقيق تحويل الطاقة الكهروميكانيكية،

في محطات توليد الطاقة، يتم توليد القدرة ثلاثية الطور بواسطة مولد كهربائي أو مولد "التيار المتردد"، وفي المولد؛ فإنه يتم فصل الجهد و"التيار المتولد" بواسطة ثلاثة ملفات مستقلة في الجزء الثابت.

يجب على المبتدئين الإلمام بالمفاهيم الأساسية بسبب المصطلحات المربكة والمستخدمة في نظريات  الهندسة الكهربائية والإلكترونية مثل الدائرة القصيرة.

قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة المفرط والقصر الشديد للغاية وأعطال في الزيت وضربات البرق إلى نشوب حريق في المحولات، لذلك؛ فإن حرائق المحولات نادرة ولكن تأثيرها كبير.

كما يوحي الاسم؛ فإن "العازل" أو "القاطع" هو مفتاح عزل أو فصل يقوم بدوره بفصل أو عزل الدائرة الكهربائية بأكملها أو جزء معين من الدائرة، بحيث يتم استخدامه حيث نحتاج إلى فصل جزء من الدائرة.

يتيح التقدم في تقنية المستشعر إمكانية بناء مستشعرات لاسلكية منخفضة التكلفة وصغيرة الحجم تدعم تقنية إنترنت الأشياء، كما حفز التقدم التكنولوجي.

في الآونة الأخيرة، أدخلت الطائرات الحديثة تغييرات كبيرة على استخدام القوة المدنية غير الدافعة، كما تم استبدال الأنظمة الهوائية والهيدروليكية والميكانيكية الثقيلة وغير الموثوقة.

مع توقع ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري على المدى الطويل وانخفاض أسعار الخلايا والوحدات الكهروضوئية (PV)، تستمر أنظمة الطاقة الكهروضوئية في النمو حول العالم.

بالنسبة لأنظمة النقل المكهربة (النقل الإلكتروني)؛ فإنه يمكن للمحركات متعددة المراحل أن توفر أداءً وموثوقية أعلى من المحركات ثلاثية الطور، ولكنها أيضاً تجلب المزيد من التحديات.

أصبح نظام الطاقة يعتمد بشكل متزايد على المشاركة النشطة من قبل المستهلكين نتيجة للزيادة الحادة في استخدام موارد الطاقة الكهربائية الموزعة.

أصبح تكامل مصادر الطاقة المتجددة لتوليد الكهرباء أولوية عالمية، بحيث تمثل مصادر الطاقة المتجددة (RES) مقياساً رئيسياً لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

يدمج النظام المتكامل متعدد الطاقة الموزع (DIMS) توليد ونقل واستهلاك وتخزين أنظمة طاقة متعددة، بما في ذلك الكهرباء والتدفئة والتبريد والغاز معاً، وهي تقنية فعالة لتحقيق أعلى الكفاءة والموثوقية،

يمر قطاع الطاقة بمرحلة انتقالية مدفوعة بتكامل موارد الطاقة الموزعة من أجل كهربة القطاعات الأخرى، بما في ذلك النقل والتدفئة والعمليات الصناعية.

يوفر التطوير المستمر للشبكة الذكية الدعم الفني للتشغيل الكامل لموارد استجابة الطلب (DR)، حيث يستطيع العملاء تعديل نمط استهلاكهم للطاقة بشكل فعال.

تستخدم الكهرباء كمصدر رئيسي للطاقة التي يتم إنتاجها من وحدات توليد الكهرباء، كذلك قد تستخدم هذه الوحدات المياه أو المنتجات البترولية (النفط والغاز الطبيعي وما إلى ذلك).

غالباً ما تكون هناك خسائر في نقل وتوزيع شبكة الطاقة، بحيث تنقسم الخسائر بشكل أساسي إلى خسارة فنية (TL) وخسارة غير فنية (NTL).

مع الطلب العالمي المتزايد على الكهرباء والرغبة في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، هناك حاجة إلى الانتقال من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المستدامة،

أصبحت المحركات الكهربائية المتغيرة السرعة عالية الطاقة (VSD) بمثابة العمود الفقري للعديد من الصناعات وتطبيقات الطاقة المتجددة، كما أنه تم تقديم المحولات متعددة المستويات.

في الأنظمة الإلكترونية الحديثة، يتم استخدام محول تيار مستمر منخفض الطاقة على نطاق واسع لخفض جهد الناقل لوحدات التحكم وأجهزة الاستشعار وأنواع كثيرة من الدوائر على الرقاقة.

نظراً للتطور التكنولوجي المستدام والإمكانيات الكبيرة للطاقة الحرارية الشمسية المركزة (CSTE)؛ فمن المحتمل أن تلعب دوراً رئيسياً في سوق الطاقة في المستقبل.