📘 ملخصات وشرح كتاب توليد الطاقة الكهربائية ⏤ ريزان منلا محمد

ركن الإلكترونيات والكهرباء Electronics and Electricity - 📖 ❞ كتاب توليد الطاقة الكهربائية ❝ ⏤ ريزان منلا محمد 📖

█ حصريا تحميل كتاب توليد الطاقة الكهربائية مجاناً PDF اونلاين 2022

الطاقة العظمى التي تمثل قلب العالم الحديث إن عملية أو إنتاج هي الحقيقة تحويل من شكل آخر حسب مصادر المتوفرة مراكز الطلب وحسب الكميات المطلوبة لهذه الأمر الذي يحدد أنواع محطات التوليد وكذلك الاستهلاك وأنواع الوقود ومصادره كلها تؤثر تحديد نوع المحطة ومكانها وطاقتها أنواع : نذكر هنا المستعملة صعيد عالمي ونركز الأنواع بلادنا : محطات البخارية محطات النووية المائية المد والجزر محطات ذات الاحتراق الداخلي (ديزل – غازية) محطات بواسطة الرياح بالطاقة الشمسية 1 البخارية تعتبر محولا للطاقة (Energy Converter) وتستعمل هذه المحطات مختلفة مثل الفحم الحجري البترول السائل الغاز الطبيعي الصناعي تمتاز بكبر حجمها ورخص تكاليفها بالنسبة لإمكاناتها الضخمة كما تمتاز بإمكانية استعمالها لتحلية المياه المالحة يجعلها ثنائية الإنتاج خاصة البلاد تقل فيها العذبة اختيار مواقع Site Selection of Steam Power Station تتحكم اختيار المواقع المناسبة لمحطات الحرارية عدة عوامل مؤثرة نذكر منها ما يلي : القرب وسهولة نقله إلى وتوفر وسائل النقل الاقتصادية القرب مياه التبريد لأن المكثف يحتاج كميات كبير لذلك تبنى عادة شواطئ البحار بالقرب مجاري الأنهار استهلاك لتوفير تكاليف إنشاء خطوط المدن والمناطق السكنية والمجمعات التجارية والصناعية وتعتمد استعمال المتوفر وحرقه أفران لتحويل الكيميائية طاقة حرارية اللهب الناتج ثم تسخين مراجل (BOILERS) وتحويلها بخار درجة حرارة وضغط معين تسليط هذا البخار عنفات توربينات بخارية صممت الغاية فيقوم السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول ميكانيكية يربط المولد الكهربائي ربطا مباشرا مع فيدور (AL TERNATOR) بنفس السرعة وباستغلال المغناطيسية الدوارة (ROTOR) والجزء الثابت (STATOR) منه تتولد طرفي الجزء اللازمة والرسم التمثيلي رقم يبين مسلسل أول حرق حتى لا يوجد فوارق أساسية بين تستعمل المختلفة إلا حيث طرق نقل وتخزين وتداول وحرق وقد كان شائعا أواخر القرن الماضي وأوائل أن اكتشاف واستخراج ومنتوجاته احدث تغييرا جذريا اصبح يستعمل بنسبة تسعين بالمئة لسهولة وتخزينه وحرقة إن بصورة وقود سائل غازي مكونات : تتألف عامة الأجزاء الرئيسية التالية : أ ) الفرن : Furnace وهو عبارة عن وعاء لحرق ويختلف ونوع الوعاء وفقا لنوع المستعمل ويلحق به تخزين ونقل ورمي المخلفات الصلبة ب المرجل Boiler وهو يحتوي نقية تسخن لتتحول المياه الى وفي كثير الأحيان يكون والمرجل حيز واحد تحقيقا للاتصال المباشر المحترق والماء المراد تسخينه د وتختلف المراجل حجم وكمية المنتج وحدة الزمن ج العنفة التوربين Turbine وهي عنفة الصلب لها ويوصل جسم أسطواني مثبت لوحات مقعرة يصطدم فيعمل دورانها ويدور المحور بسرعة عالية جدا حوالي 3000 دورة بالدقيقة وتختلف العنفات الحجم والتصميم والشكل باختلاف وسرعته وضغطه ودرجة حرارته أي محطة د Generator هو مولد كهربائي مؤلف عض دوار مربوط مباشرة وعضو ثابت ويلف العضوين بالأسلاك النحاسية المعزولة لتنقل الحقل المغناطيسي الدوار وتحوله تيار أطراف العضو هـ المكثف: Condenser وهو يدخل اليه الأعلى الآتي بعد قد قام بتدويرها وفقد الكثير ضغطه أسفل داخل أنابيب حلزونية تعمل الضعيف تعود مرة أخرى مضخات و) المدخنة Chimney وهي مدخنة الآجر الحراري ( Brick) أسطوانية الشكل مرتفعة طرد مخلفات الغازية الجو ارتفاع شاهق للإسراع غازات والتقليل تلوث البيئة المحيطة بالمحطة ز) الآلات والمعدات المساعدة Auxiliaries وهي عدد المضخات والمحركات الميكانيكية والكهربائية ومنظمات ومعدات تحميص تساعد إتمام العمل 2 Nuclear Station محطات نوعا لأنها المبدأ وهو بالحرارة وبالتالي يعمل تدوير بدورها تدور وتتولد والفرق أنه بدل يحترق فيه مفاعل ذري الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة الطبقة الخارجية للذرة وتستغل الهائلة غليان ذي ضغط عال تحتوي الذري جدار عازل وواق الإشعاع يتكون طبقة الناري وطبقة الحديد الأسمنت تصل سمك مترين وذلك لحماية العاملين والبيئة التلوث بالإشعاعات الذرية أن نووية نفذت عام 1954 وكانت الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميغاواط ومحطات غير مستعملة العربية الآن ولكن كثيفة البحر الأحمر والبحر الأبيض المتوسط والخليج العربي الكهرباء ولتحلية 3 Hydraulic Stations حيث توجد أماكن كالبحيرات ومجاري يمكن التفكير بتوليد إذا كانت طبيعة الأرض تهطل الأمطار تجري جبلية ومرتفعة ففي الحالات مساقط أما انحدار خفيف فيقتضي عمل سدود الأماكن مجرى النهر لتخزين تنشاء السدود هو الحال نهر النيل بني السد العالي وبنيت معه كهرباء بلغت قدرتها المركبة 1800 وعلى الفرات شمال سوريا سد ومحطة 800 انظر (6 6) إذا منحدرا كبيرا فيمكن تحويرة باتجاه أحد الوديان المجاورة وعمل شلال اصطناعي بالإضافة الشلالات الطبيعية تستخدم لتوليد حاصل شلالات نياغرا كندا والولايات المتحدة وبصورة أية كمية موجودة تحتوي كامنة موقعها فإذا هبطت ادنى تحولت الكامنة حركية وإذا سلطت توربينة مائية دارت كبيرة وتكونت التوربينة ربطت تولد كهربائية Components Hydro Electric Station تتألف مساقط (المجرى المائل) Penstock وهو أنبوب أكثر اسفل أعلى الشلال مدخل وتسيل سكر أوله (بوابة) (VALVE) وسكر آخره للتحكم تجدر الإشارة وبوابات التحكم وأقنية الموصلة للأنابيب المائلة تختلف وأماكن تواجدها ب التوربين: Turbine تكون والمولد مكان مركبين رأسي يركب فوق وعندما تفتح البوابة الأنابيب تتدفق تجاويف فتدور وتدير معها أنبوبة السحب Draught Tubes بعد المتدفقة فلا بد سحبها للخارج ويسر لا تعوق الدوران لذا توضع بأشكال لسحبها د) المعدات والآلات Auxiliaries تحتاج آلي العديد والبوابات والمفاتيح تنظيم سرعة وغيرها 4 والجزر Tidal Stations المد الظواهر المعروفة عند سكان سواحل فهم يرون ترتفع بعض ساعات اليوم وتنخفض البعض الآخر يعلمون الارتفاع ناتج جاذبية القمر عندما قريبا السواحل وان ذلك الانخفاض يحدث بعيدا يغيب علما يدور حول مدار أهليجي بيضاوي كل شهر هجري وأن نفسها أربع وعشرين ساعة ركزنا الانتباه وكان ينيره الليل فهذا معناه قريب المكان جاذبيته قوية وبعد مضي أثنى عشرة الوقت بالجزء المقابل قطريا ذاته بعدا زائدا بطول قطر الكرة الأرضية فيصبح اتجاه معاكسة ينخفض مستوى واكثر بلاد شعورا بالمد الطرف الشمالي الغربي فرنسا مد وجزر المحيط الأطلسي شبه جزيرة برنتانيا ثلاثين مترا أنشئت هناك بقدرة 400 فتديرها الصاعدة الهابطة وتديرها ومن يكثر الشمالية للخليج منطقة الكويت يصل 11 الظاهرة تستغل المناطق 5 Internal Combustion Engines محطات الآت (Fuel Oil) غرف احتراق مزجها بالهواء بنسب معينة فتتولد نواتج وهي مرتفع تستطيع تحريك المكبس حالة ماكينات الديزل حركة دورا نية توليد Diesel Station تستعمل كثيرة دول الخليج وخاصة الصغيرة والقرى التشغيل وسرعة الإيقاف ولكنها تحتاج نسبيا فان كلفة المنتجة منها تتوقف أسعار ومن ناحية وحدات قدرات (3 فقط) وهذا المولدات سهلة التركيب وتستعمل حالات الطوارئ أثناء فترة ذروة الحمل الحالة بالتوازي لسد احتياجات بالتوربينات Gas Turbine تعتبر العاملة حديثة العهد ويعتبر الشرق الأوسط اكثر البلدان استعمالا سعات وأحجام 1 250ميغاواط إقلاعها وإيقافها تتراوح دقيقتين وعشرة دقائق وفي معظم المملكة السعودية فتستعمل طوال بما الذروة ونجد الأسواق متنقلة لحالات الأحجام والقدرات ببساطتها ثمنها تركيبها صيانتها للتبريد الخام النقي الثقيل وتمتاز كذلك وأما سيئاتها فهي ضعف المردود يتراوح 15 25 % عمرها الزمني قصير وتستهلك اكبر بالمقارنة Turbines إن تتكون ما ضاغط الهواء The Air Compressor وهو يأخذ ويرفع عشرات الضغوط الجوية ب) غرفة Chamber وفيها يختلط المضغوط مكبس ويحترقان معا بواسطة بالاشتعال وتكون الغازات درجات توربين محورها أفقي صندوق تروس لتخفيف دوران تتناسب تدخل الناتجة فتصطدم بريشها الكثيرة العدد الضغط المنخفض يتسع الناحية) طريق Generator يتصل ذكرنا الحديثة تقسم توربينتين واحدة للضغط والسرعة العالية متصلة والثانية تسمى القدرة النحو التالي : مصافي قبل دخوله مساعد الأولي اما محرك ديزل وسائل الاشتعال آلات تبريد معدات قياس والضغط مرحلة مراحل القياس 6 Win Station يمكن استغلال تعتبر دائمة مراوح وعالية سبيل المثال مدن صغيرة الولايات واوروبا تستمد للاستهلاك اليومي بالرياح يبلغ طول شفرة مروحتها ولا غرو فقد طواحين قديما أوروبا قدرة حجر الرحى الأيام ينتقل الساحل الشرقي لاسكتلندا يرى المراوح تنتج المتنزه الشاطئ لبنان ترفع الملاحات لانتاج الملح 7 ما ينتج عنه أعمال تطبيقية أصبحت التداول التجاري الاستعمال المنزلي التجمعات الطلابية والعمالية الإلكترونيات الصناعية الإلكترونيات الاستطاعية (بالإنجليزية: Electronics تطبيق العناصر الإلكترونية الصلبة وتحويل [1][2][3] إنها أيضا تشير مواد بحثية الهندسة والالكترونية والتي تتعامل التصميم الحساب والتكامل لأنظمة معالجة الالكترونية الخطية والمتغيرة زمنياً أول جهاز عالي يعتمد الالكترونيات Mercury arc valve الأنظمة يتم خلال أنظمة تبديل نصف ناقلة الديودات الثايرستورات والترانزستورات في الأجهزة المنزلية المحول AC DC مايسمى المقوم المثالي التلفاز الحواسيب الشخصية شاحن البطاريات إلخ الاستطاعة الواطات مئات الواط فتعتبر أجهزة تغيير (الإنفرتر الصناعي) تعتمد للتحكمبالمحركات التحريضية مجال يبدأ قليلة الميغاواط يمكن تصنيف بالإلكترونيات اعتمادا الداخلة والخارجة لهذا الجهاز • من (مقوم) • من (إنفرتر) • من (مبدل to DC) • من AC) الدائرة مسار مغلق المكونات الموصولة فيما بينها ويمكن للتيار المرور عبرها المكون الأساسي لكل [1][2][3] تعد الدارات electronic circuits أساس النظم مجالات هندسية شتى والقياس ومعالجة ويعد الثنائي ذو الوصلة والترانزيستور الوسيلتين الفعالتين الأساسيتين تركيب دارة إلكترونية تتكون الدائرة بشكل أساسي مقاومة(resistor) ومكثف (capacitor) وترانزستور (transistor) والكثير الأخرى تجتمع لتكون يتم تدريس علم الجامعات مختلف أنحاء يعنى بتفاعل عناصر بعضها تتدرج الدوائر دائرة بسيطة مصدر فرق جهد ومقاومة (بطاريه وضوء صغير) دوائر معقدة مهندسين وساعات لتحليلها اللوحة للكميوتر يعتمد تحليل قانون رئيسي هو: V=I R أو V الجهد يساوي المقاومة (R) التيار(I) ثنائي الديود PN junction diode في بداية أنصاف النواقل semiconductors مادتي الجرمانيوم والسيليكون وقبل الاكتشاف المخبري للترانزيستورات المشاكل يجب التغلب عليها لصناعة الثنائيات استطاع المهندسون منتصف الخمسينات حل النقاط الحرجة المشكلات والدخول فعال تكنولوجيا الأجسام solid state يتشكل منطقتين متجاورتين النوع p,n تكون المنطقة n مليئة بالشحنات السالبة (إلكترونات electrons) والمنطقة p الموجبة (ثقوب holes) يفصل المنطقتين خالية الشحنات تدعى بالمنطقة المحرمة الخالية deplation region الشكل(1) بتطبيق انحياز(جهد مستمر) وصل النهاية للمنبع المستمر للثنائي والنهاية يمر جهة فإن انحياز عكسي يمنع التيار عبر لذا يستخدم تطبيقات أكثرها شيوعاً تقويم المتناوب السماح بالمرور ومنعه بالاتجاه المعاكس ركن والكهرباء and Electricity خاص بكتب مجانيه للتحميل

تسجيل دخول

📘 توليد الطاقة الكهربائية

الطاقة العظمى التي تمثل قلب العالم الحديث


إن عملية توليد أو إنتاج الطاقة الكهربائية هي في الحقيقة عملية تحويل الطاقة من شكل الى آخر حسب مصادر الطاقة المتوفرة في مراكز الطلب على الطاقة الكهربائية وحسب الكميات المطلوبة لهذه الطاقة ، الأمر الذي يحدد أنواع محطات التوليد وكذلك أنواع الاستهلاك وأنواع الوقود ومصادره كلها تؤثر في تحديد نوع المحطة ومكانها وطاقتها .

أنواع محطات التوليد :

نذكر هنا أنواع محطات التوليد المستعملة على صعيد عالمي ونركز على الأنواع المستعملة في بلادنا :

محطات التوليد البخارية .
محطات التوليد النووية .
محطات التوليد المائية .
محطات التوليد من المد والجزر
محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي (ديزل – غازية)
محطات التوليد بواسطة الرياح.
محطات التوليد بالطاقة الشمسية.
1-محطات التوليد البخارية

تعتبر محطات التوليد البخارية محولا للطاقة (Energy Converter)

وتستعمل هذه المحطات أنواع مختلفة من الوقود حسب الأنواع المتوفرة مثل الفحم الحجري أو البترول السائل أو الغاز الطبيعي أو الصناعي .

تمتاز المحطات البخارية بكبر حجمها ورخص تكاليفها بالنسبة لإمكاناتها الضخمة كما تمتاز بإمكانية استعمالها لتحلية المياه المالحة ، الأمر الذي يجعلها ثنائية الإنتاج خاصة في البلاد التي تقل فيها مصادر المياه العذبة .

اختيار مواقع المحطات البخارية Site Selection of Steam Power Station

تتحكم في اختيار المواقع المناسبة لمحطات التوليد الحرارية عدة عوامل مؤثرة نذكر منها

ما يلي :

القرب من مصادر الوقود وسهولة نقله إلى هذه المواقع وتوفر وسائل النقل الاقتصادية.
القرب من مصادر مياه التبريد لأن المكثف يحتاج إلى كميات كبير من مياه التبريد . لذلك تبنى هذه المحطات عادة على شواطئ البحار أو بالقرب من مجاري الأنهار.
القرب من مراكز استهلاك الطاقة الكهربائية لتوفير تكاليف إنشاء خطوط النقل . مراكز الاستهلاك هي عادة المدن والمناطق السكنية والمجمعات التجارية والصناعية
وتعتمد محطات التوليد البخارية على استعمال نوع الوقود المتوفر وحرقه في أفران خاصة لتحويل الطاقة الكيميائية في الوقود الى طاقة حرارية في اللهب الناتج من عملية الاحتراق ثم استعمال الطاقة الحرارية في تسخين المياه في مراجل خاصة (BOILERS) وتحويلها الى بخار في درجة حرارة وضغط معين ثم تسليط هذا البخار على عنفات أو توربينات بخارية صممت لهذه الغاية فيقوم البخار السريع بتدوير محور التوربينات وبذلك تتحول الطاقة الحرارية الى طاقة ميكانيكية على محور هذه التوربينات . يربط محور المولد الكهربائي ربطا مباشرا مع محور التوربينات البخارية فيدور محور المولد الكهربائي (AL TERNATOR) بنفس السرعة وباستغلال خاصة المغناطيسية الدوارة (ROTOR) من المولد والجزء الثابت (STATOR) منه تتولد على طرفي الجزء الثابت من المولد الطاقة الكهربائية اللازمة . والرسم التمثيلي رقم يبين مسلسل تحويل الطاقة من أول حرق الوقود حتى إنتاج الطاقة الكهربائية .

لا يوجد فوارق أساسية بين محطات التوليد البخارية التي تستعمل أنواع الوقود المختلفة إلا من حيث طرق نقل وتخزين وتداول وحرق الوقود . وقد كان استعمال الفحم الحجري شائعا في أواخر القرن الماضي وأوائل هذا القرن ، إلا أن اكتشاف واستخراج البترول ومنتوجاته احدث تغييرا جذريا في محطات التوليد الحرارية حيث اصبح يستعمل بنسبة تسعين بالمئة لسهولة نقله وتخزينه وحرقة إن كان بصورة وقود سائل أو غازي .

مكونات محطات التوليد البخارية :

تتألف محطات التوليد البخارية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية :

أ ) الفرن : Furnace

وهو عبارة عن وعاء كبير لحرق الوقود . ويختلف شكل ونوع هذا الوعاء وفقا لنوع الوقود المستعمل ويلحق به وسائل تخزين ونقل وتداول الوقود ورمي المخلفات الصلبة

ب ) المرجل : Boiler

وهو وعاء كبير يحتوي على مياه نقية تسخن بواسطة حرق الوقود لتتحول هذه المياه

الى بخار . وفي كثير من الأحيان يكون الفرن والمرجل في حيز واحد تحقيقا للاتصال

المباشر بين الوقود المحترق والماء المراد تسخينه .د

وتختلف أنواع المراجل حسب حجم المحطة وكمية البخار المنتج في وحدة الزمن .

ج ) العنفة الحرارية أو التوربين Turbine

وهي عبارة عن عنفة من الصلب لها محور ويوصل به جسم على شكل أسطواني مثبت به لوحات مقعرة يصطدم فيها البخار فيعمل على دورانها ويدور المحور بسرعة عالية جدا حوالي 3000 دورة بالدقيقة وتختلف العنفات في الحجم والتصميم والشكل باختلاف حجم البخار وسرعته وضغطه ودرجة حرارته ، أي باختلاف حجم محطة التوليد .

د ) المولد الكهربائي : Generator

هو عبارة عن مولد كهربائي مؤلف من عض دوار مربوط مباشرة مع محور التوربين وعضو ثابت .ويلف العضوين بالأسلاك النحاسية المعزولة لتنقل الحقل المغناطيسي الدوار وتحوله إلى تيار كهربائي على أطراف العضو الثابت . ويختلف شكل هذا المولد باختلاف حجم المحطة .

هـ ) المكثف: Condenser

وهو عبارة عن وعاء كبير من الصلب يدخل اليه من الأعلى البخار الآتي من التوربين بعد أن يكون قد قام بتدويرها وفقد الكثير من ضغطه ودرجة حرارته ، كما يدخل في هذا المكثف من أسفل تيار من مياه التبريد داخل أنابيب حلزونية تعمل على تحويل البخار الضعيف إلى مياه حيث تعود هذه المياه إلى المراجل مرة أخرى بواسطة مضخات خاصة .

و) المدخنة : Chimney

وهي عبارة عن مدخنة من الآجر الحراري ( Brick) أسطوانية الشكل مرتفعة جدا تعمل على طرد مخلفات الاحتراق الغازية إلى الجو على ارتفاع شاهق للإسراع في طرد غازات الاحتراق والتقليل من تلوث البيئة المحيطة بالمحطة .

ز) الآلات والمعدات المساعدة : Auxiliaries

وهي عبارة عن عدد كبير من المضخات والمحركات الميكانيكية والكهربائية ومنظمات السرعة ومعدات تحميص البخار التي تساعد على إتمام العمل في محطات التوليد .



2-محطات التوليد النووية : Nuclear Power Station

محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية لأنها تعمل بنفس المبدأ وهو توليد البخار بالحرارة وبالتالي يعمل البخار على تدوير التوربينات التي بدورها تدور الجزء الدوار من المولد الكهربائي وتتولد الطاقة الكهربائية على أطراف الجزء الثابت من هذا المولد .

والفرق في محطات التوليد النووية أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد هنا مفاعل ذري تتولد في الحرارة نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة في الطبقة الخارجية للذرة وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذي ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا.

تحتوي محطة التوليد النووية على الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية .

أن أول محطة توليد حرارية نووية في العالم نفذت في عام 1954 وكانت في الاتحاد السوفيتي بطاقة 5 ميغاواط . .

ومحطات التوليد النووية غير مستعملة في البلاد العربية حتى الآن . ولكن محطات التوليد الحرارية البخارية مستعملة بصورة كثيفة على البحر الأحمر والبحر الأبيض المتوسط والخليج العربي في توليد الكهرباء ولتحلية المياه المالحة .

3-محطات التوليد المائية : Hydraulic Power Stations

حيث توجد المياه في أماكن مرتفعة كالبحيرات ومجاري الأنهار يمكن التفكير بتوليد الطاقة ، خاصة إذا كانت طبيعة الأرض التي تهطل فيها الأمطار أو تجري فيها الأنهار جبلية ومرتفعة. ففي هذه الحالات يمكن توليد الكهرباء من مساقط المياه . أما إذا كانت مجاري الأنهار ذات انحدار خفيف فيقتضي عمل سدود في الأماكن المناسبة من مجرى النهر لتخزين المياه . تنشاء محطات التوليد عادة بالقرب من هذه السدود كما هو الحال في مجرى نهر النيل. وقد بني السد العالي وبنيت معه محطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 1800 ميغاواط . وعلى نهر الفرات في شمال سوريا بني سد ومحطة توليد كهرباء بلغت قدرتها المركبة 800 ميغاواط ، انظر الشكل رقم (6-6) .

إذا كان مجرى النهر منحدرا انحدار كبيرا فيمكن عمل تحويرة في مجرى النهر باتجاه أحد الوديان المجاورة وعمل شلال اصطناعي . هذا بالإضافة إلى الشلالات الطبيعية التي تستخدم مباشرة لتوليد الكهرباء كما هو حاصل في شلالات نياغرا بين كندا والولايات المتحدة . وبصورة عامة أن أية كمية من المياه موجودة على ارتفاع معين تحتوي على طاقة كامنة في موقعها . فإذا هبطت كمية المياه إلى ارتفاع ادنى تحولت الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية . وإذا سلطت كمية المياه على توربينة مائية دارت بسرعة كبيرة وتكونت على محور التوربينة طاقة ميكانيكية . وإذا ربطت التوربينة مع محور المولد الكهربائي تولد على أطراف العضو الثابت من المولد طاقة كهربائية .

مكونات محطة التوليد المائية : Components of Hydro-Electric Station

تتألف محطة توليد الكهرباء المائية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية.

مساقط المياه (المجرى المائل) Penstock
وهو عبارة عن أنبوب كبير أو أكثر يكون في اسفل السد أو من أعلى الشلال إلى مدخل التوربينة وتسيل في المياه بسرعة كبيرة . يوجد سكر في أوله (بوابة) (VALVE) وسكر آخر في آخره للتحكم في كمية المياه التي تدور التوربينة .

تجدر الإشارة الى أن السدود وبوابات التحكم وأقنية المياه الموصلة للأنابيب المائلة تختلف حسب كمية المياه وأماكن تواجدها .

ب. التوربين: Turbine

تكون التوربينة والمولد عادة في مكان واحد مركبين على محور رأسي واحد . يركب المولد فوق التوربينة . وعندما تفتح البوابة في اسفل الأنابيب المائلة تتدفق المياه بسرعة كبيرة في تجاويف مقعرة فتدور بسرعة وتدير معها العضو الدوار في المولد حيث تتولد الطاقة الكهربائية على أطراف هذا المولد .

ج ) أنبوبة السحب : Draught Tubes

بعد أن تعمل المياه المتدفقة في تدوير التوربين فلا بد من سحبها للخارج بسرعة ويسر حتى لا تعوق الدوران . لذا توضع أنابيب بأشكال خاصة لسحبها للخارج السرعة اللازمة.

د) المعدات والآلات المساعدة : Auxiliaries

تحتاج محطات التوليد المائية آلي العديد من الآلات المساعدة مثل المضخات والبوابات والمفاتيح ومعدات تنظيم سرعة الدوران وغيرها .

4-محطات التوليد من المد والجزر Tidal Power Stations

المد والجزر من الظواهر الطبيعية المعروفة عند سكان سواحل البحار . فهم يرون مياه البحر ترتفع في بعض ساعات اليوم وتنخفض في البعض الآخر . وقد لا يعلمون أن هذا الارتفاع ناتج عن جاذبية القمر عندما يكون قريبا من هذه السواحل وان ذلك الانخفاض يحدث عندما يكون القمر بعيدا عن هذه السواحل ، أي عندما يغيب القمر ، علما أن القمر يدور حول الأرض في مدار أهليجي أي بيضاوي الشكل دورة كل شهر هجري ، وأن الأرض تدور حول نفسها كل أربع وعشرين ساعة . فإذا ركزنا الانتباه على مكان معين ، وكان القمر ينيره في الليل ، فهذا معناه أنه قريب من ذلك المكان وان جاذبيته قوية . لذا ترتفع مياه البحر . وبعد مضي أثنى عشرة ساعة من ذلك الوقت ، يكون القمر بالجزء المقابل قطريا ، أي بعيدا عن المكان ذاته بعدا زائدا بطول قطر الكرة الأرضية فيصبح اتجاه جاذبية القمر معاكسة وبالتالي ينخفض مستوى مياه البحر .

واكثر بلاد العالم شعورا بالمد والجزر هو الطرف الشمالي الغربي من فرنسا حيث يعمل مد وجزر المحيط الأطلسي على سواحل شبه جزيرة برنتانيا إلى ثلاثين مترا وقد أنشئت هناك محطة لتوليد الطاقة الكهربائية بقدرة 400 ميغاواط . حيث توضع توربينات خاصة في مجرى المد فتديرها المياه الصاعدة ثم تعود المياه الهابطة وتديرها مرة أخرى .

ومن الأماكن التي يكثر فيها المد والجزر السواحل الشمالية للخليج العربي في منطقة الكويت حيث يصل أعلى مد إلى ارتفاع 11 مترا ولكن هذه الظاهرة لا تستغل في هذه المناطق لتوليد الطاقة الكهربائية .



5-محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي : Internal Combustion Engines

محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي هي عبارة عن الآت تستخدم الوقود السائل (Fuel Oil) حيث يحترق داخل غرف احتراق بعد مزجها بالهواء بنسب معينة ، فتتولد نواتج الاحتراق وهي عبارة عن غازات على ضغط مرتفع تستطيع تحريك المكبس كما في حالة ماكينات الديزل أو تستطيع تدوير التوربينات حركة دورا نية كما في حالة التوربينات الغازية .

توليد الكهرباء بواسطة الديزل Diesel Power Station
تستعمل ماكينات الديزل في توليد الكهرباء في أماكن كثيرة في دول الخليج وخاصة في المدن الصغيرة والقرى . وهي تمتاز بسرعة التشغيل وسرعة الإيقاف ولكنها تحتاج الى كمية مرتفعة من الوقود نسبيا وبالتالي فان كلفة الطاقة المنتجة منها تتوقف على أسعار الوقود . ومن ناحية أخرى لا يوجد منها وحدات ذات قدرات كبيرة . (3 ميغاواط فقط). وهذا المولدات سهلة التركيب وتستعمل كثيرة في حالات الطوارئ أو أثناء فترة ذروة الحمل . وفي هذه الحالة يعمل عادة عدد كبير من هذه المولدات بالتوازي لسد احتياجات مراكز الاستهلاك.

توليد الكهرباء بالتوربينات الغازية Gas Turbine
تعتبر محطات توليد الكهرباء العاملة بالتوربينات الغازية حديثة العهد نسبيا ويعتبر الشرق الأوسط من اكثر البلدان استعمالا لها . وهي ذات سعات وأحجام مختلفة من 1 ميغاواط الى 250ميغاواط ، تستعمل عادة أثناء ذروة الحمل في البلدان التي يوجد فيها محطات توليد بخارية أو مائية ، علما أن فترة إقلاعها وإيقافها تتراوح بين دقيقتين وعشرة دقائق.

وفي معظم الشرق الأوسط ، وخاصة في المملكة العربية السعودية ، فتستعمل التوربينات الغازية لتوليد الطاقة طوال اليوم بما فيه فترة الذروة . ونجد اليوم في الأسواق وحدات متنقلة من هذه المولدات لحالات الطوارئ مختلفة الأحجام والقدرات .

تمتاز هذه المولدات ببساطتها ورخص ثمنها نسبيا وسرعة تركيبها وسهولة صيانتها وهي لا تحتاج إلى مياه كثيرة للتبريد . كما تمتاز بإمكانية استعمال العديد من أنواع الوقود ( البترول الخام النقي – الغاز الطبيعي – الغاز الثقيل وغيرها ... ) وتمتاز كذلك بسرعة التشغيل وسرعة الإيقاف .

وأما سيئاتها فهي ضعف المردود الذي يتراوح بين 15 و 25 % كما أن عمرها الزمني قصير نسبيا وتستهلك كمية اكبر من الوقود بالمقارنة مع محطات التوليد الحرارية البخارية .

مكونات محطات التوربينات الغازية Components of Gas Turbines

إن الأجزاء الرئيسية التي تتكون منها محطة التوليد بالتوربينات الغازية هي ما يلي :

أ ) ضاغط الهواء The Air Compressor

وهو يأخذ الهواء من الجو المحيط ويرفع ضغطه الى عشرات الضغوط الجوية .

ب) غرفة الاحتراق The Combustion Chamber

وفيها يختلط الهواء المضغوط الآتي من مكبس الهواء مع الوقود ويحترقان معا

بواسطة وسائل خاصة بالاشتعال . وتكون نواتج الاحتراق من الغازات المختلفة على درجات حرارة عالية وضغط مرتفع .

ج ) التوربين The Turbine

وهي عبارة عن توربين محورها أفقي مربوط من ناحية مع محور مكبس الهواء مباشرة و من ناحية أخرى مع المولد ولكن بواسطة صندوق تروس لتخفيف السرعة لأن سرعة دوران التوربين عالية جدا لا تتناسب مع سرعة دوران المولد الكهربائي . تدخل الغازات الناتجة عن الاحتراق في التوربين فتصطدم بريشها الكثيرة العدد من ناحية الضغط المنخفض ( يتسع قطر التوربين من هذه الناحية) الى الهواء عن طريق مدخنة .

د ) المولد الكهربائي The Generator

يتصل المولد الكهربائي مع التوربين بواسطة صندوق تروس لتخفيف السرعة كما ذكرنا وفي بعض التوربينات الحديثة تقسم التوربين الى توربينتين واحدة للضغط والسرعة العالية متصلة مباشرة مع مكبس الهواء والثانية تسمى توربينة القدرة متصلة مباشرة مع محور المولد الكهربائي .

هـ ) الآلات والمعدات المساعدة Auxiliaries

تحتاج محطات التوربينات الغازية الى بعض المعدات والآلات المساعدة على النحو التالي :



مصافي الهواء قبل دخوله الى مكبس الهواء .
مساعد التشغيل الأولي وهو اما محرك ديزل أو محرك كهربائي .
وسائل المساعدة على الاشتعال .
آلات تبريد مياه تبريد المحطة .
معدات قياس الحرارة والضغط في كل مرحلة من مراحل العمل .
معدات القياس الكهربائية المعروفة المختلفة .
6-محطات توليد الكهرباء بواسطة الرياح : Win Power Station

يمكن استغلال الرياح في الأماكن التي تعتبر مجاري دائمة لهذه الرياح في تدوير مراوح كبيرة وعالية لتوليد الطاقة الكهربائية . وعلى سبيل المثال هناك مدن صغيرة في الولايات المتحدة واوروبا تستمد الطاقة الكهربائية اللازمة للاستهلاك اليومي من محطة توليد كهرباء تعمل بالرياح يبلغ طول شفرة مروحتها 25 مترا . ولا غرو فقد كانت طواحين الهواء المعروفة قديما في أوروبا نوعا من استغلال قدرة الرياح في تدوير حجر الرحى ، وفي هذه الأيام الذي ينتقل على الساحل الشرقي لاسكتلندا يرى العديد من هذه المراوح التي تنتج الطاقة الكهربائية وكذلك المتنزه على الشاطئ الشمالي في لبنان يرى هذه المراوح ترفع المياه من البحر الى الملاحات لانتاج الملح .

7-محطات التوليد بالطاقة الشمسية.

ما يمكن أن ينتج عنه أعمال تطبيقية أصبحت في التداول التجاري هي استغلال الطاقة الشمسية لانتاج الطاقة الكهربائية وفي تسخين مياه الاستعمال المنزلي وخاصة في التجمعات الطلابية والعمالية .



الإلكترونيات الصناعية أو الإلكترونيات الاستطاعية (بالإنجليزية: Power Electronics ) هي تطبيق العناصر الإلكترونية ذات الحالة الصلبة في التحكم وتحويل الطاقة الكهربائية.[1][2][3] إنها أيضا تشير إلى مواد بحثية في الهندسة الكهربائية والالكترونية والتي تتعامل مع التصميم، التحكم، الحساب والتكامل لأنظمة معالجة الطاقة الالكترونية غير الخطية والمتغيرة زمنياً.
أول جهاز عالي الطاقة يعتمد الالكترونيات الصناعية كان جهاز Mercury-arc valve أما في الأنظمة الحديثة يتم تحويل الطاقة من خلال أنظمة تبديل نصف ناقلة مثل الديودات ، الثايرستورات، والترانزستورات.
في الأجهزة المنزلية هناك المحول AC/DC أو مايسمى المقوم هو جهاز الإلكترونيات الصناعية المثالي في العديد من الأجهزة الإلكترونية مثل التلفاز ، الحواسيب الشخصية، شاحن البطاريات، إلخ. تتراوح الاستطاعة الكهربائية في الإلكترونيات الصناعية من عشرات الواطات إلى عدة مئات من الواط. أما في الصناعية فتعتبر أجهزة تغيير السرعة أو (الإنفرتر الصناعي) من الأجهزة التي تعتمد الإلكترونيات الصناعية للتحكمبالمحركات التحريضية. مجال الاستطاعة في هذه الأجهزة يبدأ من مئات قليلة من الواط إلى عشرات من الميغاواط.
يمكن تصنيف أجهزة تحويل الطاقة بالإلكترونيات الصناعية اعتمادا على نوع الطاقة الداخلة والخارجة لهذا الجهاز.
• من AC إلى DC (مقوم)
• من DC إلى AC (إنفرتر)
• من DC إلى DC (مبدل DC to DC)
• من AC إلى AC (مبدل AC to AC)

الدائرة الإلكترونية هي مسار مغلق من المكونات الإلكترونية الموصولة فيما بينها ويمكن للتيار الكهربائي المرور عبرها وهي المكون الأساسي لكل الأجهزة الإلكترونية.[1][2][3]
تعد الدارات الإلكترونية electronic circuits أساس النظم الإلكترونية التي تستخدم في مجالات هندسية شتى مثل التحكم والقياس ومعالجة الإشارة. ويعد الثنائي ذو الوصلة والترانزيستور الوسيلتين الفعالتين الأساسيتين في تركيب أي دارة إلكترونية.
تتكون الدائرة الإلكترونية بشكل أساسي من مقاومة(resistor) ومكثف (capacitor) وترانزستور (transistor) والكثير من المكونات الأخرى التي تجتمع لتكون الدائرة الإلكترونية.
يتم تدريس علم الإلكترونيات في العديد من الجامعات في مختلف أنحاء العالم، وهو علم يعنى بتفاعل عناصر الدائرة الإلكترونية مع بعضها البعض.
تتدرج الدوائر الإلكترونية من دائرة بسيطة تمثل مصدر فرق جهد ومقاومة مثل (بطاريه وضوء صغير) إلى دوائر معقدة تحتاج إلى عدة مهندسين وساعات من العمل لتحليلها مثل اللوحة الرئيسية للكميوتر.
يعتمد تحليل الدوائر الإلكترونية على قانون رئيسي هو:
V=I.R
أو فرق V الجهد يساوي المقاومة (R) في التيار(I).
ثنائي الوصلة - الديود PN junction-diode
في بداية اكتشاف أنصاف النواقل semiconductors مثل مادتي الجرمانيوم والسيليكون، وقبل الاكتشاف المخبري للترانزيستورات، كانت هناك العديد من المشاكل التي يجب التغلب عليها لصناعة هذه الثنائيات. استطاع المهندسون في منتصف الخمسينات حل معظم النقاط الحرجة لهذه المشكلات، والدخول بشكل فعال في تكنولوجيا الأجسام الصلبة solid-state.
يتشكل الثنائي من منطقتين متجاورتين من النوع p,n . تكون المنطقة n مليئة بالشحنات السالبة (إلكترونات electrons)، والمنطقة p مليئة بالشحنات الموجبة (ثقوب holes)، يفصل بين المنطقتين منطقة خالية من الشحنات تدعى بالمنطقة المحرمة أو الخالية deplation region، كما في الشكل(1).
بتطبيق انحياز(جهد مستمر) ، أي وصل النهاية الموجبة للمنبع المستمر إلى الطرف p للثنائي، والنهاية السالبة للمنبع إلى الطرف n يمكن للتيار أن يمر داخل الثنائي. من جهة أخرى فإن تطبيق انحياز عكسي ، أي وصل النهاية الموجبة للمنبع إلى الطرف n للثنائي والنهاية السالبة إلى الطرف p يمنع التيار من المرور عبر الثنائي.
لذا يستخدم الثنائي PN في تطبيقات عدة من أكثرها شيوعاً تقويم التيار المتناوب، أي السماح للتيار بالمرور باتجاه ومنعه من المرور بالاتجاه المعاكس