جدول المحتويات
ما هي الهندسة الكهربائية ؟
تشمل الهندسة الكهربائية العديد من الاقسام و في هذا المقال سنوضح افضل تخصص في الهندسة الكهربائية. يمكن تعريف الهندسة الكهربائية بذلك التخصص الفرعي التابع لعلم الهندسة والذى يركز على دراسة الطاقة الكهربائية وتطبيقاتها المختلقة فى تخصص الإلكترونيات وإمداد الطاقة وغيرها. تعتبر أيضا أنها عصب الحضارة المدنية فى وقتنا الحالى حيث تكمن أهمية الهندسة الكهربائية لكونها تتداخل فى العديد من قطاعات الصناعة والأنشطة المدنية المختلفة.
يهتم فرع الهندسة الكهرباية بدراسة الكهرباء فيزيائياً و رياضيّاً , حيث في مجال الفيزياء تكمن في الظواهر التي نراها مباشرةً بأعيننا المجردة مثل لمعان البرق و الشرارة والتي تنتج عند لمس شيئ معين والتي تُدعى أيضاً (الكهرباء الساكنة ) , و أما رياضيا في المعادلات و النظريات لتفسير الظواهر ومجالها الأكبريكون في تطبيقات الكهرباء. ويعتبرفرع الهندسة الكهربائية من أهمّ فروع الهندسة وذلك بسبب الاختراعات المختلفة من حولنا التي تعمل على الكهرباء وتحول كلّ ما حولنا تدريجيّاً إلى الكهرباء أيضاً، فأصبحت الكهرباء بالتالي هي مصدر الطاقة الرئيسيّ في حياة الإنسان.
الفرق بين هندسة الكهرباء وهندسة الإلكترونيات
بعد أن تم تعريف مفهوم الهندسة الكهربائية بشكل عام فلا بد من التمييز بينها وبين هندسة الإلكترونيات حيث أنّ هندسة الكهرباء تُركّز على المواضيع المتعلّقة بنظم الكهرباء ذات الجهد العالي مثل: نقل الطاقة وضبط المحرّكات، كما تُعنى بدراسة وتصميم نظم كهربائية وإلكترونية مختلفة، مثل: الدارات الكهربائية، والمحرّكات ، والمولّدات ، ومولّد القدرة غير المنقطعة UPS ، والمواد المغناطيسية وغيرها من الأجهزة الكهرومغناطيسيّة والكهروميكانيكيّة.
أمّا بالنسبة لهندسة الإلكترونيات ,والتي تسمى أيضاً الهندسة الإلكترونية هو فرع خاص من الهندسة يتكوّن من قطع كهربائية نشطة وغير خطيّة كـ الصمام المفرغ وأشباه الموصلات خاصة الترانزستور والدايود والدوائر المتكاملة. والتي يتم الاستفادة منها لدراسة سلوك وتأثير الالكترونات وتصميم الدوائر الكهربائية, الأجهزة, المعدات والأنظمة الإلكترونية.
طبيعة فرع الهندسة الكهربائية
تعتمد دراسة الهندسة الكهربائية بشكل عام على الفيزياء الخاصة بالكهرباء و الريّاضيات , لكي تدرك مجال وأهمية الكهرباء و ظواهرها فإنّه يلزم أن يتوفر عندك التخيل.
يتطلب الحصول على شهادة جامعية أو بكالوريوس في الهندسة الكهربائية عادة 5 سنوات. تختلف خطة التدريس باختلاف الجامعات فمثلاً هناك جامعات عربية تبدأ بتخصيص السنة الأولى لإعادة التأهيل تحت اسم (تحضيري) بعد ذلك بسنتين يبدأ الطالب بتعلُّم تخصص الكهرباء بشكل عام وبعدها سنتين تخصص (قوى, اتصالات وإلكترونيات أو حاسوب وتحكم مثلا).
يطلق عليه اسم مهندس بعد اتمامه على درجة البكالوريوس يتبعه التخصص مثل مهندس كهرباء, مهندس إلكترونياً ,وهكذا ثم يتم البحث عن وظيفة تتلائم مع تخصصه أو ممكن أن يبدأ مشاريعه الخاصّة أو الاستمرار في الدراسة.
لمحة تاريخية
انتشر الاهتمام العلمي بالكهرباء من أوائل القرن السابع عشر. حيث أن وليام جلبرت هو أول مهندس كهرباء , هو الذي قام بتصمم آلة اكتشاف الأجسام ذات الشحنات الكهربية الساكنة ,ويقال بأنه أول من أكتشف مصطلح الكهرباء. وهو من ميز بين المغناطيسية والكهرباء الساكنة،. وفي بداية الأمر كانت جميع الاكتشافات والاختراعات متعلقة بمفهوم بالشحنة. و في وقت توماس اديسون وفيرنر فون سيمنس بدأ تفريق الهندسة الكهربائية عن الفيزياء .
تم اختراع موصلة الصواعق على يد بنيامين فرانكلين وفي منتصف الخمسينات من القرن السابع عشر حيث نشر نتائج تجاربه بعنوان “تجارب ومشاهدات عن الكهرباء ” . في أوائل الثمانينات صمم الكساندر فولتا بطاريته الأولى “عمود فولتا” , بعد إعجابه بتجربة أجراها لويجي جالفاني عام .1792 قام هانز كريستيان اورستد في عام 1820 باتمام تجاربه عن انحناء ابرة البوصلة بتاثير التيار الكهربي. وفي نفس الفتره الزمنيه أعاد اندريه ماري امبير هذه التجربة وأثبت من خلالها أن سلكين يمر فيهما التيار يؤثران بقوة على بعضهما البعض ومن خلالها عرّف أيضا الجهد الكهربي والتيار الكهربي. تم تأسيس تخصص الهندسة الكهربائية على يد ايراسموس كيتلرفي جامعة (TU-Darmstadt) التقنية حيث كانت المرة الأولى التي تدرس فيها والتي تكمن في ألمانيا وكانت مدة الدراسة أربع سنوات وبعد اتمامها يطلق على الطالب بعد تخريجه لقب مهندس.
الفرص الوظيفية لتخصص هندسة الكهرباء
تتوفر العديد من الفرص الوظيفية بعد التخرج والتي تكون متاحة أمام الخريجين للعمل بها ويمكنهم العمل في قطاعات الصناعة المختلفة التي تحتاج إلى تشغيل خريجيين الهندسة الكهربائية، وأبرز تلك المجالات الوظيفية التى يمكن لخريج الهندسة الكهربائية العمل بها هى :
شركات الكهرباء ومحطات توليد الطاقة وفي مجالات أخرى مثل شركات الاتصالات في الأقسام التقنية و شركات نقل المعلومات وتقنياتها . هنالك أيضا مجالات يستطيع العمل بها في مصانع التوليد والشركات المتخصصة في الحاسب الآلي ولن ننسى مصانع المولدات والشركات المختصة بتصميم الآلات الطبية الكهربائية.
طبيعة العمل في شركات الكهرباء
من المعلوم أن شركة الكهرباء هي المسؤولة عن أمور الطاقة في الدولة كلها من ناحية محطات التوليد ومحطات التحويل والتوزيع .
وظيفة المهندس الكهربائي في الشركة :
- إدارة المشاريع (مهندس المشاريع )لتخصص الهندسة الكهربائية :
هذا المجال هو إداري لدرجة كبيرة ، وفي نفس الوقت من فإنه من الضروري توفر الخلفية الهندسية في المجال ، من بداية المشروع وحتى استلامه من الشركة يقوم مدير المشروع بالإشراف والمراقبة على المشاريع التي يتم إنشاؤها من الشركات المقاولة من فترة, من خلال مطابقة المواصفات الهندسية والتقنية (لذلك فالخلفية الهندسية ضروريه) للتصميم على أرض الواقع ، ومتابعة اكتمال الأجهزة وسيرها وفق الجدول الزمني المحدد.
- الاختبارات والفحص :
عند انتهاء أي محطة كهربائية تقوم الشركة المقاولة بعمل الاختبارات اللازمة على الأجهزة الموجودة حتى تتأكد من أن المحطة ستنفذ الدور المطلوب.
أما المهندس في هذا القسم فوظيفته هي الاشراف على هذه الاختبارات أو ما يسمى witnessing ويقوم أيضا بمطابقة النتائج مع مواصفات شركة الكهرباء.
وفي هذا القسم يحصل المهندس على خبرة ممتازة في مجال هندسة الطاقة.
- قسم توزيع الأحمال :
مختص هذا القسم بتوزيع الأحمال أو القدرة وتوفيرها للمستهلكين ، حيث أنه في حالة حدوث أي خلل في نظام الكهرباء , مثلا خروج محطة توليد عن الخدمة بسبب خلل معين ، كيف سيوزع الأحمال الباقية !
- قسم الصيانة :
هذا القسم مسؤول عن الصيانة في جميع المحطات وخطوط النقل الهوائية والتي يطلق عليها أبراج الضغط العالي التي تحمل 380 ألف فولت ، وغيرها.
وظيفة المهندس هي إشرافية وليست عملية ومع ذلك القسم يعطي خبرة جيدة.
- التصميم : ويعنى بعمل نماذج للتصميم حسب مواصفات الشركة وعرضها على للشركات المقاولة .
تخصصات الهندسة الكهربائية
قديماً كانت تُقسم الهندسة الكهربائية إالى نوعين ,القسم الأول هو هندسة تيار الجهد العالي والتي تُعرف اليوم بهندسة الطاقة وهندسة المحركات والقسم الثاني هو هندسة تيار الجهد المنخفض والتي أصبحت بعد تطورها تُسمى هندسة الاتصالات. I هنالك مجالات هندسية جديدة ظهرت ضمن مجال هندسة الكهرباء مثل هندسة القياسات و هندسة التحكم والالكترونيات. ومع مرور الوقت وازدياد التطور تم إضافة العديد من المجالات لكل فرع من الفروع المذكورة ، وفي وقتنا هذا أصبحت المعدات الكهربائية في معظم مجالات الحياة يصعب الاستغناء عنها . التخصصات التي سوف يتم ذكرها لها علاقة بطريقة أو بأخرى بالهندسة الكهربائية . وهي من اشهر المجالات في الهندسة.
هندسة الطاقة
هذا النوع من الهندسة يتضمن عملية إنتاج ونقل ومن ثم تحويل الطاقة الكهربائية التي من خلالها يتم تصميم بعض الأجهزة، مثل: المحولات، والمولّدات والمحرّكات الكهربائية. وإنّ أغلب الدول في العالم توزّع الكهرباء عن طريق بناء محطّات كهرباء تتضمن مولدات، والتي يكمن دورها بإنتاج الطاقة الكهربائية، وتوزّيعها على المستهلكين. ويهتم مهندسو الكهرباء بتصميم وصيانة محطات الكهرباء.
هندسة المحرّكات
يتم من خلال هندسة المحركات بتحويل الطاقة الكهربائية إالى طاقة ميكانيكية من خلال آلات كهربائية. ويُعتبر هذا النوع من الهندسة ذو أهمية كبيرة لتقنيات الأتمتة حيث يتم تشغيل الكثير من المحركات الميكانيكية كهربائيا. وتُعد الهندسة الالكترونية مهمةفي مجال هندسة المحركات، من حيث التحكم بالمحركات، ومن جهة أخرى في مجال التقليل الاستهلاك إلكترونيا. يقوم مبدأ المحركات الكهربائية على استخدام قطبين كهربائين وركيزة مركزية وعندما يحدث تضاد للقطبين مع بعضهما فإن الركيزة تبدأ بالدوران.
هندسة اتصالات
يساعد هذا النوع من الهندسة بنقل المعلومات عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية من المرسل إلى مستقبل واحد أو مجموعة من مستقبلين. ومن المجالات التي تهتم بها هندسة الاتصالات ايصال المعلومة مع أقل الخسائر في البيانات، بالإضافة إلى نظم معالجة الإشارات مثل التشفير، ومن أهم الدراسات المتوقع أن تؤثر على مستقبل الطاقة في العالم هي فك التشفير والتنقية .
هندسة الإلكترونيات
يقوم هذا النوع من الهندسة بتطوير وتصنيع المكوّنات الإلكترونية مثل: المكث والمستحث، وعناصر أشباه الموصلات كالصمام الثنائيّ والترانزيستورات ، والمكثف يعتبر قطعة كهربائية وليس قطعة إلكترونية، ومع هذا تعدّ جزءاً هاماً في مجال تكوين الدوائر الإلكترونية.
ومن أحد فروع الهندسة الإلكترونية التي تهتم بتطوير الدوائر المتكاملة هو المايكرو إلكترونيك (IC) من المواد أشباه الموصلات وتعتبر المعالجات مثال على الدوائر المتكاملة.
هندسة الحاسوب
لا تزال هندسة الحاسوب في بعض الأنظمة الجامعية قسم من أقسام الهندسة الكهربائية، ولكنها ابتعدت عن المفهوم المتعارف عليه قديماً حيث كانت غالبية مكوّنات الحاسوب من أعداد كبيرة من الموصلات الكهربائية، ولقد تطوّرت هندسة الحاسوب بشكل تدريجي لتصبح تخصّصاً مستقلاً ومع احتفاظها بالجانب الكهربائيّ فيها.
يقدم معهد برادفورد للتدريب العديد من الدورات لجميع اقسام الهندسة الكهربائية يمكن الاطلاع عليها من هنا
بامكانك الاطلاع على دورات الهندسة الكهربائية من خلال هذا الفيديو
