هندسة القدرة

جزء من سلسلة عن
هندسة القدرة
تحويل القدرة الكهربائية
البنية التحتية للطاقة الكهربائية
مكونات أنظمة القدرة الكهربائية
جزء من سلسلة مقالات عن
التشبيك الكهربائي
تنظيم التركيبات الكهربائية
طرق التسليك
Circuit Breakers and Devices
التوزيع الكهربائي
التشبيك حسب المنطقة أو البلد
توربين بخاري يستخدم في التزويد بالقدرة الكهربائية.

هندسة القدرة Power engineering، وتسمى أيضاً هندسة أنظمة القدرة، وهي مجال فرعي للهندسة الكهربائية والتي تتعامل مع توليد الطاقة الكهربائية ونقلها وتوزيعها واستخدامها، والأجهزة الكهربائية المتصل بهذه النظم. وعلى الرغم من أن معظم هذا المجال معنياً بمشكلات الطاقة المترددة ثلاثية الطور - معيار لنقل الطاقة على نطاق واسع وتوزيعها في جميع أنحاء العالم الحديث - إلا أن جزء كبير من المجال يهتم بالتحويل بين التيار المتردد والمستمر وتطوير نظم الطاقة المتخصصة مثل تلك المستخدمة في الطائرات أو شبكات السكك الحديدية الكهربائية. تستمد هندسة الطاقة معظم أساسها النظري من الهندسة الكهربائية.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التاريخ

اسكتش لمحطة شارع پرل، أول محطة قدرة كهربائية مدفوعة بالبخار في مدينة نيويورك
المقالة الرئيسية: الهندسة الكهربائية § التاريخ


سنوات الريادة

أصبحت الكهرباء موضع اهتمام علمي في أواخر القرن السابع عشر. على مدار القرنين التاليين ، تم اكتشاف عدد من الاكتشافات المهمة ، بما في ذلك المصباح المتوهج العمود الفولتي. [1][2] ربما كان أكبر اكتشاف فيما يتعلق بهندسة الطاقة هو مايكل فاراداي الذي اكتشف في عام 1831 أن التغير في التدفق المغنطيسي يؤدي إلى قوة دافعة كهربائية في حلقة من الأسلاك - وهو مبدأ يعرف باسم الحث الكهرومغناطيسي الذي يساعد في شرح كيفية عمل المولدات والمحولات. [3]

في عام 1881 قام كهربائيان ببناء أول محطة كهرباء في العالم في Godalming في إنجلترا. استخدمت المحطة دورين مائيين لإنتاج تيار متناوب تم استخدامه لتزويد سبعة سيمنز مصباح قوسي بقدرة 250 فولت وأربعة وثلاثين مصباح ساطع بقدرة 40 فولت. [4] ومع ذلك ، كان العرض متقطعًا ، وفي عام 1882 قام Thomas Edison وشركته ، Edison Electric Light Company ، بتطوير أول محطة كهرباء تعمل بالبخار في شارع پرل في نيويورك. كانت Pearl Street Station مؤلفة من عدة مولدات وقامت في البداية بتشغيل حوالي 3000 مصباح لـ 59 عميلًا. [5] [6] استخدمت محطة الطاقة التيار المباشر وتعمل على جهد واحد. نظرًا لأنه يتعذر تحويل الطاقة الحالية المباشرة بسهولة إلى الفولتية الأعلى اللازمة لتقليل فقد الطاقة أثناء النقل، اقتصرت المسافة المحتملة بين المولدات والحمل على حوالي نصف ميل (800 متر). [7]

في نفس السنة في لندن Lucien Gaulard و John Dixon Gibbs أظهرا أول محول مناسب للاستخدام في نظام طاقة حقيقي. تم توضيح القيمة العملية لمحول Gaulard و Gibbs في عام 1884 في Turin حيث تم استخدام المحول لتضيء أربعين كيلومتراً (25 ميلاً) من السكك الحديدية من مولد واحد التيار المتردد. [8] على الرغم من نجاح النظام ، ارتكب الزوج بعض الأخطاء الأساسية. ربما كان الأخطر هو ربط الانتخابات الأولية للمحولات في السلسلة بحيث يؤثر تشغيل أو إيقاف تشغيل مصباح واحد على المصابيح الأخرى بشكل أكبر. في أعقاب العرض التوضيحي George Westinghouse ، قام رجل أعمال أمريكي ، باستيراد عدد من المحولات مع مولدسيمنس وضبط مهندسيه على إجراء تجارب معهم على أمل تحسينهم للاستخدام في نظام طاقة تجاري .

واحد من مهندسين ويستنگهاوس ، وليام ستانلي، تعترف علي المشكلة على عكس السلسلة والدوائر المتوازية وأدركت أيضًا أن جعل اللب الحديدي للمحول حلقة مغلقة بالكامل من شأنه أن يحسن تنظيم الجهد لللف الثانوي. باستخدام هذه المعرفة، قام ببناء أول نظام طاقة تيار قائم على المحولات في العالم في Great Barrington، Massachusetts في عام 1886. [9] <! - [10] -> في عام 1885، استعرض الفيزيائي والمهندس الكهربائي الإيطالي گاليليو فراريس المحرك الحثي وفي عامي 1887 و1888، قدم المهندس الصربي الأمريكي نيكولا تسلا مجموعة من براءات الاختراع المتعلقة بأنظمة الطاقة بما في ذلك واحدة لمحرك حثي عملي ثنائي الشوط [11][12] الذي رخصته ويستنگهاوس لنظام التكييف.

بحلول عام 1890 ازدهرت صناعة الطاقة وقامت شركات الطاقة ببناء الآلاف من أنظمة الطاقة (التيار المباشر والمتناوب على حد سواء) في الولايات المتحدة وأوروبا - كانت هذه الشبكات مكرسة بشكل فعال لتوفير الإضاءة الكهربائية. خلال هذا الوقت ، نشأ تنافس قوي في الولايات المتحدة يُعرف باسم "حرب التيارات" بين إديسون وستنجهاوس حول شكل انتقال العدوى (التيار المباشر أو التيار المتردد). في عام 1891 ، قامت Westinghouse بتثبيت أول نظام طاقة رئيسي تم تصميمه لقيادة محرك كهربائي وليس فقط لتوفير الإضاءة الكهربائية. يعمل التثبيت على تشغيل محرك متزامن 100 horsepower (75 kW) في تلورايد، كلورادو مع بدء تشغيل المحرك بواسطة محرك تسلا الحثي.[13] على الجانب الآخر من المحيط الأطلسي ، قام أوسكار فون ميلر ببناء خط نقل ثلاثي الطور من 20 كيلو فولت 176 كم من لوفن أم نكار إلى [[فرانكفورت أم مين] ] لمعرض الهندسة الكهربائية في فرانكفورت. .[14] في عام 1895، بعد عملية مطولة لصنع القرار ، بدأت محطة توليد آدمز رقم 1 في شلالات نياجرا في نقل ثلاثة المرحلة بالتناوب السلطة الحالية إلى بوفالو في 11 كيلو فولت. بعد الانتهاء من مشروع شلالات نياغارا ، اختارت أنظمة الطاقة الجديدة بشكل متزايد التيار المتناوب بدلاً من التيار المباشر للنقل الكهربائي.[15]

القرن العشرون

هندسة القدرة والبلشڤية

1929 ملصق من گوستاف كلوتسس

كان توليد الكهرباء يعتبر ذا أهمية خاصة في أعقاب استيلاء البلاشڤة على السلطة. صرح لينين "الشيوعية هي قوة سوڤيتية بالإضافة إلى توصيل الكهرباء إلى جميع أنحاء البلاد." [16] عرضه لاحقًا على العديد من الملصقات والطوابع السوڤيتية، إلخ. بدأت خطة GOELRO في عام 1920 كأول تجربة بلشڤية في التخطيط الصناعي والتي شارك فيها لينين شخصيًا. كان Gleb Krzhizhanovsky شخصية رئيسية أخرى مشاركة، بعد أن شارك في بناء محطة كهرباء في موسكو عام 1910. كان يعرف لينين أيضًا منذ عام 1897 عندما كان كلاهما في فرع سان پطرسبرگ في "اتحاد النضال من أجل تحرير الطبقة العاملة".

هندسة القدرة في الولايات المتحدة

في عام 1936 تم بناء أول خط التيار المباشر العالي الجهد (HVDC) باستخدام صمام القوس الزئبقي بين شينيكتادي و ميكانيكفيل ، نيويورك . تم تحقيق HVDC مسبقًا من خلال تثبيت مولدات التيار المباشر في سلسلة (نظام يُعرف باسم Thury system) على الرغم من أن هذا عانى من مشكلات موثوقية خطيرة. [17] في عام 1957 ، أظهرت Siemens أول مقوم للحالة الصلبة (مقومات الحالة الصلبة أصبحت الآن هي المعيار لأنظمة HVDC) ومع ذلك ، لم يتم استخدام هذه التقنية في أنظمة الطاقة التجارية حتى أوائل سبعينيات القرن الماضي.[18] في عام 1959 ، أظهر Westinghouse أول قاطع دارة يستخدم SF 6 كوسيط متقطع..[19] يعتبر SF 6 أعلى بكثير من عازل كهربائي في الهواء ، وفي الآونة الأخيرة ، تم تمديد استخدامه لإنتاج المزيد من معدات التبديل المدمجة (المعروفة باسم switchgear) و محولات [20][21] جاءت العديد من التطورات المهمة أيضًا من توسيع الابتكارات في مجال [[تقنية المعلومات والاتصالات | تكنولوجيا المعلومات والاتصالات] إلى مجال هندسة الطاقة. على سبيل المثال ، فإن تطوير أجهزة الكمبيوتر التي تعني دراسات تدفق الحمل يمكن تشغيلها بشكل أكثر كفاءة مما يسمح بالتخطيط الأفضل بكثير لأنظمة الطاقة. كما أتاح التقدم في تكنولوجيا المعلومات والاتصالات أيضًا التحكم عن بُعد بشكل أفضل في لوحات المفاتيح والمولدات الكهربائية لنظام الطاقة.

القدرة

تنقل خطوط النقل الطاقة عبر الشبكة.

تتعامل هندسة القدرة مع التوليد، النقل، التوزيع واستخدام الكهرباء بالإضافة إلى تصميم مجموعة من الأجهزة. وتشمل هذه محول، مولد كهربائي، محرك كهربائي وإلكترونيات طاقة.

قد يعمل مهندسو الطاقة أيضًا على الأنظمة التي لا تتصل بالشبكة. تسمى هذه الأنظمة أنظمة طاقة خارج الشبكة ويمكن استخدامها في تفضيل الأنظمة الموجودة على الشبكة لعدة أسباب. على سبيل المثال، في المواقع النائية، قد يكون من الأرخص إنشاء منجم لتوليد الطاقة الخاصة به بدلاً من الدفع مقابل الاتصال بالشبكة وفي معظم التطبيقات المحمولة، لا يكون الاتصال بالشبكة عمليًا.

المجالات

توليد الكهرباء يغطي اختيار وتصميم وبناء المنشآت التي تحول الطاقة من النماذج الأولية إلى الطاقة الكهربائية.

نقل الطاقة الكهربائية يتطلب هندسة خطوط نقل الجهد العالي ومرافق المحطات الفرعية لربط أنظمة التوليد والتوزيع. تعد أنظمة التيار المباشر العالي الجهد أحد عناصر شبكة الطاقة الكهربائية.

تغطي توزيع الطاقة الكهربائية الهندسة عناصر نظام الطاقة هذه من محطة فرعية إلى العميل النهائي.

حماية نظام الطاقة هي دراسة الطرق التي يمكن أن يفشل بها نظام الطاقة الكهربائية ، وطرق اكتشاف مثل هذه الأعطال والتخفيف منها.

في معظم المشاريع ، يجب على مهندس الطاقة التنسيق مع العديد من التخصصات الأخرى مثل المهندسين المدنيين والميكانيكيين ، وخبراء البيئة ، والموظفين القانونيين والماليين. قد تتطلب مشاريع نظام الطاقة الرئيسية مثل محطة توليد الكهرباء الكبيرة عشرات من محترفي التصميم بالإضافة إلى مهندسي نظام الطاقة. في معظم مستويات الممارسة المهنية لهندسة أنظمة الطاقة ، سوف يطلب المهندس قدرًا كبيرًا من المهارات الإدارية والتنظيمية مثل المعرفة في الهندسة الكهربائية.

الجمعيات المهنية

في كل من المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية ، كانت الجمعيات المهنية موجودة لفترة طويلة للمهندسين المدنيين والميكانيكيين. تأسست IEE في المملكة المتحدة في عام 1871 ، و AIEE في الولايات المتحدة في عام 1884. ساهمت هذه الجمعيات في تبادل المعرفة الكهربائية وتطوير تعليم الهندسة الكهربائية

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ "The History Of The Light Bulb". Net Guides Publishing, Inc. 2004. Retrieved 2007-05-02.
  2. ^ Greenslade, Thomas. "The Voltaic Pile". Kenyon College. Retrieved 2008-03-31.
  3. ^ "Faraday Page". The Royal Institute. Archived from the original on 2008-03-29. Retrieved 2008-03-31. {{cite web}}: Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help)
  4. ^ {cite web | url = http: //www.engineering-timelines.com/scripts/engineeringItem.asp؟ id = 744 | title = محطة توليد الطاقة Godalming | الناشر = الجداول الزمنية الهندسية | accessdate = 2009-05-03}}
  5. ^ "Edison Lights The City". 2007-11-30. Retrieved 2008-03-31. {{cite news}}: Unknown parameter |أولاً= ignored (help); Unknown parameter |الأخير= ignored (help); Unknown parameter |الناشر= ignored (help)
  6. ^ https://web.archive.org/web/20071228104759/http://www.nfpa.org/itemDetail.asp؟categoryID=500&itemID=18020&URL=About٪20Us٪2FHistory&cookie_test=1. Retrieved 2008-03-31. {{cite web}}: |archive-url= requires |archive-date= (help); Missing or empty |title= (help); Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help); Unknown parameter |أرشفة= ignored (help); Unknown parameter |أولاً= ignored (help); Unknown parameter |الأخير= ignored (help); Unknown parameter |العنوان= ignored (help); Unknown parameter |الناشر= ignored (help)
  7. ^ قالب:Cite بيان صحفي
  8. ^ { {استشهد الويب | رابط = http: //people.clarkson.edu/~ekatz/scientists/gaulard.html | اللقب = لوسيان جولارد | أولاً = يفغيني | الأخير = كاتز | التاريخ = 2007-04-08 | accessdate = 2008-05-25 | archiveurl = https://web.archive.org/web/20080422072336/http://people.clarkson.edu/~ekatz/scientists/gaulard.html | archivedate = 2008-04-22 }}
  9. ^ Great Barrington.html Great Barrington 1886 - Inspiring an الصناعة نحو طاقة التيار المتردد </ ref> <المرجع> "Alternating Current Electrification، 1886". {{cite web}}: |access-date= requires |url= (help); Missing or empty |url= (help); Unknown parameter |أولاً= ignored (help); Unknown parameter |الأخير= ignored (help); Unknown parameter |التاريخ= ignored (help); Unknown parameter |الناشر= ignored (help); Unknown parameter |عنوان URL= ignored (help)
  10. ^ قالب:مرجع براءات الاختراع الأمريكية
  11. ^ Fritz E. Froehlich, Allen Kent, The Froehlich/Kent Encyclopedia of Telecommunications: Volume 17, page 36. Books.google.com. Retrieved 2012-09-10.
  12. ^ Petar Miljanic, Tesla's Polyphase System and Induction Motor, Serbian Journal of Electrical Engineering, pp. 121–130, Vol. 3, No. 2, November 2006.
  13. ^ Foran, Jack. "The Day They Turned The Falls On". Archived from the original on 2008-05-11. Retrieved 2008-05-25. {{cite web}}: Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help)
  14. ^ Voith Siemens (company) (2007-02-01). HyPower (PDF). p. 7.
  15. ^ "Adams Hydroelectric Generating Plant, 1895". IEEE. Retrieved 2008-05-25.
  16. ^ Vladimir, Lenin (1920). Our Foreign and Domestic Position and Party Tasks. Moscow. Communism is Soviet power plus the electrification of the whole country, since industry cannot be developed without electrification.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  17. ^ "A Novel but Short-Lived Power Distribution System". IEEE. 2005-05-01. Archived from the original on 2011-05-24. Retrieved 2008-05-25. {{cite web}}: Unknown parameter |deadurl= ignored (|url-status= suggested) (help)
  18. ^ Gene Wolf (2000-12-01). "Electricity Through the Ages". Transmission & Distribution World.
  19. ^ John Tyner, Rick Bush and Mike Eby (1999-11-01). "A Fifty-Year Retrospective". Transmission & Distribution World.
  20. ^ "Gas Insulated Switchgear". ABB. Retrieved 2008-05-25.
  21. ^ Amin, Sayed. "SF6 Transformer". Retrieved 2008-05-25.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=هندسة_القدرة&oldid=2212587"