معرفی رشته ی مهندسی برق

معرفی رشته ی مهندسی برق

مهندسی برق، دانش تحلیل و بررسی ریاضی پدیده‌هایی فیزیکی است که به نحوی به بارهای الکتریکی و حرکت و آثار آن‌ها (از قبیل جریان الکتریکی، پتانسیل الکتریکی، میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی، موج الکترومغناطیسی، نیروی الکتریکی، نیروی مغناطیسی) مربوط می‌شوند.

این رشته در دانشگاه‌های ایران به پنج گرایش تقسیم می‌شود که عبارت‌اند از:

· مهندسی کنترل

· * مهندسی الکترونیک

· * مهندسی قدرت

· * مهدسی پزشکی، بیوالکتریک

· مهندسی مخابرات

به تازگی دانشگاه صنعتی شریف گرایش سیستم‌های دیجیتال را به ۵ گرایش فوق اضافه کرده‌است و در این دانشگاه مهندسی برق در مقطع کارشناسی در ۶ گرایش تدریس می‌شود.

همچنین در دانشگاه صنعت آب و برق گرایش شبکه‌های انتقال و توزیع تدریس میشود که این گرایش تخصصی مخلوطی از گرایش قدرت و مباحث مربوط به شبکه سراسری برق و مدیریت توزیع و مصرف می‌باشد.

در ایران مهندسی قدرت نسبت به بقیه بازار کار بهتری دارد و بیشتر شرکت‌ها این مهندسی را بیشتر اعلام نیاز می‌نمایند. در برخی از دانشگاه‌های کشورهای اروپایی و آمریکا، دانشکدهٔ کامپیوتر هم جزیی از دانشکدهٔ برق می‌باشد. مهندسان برق سامانه‌های قدرت را طراحی می‌کنند.

گرایش‌های مقطع کارشناسی در ایران

رشته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای ۴ گرایش الکترونیک، مخابرات، کنترل و قدرت است. البته گرایش‌های فوق در مقطع لیسانس تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند و هر گرایش با گرایش دیگر تنها در 40 واحد یا کمتر متفاوت است. و حتی تعدادی از فارغ التحصیلان مهندسی برق در بازار کار جذب گرایش‌های دیگر این رشته می‌شوند.
دروس پایه و مشترک

از جملهٔ دروس مشترک میان تمامی گرایش های مهندسی برق موارد زیر را می توان ذکر کرد:

· فیزیک الکتریسیته

· * مدارهای الکتریکی 1 و 2

· * الکترونیک 1و 2

· الکترومغناطیس

· * ماشین‌های الکتریکی 1

· * بررسی سیستم‌های قدرت 1

· * اندازه‌گیری الکتریکی

· * مدارهای منطقی

گرایش الکترونیک

مدارهای پیچیده الکترونیکی

الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در خلاء در مواد رسانا و یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می‌پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، فعالیت می‌کند.

به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می‌توان به دو شاخه اصلی "ساخت قطعات و کاربرد مداری قطعه" و "طراحی مدارهای الکتریکی" تقسیم کرد.

تکنیک پالس، الکترونیک 3، میکروپروسسور، معماری کامپیوتر، مدارهای مخابراتی، فیزیک مدرن و فیزیک الکترونیک از جمله دروس اصلی گرایش الکترونیک محسوب می‌شوند.

گرایش مخابرات

یک رادار مخابراتی

هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه‌ای به نقطه دیگر است که این اطلاعات می‌تواند صوت، تصویر یا داده‌های کامپیوتری باشد.

مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات از روش‌های موجی و مخابراتی فعالیت می‌کند. گرایش مخابرات با ارائه نظریه‌ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند کاربر، انجام عملی فرایندها را به طور بهینه ممکن می‌سازد.

مخابرات از دو مبحث عمده یعنی میدان و سیستم تشکیل می‌شود.

در مبحث میدان، مهندسان با مفاهیم میدان‌های مغناطیسی، امواج، ماکروویو، آنتن و غیره آشنا می‌شوند تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه‌ای به نقطه دیگر پیدا کنند.

در مبحث سیستم، نیز مهندسان با طراحی فلیترهای مختلف که می‌توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف کرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت کنند به فعالیت می‌پردازند.

مخابرات 2، میدان و امواج، الکترونیک 3، مدارهای مخابراتی ، آنتن‌ها و انتشار امواج، مایکروویو، اصول میکروکامپیوتر از جمله دروس اصلی گرایش مخابرات محسوب می‌شوند.

گرایش کنترل

مهندسی کنترل و هدایت موشک‌ها

اگر بخواهیم یک تعریف کلی از کنترل ارائه دهیم، می‌توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم (که متغیرهای خروجی می تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد) بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب می باشد. این ملاکها می تواند شامل سرعت، زمان، مصرف سوخت و ... باشد. به عنوان یک مثال ساده می توان کنترل زمان اوج گیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت. زاویه پره ها، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روشهای ریاضی محاسبه شده تا بتوان به خوبی این زمان را کاهش داد.

کنترل، در پیشرفت علوم دیگر نقش ارزنده‌ای را ایفا می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته های دیگر می باشد. علاوه بر نقش کلیدی در فضاپیماها و هدایت موشک‌ها و هواپیماها، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده است.

به کمک این علم می‌توان به عملکرد بهینه سیستم‌های پویا، بهبود کیفیت و ارزان‌تر شدن فرآورده‌های تولیدی، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته‌کننده دستی و نظایر آن دست یافت. هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجی‌ها به روش معین به کمک ورودی‌ها از طریق اجزای سیستم کنترل که می‌تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.

گرایش الکترونیک

مدارهای پیچیده الکترونیکی

گرایش مخابرات

یک رادار مخابراتی

مخابرات 2، میدان و امواج، الکترونیک 3، مدارهای مخابراتی ، آنتن‌ها و انتشار امواج، مایکروویو، اصول میکروکامپیوتر از جمله دروس اصلی گرایش مخابرات محسوب می‌شوند.

گرایش کنترل

مهندسی کنترل و هدایت موشک‌ها

گرایش الکترونیک

مدارهای پیچیده الکترونیکی

تکنیک پالس، الکترونیک 3، میکروپروسسور، معماری کامپیوتر، مدارهای مخابراتی، فیزیک مدرن و فیزیک الکترونیک از جمله دروس اصلی گرایش الکترونیک محسوب می‌شوند.
گرایش مخابرات

یک رادار مخابراتی

هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه‌ای به نقطه دیگر است که این اطلاعات

می‌تواند صوت، تصویر یا داده‌های کامپیوتری باشد.

مخابرات از دو مبحث عمده یعنی میدان و سیستم تشکیل می‌شود.

گرایش کنترل

مهندسی کنترل و هدایت موشک‌ها

امروزه با توسعه صنایع کوچک و بزرگ در کشور، فرصت‌های شغلی زیادی برای مهندسین برق فراهم شده‌است و اگر می‌بینیم که با این وجود بعضی از فارغ التحصیلان این رشته بیکار هستند، به دلیل این است که این افراد یا فقط در تهران دنبال کار می‌گردند و یا در دوران تحصیل به جای یادگیری عمیق دروس و در نتیجه کسب توانایی‌های لازم، تنها واحدهای درسی خود را گذرانده‌اند.

همچنین یک مهندس خوب باید، کارآفرین باشد یعنی به دنبال استخدام در موسسه یا وزارتخانه‌ای نباشد بلکه به یاری آگاهی‌های خود، نیازهای فنی و صنعتی کشور را یافته و با طراحی سیستم‌ها و مدارهای خاصی این نیازها را برطرف سازد. کاری که بعضی از فارغ التحصیلان ما انجام داده و خوشبختانه موفق نیز بوده‌اند.

اگر یک فارغ التحصیل برق دارای توانایی‌های لازم باشد، با مشکل بیکاری روبرو نخواهد شد. در حقیقت امروزه مشکل اصلی این است که بیشتر فارغ التحصیلان توانمند و با استعداد این رشته به خارج از کشور مهاجرت می‌کنند و ما اکنون با کمبود نیروهای کارآمد در این رشته روبرو هستیم.

وضعیت ادامه تحصیل

فارغ التحصیل در مقطع کارشناسی برق که مدرک خود را در یکی از چهار گرایش الکترونیک، مخابرات، قدرت و کنترل می‌گیرد، می‌تواند در یکی از این گرایشها (اختیاری) یا رشته‌ای که برق زیر مجموعه‌ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل نماید.

این رشته به صورت: مهندسی برق - الکترونیک، برق- قدرت، برق- مخابرات (شامل گرایش‌های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایکرونوری) برق- کنترل، مهندسی پزشکی (گرایش بیوالکتریک)، مهندسی هسته‌ای (دو گرایش مهندسی راکتور و مهندسی پرتو پزشکی، مهندسی کامپیوتر (معماری کامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیک) است. برای تحصیل در مقطع دکترای تخصصی، می‌توان، در هر یک از زیرشاخه‌های تخصصی‌تر گرایشهای یاد شده میزان مورد نیاز واحدها را اخذ کرد و رساله دکتری را در همان موضوع خاص ارائه داد. مسلم است این زیر شاخه‌ها، گرایشهای تخصصی تر این چهار گرایش است. امکان ادامه تحصیل در کلیه گرایشهای یاد شده در مقطعهای کارشناسی ارشد و تا حد زیادی در دوره دکتری، در داخل کشور وجود خواهد داشت. رشته برق به دلیل کاربردی بودن آن در بسیاری از علوم مهندسی دیگر، برای فارغ التحصیلان امکان تحصیل در بسیاری گرایشها و دانشها را فراهم می‌کند.

توضیحاتی درباره ی مهندسی الکترونیک

منهدسی الکترونیک شاخه‌ای از مهندسی برق می‌باشد که به بررسی و استفاده از الکترون در مواد نیمه‌رسانا در جهت ساخت تجهیزات مختلف می پردازد.

شکل پیدایش این شاخه از دانش نوین بدین شکل می‌باشد:

فیزیک -> فیزیک الکتریسیته و مغناطیس -> برق(برق ، الکترونیک و مخابرات)بعد از ظهور ترانزیستور و تحولات مربوطه:فیزیک -> فیزیک الکتریسیته و مغناطیس |
-> فیزیک کوانتم | -> برق
-> فیزیک نور | الکترونیک : . مخابرت
. فیزیک الکترونیک
. مهندسی پزشکی
. کنترل
. سخت افزار و دیجیتال
. الکترونیک

تاریخچه

البته این روش تقسیم‌بندی در ایران معمول نیست و علت آن هم عدم آشنایی سیاست‌گذاران آموزش در ایران با دانش جدیدی به نام الکترونیک و عدم مطالعه تاریخچه پیدایش آن می باشد. الکترونیک بعد از خلق ترانزیستور BJT از بخش برق جداگشت و به صورت مجزا فعالیت خود را آغاز کرد.

تا قبل از آن تفاوت چندانی بین مخابرات و برق و الکترونیک نبود. البته مخابرات در آن سالها موجود ولی وابسته به لامپهای الکترونی و تقویت کننده‌های اتصال - جرقه بود که با خلق ترانزیستور برق و الکترونیک از همدیگر جدا و مخابرات به حدی به الکترونیک وابسته شد که امکان رشد آن بدون الکترونیک میسر نبود و به صورت سیستماتیک به زیر مجموعه الکترونیک بدل گشت.

باید خاطر نشان ساخت که مخابرات نیز در تحولات الکترونیک نقش به سزایی داشته اشت به طوری که طرح سیستم‌های پیچیده مخابراتی منجر به طراحی مدارات پیشرفته الکترونیکی(ای سی های مخابراتی) شده است.

زمینه‌ها

مهندسی الکترونیک تمامی سیستم‌ها و ادوات الکتریکی و الکترونیکی را در تمامی اشکال و اندازه ها طراحی، تولید، تحلیل و بهبود می بخشد.

یک مهندس االکترونیک به طراحی و ساخت مدارهای الکترونیکی والکتریک با کارکردهای بسیار می پردازد.

توضیحاتی دریاره ی مهندسی برق قدرت

مهندسی برق قدرت (Power engineering) یکی از زیر شاخه⁯های اصلی مهندسی برق است که با سیستم⁯های قدرت به ویژه تولید, انتقال, توزیع توان الکتریکی, تبدیل انرژی الکتریکی به شکل⁯های دیگر انرژی و تجهیزات الکترومکانیکی سروکار دارد. این رشته همچنین شامل راه⁯اندازی و تعمیر و نگهداری سیستم⁯های حرارتی برودتی و تجهیزات تولید توان الکتریکی مانند ژنراتورها و دیگر تجهیزات الکتریکی مورد استفاده در صنایع و یا ساختمان⁯ها بزرگ نیز می⁯شود. شناسایی دیگر منابع جدید انرژی الکتریکی نیز از زیر شاخه⁯های این رشته است.

برق قدرت

همانطور که در بالا اشاره شد عمده مباحث در مهندسی برق قدرت بر تولید, انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و برخی تجهیزات مصرف کننده انرژی الکتریکی استوار است, که این خود شامل ترانسفورماتورها, ژنراتورها, موتورهای الکتریکی و تجهیزات الکترونیک قدرت است.در بسیاری از کشورهای جهان, دولت شبکه⁯ای الکتریکی را به منظور اتصال کلیه مولدها و مصرف کننده⁯های الکتریکی راه⁯اندازی می⁯کند. این شبکه در اصطلاح "power grid" نامیده می⁯شود. به وسیله این شبکه مصرف کننده⁯های الکتریکی می⁯توانند بدون متحمل شدن سختی⁯ها و هزینه⁯های مربوط به تولید برق به صورت جداگانه, برق را از شبکه خریداری نمایند. در این میان یکی از وظایف مهندسین برق قدرت, طراحی و نگهداری شبکه⁯های الکتریکی و مصرف کننده⁯های متصل شده به شبکه است. تجهیزات متصل شده به شبکه الکتریکی دراصطلاح "on-grid" نامیده می⁯شوند. این تجهیزات می⁯توانند به شبکه, توان الکتریکی تزریق کرده یا برعکس از آن توان دریافت کنند یا حتی, هر دو کار را با هم انجام دهند.مهندسین قدرت, فعالیت⁯هایی را در زمینه⁯ی تجهیزات جدای از شبکه یا تجهیزات "off-grid" نیز انجام می⁯دهند. دلیل استفاده نکردن از شبکه دراین نوع مصرف کننده⁯ها عموماً ثابت نبودن این مصرف کننده⁯هاست به صورتی که هزینه اتصال برای آنها در هر جابه⁯جایی, امکان وصل به شبکه را برای آنها غیر ممکن می⁯کند.

امروزه بیشتر شبکه⁯های الکتریکی از توان الکتریکی به صورت سه فاز متناوب استفاده می⁯کنند که دلیل اصلی این انتخاب سهولت در تولید, انتقال و توزیع انرژی الکتریکی بدین صورت است. البته معمولاً در مصرف کننده⁯های کوچک توزیع به صورت تک فاز صورت می⁯گیرد که این به دلیل ضروری نبودن وجود سه فاز و همچنین ایمنی بیشتر برای این مصرف کننده⁯هاست. با این وجود در صنایع و مصرف کننده⁯های توان بالا برای بالا بردن بهره⁯ بری و استفاده از موتورهای سه فاز, انرژی الکتریکی به صورت سه فاز توزیع می⁯شود.نقش ترانسفورماتور در سیستم⁯های انتقال بسیار حساس است چراکه ترانسفورماتور بهترین راه ممکن برای رسیدن به ولتاژهای بالاتر, قبل از خطوط انتقال است. افزایش ولتاژ به وسیله ترانسفورماتور به کاهش جریان می⁯انجامد و طبق قانون توان الکتریکی (توان برابر مجزور جریان در مقاومت الکتریکی) با کاهش جریان تا حد امکان می⁯توان تلفات را تا حد قابل ملاحظه⁯ای کاهش داد, بنابراین افزایش حداکثری ولتاژ در خطوط انتقال به کاهش تلفات و درنتیجه افزایش بهره وری خطوط انتقال می⁯انجامد.

بنا به دلایل گفته شده در بالا, پست⁯های تغییر ولتاژ در سراسر شبکه⁯های الکتریکی وجود دارند. این پست⁯ها ولتاژ را در نزدیکی مولدها افزایش داده و سپس با نزدیک شدن به مناطق مسکونی و یا مصرف کننده⁯ها برای ایمنی مصرف کننده دوباره ولتاژ را در چند مرحله کاهش می⁯دهند.

اجزا

مهندسی قدرت معمولاً به سه زیر شاخه اصلی تقسیم می⁯شود:

تولید

تولید انرژی الکتریکی

تولید انرژی الکتریکی فرآیندی است که درطول آن دیگر شکل‌های انرژی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شوند. برای انجام این فرآیند راه‌های متعددی وجود دارد. از تبدیل الکترومکانیکی معمولا در مواردی استفاده می‌شود که منبع انرژی زغال سنگ (نیروگاه سوخت فسیلی), نفت, گاز طبیعی, اورانیوم(انرژی هسته‌ای), جریان آب یا جریان باد باشد و در تمام این موارد به جز انرژی بادی برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی از ژنراتورهای سنکرون AC که به توربین بخار, گازی یا آبی متصل هستند استفاده می‌شود. استفاده از این نوع ژنراتورها دارای فواید بالایی است که استفاده از آنها را در بیشتر صنایع بزرگ تولید برق رایج کرده است.

هزینه‌های تولید انرژی الکتریکی در بیشتر روش‌ها به طور مشخص تابعی از قیمت سوخت

مصرفی و بهر‌وری در نیروگاه است. بهره‌وری در نیروگاه نیز تا حدود زیادی تابع نوع ژنراتورها یا میزان دمای تولیدی در کوره است.

امروزه دانشمندان به دنبال راه‌ها و منابع جدید برای تولید انرژی الکتریکی هستند با جیگزینی این منابع وابستگی قیمت انرژی الکتریکی به قیمت سوخت را کاهش دهند.

انتقال

انتقال انرژی الکتریکی

شاخه انتقال شامل جابجایی توان در طول مسیرهای معمولاطولانی می⁯شود. این مسیر طولانی, فاصله محل تولید تا نزدیکی محل مصرف است. انتقال معمولاً طوری صورت می⁯پذیرد که ولتاژ در طول خطوط انتقال از ولتاژ محل مصرف کننده یا تولید کننده بیشتر باشد. شاخه انتقال همچنین شامل اتصال شبکه⁯های برق⁯رسانی مختلف با سیستم⁯های متفاوت, بین چند شرکت تولیدکننده برق, چند استان یا ایالت و یا چند کشور می⁯شود.

توزیع

توزیع انرژی الکتریکی

توزیع انرژی الکتریکی در واقع دریافت برق از شبکه انتقال و رساندن آن به مصرف کننده⁯هاست. تبدیل ولتاژ وارد شده به سیستم توزیع به ولتاژ مورد نیاز مصرف کننده⁯ها نیز در حوزه توزیع برق قرار می⁯گیرد.

همه چیز در مورد برق

همه چیز در مورد برق