آشنایی با رشته برق،ابزار آلات، دستگاه ها،وکاربرد های آن.
مهندسی برق
مهندسی برق (به انگلیسی: Electrical engineering) زیرمجموعه‌ای از مهندسی است که به مطالعه و کاربردهای مرتبط با الکتریسیته، الکترومغناطیس و الکترونیک می‌پردازد. می‌توان مهندسی برق را به دو قسمت عمده تقسیم کرد: بررسی و طراحی سیستمهای انتقال و تبدیل انرژی الکتریکی ؛ و یا بررسی و طراحی سیستمهای الکترونیکی برای پردازش و انتقال اطلاعات، نظیر رایانه‌ها، سامانه‌های مخابراتی، مدارهای مجتمع، رادارها و نظایر آن. به بیان دیگر، مهندسان برق از الکتریسیته یا برای انتقال انرژی و یا برای پردازش اطلاعات استفاده می‌کنند.[۱]
فراگیرتر شدن استفاده از انرژی الکتریکی و افزایش نیاز به انتقال و نیز پردازش سریع‌تر اطلاعات، مهندسی برق را به یکی از مهم‌ترین و پرتقاضاترین زمینه‌های مهندسی و صنعت تبدیل کرده است.
تاریخچه
الکتریسیته یکی از موضوعات جذاب علمی از اوایل قرن هفدهم بوده است. یکی از اولین مهندسین برق احتمالاً ویلیام گیلبرت بوده است که اولین وسیلۀ اندازه گیری الکتریسیته یا الکتروسکوپ را طراحی کرد و آن را ورسوریوم(versorium)نامید. همچنین او اولین کسی بود که به طور واضح مغناطیس و الکتریسیتۀ ساکن را تمیز داد.
تا
پیش از حدود دهۀ ۱۸۸۰، مباحث مربوط به الکتریسیته و کاربردهای آن،
زیرمجموعه‌ای از فیزیک تلقی می‌شد. این رشته اولین بار در نیمۀ دوم قرن
نوزده میلادی ،بعد از تجاری سازی تلگراف ، تلفن و توزیع برق و استفاده های
آن به عنوان یک شغلِ شناخته شده مطرح شد. از حدود سال ۱۸۸۵ برخی دانشگاه‌ها
و موسسات فناوری مانند دانشگاه کرنل و یا موسسۀ فناوری ماساچوست، رشتۀ کارشناسی مهندسی برق را ایجاد نمودند. دانشگاه فنی دارمشتات
اولین دانشگاهی بود که در سال ۱۸۸۲ دانشکدۀ مهندسی برق را ایجاد کرد و پس
از آن دانشگاه کرنل و دیگر دانشگاه‌ها این رشته را ارائه نمودند.[۲]
گرایش‌های مقطع کارشناسی در ایران
رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای ۵ گرایش زیر است. در برخی دانشگاه‌ها ٬ گرایش دانشجو پس از گذراندن ۳ تا ۵ ترم مشخص می‌شود.
-
مهندسی قدرت
-
مهندسی الکترونیک
-
مهندسی مخابرات
-
مهندسی کنترل
- مهندسی پزشکی (بیوالکتریک ـ در برخی دانشگاه‌ها)
در دانشگاه های صنعتی شریف٬ تهران و صنعتی امیرکبیر گرایش سیستمهای دیجیتال (که در تقسیم‌بندی پنج‌گانه ٬ زیرمجموعه‌ای از گرایش الکترونیک محسوب می‌شود) به ۵ گرایش فوق اضافه شده‌است در دانشگاه صنعت آب و برق٬ علاوه‌بر گرایش قدرت٬ گرایش شبکه‌های انتقال و توزیع ایجادشده‌است که ترکیبی از گرایش قدرت و مباحث مربوط به شبکه سراسری برق و مدیریت توزیع و مصرف می‌باشد.
مباحث اصلی
به‌طور کلی، مباحث اصلی مهندسی برق (عمدتاً در دورۀ کارشناسی ) موارد زیر هستند:
مدار های الکتریکی ۱و۲ ، سیگنال ها و سیستم ها ، الکترونیک ۱و۲ ،مدار های منطقی ، الکترومغناطیس ، معادلات دیفرانسیل ، ریاضیات مهندسی ، آمار و احتمالات ، ماشین های الکتریکی ۱و۲ ، بررسی سیستم های قدرت ۱ برخی از دروسی است که دانشجویان تمام گرایش های مهندسی برق در مقطع کارشناسی موظف به گذراندن آن هستند.
گرایش ها
گرایش قدرت
مهندسین قدرت سیستمهای انتقال و توزیع برق را طراحی می‌کنند..
مهندسی قدرت با ٬تولید ٬انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و ساخت برخی دستگاه‌های مربوط به آن نظیر ترانسفورمرها ٬ ژنراتورهای الکتریکی ٬ موتورهای الکتریکی و تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز سروکار دارد.
این گرایش، به عنوان قدیمی ترین گرایش در رشته مهندسی برق، خود به چندین زیرگرایش تقسیم می‌شود.
در مبحث انتقال و توزیع، روش‌های مختلف انتقال برق اعم از کابل‌های هوایی و زیرزمینی، اصول مهندسی فشار قوی و همچنین مدیریت شبکه توزیع و توزیع بهینه را مطالعه می‌کنند.برای مثال ٬می‌توان با بهینه‌سازی شبکه‌های برق‌رسانی ٬ تا حد زیادی از تلفات در شبکه جلوگیری نمود که این‌کار موضوع این گرایش از مهندسی قدرت است.
مبحث حفاظت نیز به بررسی انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی‌ای می‌پردازد که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، و تاسیسات الکتریکی و نیز انسان‌ها را در برابر حوادث مختلف محافظت می‌کنند.
گرایش ماشین‌های الکتریکی شامل ژنراتورها، ترانسفورمرها و موتورهای الکتریکی می‌شود که این شاخه از زمینه‌های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.
گرایش الکترونیک قدرت به طراحی و بهره‌بردای از تجهیزات الکترونیکی ویژه سیستمهای قدرت می‌پردازد.این تجهیزات باید با ولتاژ و جریان‌های بالا سازگار باشند. ماشین‌های الکتریکی ۳، بررسی سیستمهای قدرت ۲، حفاظت سیستم، رله و حفاظت، اصول مهندسی عایق و فشار قوی، تولید و نیروگاه، طراحی و توسعه شبکه و مدیریت توزیع از اصلی‌ترین دروس این گرایش می‌باشند.
گرایش کنترل
اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می‌توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم (که متغیرهای خروجی می‌تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد) بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب می‌باشد. این ملاکها می‌تواند سرعت یک موشک، دمای یک اتاق، زاویه‌ی چرخش بازوی ربات و... باشد. به عنوان یک مثال ساده می‌توان کنترل زمان اوج گیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت.در این مثال٬ زاویه پره‌های هواپیما، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روش‌های ریاضی محاسبه و سیستم کنترل‌کننده به دقت طراحی شود تا بتوان زمان عکس‌العمل سیستم را کاهش داد و آن را در برابر اثرات نویز محیط ( مانند وزش باد یا ...) مقاوم کرد.
کنترل، در پیشرفت علوم دیگر نقش ارزنده‌ای را ایفا می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته‌های دیگر می‌باشد. امروزه مهندسی کنترل به صورت بخش اصلی و مهمی از فرایندهای صنعتی و تولیدی درآمده‌است.
به کمک این علم می‌توان به عملکرد بهینه سیستمهای پویا، بهبود کیفیت و ارزان‌تر شدن فراورده‌های تولیدی، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته‌کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل‌کننده عبارت است از کنترل خروجی‌ها(مانند زاویه‌ی حمله‌ی موشک هدایت‌شونده) به روش معین به کمک ورودی‌ها(مانند سیگنال دریافتی از رادار موشک) از طریق اجزای سیستم کنترل که می‌تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.
یکی از مفاهیم پرکاربرد در این رشته مفهوم پسخورد (فیدبک) می‌باشد. پسخورد در واقع اندازه گیری متغیرهای خروجی و استفاده از این متغیرهای اندازه گیری شده برای اصلاح متغیر ورودی سیستم می‌باشد.برای مثال ٬ در یک سیستم سرمایشی٬ یک سنسور٬ که در واقع یک دماسنج است٬ دمای اتاق را اندازه‌گیری می‌کند تا سیستم بتواند از دما مطلع شده و از کاهش یا افزایش بیش از اندازه دما جلوگیری کند. با استفاده از سیستمهای دارای پسخورد می‌توان بسیاری از فرایندهای صنعتی را به صورت خودکار کنترل کرد. اتوماسیون صنعتی بخشی از رشته کنترل می‌باشد که بر پایه سیستمهای فیدبک‌دار توانسته‌است صنعت مدرنی را پایه گذاری کند.
گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش‌های متنوعی مانند کنترل خطی، کنترل غیرخطی،کنترل مقاوم،کنترل تطبیقی،کنترل دیجیتال،کنترل فازی و غیره‌است.
از دروس اصلی این گرایش مهندسی برق می‌توان به کنترل دیجیتال و کنترل غیرخطی، کنترل مدرن، کنترل صنعتی، ابزار دقیق، اصول میکروکامپیوتر، ترمودینامیک، مبانی تحقیق در عملیات، سیستم های کنترل پیشرفته و سیستمهای کنترل خطی اشاره کرد.
