۰۵۱۳۸۹۴۶۱۱۰
مشهد، چهارراه صیاد شیرازی، بین پیروزی ۶۳ و ۶۵ پلاک ۱۸۷
برق

تاریخ صنعت برق

تاریخ صنعت برق

اگرچه از زمانی که الساندرو ولتا در سال ۱۸۰۰ شمع ولتایی را توسعه داد، الکتریسیته در نتیجه واکنش‌های شیمیایی که در یک سلول الکترولیتی اتفاق می‌افتد، تولید می‌شد، تولید آن از این طریق گران بود و هنوز هم گران است. در سال ۱۸۳۱، مایکل فارادی ماشینی را ابداع کرد که از حرکت چرخشی الکتریسیته تولید می کرد، اما تقریبا ۵۰ سال طول کشید تا این فناوری به مرحله تجاری قابل دوام برسد. در سال ۱۸۷۸، در ایالات متحده، توماس ادیسون یک جایگزین مناسب تجاری برای روشنایی و گرمایش گاز با استفاده از برق جریان مستقیم تولید شده و توزیع شده به صورت محلی ساخت و فروخت.

رابرت هاموند، در دسامبر ۱۸۸۱، چراغ الکتریکی جدید را در شهر ساسکس برایتون در بریتانیا برای یک دوره آزمایشی به نمایش گذاشت. موفقیت بعدی این نصب، هاموند را قادر ساخت تا این سرمایه گذاری را هم در زمینه تجاری و هم قانونی قرار دهد، زیرا تعدادی از صاحبان مغازه ها می خواستند از چراغ برق جدید استفاده کنند. بدین ترتیب شرکت تامین برق هاموند راه اندازی شد.

در اوایل سال ۱۸۸۲، ادیسون اولین ایستگاه تولید برق با نیروی بخار را در هولبورن ویاداکت لندن افتتاح کرد، جایی که با شرکت سیتی برای مدت سه ماه قراردادی برای تامین روشنایی خیابان ها منعقد کرده بود. با گذشت زمان، او به تعدادی از مصرف کنندگان محلی چراغ برق عرضه کرد. روش تامین جریان مستقیم (DC) بود. در حالی که طرح راه‌راه گودالمینگ و هولبورن ۱۸۸۲ پس از چند سال بسته شد، طرح برایتون ادامه یافت و عرضه در سال ۱۸۸۷ به مدت ۲۴ ساعت در روز در دسترس بود.

بعداً در سپتامبر ۱۸۸۲ بود که ادیسون نیروگاه پرل استریت را در شهر نیویورک افتتاح کرد و دوباره منبع تغذیه DC بود. به همین دلیل بود که تولید نزدیک یا در محل مصرف کننده بود زیرا ادیسون هیچ وسیله ای برای تبدیل ولتاژ نداشت. ولتاژ انتخاب شده برای هر سیستم الکتریکی یک مصالحه است. برای مقدار معینی از توان منتقل شده، افزایش ولتاژ باعث کاهش جریان و در نتیجه کاهش ضخامت سیم مورد نیاز می شود. متأسفانه خطر تماس مستقیم را نیز افزایش می دهد و ضخامت عایق مورد نیاز را افزایش می دهد. علاوه بر این، برخی از انواع بار برای انجام کار با ولتاژهای بالاتر دشوار یا غیرممکن بود. اثر کلی این بود که سیستم ادیسون مستلزم این بود که نیروگاه ها در فاصله یک مایلی مصرف کنندگان قرار داشته باشند. در حالی که این می تواند در مراکز شهر کار کند، نمی تواند از نظر اقتصادی برق حومه شهرها را تامین کند.

اواسط تا اواخر دهه ۱۸۸۰ شاهد معرفی سیستم‌های جریان متناوب (AC) در اروپا بودیم و برق AC ایالات متحده از این مزیت برخوردار بود که ترانسفورماتورهای نصب شده در نیروگاه‌ها می‌توانستند برای افزایش ولتاژ از ژنراتورها و ترانسفورماتورها در پست‌های محلی استفاده شوند. می تواند ولتاژ بارهای منبع را کاهش دهد. افزایش ولتاژ باعث کاهش جریان در خطوط انتقال و توزیع و در نتیجه اندازه هادی ها و تلفات توزیع می شود. این امر توزیع نیرو در فواصل طولانی را مقرون به صرفه تر کرد. ژنراتورها (مانند سایت های برق آبی) می توانند دور از بارها قرار گیرند. AC و DC برای مدتی در دوره ای به نام جنگ جریان ها به رقابت پرداختند. سیستم DC قادر به ادعای ایمنی کمی بیشتر بود، اما این تفاوت به اندازه کافی بزرگ نبود که مزایای فنی و اقتصادی عظیم جریان متناوب را که در نهایت برنده شد، تحت تأثیر قرار دهد.

سیستم برق متناوب که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد به سرعت توسعه یافت و توسط صنعتگرانی مانند جورج وستینگهاوس با میخائیل دولیوو-دوبروولسکی، گالیله فراریس، سباستین زیانی دی فرانتی، لوسین گاولارد، جان دیکسون گیبس، کارل ویلهلم زیمنس، ویلیام استنلی جونیور، نیکولا تسلا و دیگران در این زمینه مشارکت داشتند.

الکترونیک قدرت کاربرد الکترونیک حالت جامد برای کنترل و تبدیل توان الکتریکی است. الکترونیک قدرت با توسعه یکسو کننده قوس جیوه ای در سال ۱۹۰۲ شروع شد که برای تبدیل AC به DC مورد استفاده قرار گرفت. از دهه ۱۹۲۰ به بعد، تحقیقات در مورد استفاده از تیراترون ها و دریچه های قوس جیوه ای کنترل شده توسط شبکه برای انتقال نیرو ادامه یافت. الکترودهای درجه بندی آنها را برای انتقال برق جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) مناسب ساختند. در سال ۱۹۳۳، یکسو کننده های سلنیوم اختراع شد. تکنولوژی ترانزیستور به سال ۱۹۴۷ باز می گردد، با اختراع ترانزیستور نقطه تماس، که به دنبال آن ترانزیستور اتصال دوقطبی (BJT) در سال ۱۹۴۸ انجام شد. در دهه ۱۹۵۰، دیودهای نیمه هادی با قدرت بالاتر در دسترس قرار گرفتند و شروع به جایگزینی لوله های خلاء کردند. در سال ۱۹۵۶، یکسو کننده کنترل شده سیلیکونی (SCR) معرفی شد که دامنه کاربردهای الکترونیکی قدرت را افزایش داد.

پیشرفت در الکترونیک قدرت با اختراع MOSFET (ترانزیستور اثر میدانی فلز-اکسید-نیمه هادی) در سال ۱۹۵۹ اتفاق افتاد. در سال ۱۹۶۹، هیتاچی اولین ماسفت عمودی قدرت را معرفی کرد، [۵] که بعدها به عنوان VMOS (MOSFET شیار V) شناخته شد. ماسفت برقی از آن زمان به دلیل قدرت درایو گیت کم، سرعت سوئیچینگ سریع، قابلیت موازی سازی آسان، پهنای باند گسترده، ناهمواری، درایو آسان، ساده ترین دستگاه قدرت در جهان تبدیل شده است. بایاسینگ، سهولت کاربرد، و سهولت تعمیر.

در حالی که HVDC به طور فزاینده ای برای انتقال مقادیر زیادی برق در فواصل طولانی یا اتصال سیستم های قدرت ناهمزمان مجاور استفاده می شود، بخش عمده ای از تولید، انتقال، توزیع و خرده فروشی برق با استفاده از جریان متناوب انجام می شود.

نوشته شده توسط

آقای مهندس جلال رضایی چاهوکی مدیریت سایت آموزشگاه ادیسون