ما هي توزيع الكهرباء

تُستخدم دوائر التحويل في الأنظمة الكهربائية لتغيير الجهد الكهربائي من قيمة إلى قيمة أخرى حسب الحاجة، سواء كان ذلك لرفع الجهد في حالة انخفاضه إلى مستوى يساعد على نقل الطاقة عبر المسافات البعيدة، أو لخفض الجهد في حالة ارتفاعه إلى مستوى يمكن للأجهزة الكهربائية العادية التعامل معه، أو لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر والعكس. ويتم ذلك باستخدام محولات الجهد والتيار التي تحوّل الجهد والتيار إلى مستويات مختلفة. وتعتبر دوائر التحويل من العتاد الأساسي في الأنظمة الكهربائية، حيث تستخدم في العديد من التطبيقات المختلفة مثل توزيع الكهرباء، ونقل الطاقة عبر المسافات الطويلة، وتشغيل الأجهزة الكهربائية المختلفة.

الدوائر الكهربائية القوية هي تلك الدوائر التي تحتوي على تيار كهربائي عالي وقد تستخدم عادة في الصناعة أو في توزيع الكهرباء عبر الشبكات. والدوائر الكهربائية الضعيفة هي تلك التي تحتوي على تيار كهربائي منخفض وغالبًا ما تستخدم في الأجهزة الإلكترونية المنزلية والمكتبية والمنتجات الإلكترونية الأخرى. يتم تحديد الفرق بين الدوائر الضعيفة والقوية بناءً على الجهد الكهربائي الذي يتم تطبيقه على الدائرة، حيث أن الدوائر القوية يمكن أن تحتوي على جهد يتراوح بين مئات الفولتات إلى عدة كيلو فولتات، بينما تحتوي الدوائر الضعيفة على جهد يتراوح بين بضعة فولتات إلى عدة مئات من الفولتات.

قاعدة رائحة الكيمياء العضوية هي أن الروابط الكيميائية المختلفة بين الذرات في جزيئات الكيمياء العضوية تؤثر على رائحة المركب. وتعمل هذه الروابط على تحديد توزيع الكهرباء في الجزيء وثباته، حيث أن مناطق معينة في الجزيء قد تكون أكثر حساسية للتفاعل مع الروائح المناسبة أو الغير مناسبة، مما يؤثر على الرائحة الناتجة. وتعتبر الروائح العضوية من أهم الصفات التي يتم النظر إليها في الكيمياء العضوية لتحديد خصائص المركبات.

الانتشار في الموائع يحدث بسبب تحرك الجزيئات في المواد المختلفة، ويتم تحديد السرعة والاتجاه الذي يتحرك بها الجزيئات بواسطة القوى المرتبطة بالجزيئات ودرجة الحرارة والضغط.

وهناك أسس فيزيائية مختلفة للانتشار في الموائع، وتشمل:

1- الانتشار العشوائي: حيث تتحرك الجزيئات في المواد بشكل متناقض وعشوائي، وتتفاعل مع بعضها البعض ومع الأسطح المحيطة بها لتسهيل الحركة في السمك الزمني للمادة.

2- الانتشار الثرمالي: حيث تؤثر درجة الحرارة على حركة الجزيئات في المواد وتزيد من سرعتها، مما يجعل الانتشار أسرع.

3- الانتشار الناتج عن الضغط: حيث يتحرك الجزيئات في الموائع تحت تأثير الضغط والتركيز، ويحدد الفرق في الضغط بشكل كبير سرعة الانتشار.

4- الانتشار اليكتروكيميائي: حيث تتحرك الجزيئات في الموائع تحت تأثير الجهد الكهربائي الموجود بينهم، ويتم توزيع الكهرباء بشكل متساو في الداخل لإتمام الحركة بسرعة greater.

تصميم نظام القوى الكهربائية في الصناعة يتضمن العديد من الأساسيات التي يجب على المهندسين الكهربائيين أخذها في الاعتبار قبل الشروع في تصميم النظام، منها:

1- تحديد الحمل الكهربائي: يتم تحديد هذا العامل بناء على احتياجات العميل ومتطلبات معدات الإنتاج وهو حاسم لحساب تصميم النظام الكهربائي.

2- تحديد نوع الجهد والتردد: يتم تحديد هذا العامل بناء على تحديد أفضل أداء لكل مرحلة من مراحل الإنتاج وتوفير الطاقة الكهربائية.

3- تحديد نوع الكابلات والأطوال المحددة: يجب تحديد مواصفات الكابلات اللازمة وكيفية توصيلها لتلبية حاجيات الموقع وضمان سلامة التشغيل.

4- تحديد حجم المحولات الكهربائية: يتم تحديد هذا العامل بناء على حجم الحمل الكهربائي وفقًا للجهد والتردد المحددين.

5- تحديد الموارد المتاحة: عند تصميم نظام القوى الكهربائية للصناعة يجب أخذ في الحسبان الموارد المتاحة مثل مساحة النظام الكهربائي، الميزانية المخصصة،والموارد البشرية المطلوبة للصيانة والتشغيل.

6- تصميم نظام التوزيع الكهربائي: يجب تصميم مسار توزيع الكهرباء بدقة وفقًا للأنظمة الكهربائية الحالية وتحديد المسافات المفروضة بين الأسلاك داخل الدوائر الكهربائية.

7- تحديد وإعداد النظام الأمني للطاقة: يجب إيجاد حلول لحماية النظام الكهربائي من التلف والاجهاد الزائد، كما يجب وضع حماية ضد التيار المفرط (Overcurrent).

تعتمد الشبكات الكهربائية على نقل الطاقة الكهربائية من مولدات الكهرباء إلى المستخدمين عبر شبكة متكاملة من الأسلاك والكابلات والمحولات. وتتكون هذه الشبكة من عدة عناصر أساسية تشمل:

1. محطات توليد الكهرباء: تعمل محطات توليد الكهرباء على تحويل الوقود أو الطاقة الشمسية أو الرياح أو الطاقة النووية إلى طاقة كهربائية.

2. خطوط النقل: تستخدم خطوط النقل لنقل الكهرباء عبر الأراضي الطويلة مثل الولايات أو الدول. تتضمن خطوط النقل أبراج الكهرباء والأسلاك الكهربائية العالية.

3. المحولات: تستخدم المحولات لتحويل الجهد العالي إلى جهد منخفض أو العكس. وتستخدم هذه المحولات في المحطات الكهربائية وفي الشبكات الفرعية.

4. شبكات التوزيع: تعمل شبكات التوزيع على توزيع الكهرباء من الشبكات العالية الجهد إلى المستخدمين النهائيين مثل المنازل والشركات والمصانع.

5. عدادات الكهرباء: تستخدم عدادات الكهرباء لقياس كمية الكهرباء المستخدمة وفواتير الكهرباء.

6. أنظمة التحكم والاتصالات: تعتمد عمل الشبكات الكهربائية على أنظمة التحكم والاتصالات لضمان نقل الكهرباء بكفاءة وجودة عالية.

وبهذه الطريقة، يتم توزيع الكهرباء بشكل آمن وفعال من محطات التوليد إلى المستخدمين النهائيين.

هناك عدة طرق لتوزيع الكهرباء الصناعية ومنها:

1- النظام الجماعي (Distribution System) : وهو النظام الأكثر استخداماً في توزيع الكهرباء الصناعية، حيث يتم توصيل مجموعة من الأحمال الكهربائية إلى محولات التوزيع لتوزيع الجهد والتيار اللازمان للعمل.

2- النظام الفردي (Individual System) : وهو نظام يستخدم في الأحمال الصغيرة والمنازل، حيث يتم توصيل الأحمال مباشرةً إلى محطة التوزيع.

3- النظام الهجين (Hybrid System) : وهو نظام يجمع بين النظام الجماعي والنظام الفردي، حيث يتم استخدام محطات توليد كهرباء صغيرة في بعض المناطق النائية والبعيدة، وتتم توزيع الكهرباء بعد توليدها بواسطة محولات توزيع.

4- النظام الجزئي (Partial System) : وهو نظام يستخدم في الأحمال الكبيرة والمعقدة، حيث يتم توزيع الكهرباء إلى مجموعة من الأحمال الكبيرة، وهناك تفرعات للتوزيع الثانوي للأحمال الصغيرة.

هناك عدة طرق لتوزيع الكهرباء الصناعية ومنها:

1- النظام الجماعي (Distribution System) : وهو النظام الأكثر استخداماً في توزيع الكهرباء الصناعية، حيث يتم توصيل مجموعة من الأحمال الكهربائية إلى محولات التوزيع لتوزيع الجهد والتيار اللازمان للعمل.

2- النظام الفردي (Individual System) : وهو نظام يستخدم في الأحمال الصغيرة والمنازل، حيث يتم توصيل الأحمال مباشرةً إلى محطة التوزيع.

3- النظام الهجين (Hybrid System) : وهو نظام يجمع بين النظام الجماعي والنظام الفردي، حيث يتم استخدام محطات توليد كهرباء صغيرة في بعض المناطق النائية والبعيدة، وتتم توزيع الكهرباء بعد توليدها بواسطة محولات توزيع.

4- النظام الجزئي (Partial System) : وهو نظام يستخدم في الأحمال الكبيرة والمعقدة، حيث يتم توزيع الكهرباء إلى مجموعة من الأحمال الكبيرة، وهناك تفرعات للتوزيع الثانوي للأحمال الصغيرة.

يمكن التحكم في الكهرباء الساكنة باستخدام الأجهزة والمعدات اللازمة التي تستخدم لهذا الغرض. ومن بين هذه الأجهزة والمعدات:

1- مجموعات التحكم الكهربائية: وهي عبارة عن أجهزة تستخدم لتحويل الكهرباء الساكنة إلى حركية، وتساعد في التحكم في توزيع الكهرباء وتحويلها وفقًا للاحتياجات المحددة لذلك.

2- الترانسفورمر: وهو جهاز يستخدم لتحويل الجهد العالي إلى جهد منخفض، مما يساعد على توفير الكهرباء بشكل أكبر.

3- الكونتاكتور: وهو جهاز يستخدم للتحكم في توزيع الكهرباء وتحويلها لإدارة الأحمال، وتساعد على توفير الكهرباء بشكل أكبر على المدى الطويل.

4- الأجهزة الأوتوماتيكية: وهي أجهزة تستخدم لتحسين توزيع الكهرباء وتحويلها وفقاً للاحتياجات المحددة لذلك، حيث يتم الاستقرار على نظام الجهد المناسب.

5- الأجهزة الحماية: وهي أجهزة تستخدم لحماية الابتكارات الإلكترونية من أي ضرر قد يتعرضون له في حالات تغير الجهد الكهربي.

هناك عدة طرق لتوزيع الكهرباء الصناعية ومنها:

1- النظام الجماعي (Distribution System) : وهو النظام الأكثر استخداماً في توزيع الكهرباء الصناعية، حيث يتم توصيل مجموعة من الأحمال الكهربائية إلى محولات التوزيع لتوزيع الجهد والتيار اللازمان للعمل.

2- النظام الفردي (Individual System) : وهو نظام يستخدم في الأحمال الصغيرة والمنازل، حيث يتم توصيل الأحمال مباشرةً إلى محطة التوزيع.

3- النظام الهجين (Hybrid System) : وهو نظام يجمع بين النظام الجماعي والنظام الفردي، حيث يتم استخدام محطات توليد كهرباء صغيرة في بعض المناطق النائية والبعيدة، وتتم توزيع الكهرباء بعد توليدها بواسطة محولات توزيع.

4- النظام الجزئي (Partial System) : وهو نظام يستخدم في الأحمال الكبيرة والمعقدة، حيث يتم توزيع الكهرباء إلى مجموعة من الأحمال الكبيرة، وهناك تفرعات للتوزيع الثانوي للأحمال الصغيرة.