سیستم برق: چیست؟ (اصول پایه سیستم برق)

چه چیزی سیستم برق است؟

سیستم توان الکتریکی به عنوان یک شبکه از مولفه‌های الکتریکی تعریف می‌شود که برای تأمین، انتقال و مصرف توان الکتریکی استفاده می‌شود. تأمین انجام می‌شود از طریق نوعی تولید (مثلاً یک نیروگاه)، انتقال انجام می‌شود از طریق خطوط انتقال و سیستم توزیع، و مصرف می‌تواند از طریق کاربردهای مسکونی مانند روشن کردن چراغ‌ها یا کنترل دمای خانه شما یا از طریق کاربردهای صنعتی مانند عملکرد موتورهای بزرگ باشد.

یک مثال از سیستم توان، شبکه الکتریکی است که توان را به خانه‌ها و صنایع در یک منطقه گسترده فراهم می‌کند. شبکه الکتریکی می‌تواند به طور کلی به نیروگاه‌های تولید کننده توان، سیستم انتقال که توان را از مراکز تولید به مراکز بار منتقل می‌کند، و سیستم توزیع که توان را به خانه‌ها و صنایع نزدیک تغذیه می‌کند، تقسیم شود.

سیستم‌های توان کوچکتر نیز در صنایع، بیمارستان‌ها، ساختمان‌های تجاری و خانه‌ها یافت می‌شوند. بیشتر این سیستم‌ها به توان سه‌فاز AC متکی هستند—استاندارد برای انتقال و توزیع توان در مقیاس بزرگ در جهان مدرن.

سیستم‌های توان تخصصی که همیشه به توان سه‌فاز AC متکی نیستند، در هواپیماها، سیستم‌های ریلی الکتریکی، کشتی‌های اقیانوس‌پیما، زیردریایی‌ها و خودروها یافت می‌شوند.

نیروگاه‌های تولید توان الکتریکی در سطح ولتاژ پایین تولید می‌کنند. ما ولتاژ تولید را در سطح پایین حفظ می‌کنیم زیرا برخی مزایای خاص دارد. تولید ولتاژ پایین تنش‌های کمتری روی آرماتور جابجایی‌دهنده ایجاد می‌کند. بنابراین در تولید ولتاژ پایین، می‌توانیم یک جابجایی‌دهنده کوچک‌تر با عایق‌بندی لاغر‌تر و سبک‌تر ساخته شود.

از دیدگاه مهندسی و طراحی، جابجایی‌دهنده‌های کوچک‌تر عملی‌تر هستند. ما نمی‌توانیم این توان ولتاژ پایین را به مراکز بار منتقل کنیم.

انتقال ولتاژ پایین باعث تلفات مس بیشتر، تنظیم ولتاژ ضعیف و هزینه‌های نصب بیشتر سیستم انتقال می‌شود. برای جلوگیری از این سه مشکل، ما باید ولتاژ را به سطح ولتاژ بالایی معین بالا ببریم.

ما نمی‌توانیم ولتاژ سیستم را فراتر از یک سطح معین بالا ببریم زیرا فراتر از حدی از ولتاژ، هزینه عایق‌بندی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و همچنین برای حفظ فاصله کافی از زمین، هزینه‌های ساختارهای پشتیبان خط نیز به طور ناگهانی افزایش می‌یابد.

ولتاژ انتقال به مقدار توانی که باید منتقل شود بستگی دارد. بار اضافی ممانعت از انتقال یک پارامتر دیگر است که ولتاژ سیستم برای انتقال مقداری انرژی را تعیین می‌کند.

برای بالا بردن ولتاژ سیستم، از ترانسفورماتورهای بالا بردن ولتاژ و ترتیبات محافظت و عملیات مرتبط با آن‌ها در نیروگاه تولید استفاده می‌کنیم. ما این را نیروگاه زیرگذر می‌نامیم. در انتهای خط انتقال، باید ولتاژ انتقال را به سطح پایین‌تر برای انتقال ثانویه یا توزیع کاهش دهیم.

در اینجا از ترانسفورماتورهای پایین بردن ولتاژ و ترتیبات محافظت و عملیات مرتبط با آن‌ها استفاده می‌کنیم. این یک زیرگذر انتقال است. پس از انتقال اولیه، انرژی الکتریکی از طریق انتقال ثانویه یا توزیع اولیه عبور می‌کند. پس از انتقال ثانویه یا توزیع اولیه، دوباره ولتاژ را به سطح ولتاژ پایین‌تر مورد نظر کاهش می‌دهیم تا در محل مصرف توزیع شود.

این ساختار اساسی یک سیستم توان الکتریکی بود. با این حال، جزئیات هر تجهیزات استفاده شده در یک سیستم توان الکتریکی ذکر نشده است. علاوه بر سه مؤلفه اصلی جابجایی‌دهنده، ترانسفورماتور و خط انتقال، تعدادی تجهیزات مرتبط وجود دارد.

بعضی از این تجهیزات شامل قطع کننده مدار، توقف کننده برق، جداکننده، ترانسفورماتور جریان، ترانسفورماتور ولتاژ، ترانسفورماتور ولتاژ خازنی، تله موج، بانک خازن، سیستم رله، ترتیبات کنترل، ترتیبات زمین‌گذاری خط و تجهیزات زیرگذر و غیره هستند.

چرا به یک سیستم توان الکتریکی نیاز داریم؟

از دیدگاه اقتصادی، ما همیشه یک نیروگاه را در جایی ساخته می‌کنیم که منابع به راحتی در دسترس هستند. مصرف‌کنندگان انرژی الکتریکی را مصرف می‌کنند، اما ممکن است در مکان‌هایی باشند که منابع تولید برق در دسترس نیستند.

نه فقط این، گاهی اوقات محدودیت‌های دیگری نیز وجود دارد که باعث می‌شود نتوانیم یک نیروگاه را نزدیک به مناطق پرجمعیت یا مراکز بار ساخته شود.

بنابراین به جای آن، از یک منبع تولید خارجی استفاده می‌کنیم و سپس این توان تولید شده را از طریق یک خط انتقال بلند و سیستم توزیع به مراکز بار منتقل می‌کنیم.

ما این ترتیبات کامل از نیروگاه‌های تولید تا مصرف‌کنندگان برای تحویل موثر و قابل اعتماد برق را سیستم توان الکتریکی می‌نامیم.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.