Elektrik Mühendisliği - Power engineering

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Elektrik enerjisi sağlamak için kullanılan bir buhar türbini.

Güç sistemleri mühendisliği olarak da adlandırılan güç mühendisliği , elektrik gücünün üretimi, iletimi, dağıtımı ve kullanımı ve bu tür sistemlere bağlı elektrikli cihazlar ile ilgilenen bir elektrik mühendisliği alt alanıdır . Alanın çoğu , modern dünyada büyük ölçekli güç iletimi ve dağıtımı standardı olan üç fazlı AC gücünün sorunlarıyla ilgilense de, alanın önemli bir kısmı AC ve DC güç ve güç arasındaki dönüşümle ilgilidir . uçakta veya elektrikli demiryolu ağlarında kullanılanlar gibi özel güç sistemlerinin geliştirilmesi. Güç mühendisliği, teorik temelinin çoğunu elektrik mühendisliğinden alır .

Tarih

New York City'deki ilk buharla çalışan elektrik santrali olan Pearl Street İstasyonu'nun bir taslağı

Öncü yıllar

Elektrik , 17. yüzyılın sonlarında bilimsel bir ilgi konusu haline geldi. Önümüzdeki iki yüzyıl boyunca, akkor ampul ve voltaik yığın da dahil olmak üzere bir dizi önemli keşif yapıldı . Muhtemelen güç mühendisliği ile ilgili en büyük keşif , 1831'de manyetik akıdaki bir değişikliğin bir tel döngüsünde bir elektromotor kuvveti indüklediğini keşfeden Michael Faraday'den geldi - elektromanyetik indüksiyon olarak bilinen ve jeneratörlerin ve transformatörlerin nasıl çalıştığını açıklamaya yardımcı olan bir ilke .

1881'de iki elektrikçi İngiltere'deki Godalming'de dünyanın ilk elektrik santralini inşa etti . İstasyon , 250 voltta yedi Siemens ark lambası ve 40 voltta otuz dört akkor lamba sağlamak için kullanılan alternatif bir akım üretmek için iki su çarkı kullandı . Ancak arz kesintili oldu ve 1882'de Thomas Edison ve şirketi The Edison Electric Light Company, New York City'deki Pearl Street'te ilk buharla çalışan elektrik santralini geliştirdi. Pearl Street Station birkaç jeneratörler oluşuyordu ve başlangıçta 59 müşteriler için yaklaşık 3.000 lambalar güçlendirilmiştir. Santral doğru akım kullanıyordu ve tek bir voltajda çalışıyordu. Doğru akım gücü, iletim sırasında güç kaybını en aza indirmek için gerekli olan daha yüksek voltajlara kolayca dönüştürülemediğinden, jeneratörler ve yük arasındaki olası mesafe yaklaşık yarım mil (800 m) ile sınırlandırıldı.

Aynı yıl Londra'da Lucien Gaulard ve John Dixon Gibbs , gerçek bir güç sisteminde kullanıma uygun ilk transformatörü gösterdiler. Gaulard ve Gibbs'in transformatörünün pratik değeri 1884 yılında , transformatörün tek bir alternatif akım jeneratöründen kırk kilometre (25 mil) demiryolunu aydınlatmak için kullanıldığı Torino'da gösterildi . Sistemin başarısına rağmen, ikili bazı temel hatalar yaptı. Belki de en ciddi olanı, transformatörlerin primerlerini seri olarak bağlamaktı, böylece bir lambayı açmak veya kapatmak, hattın altındaki diğer lambaları etkileyecekti. Gösterinin ardından Amerikalı bir girişimci olan George Westinghouse , bir Siemens jeneratörüyle birlikte bir dizi transformatör ithal etti ve mühendislerini, ticari bir güç sisteminde kullanım için iyileştirme umuduyla bu transformatörlerle deneyler yapmaya ayarladı.

Westinghouse mühendislerinden biri olan William Stanley , transformatörlerin paralel yerine seri bağlanmasındaki sorunu fark etti ve ayrıca bir transformatörün demir çekirdeğini tamamen kapalı bir döngü haline getirmenin ikincil sargının voltaj regülasyonunu iyileştireceğini fark etti . Bu bilgiyi kullanarak , 1886'da Massachusetts , Great Barrington'da dünyanın ilk pratik trafo tabanlı alternatif akım güç sistemini kurdu . 1885'te İtalyan fizikçi ve elektrik mühendisi Galileo Ferraris bir endüksiyon motoru gösterdi ve 1887 ve 1888'de Sırp-Amerikalı mühendis Nikola Tesla başvuruda bulundu. Westinghouse'un AC sistemi için lisans verdiği pratik iki fazlı endüksiyon motoru için bir tane de dahil olmak üzere güç sistemleriyle ilgili bir dizi patent.

1890'a gelindiğinde elektrik endüstrisi gelişti ve elektrik şirketleri Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'da binlerce güç sistemi (hem doğrudan hem de alternatif akım) inşa etti - bu ağlar etkili bir şekilde elektrikli aydınlatma sağlamaya adanmıştı. Bu süre zarfında , Edison ve Westinghouse arasında, hangi iletim biçiminin (doğru veya alternatif akım) daha üstün olduğu konusunda ABD'de " akımların savaşı " olarak bilinen şiddetli bir rekabet ortaya çıktı. 1891'de Westinghouse, sadece elektrik aydınlatması sağlamakla kalmayıp, bir elektrik motorunu çalıştırmak için tasarlanan ilk büyük güç sistemini kurdu. Kurulum , Colorado , Telluride'de 100 beygir gücünde (75 kW) bir senkron motora güç verdi ve motor Tesla endüksiyon motoru tarafından başlatıldı. Atlantik'in diğer tarafında, Oskar von Miller , Frankfurt'taki Elektrik Mühendisliği Fuarı için Lauffen am Neckar'dan Frankfurt am Main'e 20 kV 176 km'lik üç fazlı bir iletim hattı inşa etti . 1895'te, uzun bir karar verme sürecinden sonra , Niagara Şelaleleri'ndeki Adams No. 1 üretim istasyonu , 11 kV'de Buffalo'ya üç fazlı alternatif akım gücü iletmeye başladı. Niagara Şelalesi projesinin tamamlanmasının ardından, yeni güç sistemleri , elektrik iletimi için doğru akıma karşı giderek artan bir şekilde alternatif akımı seçti .

Yirminci yüzyıl

Güç mühendisliği ve Bolşevizm

Gustav Klutsis tarafından 1929 afişi

Bolşeviklerin iktidarı ele geçirmesinin ardından elektrik üretimi özellikle önemli görüldü . Lenin , "Komünizm, Sovyet gücü artı tüm ülkenin elektriklendirilmesidir" dedi. Daha sonra bu görüşü sunan birçok Sovyet afişinde, pulunda vb. Yer aldı. GOELRO planı endüstriyel planlamada ilk Bolşevik deney olarak 1920 yılında başlatılmıştır ve hangi Lenin'in bizzat ilgilendi. Gleb Krzhizhanovsky , 1910'da Moskova'da bir elektrik santralinin inşasında yer almış bir diğer önemli figürdü . Ayrıca, Lenin'i 1897'den beri, her ikisi de Kurtuluş için Mücadele Birliği'nin St. Petersburg bölümündeyken tanıyordu . İşçi Sınıfı .

ABD'de enerji mühendisliği

1936'da Schenectady ve Mechanicville, New York arasında cıva ark vanaları kullanan ilk ticari yüksek voltajlı doğru akım (HVDC) hattı inşa edildi . HVDC daha önce doğru akım jeneratörlerini seri olarak ( Thury sistemi olarak bilinen bir sistem) kurarak elde edilmişti, ancak bu ciddi güvenilirlik sorunlarından muzdaripti. 1957'de Siemens , ilk katı hal redresörü gösterdi (katı hal redresörleri artık HVDC sistemleri için standarttır), ancak 1970'lerin başına kadar bu teknolojinin ticari güç sistemlerinde kullanılması değildi. 1959'da Westinghouse , kesen ortam olarak SF 6'yı kullanan ilk devre kesiciyi gösterdi . SF 6 bir üstündür dielektrik havaya ve, son zamanlarda, kullanımı çok daha kompakt anahtarlama (olarak bilinen ekipman üretmek için uzatıldı şalt ) ve transformatörleri . ICT alanındaki yeniliklerin enerji mühendisliği alanına yayılmasından da birçok önemli gelişme geldi . Örneğin, bilgisayarların geliştirilmesi, yük akışı çalışmalarının daha verimli bir şekilde yürütülebilmesi ve güç sistemlerinin çok daha iyi planlanmasına izin verilmesi anlamına geliyordu . Bilgi teknolojisi ve telekomünikasyon alanındaki gelişmeler, güç sisteminin anahtarlama donanımı ve jeneratörlerinin çok daha iyi uzaktan kontrolüne de izin verdi.

Güç

İletim hatları, gücü şebeke boyunca iletir .

Güç Mühendisliği , elektriğin üretimi , iletimi , dağıtımı ve kullanımının yanı sıra bir dizi ilgili cihazın tasarımıyla ilgilenir . Bunlara transformatörler , elektrik jeneratörleri , elektrik motorları ve güç elektroniği dahildir .

Güç mühendisleri ayrıca şebekeye bağlanmayan sistemler üzerinde de çalışabilir. Bu sistemler, şebeke dışı güç sistemleri olarak adlandırılır ve çeşitli nedenlerle şebekeye bağlı sistemlere tercih edilerek kullanılabilir. Örneğin, uzak yerlerde bir madenin şebekeye bağlantı için ödeme yapmak yerine kendi gücünü üretmesi daha ucuz olabilir ve çoğu mobil uygulamada şebekeye bağlantı pratik değildir.

Alanlar

Elektrik üretimi , enerjiyi birincil formlardan elektrik enerjisine dönüştüren tesislerin seçimi, tasarımı ve inşasını kapsamaktadır.

Elektrik enerjisi iletimi , üretim ve dağıtım sistemlerine arayüz oluşturmak için yüksek gerilim iletim hatları ve trafo merkezi tesislerinin mühendisliğini gerektirir. Yüksek voltaj doğru akım sistemleri, bir elektrik şebekesinin unsurlarından biridir.

Elektrik enerjisi dağıtım mühendisliği, bir trafo merkezinden son müşteriye kadar bir güç sisteminin bu unsurlarını kapsar.

Güç sistemi koruması , bir elektrik güç sisteminin başarısız olabileceği yolların ve bu tür arızaları tespit etme ve azaltma yöntemlerinin incelenmesidir.

Çoğu projede, bir güç mühendisi inşaat ve makine mühendisleri, çevre uzmanları ve hukuk ve finans personeli gibi diğer birçok disiplinle koordinasyon içinde olmalıdır. Büyük bir üretim istasyonu gibi büyük güç sistemi projeleri, güç sistemi mühendislerine ek olarak çok sayıda tasarım uzmanına ihtiyaç duyabilir. Profesyonel güç sistemi mühendisliği uygulamalarının çoğu düzeyinde, mühendis, elektrik mühendisliği bilgisi kadar idari ve organizasyonel beceriler de gerektirecektir.

Meslek toplulukları ve uluslararası standart kuruluşları

Hem Birleşik Krallık'ta hem de ABD'de, inşaat ve makine mühendisleri için profesyonel topluluklar uzun zamandır var olmuştu. IEE 1871'de İngiltere'de kurulmuş ve AIEEE 1884. Bu toplumlarda ABD'de elektrik bilginin değişimi ve elektrik mühendisliği eğitiminin gelişmesine katkıda bulunmuştur. Uluslararası düzeyde, 1906 yılında kurulan Uluslararası Elektroteknik Komisyonu , 172 ülkeden 20.000 elektroteknik uzmanının fikir birliğine dayalı olarak küresel şartnameler geliştirmesiyle güç mühendisliği için standartlar hazırlamaktadır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar