در طول یک و نیم قرن گذشته، برق از یک کنجکاوی علمی، به یک تجمل برای افراد ثروتمند و به یک نیاز روزمره در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه تبدیل شده است. همان طور که آب برای زنده ماندن لازم است، برق نیز در زندگی روزمره ضروری است. بدون برق، سبک زندگی ما متوقف می شود. جامعه مدرن برای فعالیت های اجتماعی، سیاسی و اقتصادی نیاز به زیرساخت های برق هوشمند، ساده، ایمن، قابل اعتماد و اقتصادی دارد. این زیرساخت ها باید کارآمد، قابل انعطاف برای گسترش، اقتصادی برای نگهداری و بهره برداری باشد.
تاریخچه مختصر
- برق هرگز اختراع نشده است. خصوصیات آن کشف، بررسی و توضیح داده شده است.
- تالس میلتوسی یونانی در سال 600 میلادی در مورد الکتریسیته ساکن نوشت که قطعات کاه و مو را به سمت میله های کهربایی مالیده شده جذب می کند. در سال 1752، در طی یک طوفان خطرناک الکتریکی، بنجامین فرانکلین یک بادکنک را که یک کلید فلزی در پایین رشته داشت، به پرواز درآورد. هنگامی که یک صاعقه برق به بادکنک برخورد کرد، یک جرقه الکتریکی از کلید آزاد شد. از این آزمایش، فرانکلین میله صاعقه را اختراع کرد که صاعقه را به خود جذب کرده و آن را به داخل زمین می کشاند. این باعث می شود بسیاری از ساختمان ها از سوختن نجات پیدا کنند. در سال 1779 الکساندرو ولتا اولین آزمایش جریان الکتریکی مداوم را در آزمایشات خود با برق غیر ساکن اختراع کرد. او یک باتری از انبوه روی و مس ایجاد کرد که اسیدهای ضعیف در بین هر لایه وجود دارد.
- در سال 1769 جیمز وات، یک مهندس اسکاتلندی موتور محدود بخار را به یک منبع بزرگ انرژی تبدیل کرد و جهان را از یک جامعه کشاورزی به یک جامعه صنعتی به طور بنیادی تبدیل کرد. به احترام وی، یک واحد توان الکتریکی “وات” نامگذاری شد.
- آمپر یک واحد جریان الکتریکی بعد از آندره ماری آمپر (1836-1775)، ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوی که پدر الکترودینامیک محسوب می شود، نامیده شد.
- اولین کاربرد علمی برق تلگراف بود که توسط ساموئل .F.B در 1837 اختراع شد. حدود 40 سال بعد با اختراع تلفن توسط الکساندر گراهام بل در سال 1876 و لامپ رشته ای در سال 1878، نیاز به مهندسان برق احساس شد. این دستگاه ها و اولین کارخانه تولید مرکزی ادیسون در شهر نیویورک (1882) تقاضای زیادی برای مردان آموزش دیده برای کار با برق ایجاد کرد.
- مهندسی برق حوزه های برق، الکترونیک، سیستم های کنترل، پردازش سیگنال و حوزه ارتباطات از راه دور را پوشش می دهد.
در عمل مهندسی، تمایز بین مهندسی برق و الکترونیک بر اساس قدرت مقایسه ای جریان های الکتریکی استفاده شده است. از این نظر، مهندسی برق شاخه ای است که با “جریان سنگین” سروکار دارد، یعنی سیستم های برق و دستگاه های نور و برق. در حالی که مهندسی الکترونیک با برنامه های “جریان نور” مانند سیم و ارتباطات رادیویی، رایانه الکترونیکی برنامه ذخیره شده، رادار و سیستم های کنترل خودکار سروکار دارد.
با پیشرفت فنی، تمایز بین رشته ها کم تر شده است. به عنوان مثال، در انتقال فشار قوی ولتاژ برق، از آرایه های زیادی از دستگاه های الکترونیکی برای تبدیل جریان خط انتقال در سطح قدرت در 10 مگاوات استفاده می شود. علاوه بر این، در تنظیم و کنترل سیستم های قدرت به هم پیوسته، رایانه های الکترونیکی برای محاسبه نیازها بسیار دقیق تر و سریع تر از آن چه با روش های دستی امکان پذیر است، استفاده می شوند.
گسترش سریع اکتشافات، محصولات و بازارهای جدید در صنایع برق و الکترونیک، حفظ دامنه مهارت های لازم برای مدیریت فعالیت هایشان برای کارگران این رشته را دشوار کرده است. مهندسان مشاور، متخصص در زمینه های جدید، برای مطالعه و توصیه دوره های عملیاتی استفاده می شوند.
در ایالات متحده مقررات مهندسان حرفه ای دارای مجوز در سطح ایالات انجام می شود. بنابراین شرایط لازم برای مجوز در هر ایالت متفاوت است. اساس بسیاری از قوانین ایالتی، قانون نمونه شورای ملی بازرسان مهندسی و نقشه برداری (NCEES) است.
چهار مولفه اصلی برای دریافت مجوز مهندس حرفه ای وجود دارد:
- تحصیلات
- آزمون اصول مهندسی (FE)
- تجربه کاری
- اصول و عملکرد آزمون مهندسی (PE)
مهندسی برق زیرشاخه های زیادی دارد که مشهورترین آن ها مهندسی ولتاژ بالا (شرکت های برق)، مهندسی نیرو (تاسیسات) و الکترونیک قدرت هستند. اگرچه مهندسان برق وجود دارند که منحصرا روی یکی از این زیرشاخه ها تمرکز دارند، اما بسیاری از آن ها با ترکیبی از آن ها سروکار دارند. بعضی اوقات رشته های خاص مانند مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر در نوع خود رشته های جداگانه ای محسوب می شوند.
مهندس نیرو با تولید، انتقال و توزیع برق و هم چنین طراحی طیف وسیعی از دستگاه های مرتبط سروکار دارد. این شامل ترانسفورماتورها، ژنراتورهای الکتریکی و موتورهای الکتریکی است. مهندسان نیرو ممکن است در زمینه طراحی و نگهداری از شبکه برق و هم چنین سیستم های قدرت متصل به آن کار کنند. به چنین سیستم هایی سیستم های برق درون شبکه گفته می شود و ممکن است شبکه را با برق اضافی تامین کنند. از شبکه نیرو بگیرند یا هر دو را انجام دهند. مهندسان نیرو هم چنین ممکن است روی سیستم هایی که به شبکه متصل نیستند کار کنند که سیستم های برق خارج از شبکه نامیده می شوند، که در برخی موارد به سیستم های روی شبکه ترجیح داده می شوند. آینده شامل سیستم های قدرت کنترل شده ماهواره ای با بازخورد در زمان واقعی برای جلوگیری از افزایش برق و جلوگیری از خاموشی است.
شرح
مهندسی برق شاخه ای از مهندسی است که با فناوری برق، به ویژه مشخصات و طراحی سیستم ها و تجهیزات الکتریکی برای تولید و توزیع، کنترل و ارتباطات برق سروکار دارد. یک مهندس برق که دارای مدرک لیسانس مهندسی برق از یک مدرسه یا دانشگاه شناخته شده است و شرایط آزمون و مهندسی در آموزش (EIT) و مهندس حرفه ای (PE) را برآورده می کند، می تواند مجوز PE دولت را درخواست کند. به محض ثبت کشور، طبق قانون، یک مهندس وظیفه اصلی خود را دارد که با رعایت و به کارگیری آخرین کدهای ساختمان از امنیت عمومی، بهداشت و رفاه در طراحی سیستم های الکتریکی تاسیسات محافظت کند.
مهندس ثبت برای طراحی سیستم های الکتریکی یک مهندس حرفه ای ثبت شده ایالتی است که معیارهای طراحی سیستم الکتریکی را توسعه می دهد، تجزیه و تحلیل را انجام می دهد و مسولیت طراحی، مشخصات، آماده سازی و تحویل اسناد الکتریکی برای ساخت پروژه ها را دارد. پروژه ها ممکن است شامل کارهای خصوصی، عمومی، موسسات، امکانات تجاری مانند بانک ها، ساختمان های اداری، مدارس، بیمارستان ها، کلینیک های پزشکی، فروشگاه ها، امکانات تولید، مراکز توزیع غذا، انبارها، مراکز داده، و … باشند.
سیستم الکتریکی به هر سیستم و مجموعه ای از اجزای الکتریکی، مواد، آب و برق، تجهیزات، سیستم کار، ماشین آلات، محصولات یا دستگاه هایی گفته می شود که برای انجام عملکرد مورد نظر خود به انرژی الکتریکی نیاز دارند.
اسناد مهندسی برق
نقشه های الکتریکی، مشخصات، گزارش ها و سایر اسناد که کلیات و الزامات مربوط به ساخت، تغییر، نوسازی، تعمیر، تخریب، چیدمان و یا استفاده از سیستم الکتریکی یا تجزیه و تحلیل یا توصیه ها را به عنوان تهیه شده توسط مهندس رکورد برای سیستم برق ارائه می دهد.
مولفه الکتریکی
یک دستگاه الکتریکی منفرد که بخشی از یک سیستم الکتریکی باشد.
الکتریکی
هر وسیله یا مکانیزمی است که به دلیل عملکرد برق کار می کند.
زیرمجموعه های الکتریکی
زیرمجموعه ها، اطلاعات کاتالوگ دوباره محصولات استاندارد یا نقاشی هایی که فقط برای تهیه راهنمای ساخت و نصب تهیه شده اند و هیچ ورودی مهندسی ندارند.
کدها و استانداردها
کدها و استانداردهای شناخته شده ملی مستقیما یا با مرجع تصویب می شوند.
برای تعیین و طراحی سیستم های الکتریکی تاسیسات از جمله سیستم های قدرت، روشنایی، ارتباطات، سیستم های هشدار، حفاظت از صاعقه، سیستم زمین و کنترل ها، یک مهندس برق باید تلاش خود را با طراحان دیگر هماهنگ کند: معمار، مهندس عمران، مهندس سازه HVAC/ مهندس لوله کشی، مهندس حفاظت از آتش، فناوری ولتاژ کم صدا/ داده، امنیت ساختمان، حمل و نقل عمودی، برق، شرکت تلفنی و دسترسی به اینترنت و …
طراحی سیستم های قدرت
سیستم های قدرت، انرژی الکتریکی را توزیع می کنند. فاکتورهای عمده ای که باید در طراحی و تجزیه و تحلیل این سیستم ها گنجانده شود عبارت اند از: سطح ولتاژ مناسب، تعادل و کیفیت، ظرفیت سیستم، قابلیت اطمینان و افزونگی،؛ بارهای حالت پایدار و گذرا، حفاظت از اتصال کوتاه (طراحی و تجزیه و تحلیل)، جریان بار، افت ولتاژ، هارمونیک و هماهنگی دستگاه محافظ، طراحی سیستم های قدرت باید مطابق با کدهای ساختمانی محلی، کد ملی برق (NEC)، کد ملی ایمنی برق (NESC) و سایر کدها و استانداردهای قابل اجرا باشد.
اسناد مهندسی برق قابل استفاده در سیستم های قدرت حداقل باید موارد زیر را نشان دهد:
- شرح برق
- نمودار خطی یک سیستم یا نمودار Riser
- ظرفیت رسانا و نوع عایق
- دستگاه های محافظتی و قابلیت قطع شدن
- خدمات کمکی
- ترانسفورماتور
- مکان و اندازه صفحه اصلی و پانل توزیع
- مدار اتصال از همه خروجی ها و دستگاه ها
- آنالیز اتصال کوتاه
- محاسبات بار
- اتصال به زمین
- نمودارهای کنترل ولتاژ پایین
- برنامه ها و جزییات
طراحی سیستم های روشنایی
سیستم های روشنایی، انرژی الکتریکی را به نور تبدیل می کنند. مواردی که باید در طراحی و تجزیه و تحلیل روشنایی گنجانده شود عبارت اند از: روشنایی متوسط ، روشنایی کروی معادل، نسبیت یکنواختی، نورپردازی با هدف خاص و الزامات استانداردهای بهره وری انرژی محلی، ایالتی و فدرال و 90/1 ASHRAE و کدهای ساختمان.
اسناد مهندسی برق برای سیستم های روشنایی حداقل باید مورد زیر را نشان دهد:
- مشخصات عملکرد و وسایل روشنایی
- روشنایی اضطراری
- از روشنایی خارج شوید
- کنترل روشنایی و مدار
طراحی سیستم های ارتباطی
سیستم های ارتباطی برای انتقال پیام ها یا داده ها استفاده می شوند. مواردی که باید در طراحی یا تجزیه و تحلیل این سیستم گنجانده شود عبارت اند از: مهندسی عوامل انسانی، الزامات کابل کشی، الزامات نصب، نیازهای عملکردی، نیازهای پشتیبان برق، ارتباط متقابل سیستم های مختلف و الزامات نظارتی قابل اجرا
اسناد مهندسی برق برای سیستم های ارتباطی باید حداقل موارد زیر را نشان دهد:
- نمودار افزایش سیستم
- شرح تجهیزات
- نوع هادی و شرایط نصب
- نوع دستگاه و مکان ها
- در صورت لزوم از منابع قدرت، پشتیبان تهیه کنید.
طراحی سیستم های هشدار
سیستم های هشدار برای نظارت و هشدار آتش سوزی یا سایر شرایط اضطراری استفاده می شوند. مواردی که باید در طراحی یا تجزیه و تحلیل این سیستم ها گنجانده شود عبارت اند از: الزامات هشدار ساختار، مکان و قابلیت شنیدن، انواع هشدارها و دستگاه های شروع، الزامات اعلان، الزامات نصب و برق پشتیبان
اسناد طراحی سیستم های هشدار حداقل باید موارد زیر را نشان دهند:
- نمودار افزایش سیستم
- انواع دستگاه ها و مکان ها
- نوع هادی ها و الزامات نصب از جمله شناسایی رتبه بندی و الزامات لیست
- شرایط اطلاع رسانی
- نیازهای برق پشتیبان
طراحی سیستم های حفاظت از صاعقه
سیستم های حفاظت از صاعقه سیستم های غیر فعالی هستند که برای محافظت از ساختمان و سازه ها در برابر صدمات ناشی از صاعقه و تخلیه های ساکن استفاده می شوند. مواردی که در طراحی یا تحلیل این سیستم در نظر گرفته می شود، الزامات 780 NEPA را شامل می شود.
اسناد مهندسی برق برای سیستم های حفاظت از صاعقه باید نشان دهد:
- ارتفاع و فاصله پایانه های هوا
- چیدمان هادی های اصلی و پایین
- نقاط زیرزمینی و فاصله گذاری
- افسانه
- الزامات آزمایش زمینه
طراحی سیستم های زمینی
سیستم های زمینی، سیستم های غیرفعالی هستند که برای ایجاد یک نقطه مرجع پتانسیل الکتریکی در سیستم الکتریکی برای اتلاف مناسب انرژی در شرایط غیر عادی یا گذرا استفاده می شوند.
اسناد طراحی سیستم های زمینی باید حداقل موارد زیر را نشان دهد:
- نوع و محل الکترودهای زمینی
- الزامات پیوند
- الزامات آزمایش
- نوع ماده هادی، اندازه و نیازهای حفاظتی
- سیستم های جداگانه اتصال به زمین بر اساس کد و شرایط استفاده به درستی پیوند داده شوند.
طراحی سیستم های ابزار دقیق و کنترل
سیستم های ابزار دقیق و کنترل برای اتوماسیون فرآیندها استفاده می شوند. مواردی که باید در طراحی و تجزیه و تحلیل این سیستم ها گنجانده شود عبارت اند از: قابلیت اطمینان، کنترل فرآیندهای حیاتی، ایمنی پرسنل و مناسب بودن ابزار و دستگاه های کنترل در محیطی که در آن نصب شده اند.
اسناد مهندسی برق برای سیستم های ابزار دقیق و کنترل باید حداقل موارد زیر را نشان دهد:
- شرح توابع سیستم کنترل یا نمودار عملکردی
- مشخصات ابزارهای کنترل و محل قرارگیری آن ها
- نوع هادی ها و کابل ها و نیازهای نصب آن ها
مسائل اضطراری
- تضمین کیفیت و کنترل اسناد ساختمانی
- استانداردسازی، یکپارچه سازی و انتشار فناوری شبکه هوشمند، سیستم توزیع برق هوشمند، اندازه گیری هوشمند، کنترل های تقاضای بار پیک هوشمند، سیستم های مدریت ساختمان هوشمند و …
- راه اندازی ساختمان یا آزمایش سیستم های مجتمع برای ساختمان های الکتریکی، تهویه مطبوع، تمام تجهیزات موتور و سیستم های کنترل
- انرژی تجدیدپذیر
- بهره وری انرژی
- هماهنگی اسناد طراحی با: معماران، طراح داخلی، طراح روشنایی، مهندس سازه، مهندس عمران، مهندس مکانیک، فناوری ولتاژ پایین.
ما را در اینستاگرام دنبال کنید.
