آشنایی با مهندسی برق- قدرت

از یک دید کلی شاخه قدرت مهندسی برق به چه مباحثی می‌پردازد؟ 

تولید انرژی الکتریکی، انتقال آن از نیروگاه به مراکز مصرف و توزیع آن در میان مصرف‌کننده‌ها با کیفیت مناسب،با قابلیت اطمینان مطلوب و به صورت اقتصادی موضوع تمامی مباحث علم قدرت است. 

در قسمت تولید به بررسی انواع نیروگاه‌ها و روش‌های تولید برق پرداخته می‌شود.سپس انر‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ژ‍ی الکتریکی از طریق ترانسفورماتورهای قدرت به شبکه انتقال تحویل داده میشود.شبکه انتقال در واقع یک مدار الکتریکی غربالی گسترده است.منظور از گسترده بودن یعنی بر عکس مدار های الکترونیکی در آن ابعاد مدار مهم بوده و متغیرهای الکتریکی وابسته به

برای کامل خواندن متن به ادامه مطلب مراجعه کنید.

 زمان و مکان هستند.در محل های گوناگون این شبکه غربالی ترانسفورماتورهای کاهنده قرار دارند که سطح ولتاژ را در جند مرحله کاهش داده و انرژی الکتریکی را به شبکه توزیع تحویل میدهند.شبکه های توزیع برق که معمولا شعاعی هستند انرژی الکتریکی را در اختیار مصرف کنندگان گوناگون صنعتی ،تجاری ،مسکونی، کشاورزی و…قرار میدهند.در این شاخه به تازگی موضوع انرژی‌های نو وارد شده که به تولید برق به روشهایی غیر مرسوم میپردازد.نیروگاه های زمین گرمایی،نیروگاه های خورشیدی وپیل های سوختی از این جمله اند. پیل‌های سوختی یکی از ابزارهای جدید تولید برق هستند که به خاطر مزیات فراوان امروزه حجم عظیمی از تحقیقات این شاخه را به خود اختصاص داده‌اند. در یک پیل سوختی هدف تولید انرژی الکتریکی از طریق ترکیب گاز هیدروژن با اکسیژن است.به طوری که از ترکیب ایندو برق DC تولید میشود.این برق DC توسط مبدل های AC/DC میتواند به شبکه وصل شود یا دراختیار خودرو برقی قرار گیرد.

لطفاً کمی راجع به زیرشاخه‌های قدرت در سطح کارشناسی ارشد و دکتری توضیح دهید. 

قدرت هم‌اکنون به پنج زیرشاخه تقسیم شده است: الکترونیک قدرت، فشار قوی، سیستم‌های قدرت، ماشین‌های الکتریکی و تبدیل انرژی و مدیریت انرژی الکتریکی.

در زیرشاخه الکترونیک قدرت هدف اصلی در شبکه های توزیع بالابردن کیفیت توان (power quality) و قابلیت اطمینان است. منظور از کیفیت توان این است که یک موج سینوسی تا حد امکان بدون اعوجاج به دست مصرف‌ کننده برسد.

در سیستم های انتقال ،کنترل سیلان توان اکتیو و راکتیو موضوع دیگری است که تحت عنوان FACTS(Flexhble AC Transmition System) در این زیرشاخه مطرح شده است. در گذشته سیستم‌های قدرت فقط قادر به انتقال توان بودند، اما امروزه با پیشرفت الکترونیک قدرت امکان کنترل سیلان توان در مسیرهای مورد نظر نیز میسر شده است .کاربرد دیگر الکترونیک قدرت در جهت کنترل متغیرهای ماشین های الکتریکی مانند گشتاور، سرعت، موقعیت و… است .این زیرشاخه درواقع حلقه رابط بین گرایش قدرت با الکترونیک وکنترل است.

– فشار قوی: این زیرشاخه رابط میان قدرت و فیزیک است. همانطور که فیزیک الکترونیک به توجیه فیزیکی پدیده‌های الکترونیکی در نیمه هادیها می‌پردازد، در این زیرشاخه پدیده‌های فشار قوی مانند بروز قوس، شکست الکتریکی،رفتار عایقها و…تبیین فیزیکی پیدا می‌کنند. البته در این زیرشاخه پدیده‌های فراوانی نیز مثل دلائل بروز صاعقه هستند که هنوز کاملا از لحاظ فیزیکی توجیهی پیدا نکرده‌اند.

– سیستم‌های قدرت: در این زیرشاخه به تحلیل مداری سیستم‌های قدرت پرداخته می‌شود. اینجا همه چیز در یک چارچوب منظم ریاضی قرار می‌گیرد و به همه سئوالات به کمک روشهای ریاضی پاسخ داده می‌شود. بسیاری از دانشجویانی که از ریاضیات قوی برخوردارند و در درس مدارهای الکتریکی نیز شاخص بوده اند،این شاخه را برای ادامه تحصیل در قدرت انتخاب می‌کنند.

– ماشین‌های الکتریکی و تبدیل انرژی: چگونه حرکت به برق و برق به حرکت تبدیل می‌شود؟ معادلات ماکسول در الکترومغناطیس چگونه در این تبدیل انرژی به کار می‌روند؟ اینها مباحثی است که در این زیرشاخه مطرح می‌شود. موضوعات این درس در درس ماشین‌های الکتریکی که همه مهندسان برق باید بگذرانند،مطرح می شود.اهمیت این درس درحدی است که دانشجویان مهندسی مکانیک، صنایع و نساجی نیز آنرا تحت عنوان مبانی مهندسی برق می گذرانند.

– مدیریت انرژی الکتریکی: این زیرشاخه برای اولین بار در دانشگاه صنعتی امیرکبیر در سطح کارشناسی ارشد قدرت تعریف و معرفی شده است. نظر به اهمیت بالای منابع انرژی و دستیابی به انرژی‌های نو این گرایش به منظور تربیت متخصص برای ساماندهی به سیستم تولید و مصرف انرژی در کشور در شاخه قدرت ارائه شد. 

در آینده وضعیت قدرت در کشور به چه شکل خواهد بود؟ آیا مهندسان این رشته در بازار کار دچار مشکل نخواهند شد؟

هم‌اکنون حدود ۳۵۰۰۰ مگاوات نیروگاه نصب شده در کشور داریم که به تولید برق می‌پردازند. طبق برآوردهای به عمل آمده در ۱۲-۱۰ سال آینده به علت افزایش مصرف برق ما به ۶۵۰۰۰ مگاوات نیروگاه نیاز داریم، یعنی تقریباً دوبرابر چیزی که الان موجود است. تاسیس این نیروگاهها و به دنبال آن تاسیس خطوط انتقال لازم و ساخت ترانسفورماتورها و تجهیزات گوناگون سیستم قدرت، امنیت شغلی بسیار بالایی را برای مهندسی قدرت به ارمغان می‌آورد. از طرفی مهندسین قدرت حقوق بالاتری نسبت به دیگر مهندسان برق دریافت می‌کنند. بنابراین وضعیت شغلی و درآمدی خوبی در انتظار مهندسی قدرت خواهد بود. گستردگی خدمات آنها باعث می شود که حتی با دور شدن از مراکز استانها باز به خدمات آنها نیازمند باشیم.یعنی امکان دارد در گرایشهای دیگر برق در شهرستانها با بیکاری مواجه شویم. ولی در مهندسی برق- قدرت اِن موضوع اصلا مطرح نمی باشد.

نکته دیگر صدور خدمات مهندسی قدرت ما به کشورهایی نظیر سوریه، جمهوری آذربایجان، ترکیه و ارمنستان و…است. قدرت جزو معدود شاخه‌های مهندسی ایران است که اینگونه به صدور خدمات خود به خارج از کشور می‌پردازد وانتظار میرود با گسترش تبادلات برق با کشورهای هم جوار عراق وافغانستان بتوانیم به بازار برق این کشورها نیز وارد شویم. 

آقای دکتر آیا پیوستن به WTO می‌تواند مشکلات صنعت ما را حل کند؟

پیوستن به Word Trade Organization   WTO به صنایعی اجازه ادامه فعالیت در داخل کشور می‌دهد که قدرت رقابت در بازار جهانی را داشته باشند. صنایعی که به کمک یارانه‌ها و کمک‌های جانبی بیست و پنج ساله روی پای خود ایستاده‌اند از میان خواهند رفت. بنابراین با توجه به سیاست‌گذاری‌های اقتصاد جهانی پیوستن به WTO موجب پیشرفت صنایع قوی و از طرف دیگر نابودی صنایع ضعیف ما خواهد شد. به نظر من ما باید در صنعت تخصصی شویم و این تخصص‌ها را صنایعی که قابلیت پیشرفت داریم مشخص کنیم. ورود به WTO نه تنها به صنعت قدرت ما لطمه‌ای وارد نمی‌کند بلکه موجب بهبود کیفیت آن نیز خواهدشد. از طرفی صنعت قدرت برای پیشرفت خود مجبور به استفاده از پتانسیل‌های تحقیقاتی دانشگاه‌هاست چون من انتظار دارم که بخش خدمات مهندسی برق قدرت در این شرایط جدید خود را نشان دهد.

البته با توجه به اختلاف نظر بین کارشناسان و تفاوتهای فاحش در پیش‌بینی‌ها نتیجه دقیق را گذشت زمان مشخص خواهد کرد.

www.teyf.com