كيف تعمل الطاقة الكهربائية

تشغيل المصابيح الإلكترونية يعتمد على أنظمة تشغيل مختلفة، وهي على النحو التالي:

1- الأنظمة الحالية: هذا النوع من الأنظمة يعتمد على تناظر الجهد والتيار في كهربائية المصباح، حتى يتم تحديد قوة الإضاءة المناسبة. يعد هذا النوع من الأنظمة موفرًا للطاقة ولا يستهلك الكثير من الطاقة الكهربائية.

2- أنظمة تشغيل PULSE-START: هي تقنية جديدة يستخدم بها بداية التشغيل حيث يقوم المستشعر بإنشاء فرق كهربائي قوي سريع جداً مما يؤدي إلى إنشاء قوس كهربائي بين أقطاب المصباح. وتستخدم هذه الأنظمة عادةً في المصابيح الصغيرة.

3- أنظمة تشغيل QUICK-START: تقوم هذه الأنظمة بتشغيل المصباح بأفضل وقت ممكن، وتعمل هذه الأنظمة بدون استخدام بدء التشغيل بالكوندنساتور.

4- أنظمة E-PULSE: هي تكنولوجيا حديثة في تشغيل المصابيح الالكترونية وهي تستخدم في المصابيح الضوئية الخاصة بالسيارات. تعمل هذه الأنظمة بتيار أقل من 20 فولت، وتعتمد على العديد من الحساسات للكشف عن الضوء وإعداد الإضاءة بنفس الوقت.

1- تصميم الأدوية: يمكن استخدام الرياضيات لتطوير نماذج حاسوبية لتحليل الأدوية وتخليقها بشكل أكثر دقة وكفاءة.

2- الطاقة الكهربائية: يستخدم مهندسو الرياضيات الحسابية لتطوير نماذج حاسوبية لتحليل نظام الطاقة الكهربائية وترشيد استخدامها.

3- تصميم المباني: يمكن استخدام الرياضيات التطبيقية في تصميم المباني وتحديد الأبعاد المثلى والتحكم في استخدام المواد والأمكانيات المادية الضرورية.

4- الاستثمار: يمكن استخدام الرياضيات لتحليل البيانات المالية وتوقع أداء الأسهم والاستثمارات المختلفة.

5- النقل واللوجستيات: يمكن استخدام الرياضيات لتحسين نظام النقل واللوجستيات وتحسين توزيع المنتجات والخدمات.

6- الروبوتات: يمكن استخدام الرياضيات لتطوير وتحسين الروبوتات والأتمتة الصناعية.

7 – الخرائط الجوية ونماذج التنبؤ بالطقس: يمكن استخدام الرياضيات في تصميم نماذج حاسوبية لتحليل البيانات الجوية والتنبؤ بالطقس وإنشاء خرائط جوية دقيقة.

توجد العديد من الرموز الرياضية لشبكات الكهرباء، ومن أبرزها:

1- رمز الجهد الكهربائي: يرمز له بالرمز (V).

2- رمز التيار الكهربائي: يرمز له بالرمز (I).

3- رمز المقاومة الكهربائية: يرمز له بالرمز (R).

4- رمز السعة الكهربائية: يرمز له بالرمز (C).

5- رمز الاندفاع الكهربائي: يرمز له بالرمز (E).

6- رمز التردد الكهربائي: يرمز له بالرمز (f).

7- رمز الزمن الكهربائي: يرمز له بالرمز (t).

8- رمز الطاقة الكهربائية: يرمز له بالرمز (P).

9- رمز الفولتية الكهربائية: يرمز له بالرمز (E).

10- رمز الكثافة الكهربائية: يرمز له بالرمز (ρ).

تختلف التهديدات السيبرانية التي تتعرض لها الشركات بناءً على نوع الصناعة وحجم الشركة وطبيعة الأنشطة التي تقوم بها. إلّا أنه من بين التهديدات السيبرانية التي تتفاوت درجة تأثيرها على الشركات وتحتل مرتبة متقدمة تشمل:

1- الاختراقات الإلكترونية: وهي تتمثل في اختراق حسابات المستخدمين للشركة والوصول إلى البيانات الحساسة والمعلومات الشخصية للعملاء. وتتسبب في خسائر مالية كبيرة وتأثير سلبي على الصورة العامة للشركة.

2- البرامج الخبيثة: وهي البرمجيات الضارة التي تستهدف أجهزة الحاسوب والشبكات، وتسبب تعطل النظام وفقدان البيانات الحساسة وعمليات الاستنساخ والنشر العشوائي للبرامج التي تحمل الملفات الضارة.

3- الهجمات اللا مرئية: وهي هجمات مستهدفة للأجهزة الإلكترونية عبر الطاقة الكهربائية المكشوفة والشبكات اللاسلكية. تؤدي إلى تعطيل الأنظمة الحاسوبية وتسريب المعلومات الحساسة.

4- التصيد الالكتروني: وهو نوع من الاحتيال الإلكتروني يستخدمه المخترقون لاستقطاب الضحايا بإرسال روابط خبيثة أو رسائل ترويجية مزيفة يتم من خلالها الوصول إلى المعلومات الحساسة الخاصة بالشركة والعملاء.

5- الهجمات الدوسية: وهي عمليات إغراق الشبكات بالمرور الزائد والتي تؤدي إلى تعطل النظام وفقدان البيانات الحساسة، وتتسبب في تأثير سلبي على عمليات العمل والإنتاجية.

تصميم الأنظمة الكهربائية في الآلات الصناعية يحتاج إلى دراسة وتطبيق العديد من الأساسيات والمفاهيم الهامة، من بينها:

1- دراسة المتطلبات والمواصفات: يجب دراسة العديد من المتطلبات والمواصفات الخاصة بالآلة المراد تصميمها، والتي تشمل الأحمال الكهربائية، والأداء، والإنتاجية، وغيرها.

2- مخططات التوصيل: يجب تصميم مخططات التوصيل لتوصيل جميع الأجزاء الكهربائية المختلفة ببعضها البعض، مثل الأسلاك والكابلات والسويتشات والمحركات والمحولات والأجهزة الأخرى.

3- مخططات الدوائر الكهربائية: يجب تصميم مخططات الدوائر الكهربائية، والتي تحدد كيفية توصيل الأجهزة والأجزاء الكهربائية ببعضها البعض وكيفية التحكم فيها.

4- الحماية والأمان: يجب تصميم الأنظمة الكهربائية بطريقة تضمن الحماية والأمان، مثل وجود دوائر حماية وأدوات الفصل الكهربائي ووجود أجهزة الكشف عن الأخطاء المختلفة.

5- تقييم الحمل الكهربائي: يجب تحديد الحمل الكهربائي لكل جزء من الآلة، والذي يحدد الطاقة الكهربائية المطلوبة وحجم المحولات والمحركات وغيرها.

6- الطاقة الكهربائية: يجب تحديد مصدر التيار الكهربائي وكابلات التيار القوي والإضاءة والطاقة الاحتياطية.

7- توافق المعدات: يجب تصميم الأنظمة الكهربائية بحيث تكون متوافقة مع مختلف المعدات والأجهزة الكهربائية التي تستخدم في الآلة.

يمكن حساب الطاقة الكهربائية في دائرة كهربائية باستخدام العلاقة P = VI ، حيث:
– P هي الطاقة الكهربائية بوحدة الواط (W).
– V هي الجهد الكهربائي بوحدة الفولت (V).
– I هي التيار الكهربائي بوحدة الأمبير (A).

وبالتالي، يمكن حساب الطاقة الكهربائية من خلال ضرب الجهد الكهربائي بالتيار الكهربائي.

تتميز دائرة الكهربائية بعدة خصائص أساسية بما في ذلك:

1. الجهد الكهربائي: وهو فرق الجهد الكهربائي بين نقطتي الدائرة، ويتم قياسه بالفولت.

2. التيار الكهربائي: وهو تدفق الشحنات الكهربائية من نقطة الدائرة إلى الأخرى، ويتم قياسه بالأمبير.

3. المقاومة الكهربائية: وهي قدرة المواد على عرقلة تدفق التيار الكهربائي، وتتم قياسها بالأوم.

4. الطاقة الكهربائية: وهي الطاقة التي تحملها الشحنات الكهربائية وتحرك الأجهزة في الدائرة، وتتم قياسها بالواط.

5. المكونات الكهربائية: وهي العناصر التي تشكل الدائرة الكهربائية مثل المقاومات والمكثفات والملفات الكهربائية والترانزستورات والمكونات المتكاملة والمحولات.

6. الحماية الكهربائية: وهي الإجراءات التي يتم اتخاذها لحماية الأشخاص والأجهزة والبيئة من الأخطار الكهربائية، مثل قطع الطاقة عند وجود تسرب كهربائي أو قصر دائرة.

تستخدم محولات التيار في الأنظمة الكهربائية لتحويل التيار المتردد من مستويات جهد إلى مستويات أخرى. وتستخدم هذه المحولات في العديد من التطبيقات ، بما في ذلك:

1. في نقل الطاقة الكهربائية عبر خطوط النقل الكهربائية ، حيث يتم استخدام محولات التيار للحفاظ على الجهد الكهربائي عند مستويات مختلفة لتوفير الطاقة الكهربائية للشبكات المنزلية.

2. في صناعة الصلب والأسمدة والصناعات الأخرى التي تستخدم الطاقة الكهربائية بكميات كبيرة ، حيث يمكن استخدام محولات التيار لتحويل الجهد العالي لتوفير الطاقة الكهربائية للمعدات والآلات والأجهزة.

3. في الصناعات الكيميائية وصناعة البتروكيماويات والتحكم في العمليات الصناعية التي تشمل تحويل الجهد لتحقيق تشغيل آلي فعال.

4. في الأنظمة الكهربائية للسكك الحديدية والمترو والقطارات الكهربائية ، حيث يتم استخدام محولات التيار لتحويل الجهد العالي لتوفير الطاقة الكهربائية لتشغيل القطارات.

5. في الأنظمة الكهربائية للمكاتب والمباني التجارية والسكنية ، حيث يمكن استخدام محولات التيار لتحسين فعالية استخدام الطاقة الكهربائية.

هناك عدة أنظمة يمكن استخدامها لتبريد المحولات الكهربائية، ومنها:

1- نظام التبريد بالزيت: يتم تحسين قدرة التبريد باستخدام الزيوت الخاصة، ويستخدم هذا النظام بشكل شائع في المحولات الكبيرة.

2- نظام التبريد بالهواء: يتم استخدامه في المحولات الصغيرة والمتوسطة الحجم، حيث تتم محاطة المحول بمشعات حرارة لتسمح بخروج الحرارة المولدة عند عملية التحويل.

3- نظام التبريد بالماء: يستخدم في المحولات الكهربائية التي تتطلب تحمل كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، حيث تمر الماء في داخل المحول لتبريده وتجنب ارتفاع درجة الحرارة.

تتضمن الأدوات التي يستخدمها المهندس الإلكتروني في تصميم الدوائر الكهربائية مجموعة متنوعة من الأدوات الفنية والبرمجية ، ومنها:

1. المحاكاة الكهربائية: وهي أدوات تسمح للمهندس بإنشاء نماذج رقمية للدوائر الكهربائية وتحمل تفاصيل دقيقة لكل عنصر داخل الدائرة.

2. برامج التصميم الإلكتروني: هي برامج تسمح للمهندس بتصميم الدوائر الكهربائية بطريقة سهلة وفعالة، يعتمد البرنامج غالبًا على واجهة رسومية دقيقة.

3. منصات الوحدات الإلكترونية :هي عبارة عن لوحاتُ الدوائر الكهربائية الصغيرة التي يمكن استخدامها في بناء الدوائر الكهربائية واختبارها وتجميعها والتعديل عليها.

4. مولدات الإشارات والموجات المختلفة: هي أجهزة لإنتاج الأنماط الكهرومغناطيسية، والأمثلة عليها مولد الدالة المثلثة والمربعة والجيبية و مولد الصوتيات .

5. قطع الدوائر والأسلاك: تتضمن مجموعة متنوعة من الأدوات اللازمة لبناء الدوائر الكهربائية، مثل الأسلاك، الشابكات ،الإلكترونيات لحام الحرارة على التابلوه الإلكتروني.

6. المصادر الكهربائية: توفر مجموعة من الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل واختبار الدوائر الكهربائية، مثل مصادر التيار المستمر والمتناوب.

7. أدوات الاختبار والقياس: منها مولتيميتر وعداد المكثف والمقاومة، وعداد التردد والموجات الثابتة المساعدة على اختبار وتحليل الدوائر الكهربائية.