ما هي طرق توزيع الطاقة الكهربائية

تتنوع الدوائر الكهربائية المستخدمة في أنظمة وحدات التحكم الصناعي بحسب النوع والمجال الصناعي المستخدم فيه النظام. ومن بين الدوائر الشائعة التي قد تستخدم في هذه الأنظمة:

1- دائرة التحكم الكهربائية: وهي الدائرة التي تستخدم لتحديد عمليات تشغيل وإيقاف المعدات والأجهزة في النظام الصناعي وذلك باستخدام المفاتيح والمؤشرات والحساسات الخاصة بالنظام.

2- دائرة الحماية: وهي الدائرة التي تتحكم في توزيع الطاقة الكهربائية وتمنع الأضرار المحتملة من خلال استخدام الكثير من أنواع الحماية مثل الفصل الذاتي والعواكس والمفاتيح والمفاتيح الغاطسة.

3- دائرة القوة: وهي الدائرة التي تسيطر على تشغيل وإيقاف المحركات والمضخات والصمامات وغيرها من المعدات وتنظم القوة والتدفق في المحركات والأجهزة الأخرى.

4- دائرة الإشارة: وهي الدائرة التي تعمل على جمع البيانات والمعلومات وتحويلها إلى ثلاث عوامل رئيسية هي المستوى والتدفق والاتجاه بما يمكن التحكم في العمليات الصناعية.

5- دائرة التحكم الآلي: وهي الدائرة التي تعمل على تنظيم أداء المعدات والآلات والمحركات وذلك باستخدام متحكمات برمجية مثل المتحكمات المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) والمتحكمات المتقدمة.

أنظمة التحكم في المحطات الكهربائية هي عبارة عن أجهزة مختلفة تساعد على مراقبة وتحكم في عملية توزيع الطاقة الكهربائية في المحطات الكهربائية. وتتضمن هذه الأنظمة عادة عدة مكونات وأجهزة مثل:

1. لوحات التحكم: وتعتبر هذه اللوحات هي أجهزة التحكم الرئيسية في المحطة الكهربائية، حيث تتيح للمهندسين والفنيين التحكم بعملية توزيع الطاقة الكهربائية.

2. الحواسيب والبرمجيات: وتتيح للمهندسين والفنيين التحكم الدقيق بالعديد من عمليات المحطة الكهربائية، مثل مراقبة تدفق الكهرباء والتحكم في معدلات الشحن والإفراج.

3. الأجهزة الكهربائية المختلفة: وتشمل هذه الأجهزة المفاتيح والمحولات والمحركات والتحويلات. وتساعد في السيطرة على تدفق الكهرباء وتوزيعها بكفاءة في المحطة الكهربائية.

4. أنظمة الحماية: وتعمل هذه الأنظمة كحواجز وقائية ضد المخاطر المحتملة في المحطة الكهربائية، مثل الحريق والانفجار والجهد الزائد والتيار المفرط.

5. الشبكات اللاسلكية: وتتيح لفرق الصيانة والإدارة في المحطة الكهربائية الوصول إلى الأنظمة بسهولة وسرعة ودون الحاجة إلى الاعتماد على الأسلاك والكابلات المعقدة.

هناك عدة دوائر كهربائية تستخدم في أنظمة الطاقة الشمسية، ومن أهمها:

1. دائرة التوصيل الكهربائي (Electrical Connection Circuit): تستخدم لتوصيل الألواح الشمسية ببعضها البعض لزيادة الجهد الكهربائي والتيار.

2. دائرة التحكم والمراقبة (Control and Monitoring Circuit): تستخدم لرصد وتحكم في أداء الألواح الشمسية ونظام البطارية والتحكم في تحويل الطاقة.

3. دائرة التحويل (Conversion Circuit): تستخدم لتحويل الطاقة المستخرجة من الألواح الشمسية إلى طاقة كهربائية تستخدم لتشغيل الأجهزة المنزلية أو تخزينها في البطارية.

4. دائرة البطارية (Battery Circuit): تستخدم لتخزين الطاقة الكهربائية المستخرجة من الألواح الشمسية للاستخدام في وقت لاحق عندما لا يكون هناك ضوء شمس.

5. دائرة التوزيع (Distribution Circuit): تستخدم لتوزيع الطاقة الكهربائية المستخرجة من الألواح الشمسية والبطارية إلى الأجهزة المنزلية المختلفة.

هذه هي بعض الدوائر الرئيسية المستخدمة في أنظمة الطاقة الشمسية، ويتم تصميم الدوائر بناءً على احتياجات النظام وحجم الألواح الشمسية والبطارية والأجهزة المتصلة بها.

الدوائر التوصيلية هي نوع من الدوائر الكهربائية التي تم تصميمها لربط المكونات الكهربائية معًا من خلال الأسلاك والموصلات. وتهدف هذه الدوائر إلى إعطاء الطاقة للأجهزة الكهربائية وتوصيلها بالأجهزة الأخرى. علاوة على ذلك ، تستخدم الدوائر التوصيلية أيضًا للتحكم في توزيع الطاقة الكهربائية بين المكونات الكهربائية.

في المقابل ، تستخدم الدوائر الوظيفية للتحكم في وظائف المكونات الكهربائية وتحديد العمليات التي يجب تنفيذها. وتتضمن الدوائر الوظيفية الثنائيات ، المكبرات ، الأجهزة الإلكترونية والتيار العالي الذي يتحكم في الطاقة المتناهية الصغر. وهذه الدوائر تشكل عادة جزءًا من الأنظمة الإلكترونية الأكبر التي تستخدم في المرافق العامة والمنازل والمكاتب والمصانع.

تستخدم محولات التيار في الأنظمة الكهربائية لتحويل تيار الكهرباء من جهد إلى جهد آخر، وتستخدم عادةً في الأنظمة التي تعتمد على توزيع الطاقة الكهربائية. يتم توصيل محول التيار بالشبكة الكهربائية ويحول التيار من الجهد العالي (حوالي 69 كيلوفولت أو أكثر) إلى جهد أقل (مثل 480 فولت أو 240 فولت في الولايات المتحدة) المستخدم في المنازل والمباني التجارية. وتستخدم محولات التيار أيضًا في الأنظمة الصناعية والتي تستخدم جهد أعلى لتشغيل المحركات والآلات. ويتم توصيل المحولات بالأسلاك الكهربائية والدوائر الكهربائية، ويحتوي المحول عادةً على ملفين من الأسلاك الملفوفة حول قلب مشترك، مع اقتراب الجهد العالي في ملف واحد وانتقال التيار المحول إلى الملف الآخر بجهد أقل.

يعد التحكم الإلكتروني أحد العناصر الأساسية في مجال الطاقة الكهربائية، ويقوم بالعديد من الأشياء الهامة، من بينها:

1- التحكم في توزيع الطاقة الكهربائية: يقوم التحكم الإلكتروني بتحديد كمية الطاقة المستخدمة في كل مكان، وتوزيع الكمية المتاحة بشكل مناسب بين الأجهزة الكهربائية.

2- حماية الأجهزة الكهربائية: يحمي التحكم الإلكتروني الأجهزة الكهربائية من الإجهاد الزائد والتيار المفرط الذي يمكن أن يؤدي إلى حدوث مشاكل فيها.

3- تحسين أداء الأجهزة الكهربائية: يعمل التحكم الإلكتروني على تحسين أداء الأجهزة الكهربائية، مثل التحكم في سرعة المحركات، وضبط درجة الحرارة في المراجل الحرارية.

4- الحفاظ على الطاقة الكهربائية: يستخدم التحكم الإلكتروني أساليب فعّالة لتقليل استهلاك الطاقة الكهربائية، مثل اعتماد التقنيات الحديثة لتحسين كفاءة استخدام الطاقة في الأجهزة الكهربائية.

يتم توزيع الطاقة الكهربائية في المغناطيسية الكهربائية عبر الدوائر الكهربائية المختلفة المتصلة بالمغناطيس أو الإلكترومغناطيس. عندما يتم تفعيل المغناطيس الكهربائي، يتم إنتاج تيار كهربائي في الدائرة المتصلة به، ويتم استخدام هذا التيار لتشغيل الأجهزة الكهربائية أو تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية أو حرارية. يتم توزيع الطاقة الكهربائية خلال هذه الدوائر عن طريق مقاومات الدوائر، والتي تساعد على الحفاظ على تدفق الطاقة ومنع تلف الأجهزة الكهربائية. وتستخدم أيضاً حماية الدوائر الكهربائية لمنع التيار الزائد والحرارة الزائدة من الفشل في الأجهزة الكهربائية والتحكم في توزيع الطاقة الكهربائية في المغناطيسية الكهربائية.

اللوحة الرئيسية هي الجزء الرئيسي في جهاز الكمبيوتر وتعتبر العمود الفقري لها. تحتوي اللوحة الرئيسية على العديد من المكونات الأساسية مثل وحدة المعالجة المركزية (CPU) و وحدة معالجة الرسوميات (GPU) و الذاكرة العشوائية (RAM) و القرص الصلب ومنافذ الاتصالات والموصلات الأخرى التي تربط جميع المكونات مع بعضها البعض. تتحكم اللوحة الرئيسية في توزيع الطاقة الكهربائية والإشارات بين جميع المكونات في الجهاز وتساعد في تشغيل الكمبيوتر بالكامل.

تحتوي الغواصة النووية على عدد من المكونات الهامة والضرورية لعملها، ومن أبرز هذه المكونات:

1- المفاعل النووي: وهو الجهاز الذي يولد الطاقة النووية، وهو يتألف من العديد من القضبان النووية.

2- المحرك الكهربائي: وهو المحرك الذي يعمل على توليد الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل الغواصة.

3- البطاريات: وهي تستخدم كمصدر للطاقة الكهربائية في حالة عدم توفر الطاقة النووية، وتستخدم أيضاً لتوفير القدرة الإضافية لتشغيل المحركات في حالات الطوارئ.

4- النظام الكهربائي: وهو النظام الذي يعمل على توزيع الطاقة الكهربائية في الغواصة.

5- الأنظمة الإلكترونية: وتشمل هذه الأنظمة أنظمة الرادار والأنظمة الإلكترونية الأخرى التي تساعد على الاتصال مع الأنظمة الأخرى، وتوجيه الغواصة وتحديد مواقع الأهداف.

6- نظام التهوية والتكييف: وهو النظام الذي يعمل على إدارة هواء الغواصة وإبقاءها في حالة التشغيل الصحية والمناسبة، بما في ذلك تصفية الهواء وإزاحة غازات العادم.

7- الأسلحة والأنظمة الدفاعية: وتشمل هذه الأنظمة أنظمة الوقاية من الهجمات الخارجية والغواصات الأخرى، وأيضاً الصواريخ والبحار المضادة للسفن والأهداف الأخرى.

نظم دعم القرار الكهربائية هي نظم تستخدم التقنيات الحاسوبية والإحصائية والرياضية لمساعدة المتخذين للقرارات في صنع قرارات فعالة ومنطقية في مجال الطاقة الكهربائية. وتعتمد هذه النظم على مجموعة من المعطيات والمؤشرات الاقتصادية والبيئية والاجتماعية والتقنية لتقديم توصيات وحلول مبنية على البيانات والأدلة. ومن أمثلة هذه النظم: نظام تخطيط الطاقة الكهربائية، ونظام تحليل الأحمال الكهربائية، ونظام توزيع الطاقة الكهربائية.