ما هي التحكم الكهربائي

يعتمد التحكم الكهربائي في الآلات والمعدات الصناعية على توصيل الدوائر الكهربائية بأشكال مختلفة من المحركات والمفاتيح والحساسات وغيرها من الأجهزة الكهربائية. يتم ذلك من خلال استخدام نظام كهربائي معقد يتضمن مجموعة من الأدوات الكهربائية المتطورة، مثل الحساسات والمفاتيح والترانزيستورات والمحركات وغيرها.

عندما يتم توصيل الدوائر الصغيرة بالأجهزة الكهربائية، فإنها تقوم بتحويل التيار الكهربائي إلى طاقة ميكانيكية لتشغيل هذه الأجهزة. ويسمح التحكم الكهربائي بإعطاء إشارات ضوئية أو صوتية تشير إلى حالة الآلات والمعدات الصناعية، حيث يمكن تتبع عملية الإنتاج والتحكم فيه، وتوفير بيانات دقيقة حول تشغيل الآلات.

يمكن أيضاً استخدام الحساسات والمفاتيح للكشف عن المشاكل والأخطاء في الآلات، ويمكن من خلال ذلك إصلاح أي مشاكل كانت موجودة قبل أن تتسبب في إيقاف تشغيل الآلات. ويمكن أن يساعد التحكم الكهربائي أيضاً في تشغيل الآلات بشكل أكثر كفاءة، وتحسين جودة الإنتاج، وتقليل الرصاص اليدوي.

تختلف التحكمات المستخدمة في الآلات والمعدات الصناعية بما يتناسب مع نوعية العمل والغرض الذي تستخدم فيه. ومن بين أشهر هذه التحكمات :

1- التحكم الكهربائي : وهو يعتمد على استخدام الكهرباء للتحكم في الإشارات الخاصة بالآلات والمعدات.

2- التحكم الهيدروليكي : وهو يعتمد على استخدام الزيوت والسوائل المائية للتحكم في الآلات والمعدات.

3- التحكم الهوائي : وهو يعتمد على استخدام الهواء المضغوط للتحكم في الآلات والمعدات.

4- التحكم الرقمي : وهو يتضمن استخدام حواسيب خاصة تتحكم في دوارات وحركات الآلات.

5- التحكم بالروبوتات : وهو يشمل استخدام الروبوتات الصناعية للتحكم في الآلات والمعدات.

هناك العديد من أنواع التحكم الكهربائي المستخدمة في الصناعة ، ومن بينها:

1- التحكم الكهربائي الرقمي: وهو عبارة عن استخدام أجهزة الكمبيوتر والبرمجيات المخصصة للتحكم في العمليات الصناعية.

2- التحكم الكهربائي بالمنطق الرقمي: وهو عبارة عن استخدام الدوائر الرقمية للتحكم في العمليات الصناعية.

3- التحكم الكهربائي بالمنطق المبرمج: وهو عبارة عن استخدام المبرمجات للتحكم في العمليات الصناعية.

4- التحكم الكهربائي بالأتمتة الصناعية: وهو عبارة عن استخدام الروبوتات والمعدات الأتمتة للتحكم في العمليات الصناعية.

5- التحكم الكهربائي بالأتمتة الصناعية الذكية: وهو عبارة عن استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لتحسين أداء الأتمتة الصناعية.

تقنيات الهندسة الكهربائية تشمل:

1- تصميم الدوائر الكهربائية: وتتضمن هذه التقنية تصميم الأجزاء الكهربائية لمنتجات مثل الأجهزة المنزلية وأجهزة الكمبيوتر والمحركات الكهربائية.

2- تصميم الأنظمة الكهربائية: وتتصل هذه التقنية بتصميم وتنفيذ الأنظمة الكهربائية في المباني والمصانع والمستشفيات.

3- التحكم الكهربائي: وتشمل هذه التقنية تطوير أنظمة التحكم الآلي المستخدمة في مختلف الصناعات كالتحكم في المصاعد وآلات التصنيع.

4- تقنيات الطاقة المتجددة: ومن أBeلها التفكير في كيفية استخدام الطاقة الشمسية والرياح والمائية لتوليد الكهرباء.

5- تحليل الأداء الكهربائي: وتهتم هذه التقنية بتحليل الأداء الكهربائي للأجهزة والأنظمة الكهربائية.

تتميز الهندسة الكهربائية بأنها جزء أساسي من مجالات الهندسة الكبرى، وتستخدم في عدة صناعات مثل:

1- الطاقة: تستخدم الهندسة الكهربائية في تصميم وصيانة شبكات الكهرباء ومحطات التوليد.

2- الإلكترونيات: تستخدم الهندسة الكهربائية في تصنيع الأجهزة الإلكترونية وتركيبها، وتشمل هذه الأجهزة الكمبيوترات والتليفزيونات وأجهزة الهواتف المحمولة.

3- الصناعة: تستخدم الهندسة الكهربائية في تصميم وتشغيل معدات وآلات الصناعة، على سبيل المثال آلات القطع والحفر والتحميص والتشكيل.

4- النقل: تستخدم الهندسة الكهربائية في تصميم وتطوير السيارات والطائرات والقطارات.

5- الاتصالات: تستخدم الهندسة الكهربائية في تصميم وتطوير شبكات الاتصالات وإدارتها، وتشمل ذلك الهواتف الثابتة والمحمولة والإنترنت وغيرها.

توجد العديد من أنواع الخرائط الكهربائية، ولكن يمكن تصنيفها بشكل عام إلى الأنواع التالية:

1- خرائط الدوائر الكهربائية: وهي تتكون من خطوط وأشكال يعرض فيها مسار تدفق التيار الكهربائي داخل الدائرة الكهربائية، ويمكن استخدام هذه الخرائط في تصميم وتطوير الدوائر الكهربائية.

2- خرائط الأسلاك والكابلات: وتعرض في هذه الخرائط الجهد والتيار الكهربائي في الأسلاك والكابلات المستخدمة في الشبكات الكهربائية، وتستخدم هذه الخرائط في تصميم وتطوير الشبكات الكهربائية.

3- خرائط التحكم الكهربائي: وتحتوي على معلومات عن التحكم في المحركات والمضخات والصمامات وغيرها من الأجهزة الكهربائية، وتستخدم هذه الخرائط في تحليل وتطوير أنظمة التحكم الكهربائية.

4- خرائط التوزيع الكهربائي: وتعرض فيها المناطق التي يتم فيها توريد التيار الكهربائي والمحولات والمفاتيح والمصابيح، وتستخدم هذه الخرائط في تخطيط وتنظيم نظم التوزيع الكهربائي.

5- خرائط الحماية الكهربائية: وتتضمن خطوط وأشكال لحماية الدوائر الكهربائية والأجهزة من التيار الزائد والتيار الكهربائي العالي، وتستخدم هذه الخرائط في تحليل وتطوير أنظمة الحماية الكهربائية.

إن استخدامات الخرائط الكهربائية تشمل ولكن لا تقتصر على: التصميم والتطوير والصيانة والتحكم في المنظومات الكهربائية المتنوعة، كما يمكن استخدام هذه الخرائط في تحليل العيوب واستكشافها وإصلاحها، وكذلك في تخطيط المشاريع الكهربائية وإدارتها وتنظيمها.

يمكن استخدام التحكم في النظام الكهربائي في الأتمتة الصناعية بأشكال مختلفة، ومن بينها:

1- التحكم الكهربائي المبرمج: هو نوع من التحكم يعتمد على البرمجيات والأجهزة المبرمجة لتحديد الأوامر والتحكم في العمليات الصناعية.

2- التحكم بالروبوتات: يتم استخدام التحكم الكهربائي في الأتمتة الصناعية للتحكم في الروبوتات، والتي تستخدم في العديد من الصناعات مثل الإنتاج وتصنيع السيارات والالكترونيات وغيرها.

3- التحكم بالمحركات: يتم استخدام التحكم الكهربائي في الأتمتة الصناعية للتحكم في المحركات وتشغيلها وإيقافها وتعديل سرعتها، ويتم ذلك عن طريق الأجهزة الكهربائية المبرمجة والمتحكمين الإلكترونية.

4- التحكم في الإضاءة والتبريد والتدفئة: تستخدم التقنيات الحديثة المتاحة في التحكم الكهربائي في الأتمتة الصناعية لتحسين التحكم في الإضاءة والتبريد والتدفئة في المصانع والمباني الصناعية.

5- التحكم في معدات الأتمتة الصناعية الأخرى: تستخدم التحكم الكهربائي في الأتمتة الصناعية للتحكم في العديد من المعدات الأخرى مثل الحاسبات الآلية والأجهزة الأخرى التي تستخدم في الصناعة.

هناك العديد من الطرق للتحكم في المحركات الكهربائية في الماكينات الصناعية، ومن أهمها:

1- التحكم الكهربائي المباشر: حيث يتم توصيل المحرك بمصدر الطاقة المباشرة، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير جهد المصدر أو تغيير مقاومته.

2- التحكم بالتردد: حيث يتم توصيل المحرك بمتحكم التردد، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير التردد الكهربائي المزود للمحرك.

3- التحكم بالجهد المتغير: حيث يتم توصيل المحرك بمصدر جهد متغير، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير الجهد المزود للمحرك.

4- التحكم بالتحويلات الكهروميكانيكية: حيث يتم توصيل المحرك بتحويلات كهروميكانيكية مثل المحولات والمحركات الحثية، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير تردد المصدر أو جهد المصدر أو عدد الأقطاب.

5- التحكم بالمتحكمات الإلكترونية: حيث يتم استخدام المتحكمات الإلكترونية مثل المتحكمات العاكسة والمتحكمات الرقمية، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق التحكم في التردد والجهد والتيار المزود للمحرك.

التحكم الكهربائي في العمليات الصناعية يلعب دوراً حيوياً في تحسين كفاءة العملية وتقليل الأخطاء البشرية، ومن أهم أهميته:

1- زيادة الإنتاجية: يمكن للتحكم الكهربائي تحسين إنتاجية المصانع والمنشآت الصناعية من خلال تحسين عمليات الإنتاج وتقليل الأخطاء البشرية.

2- الجودة: يمكن للتحكم الكهربائي تحسين جودة المنتجات والخدمات من خلال تحكم دقيق في العمليات الصناعية ومراقبة العمليات وفحص المنتجات بشكل دقيق.

3- توفير الوقت والمال: يمكن للتحكم الكهربائي توفير الوقت والمال من خلال تحسين عمليات الإنتاج وتقليل الأخطاء البشرية وتحسين كفاءة العملية.

4- السلامة: يمكن للتحكم الكهربائي تحسين السلامة في العمليات الصناعية من خلال تحكم دقيق في الآلات والمعدات وتقليل خطر الحوادث.

5- الاستدامة: يمكن للتحكم الكهربائي تحسين استدامة العمليات الصناعية من خلال استخدام تقنيات التحكم الذكي والمستدامة وتحسين كفاءة الطاقة.

تشمل المهن المتعلقة بالكهرباء الساكنة:

1- فني كهربائي.

2- فني صيانة معدات كهربائية.

3- مصمم دوائر كهربائية.

4- مهندس كهربائي.

5- خبير في السلامة الكهربائية.

6- فني الكترونيات.

7- فني تشغيل محطات توليد الكهرباء.

8- أخصائي الكهرباء الصحية والبيئية.

9- محلل نظام الطاقة الكهربائية.

10- فني التحكم الكهربائي في التجهيزات والمعدات الصناعية.

العناصر الإلكترونية الشائعة هي:

1- المقاومات (Resistors): وهي عناصر تُستخدم لتحديد تدفق التيار الكهربائي وتحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة.

2- المكثفات (Capacitors)، هي عناصر تُستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية وفصل الإشارات الكهربائية.

3- الدوائر المتكاملة (Integrated circuits) والتي تعتبر وحدات متكاملة تحوي على عدد من العناصر الإلكترونية المختلفة.

4- المرشحات (Filters)، هي عناصر تُستخدم لتصفية الإشارات الكهربائية.

5- المحولات (Transformers) المستخدمة في تحويل الجهد الكهربائي.

6- المكبرات (Amplifiers) التي تزيد قوة الإشارة الكهربائية.

7- الثنائيات (Diodes) والتي تُستخدم لتوجيه تدفق التيار الكهربائي في اتجاه واحد.

8- التريستورات (Thyristors) والتي تُستخدم في إجراء التحكم الكهربائي والتحويل بين الأشكال المختلفة للإشارات الكهربائية.