برق صنعتی چیست؟ چه کاربردی دارد؟

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که چه چیزی نیروی عظیم کارخانه‌ها، خطوط تولید و تجهیزات عظیم صنعتی را تأمین می‌کند؟ پاسخ، در یک واژه نهفته است: برق صنعتی. این شاخه حیاتی از مهندسی برق، به‌عنوان قلب تپنده صنایع عمل می‌کند و وظیفه دارد انرژی الکتریکی را از منبع اصلی به تمام بخش‌های تولید و فرآیند منتقل کند. بدون برق صنعتی، هیچ ماشین، موتور یا خط تولیدی قادر به فعالیت نخواهد بود.

در این مقاله، با مفهوم برق صنعتی، اجزای اصلی آن، کاربردها، تفاوت با برق خانگی، نقش مهندسان برق در سیستم‌های اتوماسیون، و حتی نرم‌افزارهای تخصصی این حوزه آشنا خواهید شد. همچنین نگاهی خواهیم داشت به بازار کار برق صنعتی و مسیرهایی که می‌تواند مهندسان برق را به درآمد و جایگاه شغلی پایدار برساند. 

خلاصه محتوای این مقاله را می‌توانید از طریق فایل صوتی زیر بشنوید:

معرفی برق صنعتی

برق صنعتی (industrial power systems) از بخش‌های مهم و حیاتی در مهندسی برق به شمار می‌رود و نقش اصلی را در تامین انرژی و توزیع مصرف برق در صنعت ایفا می‌نماید. برق صنعتی با در برگرفتن طیف عظیمی از دستگاه‌ها می‌تواند برای گرما رسانی، سرمایش، اتوماسیون صنعتی، تامین روشنایی و مجموعه‌های امنیتی مفید واقع شود و آن‌ها را تغذیه نماید. با ظهور اتوماسیون صنعتی و خودکار شدن بسیاری از فرآیندها، بهره‌وری بالاتر همراه با رشد و افزایش تولید ممکن شد که همه‌ی این نتایج مرهون وجود برق صنعتی است.

سیستم برق صنعتی با بهره‌گیری از تجهیزات زیر می‌تواند به فراهم نمودن انرژی مصرفی در کارخانه‌ها، مراکز تولیدی، معادن و نیروگاه‌ها بپردازد:

• موتورهای الکتریکی
• اینورترها
• رله‌های حفاظتی
•  سیستم‌های ولتاژ بالا
• تابلوهای برق
•  سیستم‌های حفاظتی
•  تجهیزات کنترلی 
• سیستم‌های PLC و HMI 

اهمیت برق صنعتی در دنیای امروز

در عصر حاضر، اهمیت برق صنعتی در جایی نمود پیدا می‌کند که به عنوان ستون فقرات در تاسیسات، مراکز تولیدی و حتی پالایشگاه‌ها به تامین برق و انرژی می‌پردازد. بالا رفتن نرخ جمعیت و گسترش صنایع نیز تقاضا را برای سیستم‌های برق صنعتی و اضافه شدن آن‌ها به سیستم توزیع افزایش داده است. این تقاضا می‌تواند همراه با تحولات جدیدی در بهره‌مندی از انرژی‌های دیگر و کمک به پایداری و حفظ محیط زیست به همراه داشته باشد. 

همچنین برق صنعتی علاوه بر حیاتی بودن برای کارخانه‌ها و صنایع، یکی از بهترین منابع جهت یافتن شغل‌های حیطه‌ی مهندسی برق را نیز شامل می‌شود. مهندسین و کارشناسان رشته‌های مختلف به خصوص مهندسی برق می‌توانند در این شاخه‌ی گسترده مشغول به کار شوند. 

تاریخچه‌ای کوتاه از برق صنعتی  

جرقه‌های ورود برق به صورت صنعتی به قرن نوزدهم و اواخر دهه 1800 برمی‌گردد، جایی که انتقال برق جریان مستقیم از جریان متناوب به وقوع پیوست و موجب بهره‌مندی از برق در فاصله‌های طولانی شد. در ادامه سیر زمانی تکامل این سیستم در جدول زیر آورده شده است:

کاربردهای برق صنعتی 

مهندسین برق با بهره‌مندی از توانایی‌ها و مهارت‌های خود کاربردهای متنوع و گسترده‌‌ای را در حوزه‌ی برق صنعتی رقم می‌زنند: 

• کنترل و مدیریت میزان مصرف انرژی در شبکه‌های برق سراسری
• ایجاد روشنایی در تمامی مکان‌ها همراه با بهره‌مندی از سنسورهای هوشمند
• ذخیره برق و انرژی در تجهیزات پزشکی در بخش‌های ضروری بیمارستان
• طراحی نیروگاه‌ها و تولید ماشین آلات کمک‌کننده برای توزیع برق رسانی
• مدیریت و برنامه‌ریزی در اتوماسیون صنعتی
• طراحی و تولید سیستم‌های مانیتورینگ و اتاق‌های کنترل
• تولید و طراحی موتورهای الکتریکی
• کاهش زمان از کارافتادگی دستگاه‌ها
• افزایش ایمنی و پشتیبانی از تجهیزات الکتریکی
• ارائه هشدارهای خطر در مواقع مشکلات امنیتی و حوادث جانی
• ایجاد خطوط تولید و مونتاژ عظیم در کارخانه‌های فرآوری

تعریف اتوماسیون در برق صنعتی

اتوماسیون (خودکارسازی) به استفاده از فناوری و سیستم‌های موجود برای انجام وظایف با حداقل دخالت انسان اشاره دارد و شامل پیاده‌سازی سیستم‌های کنترل، حسگرها و محرک‌ها برای نظارت و تنظیم خودکار در تجهیزات الکتریکی خواهد بود. با شروع خودکارسازی، وظایف تکراری یا پیچیده در کسب و کارها و انواع عملیات‌ها در خطوط تولید ساده‌سازی خواهد شد و به بهبود کارایی و کاهش خطاهای دستی و انسانی منجر می‌گردد. از نقش مهم مهندسین برق در اتوماسیون صنعتی نیز نمیتوان غافل شد، آن‌ها با تخصص و دانش فنی مورد نیاز در طراحی مدارهای الکتریکی، توسعه‌ی سیستم‌های قدرت و پیاده‌سازی در سیستم‌های خودکار نقش دارند و با ارائه راه‌حل‌های اتوماسیون سفارشی برای کسب‌وکارها به آن‌ها رونق می‌بخشند.

انواع ولتاژها در سیستم توزیع و برق صنعتی  

ولتاژ (Voltage) که با عنوان اختلاف پتانسیل الکتریکی نیز شناخته می‌شود، معیاری برای اندازه‌گیری انرژی پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه در نظر گرفته می‌شود و مفهوم آن به صورت، تعیین‌کننده توانایی یک میدان الکتریکی برای انجام کار بر روی بارهای الکتریکی بیان می‌گردد. تمامی افراد از قبیل متخصص و تازه وارد به دانش پایه در زمینه‌ انواع ولتاژ و کاربرد آن در مصارف صنعتی و روزانه نیازمند خواهند بود. ولتاژها در همه‌ی موارد و استفاده‌ها عدد یکسانی ندارند. 

میزان ولتاژ مورد استفاده در برق صنعتی و در برق خانگی تفاوت چشمگیری دارند. اصطلاح ولتاژ پایین (Low Voltage) برای مصارف تأمین انرژی روشنایی، ابزارهای الکترونیکی و لوازم خانگی در نظر گرفته شده‌اند. سیستم‌های ولتاژ بعدی که ولتاژ متوسط (Medium voltage) نامیده می‌شود  ولتاژهایی در محدوده ۱ کیلوولت تا ۳۵ کیلوولت هستند. این سیستم‌ها، انتقال برق در فواصل طولانی را ممکن می‌سازند و عملکرد صحیح تجهیزاتی مانند موتورها، ترانسفورماتورها و فیدرهای توزیع را تضمین می‌کنند. برق صنعتی نیز که مجموعه‌ای با کاربردهای بی‌شمار از جمله تامین انرژی ماشین‌آلات صنعتی و انتقال برق است با عنوان، ولتاژ بالا (High Voltage) شناخته می‌شود. 

تفاوت برق صنعتی و خانگی چیست؟

برق خانگی یا مسکونی و در مقابل آن برق صنعتی هر دو به طور یکسان به تامین برق و انرژی روزانه می‌پردازند. برق خانگی به صورت اختصاصی برای مصارف سبک و با ولتاژهای پایین طراحی شده است در حالی که برق صنعتی در مجموعه‌های عظیم که از تجهیزات قدرتمند و پرمصرف بهره می‌برند استفاده می‌نمایند. برق مصرفی در صنعت به صورت سه فاز و با ولتاژی در محدوده‌ی 400 ولت تامین گردیده و در برق خانگی این مشخصات به صورت تک فاز و با ولتاژی در محدوده‌ی 220 ولت ارائه می‌گردد. همچنین این دو سیستم برق رسانی از لحاظ پیچیدگی با یکدیگر تفاوت دارند و در ماشین‌آلات سنگین نیاز به مراقبت بالایی دارند از این سیستم قوی و مورد اطمینان یعنی برق صنعتی استفاده می‌نمایند. برخلاف سیستم‌های خانگی در تاسیسات صنعتی به دلیل بارهای قوی، الزامات ایمنی به صورت سختگیرانه‌ و پیچیده‌تر هستند.

ایمنی در برق صنعتی  

برق صنعتی در کنار مزایا و فواید بسیاری که برای صنایع و کسب و کارها ایجاد می‌کند و به نوعی منبعی برای پیشرفت و رفاه محسوب می‌گردد، می‌تواند خطراتی نیز در محیط‌های صنعتی به همراه داشته باشد. یکی از اصولی که مهندسین برق باید آن‌ها را فرا گرفته و رعایت نمایند، تلاش برای کاهش ریسک‌های حوزه برق صنعتی خواهد بود. کارشناسان باید موارد زیر را در نظر بگیرند و حتی‌الامکان دوره‌های اصولی مربوطه را بگذرانند:

• رعایت نمودن استانداردهای ایمنی، پروتکل‌های اضطراری مانند NFPA ،70E و OSHA
• طراحی سیستم‌های کاهش‌دهنده‌ی خطر مانند سیستم‌های خاموش‌کننده خودکار در صورت وقوع آتش سوزی
• اجرای نظارت از راه دور در تمامی واحدها
• انجام مانورهای اضطراری در حوادث الکتریکی 
• نگهداری صحیح از تجهیزات و رفع تمام خرابی ها و آسیب‌های به وجود آمده در دستگاه‌ها
• توانایی مقابله با حوادث، بلایای طبیعی و خطاهای انسانی

بازارکار و فرصت‌های شغلی برق صنعتی

با وجود پیشرفت‌های صورت گرفته در دو دهه اخیر در حوزه‌ی برق صنعتی و گسترش آن در سراسر دنیا، درخواست‌ها برای به‌کارگیری مهندسین برق مجرب افزایش چشمگیری داشته است. گرایش‌ها و تخصص‌های متعددی وجود دارد که مهندسین برق و حتی کارشناسان از رشته‌های دیگر می‌توانند در حوزه‌ی برق صنعتی مشغول به فعالیت شوند و درآمد قابل قبولی نیز کسب نمایند. همگام با پیشرفت‌های صورت گرفته، مهندسین باید از طریق یادگیری و گذراندن دوره‌های آموزشی به تطبیق و به‌روزرسانی اطلاعات خود بپردازند تا گام‌های موفقیت را یکی پس از دیگری طی نمایند. مشاغل زیر را می توان به عنوان پرکاربردترین حرفه‌های برق صنعتی در نظر گرفت: 

نرم افزار‌های پر‌کاربرد در برق صنعتی

بهره‌مندی از ابزارها و نرم افزارهای شبیه‌سازی همیشه یکی از مهم‌ترین توانایی‌ها برای یک مهندس برق فعال در حوزه‌ی برق صنعتی محسوب می‌گردد. این نرم افزارها به دلایلی مانند ایجاد یک محیط مجازی برای انجام محاسبات، تحلیل تقریبی در مورد یک سیستم پیچیده بزرگ، جلوگیری از کد نویسی های طولانی و همچنین تجزیه و تحلیل به روش‌های ساده و مفید مورد توجه بسیاری از مهندسین برق قرار گرفته اند. یادگیری این نرم افزارها در طی چند سال اخیر به یکی از مهم‌ترین مؤلفه‌های حوزه‌ی مهندسی تبدیل گردیده است و مهندسین جوان با تسلط بر این نرم افزارهای شبیه‌سازی می‌توانند موقعیت‌های شغلی مناسبی به دست آورند. برخی از این نرم افزارهای مهم و پرکاربرد در ادامه آورده شده است:

نرم افزار ای پلن (EPLAN)  

ای پلن را می توان یک نرم‌افزار برتر در طراحی‌ و نقشه‌کشی در حوزه‌ی برق دانست. این ابزار قدرتمند در مهندسی برق و الکترونیک به مستندسازی سیستم‌های برق صنعتی، کنترل و اتوماسیون آن‌ها نیز کمک شایانی می‌نماید. ای پلن توسط شرکت آلمانی EPLAN Software & Service GmbH توسعه یافته و یک استاندارد نقشه‌کشی در صنایع برق محسوب می‌شود. از طریق یادگیری این نرم افزار می توان به طراحی نقشه‌های جانمایی تابلو و همچنین طراحی برای نیروگاه‌ها پرداخت و به درک صحیح اصول اولیه‌ی برق در نقشه‌کشی مخصوصا برای افرادی که به تازگی یادگیری این نرم افزار را شروع  نموده اند، دست پیدا کرد. معرفی نرم افزار ای پلن همراه با ذکر نکات کلیدی برای علاقه‌مندان این حوزه در مقاله نرم افزار ای پلن eplan چیست؟ چه کاربردی دارد؟ به طور جامع بیان گردیده است. با شرکت در دوره‌ آموزش ای پلن و یادگیری تکنیک‌های منحصر به فرد به این نرم افزار می‌توان به مهارت نقشه‌کشی اصولی برای حضور در صنعت برق دست پیدا کرد.

نرم افزار اتوکد الکتریکال (AutoCAD Electrical)  

اتوکد الکتریکال با رویکرد طراحی نقشه‌های الکتریکی برای مدارهای صنعتی، تابلوهای برق و اتوماسیون توسط شرکت Autodesk تولید گردیده است. دقت و سرعت بالا در طراحی یکی از ویژگی‌های مهم این نرم افزار است که آن را به ابزاری بی‌بدیل در این زمینه تبدیل نموده است. وجود مجموعه‌ای جامع از کتابخانه‌های استاندارد الکتریکی، ابزارهای بررسی خطای پروژه (Real-time Error Checking) و امکانات طراحی ویژه‌ی برق از جمله چیدمان هوشمند تابلو برق‌ها نیز از دیگر دلایل پر اهمیت شمرده شدن این نرم افزار به شمار می‌روند. با یادگیری اصولی این نرم افزار و شرکت در دوره اتوکد الکتریکال AutoCad Electrical میتوان به توانایی‌های بی بدیلی در حیطه‌ طراحی دست پیدا کرد و پروژه‌های عظیمی را به ثمر رساند.

نرم افزار متلب (MATLAB/Simulink)

نرم‌افزار MATLAB یکی از جامع‌ترین و محبوب‌ترین برنامه‌های شبیه‌سازی در بین دانشجویان مهندسی برق به شمار می‌رود. این نرم افزار مبتنی بر برنامه نویسی با ایجاد مدل‌های دقیق از سیستم‌های الکتریکی این امکان را فراهم می‌کند تا رفتار این سیستم‌ها تحت شرایط مختلف شبیه‌سازی و تحلیل شوند. این قابلیت برای طراحی سیستم‌های برق قدرت همراه با بازدهی بالا از اهمیت بالایی برخوردار است. مسیر رسیدن به محاسبات عددی و تجزیه و تحلیل سیستم‌های مختلف از طریق ارائه‌ی راه‌حل های جبری و نوشتن آرایه‌ها به‌صورت ماتریسی خواهد بود. این نرم افزار برای پردازش و قابلیت‌های مختلف کدهای مخصوص و آماده‌ای را در اختیار گذاشته است که می توان از آن ها برای حل مسائل دینامیکی و شبیه سازی در سیستم ها استفاده نمود. بهترین مسیر یادگیری این نرم افزار را می توان شرکت در دوره نرم افزار متلب Matlab دانست که از ابتدایی‌ترین موارد شروع به تدریس می‌شود و تا پیشرفته‌ترین حالات ادامه خواهد داشت.

دانلود نرم افزارهای مهم برق صنعتی

برای نصب این نرم افزارها بهتر است در درایو اصلی سیستم خود فضای خالی بیشتری ایجاد کنید و پس از دانلود آن‌ها بدون اتصال به اینترنت شروع به نصب آن‌ها نمایید. نرم افزارهایی که در بالا معرفی شدند را می توان از طریق سایت soft98 به صورت رایگان دریافت نمود.

چگونه در حیطه برق صنعتی به درآمد برسیم؟

برق صنعتی یک حوزه‌ی پویا و چند وجهی محسوب می‌شود که همواره در حال تغییر با خواسته‌های بازار و صنعت است پس نیاز به افرادی دارد که مهارت‌های فردی و تخصصی خود را تقویت نموده و با این تغییرات و به‌روزرسانی‌ها همگام باشند. چنانچه فردی این مهارت‌های نرم افزاری و سخت افزاری را تقویت نماید، می‌تواند به بهترین سطح در آمد دست پیدا کند و جایگاه شغلی مناسبی کسب نماید. در اینجا برخی از نکات مهم برای یافتن شغل و کسب درآمد آورده شده است:

• اخذ گواهینامه‌های فنی حرفه‌ای یا بین‌المللی یا مدارک در حوزه‌های خاص، مانند سیستم‌های قدرت یا برق کنترل
• گسترش شبکه و ارتباطات خود با سایر متخصصان و سازمان‌ها طریق شرکت در کنفرانس‌ها یا کارگاه‌های مرتبط 
• تنوع بخشیدن به منابع و جریان‌های درآمدی‌ از طریق انجام کارهای آزاد، مشاوره‌ای یا پاره وقت و یا فروش محصولات 
• شرکت در دوره‌های آموزشی برای یادگیری زبان‌های برنامه‌نویسی جدید، ابزارهای نرم‌افزاری یا مهارت‌های سخت‌ افزاری
• پیشرفت تحصیلی با ادامه تحصیل در مقاطع کارشناسی ارشد و دکترا 
• مذاکره در مورد حقوق و مزایا با کارفرما همراه با برجسته کردن دستاوردها و مهارت‌ها 
• نوآوری و ایجاد محصولات جدیدی برای حل نمودن مشکلات 

همانطور که بیان گردید درصد بالایی از میزان درآمد یک مهندس برق به مهارت‌ها و تصمیمات وی بستگی خواهد داشت. مطالعه‌ی منابع و مطالب مهم در این حوزه نیز می‌تواند مانند جرقه‌ای در ذهن مهندسین جوان عمل نموده و مسیر انتخاب شغل و حرفه‌ی آینده را تسهیل نماید. شرکت کردن در دوره‌های آموزشی نیز می‌تواند علاوه بر آموزش و یادگیری یک نرم افزار جدید، به شبکه سازی و گسترش ارتباطات درون رشته‌ای نیز کمک نماید. دوره‌های گروه آموزشی پارس پژوهان می‌تواند بستری برای مهارت آموزی و کسب آمادگی قبل از ورود به بازار کار به شمار بیاید. علاقه‌مندان این حوزه می‌توانند از تدریس و تجربه اساتید حرفه‌ای بهره مند شده و با تلاش و استمرار در مدت کوتاهی جذب پروژه‌های صنعتی شوند. برخی از این مهم‌ترین دوره‌های دپارتمان مهندسی برق در ادامه آورده شده است:

• دوره آموزش برق صنعتی
• دوره آموزش اینورتر Inverter
• دوره آموزش طراحی بردهای الکترونیک Altium Designer
• دوره آموزش پروتئوس PROTEUS

جمع‌بندی

در این مقاله دیدیم که برق صنعتی یکی از ارکان اساسی مهندسی برق و زیرساخت‌های تولیدی جهان امروز است. از معرفی مفهوم اولیه و تجهیزات کلیدی آن مانند موتورها، اینورترها و تابلوهای برق گرفته تا بررسی تفاوت با برق خانگی و نقش حیاتی آن در اتوماسیون صنعتی، نشان داده شد که این شاخه چگونه پایه‌گذار بهره‌وری و رشد در صنایع است.

همچنین با مرور انواع ولتاژها در سیستم‌های صنعتی، اهمیت رعایت نکات ایمنی، و بررسی فرصت‌های شغلی گسترده برای مهندسان برق، مشخص شد که برق صنعتی نه تنها یک تخصص فنی، بلکه مسیری برای پیشرفت شغلی و مالی است.
در بخش پایانی نیز با نرم‌افزارهای پرکاربرد مانند EPLAN ،AutoCAD Electrical و MATLAB آشنا شدیم که ابزارهای ضروری برای طراحی، شبیه‌سازی و کنترل در این حوزه محسوب می‌شوند.

در نهایت می‌توان گفت یادگیری اصولی برق صنعتی و تسلط بر نرم‌افزارهای مرتبط، کلید ورود به دنیای حرفه‌ای مهندسی برق است. گروه آموزشی پارس پژوهان با برگزاری دوره‌های تخصصی در زمینه‌ی برق صنعتی، این مسیر را برای علاقه‌مندان هموار کرده است تا بتوانند دانش خود را به مهارت، و مهارت خود را به درآمد تبدیل کنند.

نویسنده: صالحه علی پور، کارشناس ارشد مهندسی پزشکی.