سامانه قدرت

سامانه قدرت، ( به انگلیسی: Electric power system ) شبکه ای از اجزای الکتریکی است که برای تأمین، انتقال و استفاده از توان الکتریکی بکار می رود. نمونه ای از سامانه های قدرت، شبکه ای است که برای تأمین نیروی الکتریکی خانه ها و صنایع به کار گرفته می شود. سامانهٔ قدرت در مناطق بزرگ با نام شبکه ( به انگلیسی: grid ) شناخته می شود که به طور کلی می توان آن را به سه بخش تقسیم کرد: تولید انرژی الکتریکی که توان را تأمین می کند، انتقال انرژی الکتریکی که توان را از مراکز تولید به مراکز بار انتقال می دهد، و توزیع انرژی الکتریکی که خانه ها و صنایع اطرافش را تغذیه می کند. سامانه های قدرت کوچکتری هم در صنایع، بیمارستان ها، ساختمان های تجاری و خانه ها وجود دارند. غالب این سامانه های قدرت بر توان متناوب سه فاز متکی هستند. سامانه های قدرت بخصوصی که بر توان سه فاز متکی نیستند را می توان در هواپیماها، سامانه های ریلی الکتریکی، اقیانوس پیماها و خودروها مشاهده نمود.
در ۱۸۸۱ دو برقکار نخستین شبکهٔ قدرت را در گودالمینگ انگلستان ( به انگلیسی: Godalming ) بنا کردند. این شبکه از یک نیروگاه که از دو چرخ آبی تشکیل شده بود و جریان متناوب تولید می کرد، بهره می برد. هر کدام از این نیروگاه ها به نوبت لامپ های قوسی ۷ زیمنسی را با ولتاژ ۲۵۰ ولت، و لامپ های رشته ای را با ولتاژ ۴۰ ولت تأمین می کردند. [ ۱] با این وجود تأمین لامپ ها با قطع و وصل همراه بود و در ۱۸۸۲ توماس ادیسون و شرکتش، شرکت لامپ الکتریکی ادیسون، نخستین نیروگاه بخار الکتریکی را در خیابان پرل شهر نیویورک برپا کردند. نیروگاه خیابان پرل ( به انگلیسی: Pearl Street Station ) در ابتدا ۳۰۰۰ لامپ را برای ۵۹ مشتری نیرو می بخشید. [ ۲] [ ۳] این نیروگاه از جریان مستقیم استفاده می کرد و تکفاز بود. توان با جریان مستقیم را نمی شد به سادگی مستقیماً به ولتاژهای بالاتر تبدیل کرد تا تلفات الکتریکی در مسیرهای طولانی انتقال کاهش یابد، بنابراین بیشینهٔ فاصلهٔ اقتصادی بین ژنراتورها و بار به چیزی نزدیک به ۸۰۰ متر محدود می شد. [ ۴]
در همان سال در لوسین گالارد ( به انگلیسی: Lucien Gaulard ) و جان دیکسون گیبز ( به انگلیسی: John Dixon Gibbs ) در لندن، نخستین ترانسفورماتور مناسب برای سامانه های قدرت واقعی را به نمایش گذاشتند. ارزش کاربردی ترانسفورماتور گالارد و گیبس در سال ۱۸۸۴ در تورین به نمایش گذاشته شد، جایی که ترانسفورماتور آن ها برای روشن کردن ۴۰ کیلومتر ( ۲۵ مایل ) از راه آهن، تنها از یک مولد جریان متناوب استفاده کرد. [ ۵] جدای از موفقیت سامانه، ایندو چند اشتباه اساسی داشتند. احتمالاً بدترین آن ها این بود که آن ها اولیهٔ ترانسفورماتورها را به صورت سری متصل کردند، بنابراین لامپ های فعال، روشنایی دیگر لامپ های دوردست خط را تحت تأثیر می گذاشتند. پس از این نمایش، جورج وستینگهاوس ( به انگلیسی: George Westinghouse ) ، یک کارآفرین آمریکایی، چند ترانسفورماتور را همراه با چند ژنراتور زیمنس وارد کشورش کرد، و از مهندسان خود خواست تا با آزمایش روی آن ها، آن ها را برای استفاده در سامانه های قدرت تجاری بهبود بخشند.