آموزش سوکت زدن کابل شبکه

کابل شبکه رابط بین دستگاه های است که قابلیت شبکه شدن را دارند. در واقع کابل شبکه به عنوان محیط انتقال برای دریافت و ارسال اطلاعات بین این دستگاه هاست. ما برای ارتباط بین دو یا چند دستگاه در یک شبکه نیازمند به کابل کشی شبکه هستیم. مثلاً برای اتصال ۱۰ دوربین IP به یک دستگاه NVR از طریق سوییچ، نیاز به کابل شبکه در متراژهای مختلف داریم تا داده ها در این مسیر منتقل شوند. کابل شبکه می تواند انواع مختلفی از جنس فیبر نوری، زوج به هم تابیده و کواکسیال داشته باشد.

سوکت زدن کابل شبکه یا اتصال کانکتور RJ45 به کابل شبکه یکی از مهم ترین کارهای سخت افزاری هست که در نصب و راه اندازی شبکه های کامپیوتری انجام می شود. اهمیت سوکت زنی شبکه به قدری زیاده که اگه فقط یه سیم اینور اونور بشه کل شبکه تحت تاثیر قرار می گیرد. به خاطر همین خیلی مهمه که بدونید انواع کابل شبکه چیه و چجوری باید کابل شبکه رو سوکت RJ45 بزنید.

لوازم مورد نیاز:

برای سوکت زدن کابل شبکه به موارد زیر نیاز داریم:

۱- کابل شبکه: که خب مسلماً باید باشه. در مورد دسته بندی کابل هم خودتون باید تصمیم بگیرید. (این که Cat 5 باشه یا Cat 6).

۲- سوکت یا کانکتور RJ45

۳- روکش یا کاور سوکت RJ45

۴- استریپر (Stripper) که کابل شبکه رو می بُره تا روکش کابل جدا بشه و سیم ها بیرون بیان.

۵- آچار شبکه (همون ابزاری که کابل شبکه رو زیر کانکتورهای سوکت RJ45 پانچ می کنه).

۶- تستر کابل شبکه که نشون میده آیا کابلی که سوکت زدید سالمه یا نه. حالا در ادامه بیشتر توضیح میدم.

لوازم مورد نیاز برای سوکت زدن کابل شبکه

خیلی ها از کاور سوکت شبکه استفاده نمی کنن که خب بستگی به شرایط داره. کاور سوکت شبکه واسه اینه که کابل و سوکت کمتر آسیب ببینن. تو این مورد دیگه باید خودتون تصمیم بگیرید.

خیلی ها به جای استریپر از سیم چین یا تیغ موکت بری استفاده می کنن. اگه می خواید به طور حرفه ای سوکت زدن کابل شبکه رو انجام بدید بهتره که از ابزار مخصوص به خودش استفاده کنید. استریپر خیلی راحت تو 3 ثانیه، کابل شبکه رو برش میده و می تونید روکش کابل رو جدا کنید البته بعضی از آچارهای شبکه رو خودشون استریپر هم دارن.

درباره سوکت یا کانکتور RJ45

سوکت RJ45 که به سوکت 8P8C یا 8Position 8Conductor هم معروفه برای اتصال کابل شبکه به تجهیزات شبکه در نظر گرفته شده. سوکت RJ45 در واقع 8 تا پین یا تیغه داره که 8 تا سیم کابل شبکه رو زیر این تیغه ها نگه میداره. یعنی موقعی که شما کابل رو زیر سوکت پانچ می کنید، تیغه های سوکت RJ45 به داخل این سیم ها میره و اتصال برقرار میشه. شکل این تیغه ها می تونه متفاوت باشه. 

اگه سوکت RJ45 رو جوری بگیرید که پایه های فلزیش دیده بشه، پین شماره یک از سمت چپ شروع میشه. این مسئله مهمه چون باید سیم ها رو طبق شماره گذاری، داخل سوکت بکنید. شکل زیر رو نگاه کنید:

شماره پین های سوکت شبکه RJ45

کابل شبکه از نوع زوج به هم تابیده

این نوع کابل بالاترین استفاده را در بین کابل های دیگر دارد. و از ۸ رشته تشکیل شده که دوتا دوتا به دور هم دیگر تابیده شده اند، به همین خاطر به آن ها چهار زوج گفته می شود. جنس این کابل ها از مس بوده و هرچه درجه خلوص مس در ان ها بیشتر باشد دارای کیفیت بهتر و افت ولتاژ کمتری هستند. در تصویر زیر رنگ بندی این کابل ها را مشاهده می کنید.

به رنگ های آبی، نارنجی، سبز، قهوه ای، رنگ های کامل گفته می شود که منتقل کننده سینگال های مثبت هستند. که دو تا از آن ها ارسال کننده و دو تای دیگر دریافت کننده اند. و به سیم های سفید رنگ های فرعی گفته می شود که منتقل کننده سیگنال منفی هستند و نقش نویزگیری را دارند.

اسامی دیگر کابل شبکه

کابل تویستد پیر Tweisted pair: 

که به معنی زوج به هم تابیده هم میباشد.

کابل لن: 

کابل LAN که به معنی کابل شبکه می باشد.

انواع کابل شبکه

روکش کابل مانند یک محافظ از کابل شبکه در برابر تهدیدات خارجی، مانند تداخل الکتریکی، سیگنال های مزاحم، ضربات و کشش های احتمالی که به کابل وارد می شود محافظت می کند. این روکش شامل روکش P.V.C، فویل آلومینیمی، شیلد مسی و نخ ابریشمی ست. بر این اساس می توان کابل شبکه را به انواعی تقسیم کرد که در پایین ملاحظه می کنید.

درباره کابل شبکه

به طور خلاصه در حال حاضر کابل شبکه Cat 5e و Cat 6 پرفروش ترین کابل های شبکه هستن. سوکت زدن کابل شبکه Cat 5 با Cat 6 فرقی نمی کنه. اما این که چه نوع کابلی بگیرید بستگی به نوع شبکه، محل مورد استفاده و عوامل دیگه داره که خودتون باید تشخیص بدید.

حواستون به کابل شبکه چینی باشه الان بعضی از کابل های شبکه موجود در بازار 4 تا سیم دارن، یعنی فقط تا 100 مگابیت در ثانیه سرعت دارن در حالی که الآن دیگه همه شبکه ها و کامپیوتر ها و مودم ها، گیگابایتی شدن. اگه کابل 4 تایی استفاده کنید خودتون رو به 100 مگابیت محدود کردید و بعدا پشیمون میشید. ولی کابل 8 سیمه می تونه 1 گیگ یا 10 گیگ سرعت بهتون بده.

رنگ بندی کابل شبکه

دو تا استاندارد کلی برای رنگ بندی سیم ها در کابل شبکه استفاده می شه. یکی استاندارد T-568A و  یکی هم T-568B. از نظر فنی فرقی بین شون نیست چون جفتشون مثل هم کار می کنن. فقط تو رنگ بندی با هم فرق دارن که توضیح می دم.

استاندارد T-568A

استانداردیه که بیشتر در کشور کانادا استفاده میشه. پین یک سفید / سبز هستش. شکل زیر رو ببینید:

رنگ بندی کابل شبکه. استاندارد T568A

 استاندارد T-568B

از این استاندارد خیلی بیشتر استفاده میشه و معمولاً تو ایران هم همین استاندارد رو می بندن. شکل زیر رو ببینید:

رنگ بندی کابل شبکه. استاندارد T568B

یه نکته کنکوری بگم اونم اینه که اعداد فرد یعنی 1 ، 3 ، 5 و 7 همشون رنگ سفید دارن مثلا پین یک رنگ سفید / نارنجی هستش و پین 3 رنگ سفید / سبز و … و پین های زوج مثل 2 ، 4 ، 6 و 8 رنگ کامل مثل نارنجی، آبی و …. برای رنگ های کامل واژه ” قسان ” رو حفظ کنید. قسان مخفف قهوه ای، سبز، آبی و نارنجی هستش. و برای رنگ های ترکیبی هم واژه ” قاسن ” رو حفظ کنید. قاسن هم مخفف رنگ های قهوه ای، آبی، سبز و نارنجی هستش. پس شد قاسن و قسان (اسم قاسم رو یادتون باشه). کافیه این کلمه ها رو از سمت راست ردیف کنید. شکل زیر رو ببینید:

حفظ کردن رنگ سیم ها بر اساس اسم رنگ شون

اصلی ترین نکته توی سوکت زدن کابل شبکه اینه که این رنگ ها رو حفظ باشید و تموم . بقیه مراحل دیگه تجربه است!

برای اتصال کامپیوتر به مودم، کافیه که دو طرف کابل شبکه رو مثل هم پانچ کنید اما اگه قرار باشه یه کامپیوتر رو به یه کامپیوتر دیگه یا یه سوئیچ رو به یه سوئیچ دیگه وصل کنید، باید از کابل شبکه کراس استفاده کنید. کابل شبکه کراس در واقع اینجوریه که یه سرش استاندارد T-568A هست و یه سر دیگش استاندارد T-568B.

کابل شبکه کراس

کابل شبکه ” کراس اُور ” به انگلیسی Crossover موقعی استفاده میشه که بخواین بین دو تا وسیله هم نوع، اطلاعات جابجا کنید. مثلاً اگه بخواین دو تا کامپیوتر رو مستقیم از طریق کابل شبکه به هم وصل کنید، موقع سوکت زدن کابل شبکه باید حواستون باشه که فرستنده گیرنده ها رو رعایت کنید.

کارت شبکه کامپیوتر 1 با کارت شبکه کامپیوتر 2 که فرقی نمی کنه (از نظر پین بندی). پس اگه پایه یک تو کامپیوتر 1 ” فرستنده ” باشه همون پایه 1 تو کامپیوتر 2 هم فرستنده است، پس اگه شما از کابل شبکه مستقیم استفاده کنید انگار دارید فرستنده رو به فرستنده وصل می کنید که خب اینجوری اصلاً شبکه کار نمی کنه. فرستنده باید به گیرنده وصل بشه و بر عکس. به همین دلیل کابل شبکه کراس درست شد. یعنی سیم فرستنده رو به سیم گیرنده وصل می کنن. اینجوری میشه که ترکیب سیم بندی زیر بوجود میاد. در شکل زیر RX مخفف Receiver ( گیرنده ) و TX مخفف Transmitter یا فرستنده هست.

کابل شبکه کراس 4 تایی – 100 مگابیت در ثانیه

شکل بالا برای حالتیه که شما از 4 تا سیم استفاده کنید، در مورد کابل شبکه 8 سیمه هم باز داستان به همین شکله، اونجا هم موقع سوکت زدن کابل شبکه باید فرستنده ها رو به گیرنده ها وصل کنید. شکل زیر کابل شبکه کراس 8 تایی رو نشون میده:

کابل شبکه کراس 8 تایی

با اینکه تجهیزات شبکه خیلی هوشمند شدن و کم کم دیگه نیازی به کابل کراس نیست اما هنوزم یه جاهایی مجبورید که از کابل کراس استفاده کنید.

سوکت زدن کابل شبکه

■ قبل از هر کاری اول کاور سوکت رو از کابل شبکه عبور بدید چون بعد از عملیات دیگه نمی تونید این کار رو بکنید.

سوکت زدن کابل شبکه – قرار دادن کاور قبل از سوکت زنی

کاور سوکت RJ45 خیلی مهمه و متاسفانه موقعی متوجه اهمیتش میشید که دیگه دیر شده. جاهایی که قراره کابل شبکه زیاد دربیاد و جا بخوره ، به مرور زمان سوکت و کابل آسیب می بینن و دوباره کاری میشه. پس حتما کاور سوکت رو موقع سوکت زنی یادتون باشه.

تاثیر کاور کابل شبکه

■ اولین قدم واسه سوکت زدن کابل شبکه اینه که سیم های داخل کابل رو بیرون بیارید. واسه اینکار باید از استریپر استفاده کنید. استریپر یه ابزار کوچولو هست که یه تیغه تیز داره. شما باید کابل رو بین تیغه و نگه دارنده قرار بدید و استریپر رو بچرخونید معمولاً دو سه دور چرخوندن کافیه و کابل بریده میشه و می تونید به سادگی روکش کابل رو جدا کنید فقط حواستون باشه استریپر رو زیاد نچرخونید چون ممکنه به سیم های زیر روکش آسیب وارد کنه.

استریپر – کابل لخت کن

سوکت زدن کابل شبکه – عملکرد استریپر

حواستون باشه که کابل شبکه رو بیش از حد لخت نکنید چون اگه سیم ها بیشتر از حد نصاب بیرون بیان، دیگه روکشی ندارن و به مرور قطع میشن. شکل زیر رو ببینید:

سوکت زدن کابل شبکه – کابل شبکه زیاد لخت شده

■ موقعی که روکش کابل رو جدا میکنید، سیم ها دو به دو به هم پیچیده شدن . دلیل اینکه به هم پیچیده میشن اینه که اثر نویز رو از بین ببرن. سیم ها رو از هم جدا کنید و تا جایی که می تونید اونارو صاف کنید. اگه صاف نکنید موقع جا زدن تو سوکت به مشکل می خورید.

سوکت زدن کابل شبکه – صاف کردن سیم ها

■ معمولاً سیم ها کوتاه و بلند هستن، اونا رو کنار هم قرار بدید و با سیم چین یا آچار شبکه، جوری ببریدشون که اندازه یکسانی داشته باشن.

سوکت زدن کابل شبکه – یکی کردن طول سیم ها

■ حالا وقتشه که رنگ بندی سیم ها رو رعایت کنید. براساس چیزی که در قسمت رنگ بندی کابل شبکه توضیح دادم، سیم ها رو کنار هم قرار بدید و محکم نگه دارید و داخل سوکت RJ45 قرار بدید.

■ برای این که مطمئن بشید که سیم ها درست درون سوکت RJ45 قرار گرفتن بهتره که بخشی از سیم ها رو از اونور سوکت دربیارید و بعدا با سیم چین ببریدشون.

سوکت زدن کابل شبکه – جا زدن سیم ها داخل سوکت

■ حالا باید با آچار شبکه سوکت رو پرس یا پانچ کنید. باید به اندازه ای فشار وارد کنید که صدای پانچ شدن رو بشنوید.

سوکت زدن کابل شبکه – پانچ کردن سیم ها

■ واسه اینکه مطمئن بشید سیم ها شل و ول نیستن و زیر تیغه های سوکت قرار گرفتن، بعد از پانچ کردن، کابل رو بکشید یا اگه تونستید تک تک سیم ها رو بکشید ببینید آیا واقعاً گیر کردن یا در میان؟ ضمنا باز هم رنگ سیم ها رو چک کنید که پس و پیش نشده باشه.

کابل شبکه آماده شده

■ بعد از اتمام کار حتما کابل شبکه رو تست کنید.

تستر کابل شبکه

بعد از این که کابل شبکه رو سوکت زدید، باید کابل رو تست کنید تا از سالم بودن کابل شبکه مطمئن بشید. یه دستگاه مخصوص این کار ساختن که اسمش تستر کابل شبکه هست. تستر کابل شبکه دو تا ورودی داره که باید سوکت RJ45 رو واردش کنید. در واقع دو سر کابل رو در جک های مورد نظر وارد می کنید و تستر رو روشن می کنید. روی تستر کابل شبکه 18 تا لامپ LED برای نشون دادن وضعیت کابل در نظر گرفته شده. در واقع دو ردیف 9 تایی. 9 تاش برای یه سر کابل شبکه و 9 تای دیگه هم برای اون سر کابل. 8 تا از این 9 تا لامپ از 1 تا 8 شماره گذاری شدن و لامپ شماره 9 هم که با حرف G نشون داده شده. این حرف G مخفف Ground هست و مربوط به اتصال شیلد یا محافظ ( نویزگیر ) میشه.

اگه کابل شبکه سالم باشه 8 تا لامپ مربوط به یه سر کابل و 8 تا لامپ مربوط به اون یکی سر کابل، به ترتیب روشن میشن. یعنی لامپ 1 با لامپ 1، بعد از 1 ثانیه لامپ 2 با لامپ 2، بعد از یک ثانیه لامپ 3 با لامپ 3 و همین جوری تا آخر.

تستر کابل شبکه

■ یه سری تستر ها هستن که سرعت رو چک می کنن ، قطعی توی شبکه رو تست می کنن و … اما خیلی گرونن .

■ اکثر تستر ها با باتری 9 ولت کتابی کار می کنن. حواستون باشه که باتری شارژ داشته باشه وگرنه شاید لامپ های LED روشن نشن.

■ حواستون باشه که حتما هر دو سر کابل شبکه رو به تستر وصل کنید، منظورم اینه که یه سر کابل به کارت شبکه کامپیوتر یا یه شبکه دیگه وصل نباشه در اینصورت ممکنه به تستر آسیب وارد بشه. 

روش شناسایی سیم و کابل مرغوب

روش شناسایی سیم و کابل مرغوب:

۱- سطح بیرونی سیم و کابل باید صاف و فاقد هرگونه فرورفتگی و برجستگی باشد (موج دار بودن سطح سیم وکابل‌های غیرقابل انعطاف ایراد محسوب نمی‌شود).

۲- قطر زیاد عایق یا غلاف سیم وکابل دلیلی مبنی بر مرغوب بودن آن محصول نیست متأسفانه برخی از تولیدکنندگان با کاستن از وزن مس لازم در سیم و کابل (با کاستن تعداد رشته‌های مس و یا قطر رشته‌های مس) و افزودن به قطر عایق یا غلاف سبب می‌شوند وزن محصول مناسب به نظر برسد اما این محصول قابلیت استفاده برای مورد طراحی شده را نخواهد داشت و در صورت استفاده سبب بروز آتش‌سوزی و یا مشکلات دیگر می‌شود.

۳- هنگامی که سیم را از مقطع برش می‌زنیم (توسط سیم چین یا تیزبر) باید هادی (مس) در مرکز عایق قرار گرفته باشد که اصطلاحاً به آن سنتر بودن هادی گفته می‌شود.

۴- هنگامی که کابل را از مقطع برش می‌زنیم باید غلاف به گونه‌ای سیم‌ها را در برگرفته باشد که ضخامت غلاف در اطراف سیم‌ها مساوی باشدکه اصطلاحاً به آن سنتر بودن سیم‌ها گفته می‌شود.

۵- عایق سیم هنگام جداسازی از هادی (مس) باید به آسانی و به صورت کشسان از روی مس جدا گردد.

۶- در مورد کابل‌ها باید دقت نمود که جداسازی سیم‌ها از هم و از غلاف کاملاً آسان انجام پذیرد.

۷- در رابطه با سیم و کابل‌های مسی (که مورد بحث این نوشته می‌باشد) هادی مس باید شرایط زیر را داشته باشد:

الف- از مس خالص نرم شده (آنیل شده) تهیه شده باشد.

ب- سطحی کاملاً شفاف و براق داشته باشد.

ج- اکسید نشده باشد (رشته‌های مس سیاه نباشند).

د- قابل انعطاف باشد (با خم و راست شدن سیم، رشته‌های هادی نشکند).

ه- به اندازه کافی و طبق جداول استاندارد برای هر مقطع سیم، مس مصرف شده باشد (کم بودن میزان مس سبب می‌شود مقاومت هادی به نسبت استاندارد آن مقطع زیاد باشد و استفاده مازاد آن سبب هدر رفتن فلز گران‌بهای مس می‌شود و در نتیجه قیمت تمام شده سیم یا کابل افزایش می‌یابد).

افزایش بی‌سابقه قیمت مس، بسیاری از تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان سیم و کابل را به فکر جایگزینی آلومینیوم به جای مس انداخته است. این جایگزینی در سیستم‌های انتقال و توزیع نیروی برق انتخاب مناسبی است ولی در مصارف عمومی و سیم کشی‌های داخلی، بویژه در هادی‌های افشان و مقاطع کوچک دارای اشکالات فنی است.

 سیم های آلومینیوم روکش مس  غیر استاندارد

اخیراً مشاهده شده که برخی از سازندگان، سیم‌های آلومینیوم با پوشش مس را در سیم‌کشی ساختمانها مورد تبلیغ قرار داده و تولید سیم‌های مذکور به صورت انبوه آغاز شده است ولی دلایل زیر استفاده از آنها در سیم و کابل‌های ساختمانی را ممنوع می‌نماید:

۱- غیر مجاز بودن هادی‌های آلومینیومی مطابق با استاندارد ملی ISIRI 1926 ,ISIRI 607

۲- براساس استانداردهای هادی‌های سیم و کابل به شماره ISIRI3084 ,ISIRI60228 هادی‌های آلومینیومی فقط برای کلاس ۱و۲ (غیرافشان) آن هم سطح مقطع ۱۰ به بالا مجاز می‌باشد.

۳- هادی‌های آلومینیمی غیر افشان تنها در کابل‌های قدرت سنگین از ولتاژ Kv0.6/1 به بالا مجاز است.

۴- در مبحث سیزدهم مقررات ملی ساختمان سازمان نظام مهندسی سیم و کابل‌های مورد استفاده در ساختمان‌ها باید دارای هادی مسی باشند.

آلومینیوم به دلیل داشتن مقاومت الکتریکی بالا، احتمال خوردگی و مجاورت سایر فلزات، اکسیده شدن آن، بالا بودن ضریب انبساط خطی، احتمال خارج شدن آن از محل اتصال در نتیجه تغییرات دما، استفاده عمده از این نوع هادی را با مشکل مواجه کرده است.

براساس گزارش کمیسیون ایمنی محصولات مشتریان آمریکا، در سالهای بین ۱۹۶۵ و ۱۹۷۲ به علت کمبود مس از فلز آلومینیوم در سیم کشی منازل استفاده شد که بعدها اتفاقات ناخوشایندی به وقوع پیوست:

– کشده شدن ۲ نفر در سال ۱۹۷۴ در آتش‌سوزی منزل

– آتش‌سوزی در شام باشگاه بورلی هیلز کنتاکی

– مرگ یک خانواده ۵ نفری شامل ۳ کودک در سال ۲۰۰۱ در نیوجرسی

که همگی به علت سیم‌کشی آلومینیومی بودند.

مشکلات فلز آلومینوم در اتصالات را می‌توان ناشی از عوامل زیر دانست:

۱- ضریب انبساط خطی آلومینویم بیشتر از مس است، و طول آن در مواقعی که جریان از آن می گذرد بیشتر می‌شود. این عامل می تواند به شل شدن در اتصالات کمک کند.

۲- فلزات در فضای اکسیژن اکسیده می‌شوند. اکسید مس به مانند یک هادی عمل می‌کند، در حالی که اکسید آلومینیوم در برابر عبور جریان، مقاومت الکتریکی زیادی دارد.

۳- با گذشت زمان شل شدن سیم‌ها بیشتر شده و اکسید شدن سیم نیز افزایش پیدا می‌کند که این روند با سرعت ادامه پیدا می‌کند و در نهایت باعث ایجاد حرارت و جرقه‌های متوالی می‌شود.

در این جا برخی از علایمی که در منازل دارای سیم‌کشی آلومینیومی ظاهر می‌شود، اشاره می‌گردد:

۱- سوسو شدن نور چراغ

۲- صدا یا تصویر غیر عادی در رادیو و تلویزیون

۳- کاهش اندازه تصویر تلویزیون

۴- قوس یا جرقه در کلیدها

۵- گرم شدن صفحات کلیدها

۶- عمل کردن بدون دلیل رله حرارتی

۷- انتشار بوی دود از کلید و پریزها

عوامل مؤثر در انتخاب نوع کابل ها

در تأسیسات مربوط به انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، و تجهیزات برقی، نیاز به استفاده از کابل می باشد. لذا بایستی با مشخصات کابل ها و کاربرد آن ها آشنایی مختصر پیدا کرد. یکی از مشخصه های اصلی هر کابل قدرت تحمل جریان الکتریکی آن می باشد که به نوع کابل، شرایط محیط و محل نصب آن بستگی دارد. و چنان چه مقدار جریان از حد معینی بیشتر گردد علاوه بر گرم شدن کابل ممکن است موجب سوختن آن نیز بشود. از دیگر عواملی که در انتخاب کابل باید در نظر داشت، افت ولتاژ آن است، زیرا کاهش ولتاژ دستگاههای صنعتی علاوه بر ایجاد اشکال در طرز کار صحیح آن ها در پاره ای موارد موجب آسیب دیدن دستگاه نیز می شود. 

به طور کلی در انتخاب کابل برای تجهیزات برقی باید به نکات زیر توجه نمود:

۱- جریان مصرفی تحت هیچ شرایطی نبایستی از جریان مجاز کابل بیشتر شود.

۲- از آن جا که تعویض کابل غالباً با هزینه سنگین همراه است، لذا افزایش جریان ناشی از طرح توسعه آینده در نظر گرفته شود.

۳- افت ولتاژ کابل از حد مجاز زیادتر نگردد.

۴- سطح مقطع کابل (و در نتیجه قیمت آن) با توجه به تلفات الکتریکی، تا حد ممکن مقرون به صرفه باشد.

۵- انتخاب کابل با پوشش مناسب، با توجه به شرایط محیط (هوای آزاد، زیر خاک، حرارت و برودت و غیره) صورت پذیرد.

 محاسبه جریان مصرفی

با استفاده از روابط زیر می توان جریان مصرفی را در یک شبکه تعیین نمود: 

در شبکه تکفاز

 I = جریان مصرفی به آمپر

V = ولتاژ به ولت

P = توان مصرفی به وات

PF = ضریب توان یا Cos

مثال ۱- یک موتور الکتریکی سه فاز دارای مشخصات زیر است: 

ولت                                V=380 

توان (وات)                 P=18.4 kW

                                 0.85=Cos 

جریان مصرفی موتور را محاسبه نمائید. 

      

وات

 P = 18.4 X 1000 = 18400 

آمپر 

محاسبه جریان مجاز کابل جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به کابل، بایستی گرمای ناشی از عبور جریان در کابل، با محیط اطراف مبادله گردد. سرعت تبادل حرارت به عواملی از قبیل درجه حرارت محیط، نحوه قرار گرفتن دو یا چند کابل در مجاورت یکدیگر و غیره، بستگی دارد. بدیهی است که نصب کابل در فضای کوچک و بسته ای مانند کانال و لوله ها باعث کندی تبادل حرارت با محیط اطراف می گردد. بنابراین تحت چنین شرایطی باید کابلی با جریان مجاز بیشتر از جریان مصرفی مورد نیاز انتخاب نمود. بعبارت دیگر برای تبدیل جریان مصرفی به جریان مجاز کابل، باید از ضرائب معینی، بنام ضرایب تصحیح جریان که در جداول 1، 2 و 3 داده شده، طبق رابطه مقابل استفاده نمود:

 Ic = جریان مجاز کابل               I = جریان مصرفی          F = حاصلضرب ضرایب تصحیح 

مثال ۲- می خواهیم دو موتور با مشخصات مثال 1 را در نزدیکی تابلوی توزیع برق نصب کنیم. چنانچه کابل کشی در زیر خاک و در مجاور هم انجام شود، با توجه به درجه حرارت محیط که °c 40 می باشد، از چه نوع کابل باید استفاده نمائیم.

ضریب درجه حرارت محیط                           77/0

ضریب تعداد کابلهای مجاور هم                        85/0

با توجه به جداول شماره 1 و 3 و جریان مصرفی محاسبه شده در مثال قبل، جریان مجاز هر کابل برابر است با:    F = 0.77 X 0.85 = 0.65                    

 آمپر 

 

با توجه به جریان بدست آمده و جریان مجاز نوشته شده در کاتالوگها ، کابل مناسب قابل انتخاب  است.

تعیین افت ولتاژ کابل

افت ولتاژ معمولاً بر حسب درصد بیان می شود. برای محاسبه افت ولتاژ در یک کابل مشخص، با مراجعه به جدول شماره4، ضریب افت ولتاژ مربوط به آن را پیدا نموده و سپس با استفاده از روابط زیر می توان درصد افت ولتاژ کابل را محاسبه نمود:

افت ولتاژ کابل                                                   

 = افت ولتاژ کابل به ولت

 V = ولتاژ شبکه به ولت

 L = طول کابل به متر

 P = توان مصرفی به کیلووات

 m = ضریب افت ولتاژ کابل (جدول 4)

در محاسبات افت ولتاژ، معمولاً حداکثر درصد افت ولتاژ (افت ولتاژ مجاز) را برای کابلها 3 درصد درنظر  می گیرند. همانطور که در جدول شماره 4 ملاحظه می گردد، با افزایش سطح مقطع، ضریب افت ولتاژ و نتیجتاً درصد افت ولتاژ کابل، کاهش می یابد که این امر نیز به نوبه خود منجر به تقلیل توان الکتریکی تلف شـده در کابل می شود. اما از طرفی با افزایش سطح مقطع کابل قیمت آن نیز بالا می رود. لذا برای رسیدن به بهترین نوع انتخاب کابل، توجه به نکات زیر ضروری می باشد:

1- با توجه به توان مصرفی، جریان مجاز و سپس سطح مقطع کابل را مشخص نمائید.

2- با استفاده از سطح مقطع تعیین شده، افت ولتاژ کابل را محاسبه کنید. حال چنانچه درصد افت ولتاژ از حد مجاز زیادتر باشد، سطح مقطع بالاتر را در نظر بگیرید.  

شرح علائم و نحوۀ استخراج اطلاعات از روی کابل ها

بر روى بدنهٔ کابل ها از یک سرى حروف، که نشان دهندهٔ نوع عایق به کار رفته در کابل است و هم چنىن یک سرى اعداد، که نشان دهندهٔ تعداد رشته و سطح مقطع هر رشته است (به همراه حروف اختصارى تعداد رشته و سطح مقطع، در کنار ولتاژ قابل تحمل عاىق کابل)، استفاده مى شود. از این اطلاعات براى تشخیص زمینهٔ کاربرد کابل ها مى توان استفاده کرد.

براى جلوگیرى از اشتباه و جهت تشخیص سیم هاى کابل از یکدیگر، عایق سیم هاى هادى را در رنگ هاى مختلف انتخاب مى کنند:

تعداد سیم های کابل	رنگ عایق سیم های کابل بدون سیم ارت	رنگ عایق سیم های کابل با سیم ارت
۱ سیمه	سیاه	-
۲ سیمه	سیاه - آبی	-
۳ سیمه	سیاه - آبی - قهوه ای	سبز و زرد - آبی - قهوه ای
۴ سیمه	سیاه - آبی - قهوه ای - سیاه	سبز و زرد - آبی - قهوه ای - سیاه
۵ سیمه	سیاه - آبی - قهوه ای - سیاه - سیاه	سبز و زرد - آبی - قهوه ای - سیاه - سیاه
۶ سیمه و بالاتر	تمام سیم ها سیاه و دارای شماره اند	سبز و زرد - بقیه سیم ها سیاه و دارای شماره اند

رنگ بندى عایق سیم ها بر اساس استاندارد  VDE  0271 آلمان و 1-670 مؤسسه تحقیقات صنعتى ایران

با توجه به استاندارد VDE  0271 آلمان برای شناسایی و نام گذاری سیم و کابل از حروف خاصی استفاده می شود. در جدول زیر شرح این علائم آورده شده است:

مثال 1:

اگر روی کابلی نوشته‌شود NYY 3×35+16 rm  0.6/1 kv؛ این کابل از نوع نرم‌شدهٔ مسی، عایق‌شده با پروتودور و روکش پروتودور است که 3 رشتهٔ هادی با مقطع ۳۵ میلی‌متر مربع و یک سیم صفر (MP) با مقطع ۱۶ میلی‌متر مربع دارد که به صورت گرد و چندرشته‌ای ساخته شده. این کابل ولتاژ ۰٫۶ کیلوولت بین فاز و زمین و ۱ کیلوولت بین دو فاز را تحمل می‌کند.

مثال 2:

اگر روی کابلی نوشته‌شود NYY 4×25 Se  0.6/1 kv؛ نشان از یک کابل نرم‌شدهٔ مسی دارد که هادی آن با پروتودور عایق شده و روکشش نیز پروتودور است. این کابل دارای ۴ رشته سیم با مقطع ۲۵ میملیمتر مربع، مثلثی‌شکل، یک‌رشته‌ای است و طراحی آن برای ولتاژ ۰٫۶ کیلوولت بین فاز و زمین و ولتاژ ۱ کیلوولت بین دوفاز انجام گرفته است.

مثال 3:

اگر روی کابلی نوشته‌شود NYY 4×6 re  0.6/1 kv؛ این کابل از نوع نرم‌شدهٔ مسی با عایق پروتودور و روکش پروتودور، ۴ سیمه با مقطع ۶ میلی‌متر مربع، گرد مفتولی، با ولتاژ ۰٫۶ کیلوولت بین فاز و زمین و ۱ کیلوولت بین دوفاز می باشد. 

معرفی سیم و کابل

همان طور که می دانیم برای توزیع  انرژی الکتریکی تولید شده، از سیم ها و کابل ها استفاده می شود. سیم یا کابل به یک هادی گفته می شود که بتواند جریان برق یا سیگنال های الکتریکی را از خود عبور داده و در عین حال نسبت به اطراف خود عایق باشد تا در شرایط کاری مختلف دچار مشکل نشود.

کابل و سیم از نظر نوع هادی، عایق بندی، شرایط نصب و … با هم تفاوت دارند. سیم به یک هادی گفته می شود که معمولا تک رشته بوده و با یک لایه عایق پوشانده می شود اما کابل ممکن است از تعدادی هادی که نسبت به یکدیگر و زمین عایق شده باشند، تشکیل شود. به طور کلی می توان گفت که تمام کابل ها و سیم ها از دو قسمت اصلی عایق و هادی تشکیل شده اند که در ساختمان هر کدام به روش خاصی به کار برده شده است.

هادی:

بخش هادی، هسته‌ی اصلی سیم و کابل را تشکیل داده و وظیفه‌ی انتقال جریان الکتریسیته را بر عهده دارد. هادی معمولاQ از جنس مس و آلومینیوم و در شکل و سطح مقطع های متفاوت ساخته می شود. قسمت هادی ممکن است به صورت افشان، نیمه افشان، مفتول و در شکل های دایره ای و سکتور در سیم ها و کابل ها مورد استفاده قرار گیرد. انواع هادی ها با حروف اختصاری زیر نمایش داده می شوند:

r : سطح مقطع دایره ای

s : سطح مقطع مثلثی

e : هادی تک رشته یا مفتول

m : هادی چند رشته یا افشان

عایق:

بخش عایق سیم و کابل، نقش حفاظت هادی در برابر اتصال به سایر قطعات را بر عهده دارد و به صورت یک روکش در تمام سطح هادی کشیده شده و آن را نسبت به محیط اطراف خود عایق می کند. این پوشش در انواع مختلف ساخته می شود که می توان به کاغذهای آغشته به روغن، عایق های لاستیکی و پلاستیکی اشاره کرد.

غلاف:

در کابل ها بعد از عایق کردن هادی ها نسبت به یک دیگر، آن ها را در پوشش عایق دیگری به نام غلاف قرار می دهند. این پوشش نیز در انواع کابل به صورت متفاوت ساخته می شود. نوع ساده‌ی غلاف فقط یک روکش پلاستیکی می باشد اما در کابل های مخصوص  ممکن است با لایه های فلزی نیز ساخته شود. این لایه‌ی فلزی که از جنس های مختلف ساخته می شود زره نام دارد. زره زیر غلاف قرار گرفته و وظیفه‌ی حفاظت کابل را در برابر تنش های مکانیکی بر عهده دارد.

نکات کلی در مورد سیم:

۱- سیم ها معمولا از جنس مس و یک لایه عایق PVC می باشند.

۲- تا ولتاژ ۷۵۰ ولت و تا سطح مقطع ۲۴۰ میلی متر مربع ساخته می شوند.

۳- در تابلو برق ها و تاسیسات ثابت نصب شده و در مقابل رطوبت به حفاظت نیاز دارند.

۴- در تاسیسات باید در داخل داکت و یا لوله به کار برده شوند.

۵- استفاده‌ی سیم در داخل و یا روی سطح بدون حفاظت های ذکر شده مجاز نمی باشد.

نکات کلی در مورد کابل:

۱- کابل ها معمولا از تعدادی هادی که نسبت به هم و محیط عایق شده اند تشکیل می شوند.

۲- تا ولتاژ ۳۸۰kv (کابل های فوق فشار قوی) و تا سطح مقطع ۱۰۰۰ میلی متر مربع ساخته می شوند.

۳- کابل را می توان با شرایط خاص به صورت مستقیم در داخل خاک، آب و یا روی سطح نصب نمود.

به عنوان مثال لایه های یک نمونه کابل فشار قوی به صورت تصویر زیر است:

براى جلوگیرى از اشتباه و جهت تشخیص سیم هاى کابل از یکدیگر، عایق سیم هاى هادى را در رنگ هاى مختلف انتخاب مى کنند:

تعداد سیم های کابل	رنگ عایق سیم های کابل بدون سیم ارت	رنگ عایق سیم های کابل با سیم ارت
۱ سیمه	سیاه	-
۲ سیمه	سیاه - آبی	-
۳ سیمه	سیاه - آبی - قهوه ای	سبز و زرد - آبی - قهوه ای
۴ سیمه	سیاه - آبی - قهوه ای - سیاه	سبز و زرد - آبی - قهوه ای - سیاه
۵ سیمه	سیاه - آبی - قهوه ای - سیاه - سیاه	سبز و زرد - آبی - قهوه ای - سیاه - سیاه
۶ سیمه و بالاتر	تمام سیم ها سیاه و دارای شماره اند	سبز و زرد - بقیه سیم ها سیاه و دارای شماره اند

رنگ بندى عایق سیم ها بر اساس استاندارد VDE 0271 آلمان و 1-670 مؤسسه تحقیقات صنعتى ایران

کابل

مقدمه:

بافه یا شاه‌سیم یا کابل، به یک یا چند سیم یا طناب که در کنار هم یا به صورت بسته، به‌هم‌پیچیده یا به‌هم‌بافته برای شکل‌دادن یک مجموعهٔ یگانه هستند، گفته می‌شود. 

اصولاً هر نوع هادى، که بتواند جرىان برق را از داخل خود عبور دهد و توسط موادى از محیط اطراف خود عایق شده باشد، به طورى که ولتاژ روى سطح عایق نسبت به زمین برابر صفر و در روى سطح سیم نسبت به زمین داراى ولتاژ فازى باشد، نامیده مى شود.

یکی از صنایع مهم و حیاتی در عرصه هر کشوری صنعت برق و مخابرات می باشد که صنعت تولید سیم و کابل یکی از زیر شاخه های آن است و با توجه به اهمیت این موضوع استاندارد بودن و استفاده از مواد اولیه درجه یک، از ارکان اساسی تولید انواع سیم و کابل می باشد.

امروزه در صنعت برق، بخش عظیمى از توزیع انرژی الکتریکى، به ویژه در فشار ضعیف، به وسیله کابل ها صورت مى گیرد. البته برای انتقال الکتریکى فشار متوسط و قوی نیز در برخى موارد از کابل های مخصوص استفاده مى شود. 

کاربرد کابل ها در تأسیسات الکتریکى بسیار وسیع و دارای اهمیت زیادی است. کارخانجات کابل سازی کابل ها را در اندازه ها و کاربردهای گوناگون و با ساختمان های داخلى متفاوت تولید مى کنند. البته علاوه بر بخش تولید، استفاده از کابل نىز نیازمند مهارت و تخصص کافى است و اتصال های مختلف در کابل کشى فشار ضعیف و فشار قوی نیاز به مهارت و رعایت اصول فنى دارد. 

در مکانیک، کابل‌ها برای بالابردن و کشیدن به کار می‌رود. در برق، از آن‌ها برای هدایت جریان برق استفاده می‌شود. یک کابل نوری دارای یک یا چند فیبر نوری در یک پوشش محافظ است که از فیبرها محافظت می‌کند. کابل مکانیکی را به طور تخصصی‌تر طناب فولادی (یا سیم بکسل) می‌نامند.

مهم‌ترین و بیشترین عایقی که در ساختمان کابل ها به کار می‌رود  P.V.C(پلی وینیل کلراید) است که پرتو دور یا پلاستیک نامیده می‌شود. P.V.C عایقی غیرقابل اشتعال است و این مزیت خوبی در کابل ها می‌باشد. دارای انعطاف‌پذیری زیادی می‌باشد. مواردی مانند ارزانی تولید انبوه و سادگی ساخت باعث شده که بیش از ۹۰ درصد کابل های فشار ضعیف از این عایق درست شوند. نوعی عایق دیگر بنام PET (پلی اتیلن) برای کابل ها به کار می‌رود که آتش گیر بوده و در مکان های اختصاصی به کار می‌رود. در بعضی از کابل ها از عایق لاستیکی استفاده می‌شود که کاربرد زیادی ندارد.

هادی کابل‌ها از جنس مس و یا آلومینیوم می‌باشند. در صورتی که بخواهیم از کابلی با هادی آلومینیوم برای کابل کشی هوایی استفاده کنیم باید یک رشته آن فولاد باشد.

نمونه ای از انواع کابل ها

تاریخچه سیم و کابل:

نخستین کاربرد انرژی برق، تأمین روشنایی بود که در دهه ۱۸۵۰ عملی شد. به طوری که اماکن عمومی، ایستگاه های قطار و فانوس های دریایی نزدیک ساحل، از روشنایی الکتریکی برخوردار شدند. در این دوران ولتاژ الکتریکی پایین بود و الکتریسیته به وسیله سیم های معمولی منتقل می‌شد. با اختراع و تکمیل ژنراتور و بهره گیری از انرژی آب و سوخت های فسیلی در ماشین های بخار، زمینه بهره‌گیری از انرژی الکتریکی افزایش یافت و همزمان با پیشرفت هایی که در زمینه استفاده از برق متناوب AC و تبدیل ولتاژهای کم به ولتاژهای زیاد به دست آمد برنامه انتقال الکتریسیته به نقاط دورتر در دستور کار قرار گرفت و شبکه‌های الکتریکی ایجاد و رو به گسترش گذاشت.

۱- تاریخچه ساخت کابل در جهان:

در همین روند بود که استفاده از کابل نیز آغاز شد. تاریخچه ساخت کابل در جهان در سال ۱۸۷۶ اندیشه تولید کابل با روکش لاستیکی به مرحله اجرا درآمد. در این مرحله چند رشته سیم مسی را به هم تابیده و با نوعی کائوچوی طبیعی به نام « گوتاپرچا » (Guttapercha) روکش می‌کردند. در سال های نخست دهه ۱۸۸۰ کابل های ساخته شد که با مواد نفوذناپذیر در برابر آب عایق و روکش شدند. از آن پس استفاده از مواد دیگر متداول گردید . بدین ترتیب می‌توان ادعا کرد که صنعت کابلسازی، نزدیک به ۱۲۵ سال پیشینه دارد.

در آن زمان، فرآیند ساخت کابل بدین شکل بود که ابتدا یک ماده عایق با خاستگاه گیاهی را به دور رسانا پیچیده آن را در دمای ۱۳۰-۱۴۰ درجه سانتی گراد خشک و سپس آن را با مواد روغنی؛ رزین یا موم اشباع می‌کردند و سرانجام با سرب روکش می‌نمودند. اما در سال ۱۸۸۷ شیمیدان ها از راه سنتز مواد عایقی جدید موفق به تهیه ماده‌ای به نام « باکلیت » شدند که ارزانتر از لاستیک بود.

در همین دوران شبکه‌های با ولتاژ بالاتر نیز جای خود را باز کرده بودند به طوری که در سال ۱۸۹۸، نخستین کابل ۱۰ کیلوولت سه رشته‌ای، برای یک شبکه برق متناوب سه فاز ساخته شد. همراه با روند تکمیلی ساخت کابل که پیوسته ادامه داشت، در سال ۱۹۳۵، یک کارشناس سوئیسی به نام بورل (Borel) با قراردادن دو الکترود در داخل روغن و با گذاشتن لایه‌های مختلفی از کاغذهای عایق در میان دو الکترود ولتاژ شکست این مواد را اندازه‌گیری کرد و نشان داد که با بهبود شرایط ساخت کیفیت عایق های کاغذی بالا می‌رود و می‌توان آن ها را در ولتاژهای بالاتر به کار گرفت.

با این پیشرفت ساخت کابل های با ولتاژ بالاتر روز به روز گسترش یافت و با بهره گیری از مواد دیگری مانند EPR ,PVC ,PE و دامنه فعالیت در صنعت کابل سازی فراگستر شد و سرمایه‌گذاری های کلانی را جذب کرد.

۲- تاریخچه کابل سازی در ایران:

مستندات موجود نشان می دهد که از همان سال های ورود کارخانه برق امین الضرب به ایران در سال ۱۲۸۲ خورشیدی سیم های روکش دار و سپس کابل توسط همین شخص خریداری و به ایران وارد شد. در سال های نخست بهره برداری از انرژی برق، معمولاً سیم های روکش دار به کمک مقره های کوچک سفید رنگ قرقره مانندی بر روی دیوارها و سقف اتاق ها و سالن ها نصب می شدند، سپس در پی بهره گیری از انرژی برق برای راه اندازی موتورهای برقی در کارگاه ها و کارخانه ها ورود کابل نیز چشمگیر تر شد. از سویی با جمع آوری شبکه های هوایی در شهرهای بزرگ به ویژه تهران و اصفهان و نصب شبکه های زمینی فشار ضعیف و فشار متوسط، نیاز به کابل های پیشرفته وارداتی اجتناب پذیر شد و بنگاه های برق برای تأمین نیازهای گوناگون و گاهی پیچیده، تنها به بازارهای برون مرزی متکی شدند و انبارهایشان پر از کابل های متنوعی شد که سازندگان بی شماری در سطح جهان خریداری می کردند. 

برتری مدارهای کابلی و نیازهای روزافزون به شبکه های زمینی در سطح و درون کارخانه ها و کارگاه ها، برنامه ریزان اقتصادی و فنی و سرمایه گذاران را بر این باور کشاند که با سرمایه گذاراری در صنعت کابل سازی، افزون بر تأمین نیازهای داخلی، از خروج ارز نیز جلوگیری می شود. در این میان با پدید آمدن زمینه ورود فن آوری ها و دانش های نوین پیشرفته و برپایی پایگاه های تحقیقاتی-تخصصی، به روند روبه رشد پیشرفت های علمی و فنی، کمک می شود. چنین بود که اندیشه ایجاد کارخانه های کابل سازی پاگرفت.

۳- روند کنونی کابل سازی در ایران:

ایجاد کارخانه های سیم سازی و کابل سازی در ایران از اوایل  است، هرچند به نظر می رسد که سیم سازی باید پیشینه بیشتری داشته باشد. از سویی یکی از نخستین واردکنندگان سیم های رسانا به ایران شخصی فرانسوی بود که از کارخانه کابل C.E.E.M سیم و کابل وارد می ساخت. این نام اختصاری در زبان فرانسه "ِسِ دوزم" خوانده می شود ولی در ایران به آسانی تبدیل به سیم شد و با توجه به زمینه پیشین این واژه در ایران (سیم یا نقره) زمینه کاربردش به مفتول آسان تر و هموار تر گردید و سرانجام جایگاه ویژه ای در نام گذاری رسانه های برقی یافت.

تورین برقی

یک تورینِ برقی (یا شبکهٔ الکتریکی) یک شبکهٔ به هم پیوسته برای رساندن برق از تولیدکننده‌ها به مصرف کنندها است. هر تورین از سه قسمت اصلی تشکیل شده‌است:

۱- نیروگاه:

نیروگاه که انرژی الکتریکی را از منابع انرژی آتش گیر (مانند زغال سنگ، گاز طبیعی، زیست‌توده) و یا غیر آتش گیر (مانند انرژی اتمی، انرژی بادی، انرژی آبی) تولید می‌کند.

۲- خطوط انتقال:

خطوط انتقال انرژی الکتریکی برای رساندن انرژی تولید شده به مناطق مورد نیاز

۳- ترانسفورمر:

ترانسفورمر، که سطح ولتاژ را تا سطح مورد نیاز برای توزیع نهایی انرژی پایین می‌آورد.

در صنعت انرژی الکتریکی، تورین برقی واژه‌ای است که به یک شبکهٔ برقی که سه کار مجزای زیر را انجام می‌دهد گفته می‌شود:

الف- تولید انرژی الکتریکی:

نیروگاه‌های تولید معمولاً در نزدیکی منابع آب، و دور از مناطق پر جمعیت قرار دارند.

ب- انتقال انرژی الکتریکی:

انتقال انرژی الکتریکی تحت ولتاژهای بالا مناسب تر است، اما برق تولید شده توسط مولدها در ولتاژهایی کمتر از مقدار مناسب برای انتقال می‌باشد؛ بنابراین سطح ولتاژ را در یک پست برق در نزدیکی نیروگاه به کمک ترانسفورمرها بالا می‌برند و سپس آن را به خطوط انتقال برق متصل می‌کنند.

ج- توزیع انرژی الکتریکی:

در نزدیکی مناطق مصرف‌کننده سطح ولتاژ را از سطح انتقال به سطح توزیع پایین می‌آورند و بعد آن را به خطوط توزیع برق متصل می‌کنند. در نهایت، در مکان نهایی مصرف‌کننده، با توجه به ولتاژ مورد نیاز، دوباره سطح ولتاژ پایین آورده می‌شود و به مصرف‌کننده تحویل می‌گردد.

توزیع انرژی الکتریکی

مرحلهٔ توزیع انرژی الکتریکی یکی از مراحل پایانی تحویل انرژی الکتریکی به مصرف‌کننده‌هاست. این مرحله انرژی الکتریکی را از سیستم انتقال به مصرف‌کنندگان منفرد انتقال می‌دهد. پست‌های توزیعی که به سیستم انتقال متصل هستند ولتاژ انتقال را به ولتاژهای متوسط (بین ۲ کیلو و ۳۵ کیلو ولت) با استفاده از ترانسفورماتورها کاهش می‌دهند. به‌طور کلی خطوط ولتاژ متوسط معمولا انرژی کمتر از ۲۰ کیلوولت را با استفاده از پست‌های ترانسفورماتوری که گاهی به‌صورت نصب‌شده بر روی تیرهای انتقال قرار دارند، و نیز خطوط ولتاژ پایین (کمتر از ۱۰۰۰ ولت) را شامل می‌شود.

توزیع نیرو: در صنعت برق، توزیع انرژى برق اساساً در دو سطح فشار متوسط و فشار ضعیف صورت مى گیرد: ۱- خط های فشار ضعیف برق مصرف کنندگان عادى با خط هاى فشار ضعیف تأمىن مى شود. این خط ها آخرىن قسمت از شبکهٔ عظیم و گستردهٔ برق رسانى را پیش از تحویل انرژى به مصرف کننده تشکیل مى دهند. خط هاى فشار ضعیف رایج در سراسر کشور از نوع ۲۲۰/۳۸۰ ولتى و معمولاً به صورت ۵ سیمه اند. ۲- خط های فشار متوسط بیش تر شبکه هاى فشار متوسط در ایران از نوع ۲۰ کیلو ولتى اند؛ اما ولتاژهاى ۳۳ و ۱۱ کیلو ولتى نىز پهنه هاى محدودى از کاربرد را دارند. شبکه های فوق توزیع: رساندن انرژى و توان به مراکز مصرف بیش تر با خط هاى ۶۳ یا (۶۶) یا ۱۳۲ کیلو ولتى صورت مى گیرد. این بخش از فعالیت نیرو رسانى را در اصطلاح شبکه هاى فوق توزیع مى نامند. ترتیب فازها در خطوط رنگ سیم فازها در نقشه کشی

خط فشار ضعیف ۲۲۰/۳۸۰ ولتى خط فشار متوسط ۱۱ کیلو ولتی خط فشار متوسط ۲۰ کیلو ولتی خط فشار متوسط ۳۳ کیلو ولتی خط فوق توزیع ۶۳ یا (۶۶) کیلو ولتی خط فوق توزیع ۱۳۲ کیلو ولت

انتقال انرژی الکتریکی

مقدمه: فرایند جابجایی توان الکتریکی را انتقال انرژی الکتریکی گویند. این فرایند معمولاً شامل انتقال انرژی الکتریکی از مولد یا تولید کننده به پست های توزیع نزدیک شهرها یا مراکز تجمع صنایع است و از این پس یعنی تحویل انرژی الکتریکی به مصرف کننده‌ها در محدوده توزیع انرژی الکتریکی است. انرژی الکتریکی که در نیروگاه ها تولید می شود توسط تأسیسات انتقال که عبارتند از پست ها و خطوط انتقال و فوق توزیع می باشد، به ورودی های شبکه توزیع تحویل می گردد تا از طریق شبکه توزیع به مصرف کنندگان نهایی برسد. انتقال انرژی الکتریکی به ما اجازه می دهد تا به سادگی و بدون پذیرفتن هزینه حمل سوخت ها و هم چنین جدای از آلودگی تولید شده از سوختن سوخت ها در نیروگاه، از انرژی الکتریکی بهره بگیریم. حال آن که در بسیاری موارد انتقال منابع انرژی مانند باد یا آب سدها غیرممکن است و تنها راه ممکن انتقال انرژی الکتریکی است. به علت زیاد بودن میزان توان مورد بحث، ترانسفورماتورها کمابیش در ولتاژهای بالایی کار می کنند (۱۱۰ کیلوولت یا بیشتر). انرژی الکتریکی معمولاً در فواصل دراز به وسیله خطوط هوایی انتقال می یابد. از خطوط زیر زمینی فقط در مناطق پر جمعیت شهری استفاده می شود و این به دلیل هزینه بالای راه اندازی و نگهداری و هم چنین تولید توان راکتیو اضافی در این گونه خطوط است.

یک خط انتقال

امروزه خطوط انتقال ولتاژ، بیشتر شامل خطوطی با ولتاژ بالاتر از ۱۱۰ کیلوولت می‌شوند. ولتاژهای کمتر، نظیر ۳۳ یا ۶۶ کیلوولت به ندرت و برای تغذیه بارهای روشنایی در مسیرهای طولانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ولتاژهای کمتر از ۳۳ کیلوولت معمولاً برای توزیع انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از ولتاژهای بیشتر از ۲۳۰ کیلوولت با نام « ولتاژهای بسیار بالا » (Extra High Voltage) یاد می‌شود چرا که بیشتر تجهیزات مورد نیاز در این ولتاژها با تجهیزات ولتاژ پایین کاملاً متفاوتند.

تاریخچه: سال‌ها پیش یعنی در سال‌های آغازین بهره‌گیری از انرژی الکتریکی، انتقال توان با همان ولتاژ مصرف کننده‌ها انجام می‌گرفت و این به دلیل استفاده از توان الکتریکی به صورت DC بود، چراکه در آن زمان هیچ راهی برای افزایش ولتاژ DC وجود نداشت و از آن جا که انواع مختلف مصرف کننده ها مثل لامپ ها یا موتورها نیازمند ولتاژهای مختلفی بودند برای هر یک باید از ژنراتوری جداگانه استفاده می شد که این خود امکان استفاده از یک شبکه بزرگ برای تغذیه کلیه مصرف کننده‌ها را از بین می‌برد. در جلسه گروه AIEE در ۱۶ می ۱۸۸۸ نیکولا تسلا مقاله ای را با نام « سیستم جدید موتورها و ترانسفورماتورهای متناوب » ارایه کرد و به بیان مزایای استفاده از این سیستم پرداخت. مدتی بعد شرکت وستینگ هاوس پیشنهاد ساخت اولین سیستم جریان متناوب را داد. با استفاده از ترانسفورماتور امکان اتصال مولدها به خطوط انتقال ولتاژ بالا و هم چنین امکان اتصال خطوط ولتاژ بالا به شبکه های محلی توزیع فراهم شد. با انتخاب فرکانسی مناسب امکان تغذیه انواع بارها از جمله روشنایی ها و موتورها ایجاد می شد. مبدل‌های گردان و بعدها لامپ های قوس جیوه و دیگر یکسو کننده های جریان امکان اتصال مصرف کننده های DC را با استفاده از یک نوع یکسو ساز به شبکه مهیا می‌ساختند. حتی مصرف کننده های با فرکانس های متفاوت هم می توانستند با استفاده از مبدل‌های گردان به شبکه متصل شوند. با استفاده از نیروگاه های متمرکز برای تولید برق هم چنین امکان صرفه جویی به وسیله تولید انبوه فراهم شد و ضریب بار در هر نیروگاه امکان تولید با راندمان بالاتر را نیز ایجاد کرد به طوری که امکان استفاده از برق با قیمت کمتری برای مصرف کننده ها فراهم شد. بدین ترتیب امکان به وجود آمدن یک شبکه بزرگ برای تغذیه انواع مختلفی از مصرف کننده‌ها پدید آمد. با استفاده از نیروگاه های چند برابر بزرگ‌تر که به منطقه بزرگی اتصال داده شده بودند، قیمت تمام شده تولید برق کاهش یافت و امکان استفاده از نیروگاه های با راندمان بالاتر فراهم شد که می توانستند بارهای مختلف را تغذیه کنند. هم چنین بدین ترتیب ثبات تولید برق افزایش پیدا کرد و هزینه سرمایه‌گذاری در این بخش کاهش یافت و در نهایت امکان استفاده از منابع انرژی دور افتاده مثل نیروگاه های هیدروالکتریک و یا زغال سنگ معادن دور دست، بدون نیاز به پرداخت هزینه حمل و نقل سوخت ها فراهم شد.

نیکولا تسلا (زاده ۱۰ ژوئیه ۱۸۵۶ در سمیلجان اتریش -درگذشته ۷ ژانویه ۱۹۴۳ در نیویورک سیتی)  خیابان های نیویورک سال 1890؛ علاوه بر خطوط تلگراف، خطوط برق های متعددی برای هر طبقه از دستگاه، نیاز به ولتاژهای مختلف مورد نیاز بود. اولین آلترناتور تک فاز وستینگ هاوس در سال 1893 در نمایشگاه جهانی در شیکاگو.

در خطوط انتقال ابتدایی از مقره‌های « Pin & Sleeve » استفاده می‌شد. این مقره‌ها شبیه مقره‌هایی هستند که امروزه برای خطوط تلفن هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از این مقره‌ها دارای محدودیت بود چراکه تا ولتاژ ۴۰ کیلوولت قابل استفاده بودند. در سال ۱۹۰۷ ابداع مقره‌های بشقابی به وسیله هارولد باک (Harold W. Buck) از شرکت « Niagara Falls Power » امکان استفاده از مقره‌ها در ولتاژهای بالاتر را هم فراهم آورد به طوری که اولین خط انتقال برای مقادیر بالای انرژی الکتریکی در ایالات متحده بین نیروگاه هیدروالکتریک آبشار نیاگارا و « بافالو » در نیویورک به وجود آمد. هم اکنون تندیس نیکولا تسلا برای قدردانی از همکاری او در راه انتقال انرژی الکتریکی در کنار آبشار نیاگارا قرار دارد.

در طول قرن بیستم ولتاژ انتقال رفته رفته افزایش یافت. در سال ۱۹۱۴ پنجاه پنج خط انتقال با ولتاژ بیش از ۷۰ کیلوولت در حال استفاده بودند که در این میان بیشترین ولتاژ انتقال ۱۵۰ کیلوولت بود. اولین خط انتقال سه فاز نیز با ولتاژ ۱۱۰ کیلو در آلمان بین لاچهامر و ریزا در سال ۱۹۱۲ راه‌اندازی شد. در هفدهم آوریل ۱۹۲۹ اولین خط انتقال ۲۲۰ کیلوولت در آلمان به بهره‌برداری رسید که در مسیرش از نزدیکی چهار شهر عبور می‌کرد. در این خط دکل‌ها برای افزایش ولتاژ احتمالی تا ۳۸۰ کیلو ولت ساخته شده بودند. اولین خط انتقال ۳۸۰ کیلوولت در سال ۱۹۵۷ ساخته شد، ده سال بعد یعنی در سال ۱۹۶۷ اولین خط انتقال با ولتاژ بسیار بالای ۷۳۵ کیلوولت ساخته شد. در نهایت در سال ۱۹۸۲ در اتحاد جماهیر شوروی خط انتقالی با ولتاژ ۱۲۰۰ کیلوولت ساخته شد؛ این ولتاژ بیشترین ولتاژ مورد استفاده قرار گرفته در خطوط انتقال در جهان است. علت استفاده از چنین ولتاژ در شوروی پهناور بودن این کشور نسبت به تراکم شهرها بود.

شتاب بالای صنعتی شدن در قرن بیستم به سرعت انرژی الکتریکی را به یکی از زیر بناهای مهم اقتصادی در کشورهای صنعتی بدل کرد. بدین گونه ژنراتورهای محلی و شبکه‌های کوچک توزیع به سرعت جای خود را به شبکه‌های بزرگ تولید و انتقال انرژی دادند. با آغاز جنگ جهانی اول به شتاب این تغییرات افزوده شده و دولت‌ها به سرعت شروع به ساخت نیروگاه‌های بزرگ برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز در کارخانه‌های اسلحه سازی کردند. بعدها از این نیروگاه‌ها برای تغذیه مصرف کننده‌های شهری استفاده شد.

انتقال انرژی در مقیاس‌های کلان: مهندسین طراح خطوط انتقال در محاسبات مربوط به طراحی این خطوط، میزان توان انتقال یافته را تا جای ممکن افزایش می‌دهند، البته ملاحظات و محدودیت‌هایی نیز مانند ایمنی شبکه، امکان گسترش شبکه، محدودیت‌های مربوط به مسیر و... در طراحی شبکه‌ها مدنظر قرار داده می‌شود. راندمان خطوط انتقال با افزایش ولتاژ افزایش می‌یابد، چرا که این کار باعث کاهش یافتن جریان می‌شود. در انتقال توان با مقیاس زیاد راندمان دارای اهمیت بسیار بالایی است و تلفات بیشتر از استاندارد می‌تواند خسارت زیادی به یک شبکه وارد کرده و یا حتی اسفاده از آن را غیر اقتصادی کند و این اهمیت محاسبات و استانداردهای مربوط به تلفات را افزایش می‌دهد. بنابر این تلفات خطوط انتقال از پارامترهای اصلی محاسبات شبکه هستند. به طور کلی شبکه انرژی الکتریکی از نیروگاه یا تولیدکننده، مدار یا شبکه انتقال و پست‌های تغییر ولتاژ تشکیل شده‌است. انرژی معمولاً در طول خطوط انتقال به صورت سه فاز AC جابه‌جا می‌شود. استفاده از جریان DC برای انتقال نیازمند تجهیزات پرهزینه برای تبدیل نوع جریان است. البته استفاده از این تجهیزات برای بعضی طرح‌های بزرگ قابل توجیه‌است. استفاده از انرژی الکتریکی به صورت تک فاز AC تنها در توزیع به مصرف کننده‌های خانگی و اداری کاربرد دارد چراکه در صنایع به دلیل استفاده از موتورهای سه فاز استفاده از انرژی الکتریکی به صورت سه فاز به‌صرفه‌تر است. البته استفاده از سیستم‌های با بیشتر از سه فاز نیز برای برخی کاربردهای خاص رایج است. توان ورودی شبکه: در نیروگاه‌ها توان الکتریکی با ولتاژ نسبتاً کمی (در نهایت ۳۰ کیلوولت) تولید می‌شود و سپس به وسیله ترانسفورماتورهای پست قدرت با توجه به طول مسیر و دیگر ملاحظات شبکه تا ولتاژی بین ۱۱۵ تا ۷۶۵ کیلوولت (در ایران این ولتاژ معمولاً ۴۰۰ کیلو ولت است) افزایش می‌یابد تا امکان انتقال آن در طول مسیرهای طولانی فراهم شود. خروجی شبکه انتقال: با نزدیک شدن خطوط انتقال به شهرها و مراکز تجمع جمعیت برای ایجاد ایمنی، ولتاژ در چند مرحله کاهش می‌یابد. مراحل کاهش یافتن ولتاژ در شبکه‌های استاندارد ایران به ترتیب از kV۲۳۰/۴۰۰، kV۱۳۲/۲۳۰، kV۶۳/۱۳۲ و kV۲۰/۶۳ است. در مرحله نهایی یا مرحله توزیع ترانسفورماتورهای توزیع ولتاژ را از kV۲۰ به برق مصرفی یا ۲۳۱/۴۰۰ ولت کاهش می‌دهند. در دیگر کشورها نیز ولتاژ مصرف‌کننده‌ها بین ۱۰۰ تا ۶۰۰ ولت است. محدودیت‌ها: مقدار توان قابل انتقال در یک خط انتقال یک مقدار محدود است و این محدودیت به ویژه با توجه به طول خط انتقال تغییر می‌کند. برای یک خط انتقال کوتاه حرارت تولید شده بر اثر عبور جریان محدودیتی را ایجاد می‌کند چراکه هرچه حرارت سیم‌ها بیشتر شود بیشتر خم می‌شوند و بیشتر به زمین نزدیک می‌شوند که این نزدیکی به زمین در نهایت می‌تواند خطر آفرین شود همچنین ممکن است هادی‌ها بر اثر عبور جریان بالا ذوب شوند.

یک دکل برق برای انتقال برق AC به صورت تک فاز (110kv 16.67Hz) در آلمان طبقه بندی سطوح ولتاژ خطوط انتقال  1. ولتاژ بالا (HV)  110kv, 132kv to 230kv 2. خطوط با ولتاژ خیلی زیاد (EHV) 345kv, 400kv, 765kv 3. خطوط با ولتاژ فوق العاده زیاد (EHV) ≥1000kv طبقه بندی سطوح ولتاژ در ایران  1. خطوط توزیع 400v, 20kv, 33kv 2. خطوط فوق توزیع 63kv, 132kv 3. خطوط انتقال 230kv, 400kv, 765kv فرکانس سیستم فرکانس استاندارد در ایران 50 Hz است. در برخی از کشورها نیز از فرکانس Hz 60 استفاده می کنند.  از نظر تولید انرژی، سیستم با فرکانس Hz 60 مقرون به صرفه تر از سیستم با فرکانس 50 Hz است. اما از نظر انتقال انرژی، سیستم فرکانس 50 Hz بهینه تر از Hz 60 است.

برای خطوط انتقال با طول متوسط (حدود ۱۰۰ کیلومتر) محدودیت بیشتر دررابطه با میزان افت ولتاژ در طول خط است و در خطوط انتقال طولانی مهمترین مسئله حفظ ثبات در شبکه‌است. زاویه بین فازها در یک سیستم سه فاز مقدیری ثابت است که تغییر بیش از حد آن در قسمتی از شبکه می‌تواند به بی‌ثباتی در کل شبکه الکتریکی بینجامد و در طول خطوط انتقال بسیار طولانی اختلاف فاز با توجه به توان و تولید شبکه تغییر می‌کند و این نکته موجب محدودیت در میزان جریان قابل انتقال در یک خط طولانی انتقال خواهد شد. برای بهبود ضریب توان در طول خطوط انتقال از تجهیزات اصلاح ضریب توان مانند خازن‌ها استفاده می‌شود. در خطوط انتقال HVDC محدودیتی در رابطه با ضریب توان خط وجود ندارد و تنها محدودیت مربوط به افت ولتاژ و تلفات ژولی خط می‌شود.

خط انتقال فشار قوی جریان مستقیم (HVDC): انتقال با جریان مستقیم یا (HVDC) برای انتقال انرژی الکتریکی در مقیاس‌های بسیار بزرگ و در طول مسیرهای طولانی یا برای اتصال دو شبکه ناهماهنگ AC مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمانی که انتقال انرژی الکتریکی باید در مسیرهای طولانی صورت گیرد، انتقال به صورت DC به علت کمتر بودن تلفات اقتصادی‌تر است. در این حالت کاهش تلفات و هزینه‌های مربوط به آن می‌تواند هزینه تبدیل انرژی الکتریکی از AC به DC را جبران کند. از دیگر مزایای استفاده از با ثبات کردن دو شبکه اتصال AC متفاوت است. در صورتی که دو شبکه AC متفاوت برای مثال متعلق به دو کشور متفاوت به هم اتصال پیدا می‌کنند به علت ناهماهنگی شبکه‌ها ممکن است این اتصال با مشکلاتی نظیر ایجاد بی‌ثباتی در شبکه همراه باشد اما با استفاده از سیستم اچ‌وی‌دی‌سی این مشکل بر طرف خواهد شد، بدین ترتیب که در کشور فروشنده انرژی، انرژی الکتریکی به صورت DC درآمده و پس از طی مسیر انتقال در کشور مصرف کننده دوباره به صورت AC بازمی‌گردد.

تصویر یک خط انتقال اچ‌وی‌دی‌سی در ایالات متحده. این خطوط به جای سه یا شش ردیف سیم برای انتقال از دو ردیف سیم استفاده می‌کنند

خطوط انتقال زمینی: اولین خطوط انتقال برق (که در نیروگاه پرل استریت نیویورک به کار گرفته شدند) خطوط زمینی بودند، اما کم کم جای خود را به خطوط هوایی دادند. راه اندازی خطوط زمینی انتقال برق به علت هزینه های فراوان حفاری و ایجاد کانال های زمینی و زیر زمینی بسیار گران تر از راه اندازی خطوط هوایی است و گرفتن انشعاب از این خطوط مستلزم وجود ایستگاه های توزیع، جعبه های انشعاب و تابلو های برق می باشد. نیز عیب یابی این خطوط به علت در دسترس نبودن احتیاج به وسائل مخصوص و گران قیمتی دارد که هزینه های آن را افزایش می دهد. در عوض در خطوط زمینی به ندرت اشکالی به وجود می آید و خاموشی آن به مراتب از خطوط هوایی کمتر است.

خطوط انتقال زمینی

این خطوط به زیبایی محیط آسیب نمی زنند و چون در دسترس نمی باشند دارای خطرات بسیار کمتری نسبت به خطوط هوایی خواهند بود و چون حریمی برای آن ها تعریف نمی شود در اماکن کم عرض و مسکونی بسیار مفید می باشند. از نظر علمی این خطوط دارای راکتانس سری پایین و مناسب برای چگالی های بار زیاد هستند.

نتیجه آن که خطوط انتقال هوایی به سبب هزینه ها، در نظر گرفتن راکتانس بالا، مناسب بودن با چگالی بار کم و آسیب به زیبایی محیط اطراف بایستی در مناطق کم جمعیت، دور افتاده و بین شهری و خطوط انتقال زمینی به سبب راکتانس پایین، مناسب بودن برای چگالی های بالای بار، زیبایی و دیگر مزیت های ذکر شده در مناطق پر ازدحام و شهری به کار گرفته شوند. به نظر می رسد در سال های آتی به علت ازدیاد و تراکم جمعیت، رشد خطوط انتقال زمینی بسیار بالاتر از رشد خطوط هوایی باشد

خطوط انتقال هوایی: خط انتقال هوایی نوعی از خط انتقال است که در آن از دکل‌ها و تیرها برای نگه داشتن کابل‌ها بالای سطح زمین استفاده می‌شود. از آن جایی که در این گونه خطوط از هوا به عنوان عایق کابل‌ها استفاده می‌شود این روش انتقال یکی از کم هزینه‌ترین و رایج‌ترین روش‌های انتقال است. دکل‌ها و تیرهایی که برای نگه داشتن کابل‌ها استفاده می‌شود می‌توانند از جنس چوب، فولاد، بتون، آلومینیوم و در برخی موارد پلاستیک مسلح باشند. به طور کلی کابل‌ها مورد استفاده در خطوط هوایی از جنس آلومینیوم هستند (که البته با نواری از فولاد در داخل مسلح شده‌اند). از کابل‌های مسی در برخی خطوط انتقال ولتاژ متوسط و ولتاژ پایین و محل اتصال به مصرف‌کننده استفاده می‌شود.

خطوط انتقال هوایی در سوئد

نیروگاه

نیروگاه که با نام « کارخانه برق » هم شناخته می‌شود، مجموعه‌ای از تأسیسات صنعتی است که از آن برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. وظیفه اصلی یک نیروگاه تبدیل انرژی از دیگر شکل‌های آن مانند انرژی شیمیایی، انرژی هسته‌ای، انرژی پتانسیل گرانشی و... به انرژی الکتریکی است. وظیفه اصلی در تقریباً همه نیروگاه‌ها بر عهده مولد یا ژنراتور است؛ ماشینی دوار که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. انرژی مورد نیاز برای چرخاندن یک ژنراتور از راه‌های مختلفی تأمین می‌شود و عموماً به میزان دسترسی به منابع مختلف انرژی در آن منطقه و دانش فنی گروه سازنده بستگی دارد.

طبقه‌بندی نیروگاه‌ها براساس نوع مصرفی و عامل محرک به صورت زیر است:

۱- نیروگاه حرارتی

   ۱.۱. نیروگاه هسته‌ای

   ۱.۲. نیروگاه با سوخت زغال سنگ

   ۱.۳. نیروگاه با سوخت زغال نفت

   ۱.۴. نیروگاه با گاز طبیعی

۲- منابع انرژی تجدیدپذیر

   ۲.۱. نیروگاه برق‌آبی

   ۲.۲. نیروگاه خورشیدی

   ۲.۳. نیروگاه بادی

۳- انرژی دریایی

۴- زیست‌سوخت

۵- توان اسمزی

تولید انرژی الکتریکی

مقدمه:

تولید الکتریسیته فرایندی است که طی آن از یک منبع انرژی استفاده می شود تا انرژی الکتریکی تولید شود. اصول پایه برای تولید الکتریسیته توسط دانشمند انگلیسی مایکل فارادی در دهه ۱۸۲۰ تا اوایل دهه ۱۸۳۰ میلادی کشف شد. روش پایه او هنوز هم برای تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد: 

الکتریسیته با حرکت یک دور سیم یا یک استوانه مسی بین قطب های یک آهنربا (ژنراتور) تولید می شود. 

برای شرکت هایی که در زمینه الکتریسیته فعال هستند تولید الکتریسیته اولین مرحله در رساندن الکتریسیته به دست شما است و در مراحل بعدی انتقال و توزیع قرار دارند. الکتریسیته معمولاً در نیروگاه توسط ژنراتور ها تولید می شود. ژنراتور ها برای تولید الکتریسیته نیاز به یک محرک مکانیکی نیاز دارند این محرک می تواند یک توربین یا یک موتور دیزل باشد. 

ژنراتور های بزرگ به وسیله توربین ها دور می گیرند. بسته به نوع انرژی در دسترس توربینی متناسب با آن طراحی و ساخته می شود. تمرکز مولدهای الکتریکی از زمانی ممکن شد که با رشد علم امکان تغییر ولتاژ الکتریکی متناوب و در نتیجه افزایش آن در طول خطوط انتقال انرژی و کاهش آن در انتهای خطوط به وسیله ترانسفورماتورها فراهم شد

از سال ۱۸۸۱ تاکنون و برای بیش از ۱۲۰ سال انرژی الکتریکی به منظور تغذیه مصرف کننده‌های انسانی به وسیله منابع مختلف تأمین می‌شود. اولین مولدهای الکتریکی با انرژی آب و ذغال سنگ کار می‌کردند و امروزه بخش عظیمی از انرژی الکتریکی به وسیله ذغال سنگ، انرژی هسته‌ای، گاز طبیعی، هیدروالکتریک و نفت تولید می‌شود که البته در این میان منابعی مانند انرژی خورشیدی، انرژی جزر و مدی، انرژی بادی و انرژی زمین گرمایی نیز نقش کوچکی ایفا می‌کنند. 

روش‌های تولید انرژی الکتریکی عبارت است از: ۱- نیروگاه ها 

۲- توربین‌ها 

۳- موتورهای احتراق داخلی 

۴- باتری خورشیدی

۱- تولید انرژی الکتریکی از طریق نیروگاه ها

نیروگاه مجموعه‌ای از تأسیسات صنعتی است که برای تولید انرژی الکتریکی از آن استفاده می‌شود. نیروگاه‌ها بسته به نوع تکنولوژی به کار رفته در آن ها و منابع انرژی در دسترس متفاوت هستند.

وظیفه اصلی یک نیروگاه تبدیل انرژی از دیگر شکل‌های آن مانند انرژی شیمیایی، انرژی هسته‌ای، انرژی پتانسیل گرانشی و ... به انرژی الکتریکی است. وظیفه اصلی در تقریباً همه نیروگاه‌ها بر عهده مولد یا ژنراتور است، ماشین دواری که انرژی جسم سیال را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. انرژی مورد نیاز برای چرخاندن یک ژنراتور از راه‌های مختلفی تأمین می‌شود و غالباً به منظور ایجاد حداکثر راندمان و حداقل نمودن هزینه ها و هم چنبن میزان دسترسی به منابع مختلف انرژی در آن منطقه و دانش فنی گروه سازنده بستگی دارد.

۱.۱- ژنراتور: 

ژنراتورها یا مولد ها در حقیقت ماشین های الکتریکی هستند که با گرداندن شفت آن ها البته با یک سری ملاحظات می توان برق تولید کرد. معمول ترین انواع ژنراتور ژنراتور های سنکرون هستند که در بیشتر انواع نیروگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند. ژنراتور سنکرون ماشینی است که باید دور آن با توجه به تعداد قطب ها در محدوده ای معین ثابت نگه داشته شود. در این ژنراتور یک میدان گردان روی سیم پیچ های ژنراتور القا می شود که دور این میدان گردان با دور روتور باید یکسان باشد و روتور یک مغناطیس یا آهنربای کنترل شده است که به کمک این مغناطیس می توان ولتاژ ژنراتور را کنترل کرد. یکابل های خروجی ژنراتور را ترمینال ژنراتور می نامند در ترمینال ژنراتور باید ولتاژ و فرکانس کنترل شده داشته باشیم.

۱.۲- کنترل فرکانس: 

فرکانس ژنراتور ها در یک شبکه بزرگ به صورت هماهنگ و مشترک در همه نیروگاه ها کنترل می شود کنترل فرکانس ژنراتور به کمک سیستم کنترل دور توربین انجام می شود که پایداری این سیستم کنترل بسیار اهمیت دارد و یک سیستم کنترل دور توربینی که ژنراتور را به حرکت در می آورد بسیار پیچیده است. اما به صورت ساده اگر بخواهیم به آن اشاره کنیم باید بگویم بار الکتریکی ژنراتور برای توربین مانند ترمز عمل می کند به این ترتیب دور توربین در صورت افزایش بار کاهش می یابد و سیستم کنترل از طریق فرمان به توربین دور آن را کنترل می کند. مثلاً در یک نیروگاه بخار این فرمان به دریچه کنترل بخار اعمال می شود و دریچه به مقدار بیشتری باز می شود تا بتواند دور لازم را به توربین بدهد. دور ژنراتور ها در یک شبکه بر فرکانس تاثیر می گذارند و فرکانس یک شبکه استاندارد نباید از محدوده معینی تجاوز کند نکته دیگر اینکه در صورت عملکرد معیوب سیتم کنترل یا دریچه کنترل احتمال دور گرفتن بیش از حد توربین وجود دارد که بسیار خطرناک است البته برای چنین مشکلاتی حفاظت هایی وجود دارد ولی در مواردی مشکلاتی پیش آمده که هم خسارت جانی و هم خسارت مالی بالایی دارد.

۱.۳- سیستم تحریک ژنراتور: 

ولتاژ خروجی ژنراتور بسیار اهمیت دارد چون اگر ولتاژ از حدی فراتر رود به عایق های الکتریکی ژنراتور و تجهیزات نیروگاه صدمه وارد شده و خسارت سنگینی در بر خواهد داشت. به سیستمی که ولتاژ ژنراتور را کنترل می کند سیستم تحریک یا AVR می گویند سیستم تحریک هم یک سیستم کنترل پیشرفته است که وظیفه آن کنترل ولتاژ ژنراتور است.

نوع دیگری از ماشین های الکتریکی که به عنوان ژنراتور استفاده می شوند ماشین های الکتریکی آسنکرون یا القایی هستند. یک ماشین الکتریکی آسنکرون هم می تواند به صورت موتور استفاده شود و هم به صورت ژنراتور. این نوع ماشین در صنعت بیشتر به صورت موتور استفاده می شود چون موتوری محکم و با قابلیت های بالاست، نیاز به ذغال یا جاروبک ندارد، و تعمیرات آن ساده است. این ماشین معمولاً در نیروگاه های بادی به عنوان ژنراتور مورد استفاده قرار می گیرد. وقتی دور موتور آسنکرون از دور سنکرون آن بیشتر می شود شروع می کند به تولید الکتریسته و تبدیل به ژنراتور می شود. استفاده از این نوع ژنراتور در نیروگاه های بادی به علت محدودیت در کنترل سرعت باد است و حتی با همین نوع ژنراتور هم اگر سرعت باد از حدی بالاتر رود یا کمتر از مقدار مورد نیاز باشد ترمز های توربین به صورت خودکار آن را متوقف خواهند کرد.

۲- تولید انرژی الکتریکی از طریق توربین ها

امروزه توربین‌های متصل به ژنراتورهای الکتریکی بیشترین حجم انرژی الکتریکی را تولید می‌کنند. به کمک توربین ها انرژی سوخت یا بخار یا آب به ژنراتور منتقل می شود تا تبدیل به انرژی الکتریکی شود. توربین ها تجهیزاتی مکانیکی با دقت ساخت بالا هستند که با توجه به نوع نیروگاه و سیالی که آن را به چرخش در می آوردانواع مختلفی دارند که در ادامه در مورد آن بیشتر صحبت می کنیم.

۲.۱- بخار: 

توربین بخار که به وسیله بخار خشک یا بخار سوپر هیت به حرکت در می آید یکی از متداول ترین انواع توربین در دنیاست این توربین ها که معمولاً چند مرحله ای یا دو مرحله ای هستند (بسته به فشار بخار و توان توربین) عمر بالایی دارند و راندمان قابل قبولی هم دارند. ابتدا آب به وسیله حرارت تولید شده از روش های زیر:

۲.۱.۱- شکافت هسته‌ای که انرژی حاصل از واکنش هسته ای در یک راکتور هسته ای در نهایت بخار خشک تولید می کند و با استفاده از یک توربین بخار انرژی بخار خشک به ژنراتور منتقل می شود. بنابراین یک نیروگاه هسته ای در حقیقت یک نیروگاه بخار است که برای تأمین بخار از انرژی هسته ای استفاده شده است. از مزایای این نوع نیروگاه می توان به انرژی ارزان و طولانی مدت اشاره کرد از معایب آن این است که باید انرژی آن همیشه مصرف شود و برای نوسانات بار مناسب نیست و حتی نوسانات بار در شرایطی می تواند برای آن خطرناک باشد هم چنین در صورت بروز حادثه مانند آن چه در نیروگاه چرنوبیل یا نیروگاه های اتمی ژاپن رخ داد یک فاجعه انسانی رخ خواهد داد. اما با این حال هنوز بسیاری از کشور های پیشرفته از جمله آمریکا درصد بالای از انرژی مورد نیاز خود را از انرژی هسته ای تأمین می کنند.

۲.۱.۲- از سوختن سوخت‌هایی هم چون زغال سنگ، گاز طبیعی و یا نفت آب به جوش می‌آید و سپس از این بخار برای به حرکت درآوردن پره‌های توربین استفاده می‌شود. در بعضی از نیروگاه‌های جدید از انرژی خورشیدی برای تأمین انرژی استفاده می‌شود.

۲.۱.۳- انرژی زمین گرمایی این روش تولید انرژی در مکان هایی خاص مانند نزدیک آتش فشان های نیمه فعال قابل ساخت است در این روش معمولاً با استفاده از آب گرمی که با فشار از داخل زمین فوران می کند توربینی خاص را به حرکت در می آورند یا با استفاده از این حرارت مایعی که در دمای پایینی می جوشد را گرم می کنند و انرژی آن را به توربین می دهند.نیز اشاره کرد.

۲.۱.۴- پانل های فتو ولتاییک و خورشید گرمایی در این روش نور خورشید مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. اگر چه سلول های فتو ولتاییک هنوز برای استفاده در مقیاس وسیع گران هستند اما راندمان سلول های خورشیدی از ۳۰ درصد در گذشته ای نه چندان دور به ۴۰ درصد رسیده است. از پانل های خورشیدی فتو ولتاییک بیشتر در مناطق دور افتاده و کم جمعیت که هزینه انتقال انرژی و نصب تجهیزات توجیه ندارد مورد استفاده قرار می گیرد. اما در کشور های با فناوری پیشرفته مانند ژاپن، آلمان، ایالات متحده و.. به علت مسائل زیست محیطی و افزایش راندمان نسل جدید این سلول ها ظرفیت نصب با سرعت بالایی در حال افزایش است. در روش خورشید گرمایی با استفاده از نور آفتاب و تمرکز انرژی خورشید به روش های مختلف دمای آب را بالا می برند و در نهایت اختلاف دمای ایجاد شده بین آب گرم و سرد باعث جریان آب می شود که این حرکت سبب می شود توربینی که در مسیرش قرار دارد را به حرکت وا دارد و به این ترتیب الکتریسیته تولید می شود. یا آنقدر دمای آب را بالا می برند تا بخار تشکیل شود و با انرژی بخار توربین را به گردش در می آورند. برای تمرکز انرژی گرمایی خورشید از آینه های شلجمی استفاده می شود یا اینکه با استفاده از محفظه ای شیشه ای دمای اب را بالا می برند مانند همان پدیده ای که هنگام بسته بودن در های خودرو در تابستان در داخل خودرو اتفاق می افتد و دمای داخل خودرو بسیار بیشتر از دمای محیط می شود فقط به این دلیل که بازتابش از داخل محفظه نمی تواند از محفظه عبور کند و دوبار بازتابیده می شود.

نکته بحرانی در مورد توربین های بخار دما و فشار بخار است بخار ورودی به توربین باید آن قدر داغ باشد که بخار کاملاً خشک داشته باشیم تا در خروجی توربین که دما افت می کند قطرات آب تشکیل نشود در صورتی که قطرات آب در توربین تشکیل شود یک فاجعه رخ خواهد داد چون قطرات آب تشکیل شده در آن دما و فشار بالا به راحتی به پره های گرانقیمت توربین صدمه می زنند. از مزایای توربین بخار عمر مناسب و راندمان نسبتاً بالای آن است و از معایب آن می توان به مصرف زیاد منابع آبی و هزینه بالای مورد نیاز برای سرمایه گذاری اولیه اشاره کرد و هم چنین برای استارت این نیروگاه به زمان و فعالیت زیادی نیاز است و مشکلات خاص خود را دارد. هم چنین بهره برداری از نیروگاه بخار پیچیدگی های خاص خود را دارد.

۲.۲- آب: 

در این حالت پره‌های توربین به وسیله آب به حرکت در می‌آیند. این انرژی می‌تواند از حرکت آب پشت یک سد و یا حرکت آب یه وسیله نیروی جزر و مد تأمین گردد. توربین های آبی در مناطق پر آب نقش بزرگی در تولید انرژی ایفا می کنند این توربین ها انرژی آب ذخیره شده در ارتفاع بالا را به انرژی گردشی برای ژنراتور های خود تبدیل می کنند. معمولاً دور این نوع توربین ها پایین است در حالی که توربین های بخار و گاز دارای دور ۳۰۰۰ دور بر دقیقه و بالاتر هستند این نوع توربین دور پایینی دارد و از آن جا که دور ژنراتور به فرکانس برق تولیدی ارتباط دارد تعداد قطب های توربو ژنراتور های آبی بیشتر است تا در دور کم همان فرکانس ۴۰ هرتز را تحویل دهند. از مزایای این نوع نیروگاه می توان به تولید برق بدون نیاز به سوخت های فسیلی، کمک به کاهش آلودگی هوا، توانایی ذخیره سازی انرژی با استفاده از سیستم تلمبه ای ذخیره (پمپاژ آب با استفاده از برق مازاد در ساعات کم باری به ارتفاع بالا و استفاده از آب پمپ شده در ارتفاع برای حرکت توربین در ساعات اوج) و قابلیت بالای کنترل بار اشاره کرد. ولی از مشکلات آن می توان به هزینه بالای اولیه برای ساخت نیروگاه اشاره کرد همذچنین فعالین محیط زیست در باره مشکلاتی که این نوع نیروگاه ها برای ماهی ها ایجاد می کنند اعتراض دارند که امروزه توربین هایی ساخته شده که برای ماهی ها مشکلات کمتری ایجاد می کنند.

۲.۳- باد: 

توربین های بادی هم از دیگر انواع توربین هستند که از طبیعت برای تولید انرژی الکتریکی کمک می گیرند اما در بعضی توربین‌ها فشار باد به صورت مصنوعی از طریق انرژی نور خورشید و یا سوختن سوخت‌ها به وجود می‌آید. توربین ها بادی باید در مناطقی نصب شوند که سرعت باد مناسب باشد و این وزش در طول سال آن قدر ادامه داشته باشد که نصب این نوع نیروگاه ها صرفه اقتصادی داشته باشد. حتی سرعت خیلی بالای باد هم برای این نوع توربین مناسب نیست. تا کنون تمام انواع توربین هایی که درباره آن صحبت شد دارای ژنراتور سنکرون بودند ولی توربین بادی نیاز به ژنراتور آسنکرون دارد. نوع جدیدی از توربین های بادی هم با نام برج های خورشیدی پا به عرصه تولید انرژی الکتریکی گذاشته اند که باد به صورت مصنوعی در آن ها جریان می افتد. با استفاده از انرژی خورشید هوای داخل برج گرم می شود هوای گرم تمایل دارد به سمت بالا حرکت کند سپس با مکشی که به وسیله برج ایجاد می شود همانند آن چه در دودکش ها اتفاق می افتد هوای گرم به سمت بالا حرکت می کند و سرعت می گیرد. حرکت هوای گرم سبب چرخش توربینی می شود که ژنراتور را دور می دهد. منبع این انرژی را هم خورشید می دانند و یکی از نیروگاه های خورشیدی گرمایی به حساب می آید.

۲.۴- گازهای داغ: 

توربین گازی در حقیقت مانند یک موتور جت هواپیماست و خود از یک کمپرسور، محفظه احتراق و توربین تشکیل شده است. این توربین با استفاده از انرژی بالای گاز داغ حاصل از انفجار در محفظه احتراق به گردش در می آید. به همین دلیل به آن توربین گازی می گویند. سوخت این نوع توربین گازوییل و گاز طبیعی است که البته گاز طبیعی سوخت بهتری برای آن محسوب می شود و راندمان بیشتر داشته و هزینه و مشکلات بهره برداری کمتری دارد. ولی این توربین ها معمولاً دو سوخته هستند چون در شرایطی که ممکن است گاز طبیعی در دسترس نباشد در فرایند تولید الکتریسیته خللی ایجاد نشود. بنابراین گازوییل سوخت دوم محسوب می شود از مزایای این نیروگاه می توان به زمان نسبتاً کم برای ساخت تا بهره برداری، آمادگی بالا برای استارت و استارت مجدد، قابلیت جمع آوری و جابجایی از یک منطقه به منطقه دیگر هزینه اولیه پایین برای سرمایه گذاری و زودبازده تر بودن نسبت به سایر نیروگاه ها اشاره کرد. از معایب این نیروگاه می توان به راندمان پایین و هزینه بالای بهره برداری اشاره کرد.

به همین دلیل و به منظور افزایش راندمان این نوع نیروگاه از توربین‌های گازی مرکب که انرژی خود را به طور هم‌زمان از آب و فشار گاز می‌گیرنداستفاده می گردد در این نیروگاه‌ها انرژی مورد نیاز به وسیله سوختن گاز طبیعی و از طریق گازهای داغ در یک توربین گازی تأمین می‌گردد و از مازاد انرژی برای گرم کردن آب و تبدیل بیشتر انرژی استفاده می‌شود. راندمان این نیروگاه‌ها معمولاً بالاتر از ۶۰٪ است.

لازم به ذکر است روش های تولید انرژی اشاره شده در بالا مرسوم ترین و پر کاربرد ترین روش ها می باشد ولی در حال حاضر روش های دیگری نیز جهت تولید انرژه الکتریکی در جهان استفاده می گردد که مختصراً به آن اشاره می شود:

۲.۵- تولید الکتریسیته به کمک علم الکترونیک: 

روش های دیگری هم برای تولید انرژی الکتریسته وجود دارند که به کمک علم الکترونیک انرژی الکتریکی تولید می کنند و کمتر به تجهیزات مکانیکی نیاز دارند و بیشتر در مقیاس کوچک و برای وسایل الکترونیکی و وسایل قابل حمل مورد استفاده قرار می گیرند. که از آنجمله می توان به قطعات ترمو الکتریک، ترمو یونیک و تومو ولتاییک که با گرما تولید الکتریسیته می کنند اشاره کرد. معمولاً از سلول های ترمو الکت ریک در دما های پایین تر استفاده می شود. هم چنین سلول های پیزوالکتریک که در نتیجه بار یا فشار مکانیکی تولید الکتریسیته می کنند. مثلاً اخیرا با نصب این سلول ها در پیادرو ها توانسته اند از قدم زدن افراد الکتریسته تولید کنند. و نوع دیگر از قطعات الکترونیکی بتاولتاییک ها هستند که با تابش رادیو اکتیو تولید الکتریسیته می کنند. روش دیگری که موسوم به نیروگاه MHD است و در دست مطالعه قرار دارد روش تولید انرژی الکتریکی از راکتور های هسته ای است که بر اساس دینامیک مایع کار می کند. و نوع دیگر روش تولید انرژی روش اسموتیک است که و در جایی امکان پذیر است که آب شور و شیرین با یکدیگر ترکیب می شوند. (دلتا ها از این محل ها هستند.)

۲.۶- تولید الکتریسیته الکتروشیمیایی: 

روش های تولید الکتریسته الکتروشیمیایی هم وجود دارند که اهمیت ویژه ای برای کاربرد های قابل حمل نقل دارند. انرژی الکتریکی می تواند به وسیله سلول های بسته تولید می شوند که مانند باتری ها کار می کنند. این روش بیشتر برای ذخیره انرژی مورد استفاده قرار می گیرد تا تولید انرژی الکتریکی. اما سلول های باز الکتروشیمیایی که با نام پیل سوختی یا سلول سوختی شناخته می شوند بیشتر برای تولید انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه تحقیقات زیادی روی توسعه پیل های سوختی انجام شده است که سبب پیشرفته تر شدن و کاراتر شدن آن ها شده است. پیل های سوختی می توانند الکتریسیته را هم از سوخت طبیعی و هم از سوخت های ترکیبی فراهم کنند و همین طور می توان از آن ها برای تولید الکتریسیته و هم برای ذخیره الکتریسیته استفاده کرد.

۲.۷- روش اقیانوس گرمایی: 

در این روش با استفاده از تفاوت دمای کم بین آب در اعماق اقیانوس و آب گرم تر سطح اقیانوس یک مسیر از آب به وجود می آورند که این آب هنگام حرکت یک توربین را می چرخاند و تولید الکتریسیته می کند.

3. تولید انرژی الکتریکی از طریق موتورهای احتراق داخلی

برای تولید انرژی الکتریکی در مقادیر یا مقیاس‌های پایین معمولاً از موتورهای الکتریکی که به وسیله سوخت دیزل، بیوگاز و یا گاز طبیعی به حرکت در می‌آیند استفاده می‌شود. از موتورهای دیزل معمولاً برای سیستم‌های پشتیبانی و یا برق اضطراری در ولتاژهای پایین استفاده می‌شود. اما بیوگاز معمولاً در محل تولید یعنی در مکان‌هایی مانند محل‌های دفع زباله یا فاضلاب سوزانده می‌شود و به وسیله یک موتور متناوب و یا میکروتوربین به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

4. تولید انرژی الکتریکی از طریق باتری خورشیدی

برعکس صفحات متمرکز کننده نور خورشید برای ایجاد حرارت، باتری‌های خورشیدی نور خورشید را به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. با این که استفاده از نور خورشید رایگان است و نور خورشید در بسیاری از مناطق به راحتی قابل دسترسی است اما قیمت تمام شده برق تولیدی از این روش در مقایسه با تولید با روش‌های تولید انرژی الکتریکی در سطح کلان (نیروگاه‌ها) گران تر تمام می‌شود. هم چنین راندمان پایین سلول‌های خورشیدی سیلیکونی (نزدیک به ۳۰٪) استفاده از آن ها را با مشکل روبه‌رو کرده‌است. امروزه از باتری‌های خورشیدی معمولاً در مناطق دورافتاده‌ای که امکان دسترسی به شبکه برق وجود ندارد و یا به عنوان منبع الکتریکی تکمیلی در واحدهای مسکونی یا تجاری استفاده می‌شود. پیشرفت‌های اخیر در زمینه ساخت باتری‌های خورشیدی و همچنین یارانه‌های در نظر گرفته شده به وسیله انجمن‌های محیط زیست باعث شده تا روند پیشرفت و استفاده از این منابع روزبه‌روز رشد کند.

نگاهی به تاریخچه صنعت برق ایران

مقدمه: در سال ۱۸۷۱ میلادی (برابر با ۱۲۵۰ خورشیدی) ماشین گرام اختراع شد. این اختراع گامی اساسی در راه ایجاد صنعت برق تجاری بود، زیرا پس از آن تبدیل انرژی مکانیکی (و هر نوع انرژی دیگری که بتوان از آن کار مکانیکی به دست آورد) به انرژی برقی ممکن گردید. ماشین گرام، حلقهء گرام، آهنربای گرام، یا دینام گرام یک مولد الکتریکی است که جریان مستقیم تولید می کند و نام آن از مخترع بلژیکی اش زنوب گرام گرفته شده است. یازده سال پس از آن، درسال ۱۸۸۲ میلادی (برابر با ۱۲۶۱ خورشیدی) توماس ادیسون نخستین مؤسسه برق تجاری خود را برای تأمین روشنایی در یکی از خیابان های نیویورک افتتاح کرد.  بیان دو واقعه مهم بالا برای درک رابطه زمانی بین تاریخ پیدایش صنعت برق در جهان و در ایران خالی از فایده نیست. چنان که خواهد آمد، اولین مولد برق در ایران، سه سال بعد از مؤسسه برق توماس ادیسون در سال ۱۲۶۴ خورشیدی به کار افتاد.

ماشین گرام

آشکارا باید پذیرفت که برق و چگونگی ورود آن به ایران در گام های نخست، از زمینه‌های مهم اقتصادی و اجتماعی و فرهنگی برشمرده نمی‌شد و داده‌ها و اطلاعات مربوط به آن با دقت دنبال نمی‌شد. این روند شاید بدین خاطر بوده که برق یک پدیده صنعتی پیچیده، خطرناک و سرمایه بر بود و آینده‌ روشنی نیز برای آن پیش‌بینی نمی‌شد.

به همین خاطر میزان اثرپذیری آن نیز در سطح جامعه ناشناخته بود و هرگز نتوانست با تلگراف که چند دهه پیش از آن به پهنه کشور گام نهاد رقابت کند و از اهمیت سیاسی برخوردار شود. سیاست مردان سرمایه‌دار و سرمایه‌گذار دوران قاجار را یا به خود جلب نکرد و یا آن یکی دو نفری نیز که بدان پرداختند، در میانه راه بدان پشت کردند (ماجرای دریافت امتیاز‌نامه برق و … توسط مشیرالسلطنه) از دیگر سو بیگانگان نیز گرایشی را که برای بهره‌گیری و مدیریت (امنیتی - اطلاعاتی) خطوط تلگراف سرتاسری در کشور از خود نشان می‌دادند، در این باره نشان ندادند و مقامات نیز برای برپایی و مدیریت آن سر و دست نشکستند. در نتیجه مسایل مربوط به برق به سکوت یا با بی‌اعتنایی روبرو بود. 

امروزه اطلاعات مربوط به ورود تلگراف و ایجاد شبکه‌های ملی و فراملی تلگراف بسیار دقیق‌تر و با جزئیات بیشتری در دسترس است. مقاماتی که آن ها را اداره می‌کردند را می‌شناسیم، ایرانی هایش همه دارای القاب بودند و برای دستیابی به مقام ریاست بر آن بر هم سبقت می‌گرفتند.

تلگرافخانه‌ها مانند مکان های مقدس، امام زاده‌ها و … به صورت پایگاهی برای بست‌نشینی درآمده بود و شایان یادآوری است که این پایگاه ها در ماجرای مشروطیت و دیگر هیجان های سیاسی و اجتماعی ایران نقش بسیار برجسته‌ای بازی کردند. 

در برابر اطلاعات مربوط به برق به ویژه در فاصله سال های ۱۲۷۹ تا ۱۲۸۳ خورشیدی؛ نارسا، مبهم و ناشناخته و پرسش برانگیز به دست ما رسیده است. منابع ارزشمندی که هم زمان ورود برق بدان پرداخته باشند و جزئیات مربوط به حق تقدم ها و ماجراهای وابسته به نصب و بهره‌برداری از مولدهای برق را باز گویند و سرنوشت این مولدها را دنبال کنند کمابیش نارسا هستند و اسناد یا گزارش هایی که به طور تردیدناپذیری بر این اقدامات روشنی بخشند، کم و حتی ناچیز بوده و اسناد بر جای مانده نیز از بافت و یک دستی مناسبی برخوردار نیستند. 

بسیاری از اطلاعات اولیه افواهی و از راه گوش به گوش به نوشته‌ها راه یافته‌اند و نویسندگان همین نوشته‌های اندک و برجای مانده نیز برای بررسی درستی و نادرستی مطالب مطرح شده یا به همین اسناد اولیه دسترسی نداشتند و یا اهمیت آن ها را ناچیز برمی‌شمردند. به همین خاطر از بررسی و ارزیابی مسایل و تاریخ‌های هر رخداد و دنبال کردن مطالب آن ها در هیچ کدام به طور جدی خبری نیست.

سال ۱۲۶۴ خورشبدی در زمان ناصرالدین شاه قاجار، مولدی به قدرت تقریبی ۳ کیلو وات به منظور تأمین روشنایی بخشی از کاخ سلطنتی برای نخستین بار وارد ایران شد و به بهره برداری رسید.  از مدارک تاریخی چنین برمی آید که کار خرید و وارد کردن این مولد به ایران، از یکی دو سال پیش از آن در جریان بوده است. موتور این مولد از نوع Otto و سوخت آن گاز حاصل از تبدیل زغال سنگ بود. بدین ترتیب بهره برداری از نخستین مولد برق در ایران به ۱۴ سال پس از اختراع ماشین گرام و ۳ سال بعد از مؤسسه برق رسانی توماس ادیسون برمی گردد. سال ۱۲۸۲ خورشیدی یک دستگاه مولد برق با موتور نوع اتو-دویتس Otto-Deutz باقدرت ۱۲ اسب برای تأمین روشنایی حرم امام رضا (ع) به بهره برداری رسید. این مولد در سال ۱۲۷۹ شمسی به دستور مظفرالدین شاه قاجار خریداری شده بود. ۳ سال بعد مولد دیگری با قدرت ۲۵ اسب بخار خریداری و در کنار مولد اول نصب شد. مولد برق با موتور نوع اتو-دوتس Otto-Deut باقدرت ۱۲ اسب بخار

ناصرالدین‌شاه قاجار  (زاده ۲۵ تیر ۱۲۱۰ -درگذشته ۱۲ ردیبهشت ۱۲۷۵) مظفرالدین‌شاه قاجار  (زاده ۳ فروردین ۱۲۳۲ - درگذشته ۱۲ دی ۱۲۸۵)

سال ۱۲۸۳ خورشبدی امتیاز تأسیس کارخانه چراغ برق (و آجر و اسباب نجاری) به محمد حسین امین الضرب واگذار گردید. در امتیازنامه برای نخستین بار به تولید روشنایی برق به عنوان یک فعالیت تجاری و خدمت رسانی عمومی نگریسته شده بود. سال ۱۲۸۵ خورشبدی کارخانه برق حاجی امین الضرب تقریباً شش ماه بعد از صدور فرمان مشروطیت آماده بهره برداری گردید و بر طبق اعلامیه ای آماده پذیرش مشترکان شد. چنان که از اسم موسسه، یعنی اداره چراغ برق بر می آید، انرژی برق در ابتدا تنها برای تأمین روشنایی به کار می رفت و به همین علت تولید برق تنها به ۵ تا ۷ ساعت اول شب محدود می شد.

محمد حسین امین‌الضرب پایه‌گذار ورود برق به ایران

مولد کارخانه حاجی امین الضرب به قدرت ۴۰۰ کیلو وات، سه فاز و با ولتاژ ۲۲۰/۳۸۰ ولت بود و برق آن مستقیماً به شبکه فشار ضعیفی که تا شعاع ۸۰۰ متری اطراف کارخانه واقع در خیابان چراغ برق (امیرکبیر کنونی) کشیده می شد تزریق می گردید. تأمین روشنایی معابر نیز در محدوده فعالیت اداره چراغ برق در مقابل دریافت قیمت عادله در تعهد اداره بود. کار احداث شبکه، واگذاری انشعاب، سیم کشی داخلی مشترکان و نصب چراغ تماماً بر عهده اداره چراغ برق بود و این وضع تا سال ها پس از افتتاح کارخانه ادامه داشت.

بهای برق بر حسب تعداد شعله ها و قدرت چراغ های نصب شده (۱۶، ۲۵، یا ۳۲ شمسی) محاسبه و از مشتر کان دریافت می گردید.

از سال ۱۳۰۰ تا ۱۳۱۰ خورشبدی 

از اوایل سال های ۱۳۰۰ به بعد، با آگاهی و علاقه مند شدن بخش خصوصی به مزایای برق، رفته رفته در شهرهای بزرگ و کوچک ایران، تأسیساتی برای تولید و توزیع و فروش برق ایجاد شد. این گونه فعالیت ها عموماً در مقیاس های کوچک و محدود و به طور کلی منفک از یکدیگر انجام می گرفت و البته نیاز به هماهنگی هم در شرایط آن روزهای نخستین احساس نمی شد در همین دوران برخی از کارخانه های صنعتی جدیدالتأسیس هم دارای تجهیزات برق اختصاصی شدند که داد و ستدهایی نیز با مؤسسات برق شهری داشتند.

سال ۱۳۱۰ خورشبدی

برای نخستین بار، شبانه روزی کردن برق در تهران در میان دولت مردان آن زمان مطرح شد و اقدامات اولیه برای تحقق آن صورت گرفت.

سال ۱۳۱۶ خورشبدی

پس از شش سال و با گذراندن نشیب و فراز های بسیار، بلآخره در تاریخ ۲۵ شهریور ۱۳۱۶ خورشیدی نیروگاه بخاری ساخت کارخانه اشکودای چکسلواکی با قدرت ۴x۱۶۰۰= ۶۴۰۰ کیلو وات در محل کنونی شرکت برق منطقه ای تهران نصب شد و به بهره برداری رسید. 

با وجود آن که در تهران به علت وسعت شهر و موقعیت سیاسی و اجتماعی آن، سرمایه گذاری دولتی در کار برق رسانی پیش از همه شهرهای دیگر آغاز شد، بخش خصوصی هم در امور برق رسانی در تهران فعالیت قابل توجهی داشت به نحوی که در سال ۱۳۴۱ خورشیدی یعنی سال تأسیس سازمان برق ایران تعداد شرکت های خصوصی که هر یک در بخشی از شهر تهران فعالیت داشتند به ۳۲ شرکت رسیده بود.

از سال ۱۳۲۷ تا ۱۳۳۴ خورشبدی 

برنامه هفت ساله اول عمرانی کشور به اجرا در آمد که در آن سهمی هم برای توسعه صنعت برق در کشور با هدف تأمین مصارف خانگی شهرها و فراهم کردن رفاه اجتماعی منظور شده بود. دراین دوران، سازمان برنامه تعدادی مولدهای دیزلی ۵۰ و ۱۰۰ و ۱۵۰ کیلو واتی را خریداری کرد و با بهره ۳ درصد به شهرداری ها و شرکت های برق خصوصی فروخت و چون دریافت کنندگان کمک سازمان برنامه می بایست توانایی های لازم را برای تقبل ۵۰ درصد از سرمایه گذاری ها را داشته باشند، طبعاً اعطای کمک ها، به امکانات مالی شهرها و مؤسسه های وام گیرنده بستگی داشت. به هر صورت در پایان برنامه اول، جمع قدرت نامی نصب شده در کشور به ۴۰ مگاوات و میزان انرژی تولیدی سالانه به حدود ۲۰۰ میلیون کیلو وات ساعت رسید.

از سال ۱۳۳۴ تا ۱۳۴۱ خورشبدی 

در این سال ها برنامه هفت ساله عمرانی دوم کشور اجرا شد. سهم برق در این برنامه، با هدف افزایش تولید برق، کاهش هزینه های تولید و پایین آوردن سطح عمومی نرخ ها درنظر گرفته شده بود.

در این برنامه بنابر توصیه کارشناسان خارجی و داخلی، برای توسعه تأسیسات برق چهار حوزه فعالیت به شرح زیر منظور گردید:

- منطقه خوزستان 

- منطقه تهران 

- شهرهای بزرگ 

- شهر های کوچک 

بدین ترتیب می توان گفت که اندیشه فراتر رفتن از محدوده هر شهر در کار توسعه صنعت برق،در برنامه دوم شکل گرفت. شروع به کاراحداث نیروگاه های برق آبی مهم کشور شامل سد دز (با ظرفیت اولی ۱۳۰ مگاوات)، سد کرج (با ظرفیت ۹۱ مگاوات  و سد سفیدرود (با ظرفیت اولیه ۳۵ مگاوات) هم چنین نیروگاه حرارتی طرشت (به قدرت ۵۰ مگاوات) ازدستاوردهای این دوره است.

سال ۱۳۴۱ خورشبدی

برنامه سوم عمرانی کشور آغاز شد. با پذیرش نقش زیر بنایی صنعت برق، در این برنامه نیز اعتبارات قابل توجهی برای این صنعت تخصیص داده شد. 

در این برنامه که ۵/۵ سال به طول انجامید (تا آخر سال ۱۳۴۶)، در مجموع، مبلغ ۲۱ میلیارد ریال در صنعت برق هزینه گردید که به طورکلی سه بخش را در بر می گرفت:

- تأمین برق مراکز عمده مصرف: 

شامل شهرهای تهران، اصفهان، شیراز، مشهد، تبریز، رشت، همدان و ساری؛ 

- تأمین برق ۱۷ شهر متوسط کشور:

شامل شهرهای آمل، چالوس، اردبیل، مراغه، لاهیجان، ارومیه، یزد، بهشهر، بوشهر، قزوین ،کرج، بابلسر و کرمانشاه؛ 

- تأمین برق شهرهای کوچک:

در همین برنامه، تشکیل سازمان برق ایران به منظور اشراف کلی و اعمال مدیریت بر برنامه ریزی و اجرای طرح های تولید و ایجاد مؤسسات تولید، انتقال و توزیع برق و هدایت سرمایه گذاری ها در بخش برق پیش بینی شده بود این سازمان درتاریخ ۱۳ دی ماه ۱۳۴۱ خورشیدی رسماً تشکیل یافت و تا پایان سال ۱۳۴۴ خورشیدی که عملاً در وزارت آب و برق ادغام شد به انجام وظایف خود ادامه داد.

سال ۱۳۴۳ خورشبدی

قانون تأسیس وزارت آب و برق در تاریخ ۱۶ فروردین سال ۱۳۴۳ به دولت ابلاغ شد در بخش برق، وظایف زیر برعهده این وزارت خانه قرار می گرفت:  

- تهیه و اجرای برنامه ها و طرح های تولید و انتقال نیرو به منظور تأسیس مراکز تولید برق منطقه ای و ایجاد شبکه های فشار قوی سراسر کشور؛ 

- اداره تأسیسات برق که به موجب بند بالا ایجاد می شود و بهره برداری از آن ها؛

- نظارت بر نحوه استفاده از نیروی برق؛ 

سال ۱۳۴۴ خورشبدی

سازمان برق ایران در سال ۱۳۴۴ به عنوان واحد برق در وزارت آب و برق ادغام شد، و سازمان های دیگری هم که تا آن زمان به توسط سازمان برنامه، سازمان برق ایران یا به نحو دیگر به وجود آمده بودند تحت پوشش نظارتی وزارت آب و برق قرار گرفتند. 

در آذر ماه همین سال اساسنامه شرکت های برق منطقه ای تدوین شد و بدین ترتیب تعداد ۱۰ شرکت برق منطقه ای (علاوه بر سازمان آب و برق خوزستان که از سال ۱۳۳۹ ایجاد شده بود) تشکیل یافت که عبارت بودند از شرکت های برق منطقه ای (تهران)، (اصفهان)، (خراسان)، (آذربایجان)، (فارس)، (مازندران)، (گیلان)، (جنوب شرقی ایران)، (کرمانشاهان) و (همدان و کردستان).

با تشکیل شرکت های برق منطقه ای، صنعت برق کشور صورتی سازمان یافته و منسجم به خود گرفت. حوزه های زیر پوشش این شرکت ها در ابتدا تمامی مساحت کشور را شامل نمی شد و نوعاً از تقسیمات کشوری نیز پیروی نمی کرد تعداد و حوزه های جغرافیایی شرکت های برق منطقه ای با گذشت زمان مشمول اصلاحاتی گردید به طوری که درحال حاضر تعداد آن ها به ۱۶ می رسد و در مجموع تمامی کشور را پوشش می دهند.

سال ۱۳۴۷ خورشبدی

برنامه چهارم عمرانی آغازشد. در این برنامه که تاپایان سال ۱۳۵۱ خورشیدی ادامه داشت، نگرش به صنعت برق به عنوان یک صنعت زیربنایی و با دید کلان نگر صورت گرفت. احداث خطوط انتقال نیروی سراسری و تأسیس نیروگاه های نسبتاً بزرگ آبی و حرارتی در طی این برنامه نضج گرفت، به طوری که در طول برنامه، جمع قدرت نامی نصب شده در کشور از ۱۵۵۹ مگاوات به ۳۳۵۴ مگاوات (با رشد متوسط سالانه ۱۶ درصد) و تولید انرژی برق از ۴۱۳۳ میلیون کیلووات ساعت به ۹۵۵۳ میلیون کیلووات ساعت (ارشد متوسط سالانه ۲/۱۸ درصد) بالغ گردید و تعداد مشترکان در تعرفه های مختلف به ۱۶۶۹ هزار رسید. 

در طی این برنامه، مسئولیت برق نزدیک به ۱۹۰ شهر کشور بر عهده وزارت آب و برق قرار گرفت. برق مورد نیاز شهرهای کوچک، شهرک ها و تعدادی از روستاهای برق دار به توسط بخش خصوصی و یا زیرنظر و با مدیریت شهرداری ها تأمین می شد. تعداد روستاهای برق دار کشور از ۱۴۸ روستا درآغاز برنامه، به ۴۹۱ روستا در پایان سال ۱۳۵۱ خورشیدی رسید.

سال ۱۳۴۸ خورشبدی

به منظور استفاده صحیح تر از منابع و امکان برقراری داد و ستد انرژی برقی بین مناطق و کار تولید و انتقال برق به طور کلان، شرکت تولید و انتقال نیروی برق ایران (توانیر) از سال ۱۳۴۸ خورشیدی آغاز به کار کرد. اساسنامه و شرح وظایف این شرکت، بنابر ضرورت های زمان تا کنون سه بار مورد تجدید نظر قرار گرفته است. از سال ۱۳۷۵ تا کنون، این شرکت با نام « سازمان مدیریت تولید و انتقال نیروی برق ایران (توانیر) »، فعالیت ها و مأموریت های معاونت امور  برق وزارت نیرو را نیز برعهده دارد و هدف ها و وظایف زیر را دنبال می کند: 

- تهیه و تدوین و پیشنهاد استراتژی ها و سیاست ها و برنامه های برق کشور؛

- برنامه ریزی، نظارت، کنترل و هدایت برق کشور؛

- ایجاد هماهنگی و نظارت بر شبکه سراسری برق؛

- برنامه ریزی و نظارت بر مصارف مختلف برق کشور؛

- حفظ یکپارچگی و پایداری شبکه سراسری برق کشور؛

سال ۱۳۵۲ خورشبدی

برنامه پنجم عمرانی از این سال آغاز شد و تا پایان سال ۱۳۵۶ خورشیدی ادامه یافت و سیاست های زیر بر اجرای برنامه ای صنعت برق در این برنامه حاکم بود: 

- احداث واحدهای بزرگ حرارتی در شمال و جنوب کشور به لحاظ دسترسی آسان تر به منابع سوخت و سواحل دریا؛ 

- ایجاد سد بر روی رودخانه های بزرگ؛

- تأمین برق مناطق دور افتاده کشور با استفاده از نیروگاه های دیزلی؛ 

در سال های برنامه پنجم، معادل ۱۳۳۲ مگاوات برظرفیت نیروگاه های گازی کشورافزوده شد که علت اصلی آن تأخیر در بهره برداری از نیروگاه های آبی در دست احداث بود دراین برنامه، تأسیس نیروگاه های هسته ای نیز در دستور کار قرارداشت که علی رغم هزینه ها و تبلیغات فراوان، نتیجه مشخصی عاید نساخت. 

به هر صو رت قدرت نصب شده در پا یا ن بر نا مه به ۷۱۰۵ مگا وات (با ۲/۱۶ درصد رشد متوسط سالانه)، انرژی سالانه تولید شده به ۱۸۹۸۴ میلیون کیلووات ساعت (با ۷/۱۴ درصد رشد سالانه) رسید و تعداد مشترکان به ۳۱۰۵ هزار بالغ گردید. تا پایان این برنامه تعدادی از روستاهای کشور نیز از برق بهره مند شدند.

سال ۱۳۵۳ خورشبدی

با توجه به این که نهادها و سازمان های مختلفی دست اندرکار مقوله انرژی در کشور بودند و هماهنگی بین آن ها ضروری می نمود، به موجب لایحه قانونی مصوب ۲۸ بهمن ۱۳۵۳ خورشیدی با محول شدن برنامه ریزی جامع فعالیت های مربوط به انرژی کشور، نام وزارت آب و برق به وزارت نیرو تغییر کرد.

سال ۱۳۵۷ خورشبدی

با پیروزی انقلاب اسلامی، بازنگری اساسی در خط مشی های صنعت برق و هماهنگ ساختن آن ها با هدف های عالی انقلاب ضرورت یافت. عنایت به مفهوم خودکفایی، سرما یه گذاری در کارخانه های تولید کننده تجهیزات مورد نیاز صنعت برق، کوتاه کردن دست مشاوران و پیمانکاران خارجی و توجه به بهره گیری بهینه از توانایی های داخلی، صنعت برق را در راستای تازه ای قرارداد، فراهم کردن امکان استفاده گسترده از انرژی برق برای توسعه اقتصادی، اجتماعی و رفع محرومیت ها، افق های جدیدی را فراروی مسئولان صنعت قرار داد.

از سال ۱۳۵۸ تا ۱۳۶۷ 

در این سال ها که هشت سال آن مقارن با جنگ تحمیلی عراق علیه جمهوری اسلامی ایران بود. صنعت برق ایران خود را مؤظف می دید که علاوه بر نگهداری و بهره برداری از تأسیسات موجود خود برای حمایت ازمردم و دفاع از پشت جبهه، توسعه های لازم را نیز چه در امر تولید و انتقا ل وچه در جهت توزیع و خدمت رسانی به مشترکان انجام دهد. برق رسانی به روستاها که تا پایان سال ۱۳۵۷ در ۴۲۳۷ روستاهای نزدیک شهرها تحقق یافته بود به صورت یکی ازمحورهای اساسی فعالیت های صنعت برق درآمد به طوری که در طی دوران جنگ تحمیلی، علی رغم همه دشواری ها، سالانه به طور متوسط بیش از ۱۸۰۰ روستا برقدار گردید و بدین ترتیب در انتهای سال ۱۳۶۷ تعدادروستاهای برق دار کشور از ۴۲۳۷ روستا به ۲۲۵۴۱ روستا رسیده بود. درسال های اولیه پس ازپیروزی انقلاب اسلامی و در طی دوران جنگ تحمیلی، با وجود همه مشکلات ناشی از جنگ، صنعت برق به رشد همه جانبه خود ادامه داد.

از سال ۱۳۶۸ تا کنون 

با پایان گرفتن جنگ تحمیلی، ابتدا ترمیم خسارت ها وخرابی های دوران جنگ در کانون توجه مدیران و مسئولان صنعت برق قرار گرفت. به عنوان مثال، بررسی ها نشان می داد که از قدرت نصب شده کشور، معادل ۲۲۱۰ مگاوات در اثر آسیب های جنگ از مدار خارج است. با احتساب تأسیسات انتقال نیرو و سایر تجهیزات می توان تصور کرد که بازسازی ویرانه های بازمانده از جنگ چه کوشش و تلاش عظیمی را طلب می کرده است. ترمیم خسارت ها که از نیمه دوم سال ۱۳۶۷ آغاز شده بود با سه سال کار شبانه روزی به انجام رسید و تا پایان سال ۱۳۷۰ واحد ها و تأسیسات آسیب دیده مجدداً در مدار قرار گرفتند. پس از خاتمه جنگ، فعالیت های صنعت برق که تا آن زمان از دشواری های روز به روز جنگ تأثیر منفی می گرفت، سامانمندی بیشتری یافت وهمگام با دو برنامه اول و دوم توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی جمهوری اسلامی ایران به پیش رفت. 

مقایسه ارقام مهم عملکرد صنعت برق در پایان سال ۱۳۷۶ که ۹ سال از طول برنامه های اول و دوم گذشته و دو سال به پایان برنامه دوم مانده بوده است با ارقام مربوط به ابتدای برنامه، جهش صنعت برق را آشکار می سازد. 

واضح است که ارقام بالا و مقا یسه آن ها تنها گوشه های کوچکی از صحنه وسیع یک تلاش همه جا نبه را نشان می دهند و تحقق این ارقام مستلزم به ثمر رسیدن کوشش ها و پشتیبانی های فراوانی بوده است که متأسفانه این گاه شمار مختصر، حوصله پرداختن به همه آن ها را ندارد، در این جا تنها به بیان این نکته اکتفا می کنیم که توجه به نیروی انسانی به عنوان سرمایه اصلی صنعت برق، پس از پیروزی انقلاب اسلامی و به ویژه در دوران بازسازی بعد از جنگ تحمیلی از راه کارهای اصلی صنعت بوده است 

آموزش این نیروها برای ارتقاء کیفیت و شکوفا ساختن استعداد های خدادادی آن ها، هم چنین سازماندهی نیروها در جهتی که هدف های کمی و کیفی برنامه ها را برآورده سازد و هیچ یک از هدف های صنعت برق، از تأمین برق برای مصرف کنندگان گرفته تا بهبود بخشیدن به کیفیت خدمات و جلب رضایت مشترکان، کوشش در راه رسیدن به خود کفایی و ورود در بازارهای بین المللی و رقابت جهانی تحت الشعاع دیگری قرار نگیرد، همواره مورد توجه برنامه ریزان و مدیران صنعت بوده است. 

در نتیجه این کو شش ها، صنعت برق توانسته است با موفقیت بحران های دوران جنگ و پس از جنگ را پشت سر بگذارد و از لحاظ بین المللی نیز در جایگاهی در خور قرار گیرد. به طوری که بر اساس آمارهای سازمان ملل متحد، در سال ۱۳۷۴ خورشیدی ایران از نظر ابعاد صنعت برق در بین کشورهای خاورمیانه و غرب آسیا در مقام نخست قرارگرفت و در سطح جهانی نیز به مقام مقایسه بیست و یکم دست یافت.

تاریخچه ورود برق به ایران، درست یا غلط!

آشکارا باید پذیرفت که برق و چگونگی ورود آن به ایران در گام های نخست، از زمینه‌های مهم اقتصادی و اجتماعی و فرهنگی برشمرده نمی‌شد و داده‌ها و اطلاعات مربوط به آن با دقت دنبال نمی‌شد. این روند شاید بدین خاطر بوده که برق یک پدیده صنعتی پیچیده، خطرناک و سرمایه بر بود و آینده‌ روشنی نیز برای آن پیش‌بینی نمی‌شد.

به همین خاطر میزان اثرپذیری آن نیز در سطح جامعه ناشناخته بود و هرگز نتوانست با تلگراف که چند دهه پیش از آن به پهنه کشور گام نهاد رقابت کند و از اهمیت سیاسی برخوردار شود. سیاست مردان سرمایه‌دار و سرمایه‌گذار دوران قاجار را یا به خود جلب نکرد و یا آن یکی دو نفری نیز که بدان پرداختند، در میانه راه بدان پشت کردند (ماجرای دریافت امتیاز‌نامه برق و … توسط مشیرالسلطنه) از دیگر سو بیگانگان نیز گرایشی راکه برای بهره‌گیری و مدیریت (امنیتی - اطلاعاتی) خطوط تلگراف سرتاسری در کشور از خود نشان می‌دادند، در این باره نشان ندادند و مقامات نیز برای برپایی و مدیریت آن سر و دست نشکستند. در نتیجه مسایل مربوط به برق به سکوت یا با بی‌اعتنایی روبرو بود. 

امروزه اطلاعات مربوط به ورود تلگراف و ایجاد شبکه‌های ملی و فراملی تلگراف بسیار دقیق‌تر و با جزئیات بیشتری در دسترس است. مقاماتی که آن ها را اداره می‌کردند را می‌شناسیم، ایرانی هایش همه دارای القاب بودند و برای دستیابی به مقام ریاست بر آن بر هم سبقت می‌گرفتند.

تلگرافخانه‌ها مانند مکان های مقدس، امامزاده‌ها و … به صورت پایگاهی برای بست‌نشینی درآمده بود و شایان یادآوری است که این پایگاه ها در ماجرای مشروطیت و دیگر هیجان های سیاسی و اجتماعی ایران نقش بسیار برجسته‌ای بازی کردند. در برابر اطلاعات مربوط به برق به ویژه در فاصله سال های ۱۲۷۹ تا ۱۲۸۳ خورشیدی نارسا، مبهم و ناشناخته و پرسش برانگیز به دست ما رسیده است. منابع ارزشمندی که همزمان ورود برق بدان پرداخته باشند و جزییات مربوط به حق تقدمها و ماجراهای وابسته به نصب و بهره‌برداری از مولدهای برق را بازگویند وسرنوشت این مولدها را دنبال کنند کمابیش نارسا هستند و اسناد یا گزارش هایی که به طور تردیدناپذیری بر این اقدامات روشنی بخشند، کم و حتی ناچیز بوده و اسناد بر جای مانده نیز از بافت و یکدستی مناسبی برخوردار نیستند. 

بسیاری از اطلاعات اولیه افواهی و از راه گوش به گوش به نوشته‌ها راه یافته‌اند و نویسندگان همین نوشته‌های اندک و برجای مانده نیز برای بررسی درستی و نادرستی مطالب مطرح شده یا به همین اسناد اولیه دسترسی نداشتند و یا اهمیت آن ها را ناچیز برمی‌شمردند. به همین خاطر از بررسی و ارزیابی مسایل و تاریخ‌های هر رخداد و دنبال کردن مطالب آن ها در هیچ کدام به طور جدی خبری نیست.

شایان یادآوری است که هم اینک نیز اگر اسناد مربوط به برق مشهد با پشتکار آقای ممتحن میلانی نوه محمدباقر رضایوف برای اثبات حق‌تقدم جدش (محمدباقر میلانی نامور به تاجرباشی - رضایوف و معاون التجار) گردآوری نمی‌شد شاید هنوز هم این گروه از اسنادی که ایشان یافته و عرضه کرده‌اند در گوشه‌ای از بایگانی‌ها خاک می‌خورد. هم چنین اگر علاقه آقای مهندس حامد در ایجاد موزه صنعت‌برق روندی عملی نمی‌یافت ویا کتاب تاریخ صنعت‌برق توسط ایشان تدوین نمی‌شد شاید اسناد مهم خاندان امین‌الضرب درباره برق سر از جای دیگری در‌می‌آورد و در اختیار موزه برق تهران قرار نمی‌گرفت و در برابر دید گذاشته نمی‌شد و یا اگر کتاب هایی درباره تاریخ صنعت‌برق نگاشته نمی شد و توجه‌ها را بر‌نمی‌انگیخت، اسناد خاندان خلیلی یکی از مدیران سابق برق تهران در دوران جنگ دوم نیز در این باره به دست نگارنده نمی‌رسید. هنوز هم آثار و اسناد بسیاری در این زمینه وجود دارد که در بایگانی های نگهداری اسناد دولتی و خصوصی، در کتابخانه‌ها، در کنج خانه‌های پیشکسوتان صنعت برق و آب و یا در بایگانیهای نهادهای دولتی وابسته به این صنعت وجود دارند که شناسایی و طبقه‌بندی نشده و کمتر کسی از وجودشان آگاه است (شاید هم هیچکس). 

شایان یادآوری است که اگر حیدرخان عمواغلو مهندس برقی که در ماجراهای انقلابی دوران پیش و پس از مشروطیت حاضر بود و در ضمن در برق مشهد و تهران نیز به کار گل واداشته شده بود (به خدمت برق درآمده بود)، دست به کارهای پر هیاهوی سیاسی نمی‌زد و مورد توجه زندگی نامه نویسان چپ‌اندیش و راست‌اندیش قرار نمی‌گرفت، بسیاری از اطلاعات مربوط به برق در دوران و سال های حضور او در مشهد و تهران از ابهام و پیچیدگی بیشتری برخوردار می‌بود. 

شهرت وی به ویژه در میان روشنفکران چپ‌اندیش و الگو قراردادنش باعث شد که بعدها چگونگی حضور او را در مشهد و تهران بیشتر دنبال کنند. هر چند که پیش از چاپ خاطراتش توسط دکتر عبدالحسین نوایی (از روی دست‌نوشته‌های منشی‌زاده برگرفته از خاطره‌نویسی رودررو با حیدرخان) هر آنچه که درباره « وی » گفته یا شنیده می‌شد مانند « برق » که تخصص وی بود بیشتر افواهی و شفاهی به نظر می‌رسید. برای نمونه: از علامه محمد قزوینی و احمد کسروی، دو روایت متفاوت از حیدرخان مطرح شده است که دارای بخش‌های مشترک کمی هستند و به نظر می‌رسد که از دو فرد جداگانه در دو فضای متفاوت به طور شفاهی برگرفته شده باشند:

آ) از قول علامه قزوینی (از استادان نامور در زمینه فرهنگ و ادبیات و تاریخ در ایران) در مجله یادگار چنین مطرح شده است: 

« حیدرخان را مظفرالدین شاه و میرزا علی اصغرخان صدراعظم در مراجعت شاه از سفر اول به فرنگستان در سال ۱۲۷۹ شمسی به عنوان مهندس چراغ برق در باکو استخدام کردند و برای دایر کردن کارخانه چراغ برق مشهد مقدس فرستادند و او پس از یک سال و نیم به تهران آمد و در کارخانه چراغ برق مرحوم حاج حسین اقا امین‌الضرب استخدام شد. 

ب) احمد کسروی در تاریخ مشروطه ایران چنین نگاشته است: 

« این حیدر عمو اوغلی از مردم سلماس بوده ولی در قفقاز بزرگ شده و در تفلیس درس مهندسی برق می‌خوانده، درباره آمدن به ایران می‌گویند رضایوف که یکی از بازرگانان تبریز بوده چنین می‌خواهد که به بارگاه مشهد چراغ بکشاند و برای این کار به یک مهندس مسلمانی نیاز بوده، حیدر عمو اوغلی از آن جا به تهران آمده در کارخانه برق به کار می‌پردازد و چون شورش مشروطه پدید می‌آید یکی از هواداران آن می‌شود.» 

درباره این دو نقل قول نکات جالبی مطرح است: 

- هر دو راوی از افراد سرشناس و شناخته شده در تاریخ‌نگاری معاصر ایران هستند که به دقت نظر شهرت کافی دارند. 

- این دو گزارش ناهم خوانی های ریشه‌ای با هم دارند در گزارش نخست مظفرالدین‌شاه و میرزاعلی اصغرخان صدراعظم (اتابک اعظم) بانی کارند و در گزارش دوم رضایوف. 

خاطرنشان می‌سازد که تا پیش از چاپ کتاب « تاریخ صنعت‌برق در ایران » که بخش تاریخی آن را آقای مهندس محمدصادق حامد تهیه کرده بودند گزارش‌ها و اخبار پراکنده‌ای در لابه‌لای دست نوشته‌ها، مقالات، گزارش‌های گوناگون در زمینه برق و کتاب هایی که به نوعی وضعیت اقتصادی و اجتماعی دوران قاجار را مطرح می‌ساختند، وجود داشت که تدوین، نقد، یک دست و به هنگام نشده بودند. این کتاب نخستین اثری بود که به برخی از اطلاعات گذشته می‌پرداخت و ایشان با بررسی اسنادی که خانواده امین‌الضرب در اختیارشان قرار داده بودند و یا خودشان درمیان منابع گذشته یافته بودند، کار را انجام دادند. به طوری که کتاب از همان آغاز انتشار نگاه‌های بسیاری را به سوی خود کشاند. 

از سوی دیگر همزمان با این اقدام، برپایی یک موزه برق نیز در دست انجام بود، که با پشتکار و پیگیری مهندس حامد و همکارانشان گشایش یافت. بدین ترتیب پنجره‌های تازه‌ای در زمینه فعالیت های پیشین صنعت‌برق پیاپی گشوده می‌شد. در همین رهگذر بود که چالش پیشگامی در کنار ادای وظیفه نسبت به پیشگامان و پیشکسوتان صنعت‌برق جایگاه ویژه‌ای یافت. که با جستجوی اسناد و مدارک جدید به مطرح شدن ادعاهای تازه انجامید، چون و چراها و چالش‌های پیش‌بینی نشده مطرح و کار بالا گرفت. کسانی به تکاپو افتادند تا حق را بر کرسی نشانند که دراین میان می‌توان به آقای غلامرضا ممتحن میلانی نوه حاج‌محمدباقر میلانی تاجرباشی (رضایوف) اشاره داشت که با شور و پشتکار، موضوع پیشگامی جد خود را دنبال می‌کرد. ایشان برای اثبات آرای خود به گردآوری اسنادی دست زد که هرچند وجود داشتند ولی هرگز پیش از آن بدان‌ها اهمیت داده نشده بود. از این روهیچ گاه بازنویسی و ارزیابی نیز نشده بودند و بیشتر می‌توان آنها را اسناد نو یافته است. 

نگارنده بر این باور است که تصمیم به چاپ و انتشار کتاب « یک صد سال صنعت‌برق در ایران » نیز که با شتابی فزاینده، به منظور آماده شدن برای زمان برگزاری « آیین های یک صدمین سال صنعت‌برق » در کشور، تدوین و منتشر شد، در همین راستا و در پی توجه روزافزون به شناخت تاریخی ماجراهایی که بر این صنعت رفته، شکل گرفت. در این کتاب نیز اسناد و مدارک جدیدی در زمینه‌های گوناگونی و در ابعادی گسترده مطرح شد. 

ولی از آن جا که برای بازنویسی اسناد و انجام تحلیل های لازم زمان کافی در دسترس نبود، خود به خود نادرستی‌هایی چند به ویژه درباره تاریخ ها و نام ها بدان راه یافت. برای رفع همین تنگناها و کمبودها و هم چنین پاسخ به استقبال خواستاران کتاب باعث شد تا اینک چاپ دوم کتاب در چارچوب منطقی‌تر تدوین و آماده شود و بزودی آن را در دسترس خواهیم داشت. شایان یادآوری است که در تلاشی هم رو چاپ دوم کتاب « صنعت‌برق در ایران » نیز که با نام جدید « صنعت‌برق ایران در آیینه تاریخ » هم راه با افزایش مطالب و سندهای بیشتر، در شکلی مناسب به تازگی از سوی برق تهران چاپ و انتشار یافته است و با خبریم که همه شرکت های برق منطقه‌ای نیز در این زمینه کوشا شده و کارهای چشمگیری را انجام داده و می‌دهند که در این میان می‌‌توان به « یک صدسال تاریخ برق در گیلان »، « تاریخچه صنعت‌برق در خوزستان » اشاره کرد. بدین ترتیب گواه آنیم که رویکرد به تهیه تاریخ با شیوه‌های نوین تاریخ‌نگاری در صنعت‌برق جدی‌تر دنبال می‌شود. 

به هر حال با پیدایش این فضای تازه به نظر می‌رسد که اینک ارزیابی منابعی که دست مایه تاریخ‌نگاری در صنعت‌برق به شمار می‌آیند از اهمیت برخوردار شده باشند. ولی باید خاطرنشان ساخت که در اثر اشتباهات یا اطلاعات نادرستی که به چالش های پیشگامی (حق تقدم) به شمار می‌آیند. البته برای رسیدن به داده‌ها و اطلاعات درست بی‌گمان باید تلاش بیشتری کرد و به جستجوی منابع دست‌نخورده و اسناد دیگری که بی‌گمان وجود دارند ولی هنوز ما از وجودشان بی‌‌خبریم دست زد. بدان ها پرداخت و آن ها را کاوید. 

در این رهگذر است که باید به گزارش های مستند کنسول های روس و انگلیس در شهرهای گوناگون ایران دست یافت زیرا این افراد جزئی‌ترین نکات را درباره رخدادها و فعالیت های محل مأموریت خود به دولت هایشان گزارش می‌کردند. باید به خاطرات ایرانگردان کنجکاو و بیگانه نگاه انداخت و آن ها را کاوید، زیرا برخی از آن ها همه جزئیات را در نوشته های خود گزارش کرده‌اند. باید به گزارش های گروه‌ها و هیأت‌های جاسوسی و مطالعاتی که از سوی دولت هند،‌ انگلیس،‌ دولت انگلستان و دولت روسیه برای ارزیابی و شناخت شرایط اقتصادی و اجتماعی و زمینه‌سازی نفوذ بیشتر در کشور، به این سرزمین می‌آمدند توجه ویژه داشت زیرا در آن ها به نکات ارزنده‌ای درباره امکانات شهری و اجتماعی و تأسیسات زیربنایی اشاره شده است. 

باید به اسناد خفیه نویسان دوران قاجاریه ایرانی و چه بیگانه دسترسی پیدا کرد که پر از گزارش های رنگارنگ اند و هم چنین به کتاب های سیاسی و اقتصادی و تاریخی اواخر قاجار رجوع کرد که در بردارنده مطالب جالب در این زمینه هستند. یکی از این آثار کتاب ارزشمند گنج شایگان نوشته جمالزاده است که در سال ۱۲۹۶ خورشیدی (۱۳۳۵ هـ ق ۱۹۱۷ م) در برلن چاپ و منتشر شد و این تاریخ نزدیک به ۱۱ سال پس از بهره‌برداری از کارخانه امین‌الضرب ونزدیک به ۱۵ سال پس از بهره‌برداری از مولد آستان قدس رضوی است. همین منبع است که نزدیکترین اطلاعات را نسبت به زمان بهره‌برداری از یکان های تولیدی در تبریز و رشت نیز به دست می‌دهد و از این دیدگاه هم در خور بررسی و تامل است. 

خاطرنشان می‌سازد که بخش « تشبثات » کتاب گنچ شایگان نه تنها در زمینه برق بلکه در زمینه کارخانه‌های موجود دیگر، گوناگونی و اهمیت آن ها، یکی از مهم ترین منابعی به شمار می‌آید که همواره مورد توجه پژوهشگران و تاریخ‌نگاران بعدی بوده است به طوری که هر کدام به صورتی از آن سود برده‌اند. در این زمینه به دو اثر زیرین اشاره می‌کند که یکی به طور مستقیم و دیگری به طور نامستقیم اطلاعات و داده‌های مربوط به برق و گسترش آن را از همین کتاب برداشته‌اند (البته در بسیاری از نوشته‌های دیگر نیز گواه بر داشت های کامل و یا جزئی مطالب با و یا بدون یادآوری نام منبع هستیم.) 

مورد نخست اثر ارزشمند چارلز عیسوی نویسنده کتاب تاریخ اقتصادی ایران در عصر قاجار ۱۲۹۳ - ۱۱۷۹ خورشیدی است که بخش « تشبثات » را بدون کم‌و کاست و به طور کامل با یادآوری نام منبع آورده و رجوع به منابع دیگر را لازم ندیده است. 

اثر دوم کتابی است درباره امین‌الضرب که آقای خسرو معتضد با نام امین‌الضرب – تاریخ تجارت و سرمایه‌گذاری در ایران تهیه کرده‌اند (که به احتمال تز دانشگاهی ایشان بوده است). التبه نویسنده اطلاعات و داده‌های مربوط به برق را از منابعی برگرفته که آن ها خود به طور قطع از گنج شایگان سود برده‌اند جون جزئیات ارایه شده و شکل آن ها این نکته را بازنمایی می‌کند ولی اندوه وارانه دستکاری هایی در آن ها انجام شده که راه به اشتباه برده است و با همان شکل نیز به این اثر راه یافته است که در جایگاه خود بدان ها اشاره خواهد شد. 

جمالزاده این بخش از کتاب خود را صفحه‌های (۹۳ تا ۹۵) زیر نام « تشبثات » ‎آغاز می‌کند که جا دارد تا اندازه‌ای بدان پرداخت شود: 

واژه « تشبث » در « فرهنگ معین » (مصل) به معنای چنگ در زدن به چیزی – در آویختن به - وسیله قراردادن کسی یا چیزی را  – دست آویز ساختن - آویختگی - چنگ‌زنی برای وسیله قرار دادن در « فرهنگ عمید » (مصع) دست آویز ساختن - چنگ در زدن و در آویختن به چیزی، و در فرهنگ بزرگ سخن (اسم مصدر) به معنای متوسل شدن به کسی یا چیزی – چنگ در زدن و گرفتن چیزی، آمده است. از سویی در زیرنویس صفحه ۹۳ کتاب گنج شایگان این واژه در برابر واژه انگلیسی Enterprise گذاشته شده است که با مراجعه به فرهنگ آریانپور معادل آن: « شرکت – بنگاه - مؤسسه بازرگانی » و هم چنین « سرمایه‌گذاری و رقابت بازرگانی و مخاطره‌پذیری با حداقل دخالت دولت » داده شده است. 

در کتاب فرهنگ علوم اقتصادی تألیف دکتر منوچهر فرهنگ نیز به معنای « تصدی - مؤسسه - بنگاه – معاملات تجاری » آمده است. به هر روی بررسی جایگاه کاربرد آن در کتاب یاد شده نشان می‌دهد که نویسنده به بنگاه های بازرگانی تولیدی در زمینه‌های گوناگون صنعت اشاره دارد و آن را در برابر واژه « کارخانه » نیز آورده است. 

اینک به نکاتی که در متن کتاب شایگان درباره کارخانه‌های موجود تا سال ۱۲۹۵ خورشیدی اشاره شده می‌پردازیم: 

۱- کارخانه چراغ برق که متعلق است به حاج حسین آقای امین‌الضرب این کارخانه تا به حال (۱۲۹۵ خورشیدی- ۱۳۳۵ هـ ق) کار می‌کند و مغازه‌ها و خیابان های مهم طهران را روشنی می‌دهد، این کارخانه در حوالی سال ۱۳۲۳ از آلمان و از « شرکت عمومی الکتریک » به ایران آورده شده و در سال ۱۳۲۵ شروع به کار کرده و تا ۴۰۰۰ چراغ می‌تواند روشنی بدهد. 

۲- کارخانه برق کوچک دیگری در تهران در خیابان ارک هست که عمارات دولتی را روشنی می‌دهد. 

۳- کارخانه چراغ برق در مشهد: این کارخانه را مرحوم حاجی‌محمدباقر میلانی معروف به رضایوف از طرف مظفرالدین‌شاه در حوالی سال ۱۳۲۰ از روسیه به قیمت ۸ هزارتومان برای روشن کردن حرم مطهر حضرت رضا وارد کرد و علاوه بر حرم مطهر قسمت خیابان موسوم به خیابان بالا را هم که واقع است بین کارخانه و حرم مطهر روشنی میداد. 

۴- کارخانه چراغ برق در رشت و تبریز: کارخانه تبریز را قاسم‌خان امیرتومان پسرعالی خان والی به آنجا آورده است و ۱۲۵ اسب قوه دارد. 

اینک به منظور روشن‌تر شدن مطالب بالا و تایید یا نقد آن ها با مستندات نو یافته درهر مورد با توجه به ترتیب مطالب ارایه شده در متن می‌پردازیم:

۱- اسناد ارایه شده توسط خاندان امین‌الضرب که در کتاب های یاد شده پیشین (چاپ برق منطقه‌ای تهران) بازتاب یافته‌اند به روشنی نشان می‌دهند که حاج حسین امین‌الضرب (پسر) در محرم سال ۱۳۳۲ (برابر فروردین ۱۲۸۳ خورشیدی) امتیازنامه برق تهران را دریافت کرده است. هرچند به نظر می‌رسد که امین‌الضرب باید پیش از دریافت امتیاز نامه کارهای مقدماتی را آغاز کرده باشد ولی کارهای اجرایی خرید و حمل تجهیزات بی‌گمان باید پس از دریافت امتیاز نامه آغاز شده باشد و تجهیزات نیز در سال آینده یعنی ۱۲۸۴ خورشیدی (۱۳۲۳ هـ ق) به تهران وارد شده باشند. این موضوع با بررسی تاریخ سند تلگرافهای حمل تجهیزات موجود که به ترتیب ۲۹ فروردین – ۲۶ و ۲۹ آذرماه سال ۱۲۸۴ است تایید می‌شود. 

۲- مولد خریداری شده از شرکت AEG آلمان به قدرت ۴۰۰ کیلووات از نوع تیغه‌ای با سرعت ۱۲۰ دور در دقیقه که ماشین بخار آن از نوع پیستونی دو مرحله‌ای بود به طوری که قطر استاتور آن نزدیک به ۵ متر و طول کل موتور – ژنراتور آن نزدیک به ۱۱ متر می‌شد. 

۳- کارخانه برق امین‌الضرب در فوریه ۱۹۰۷ میلادی برابر با بهمن ۱۲۸۵ خورشیدی وبرابر با اوایل ۱۳۲۵ هـ ق نزدیک به شش ماه پس از امضای فرمان مشروطیت به بهره‌برداری رسید. شایان یادآوری است که چون دو ماه آخر سال ۱۲۸۵ خورشیدی با ماه های نخست سال ۱۳۲۵ هـ ق هم پوشانی پیدا می‌کند و برق امین‌الضرب نیز در همین دوران به بهره‌برداری رسیده است این تاریخ درست است و الاً باید توجه داشت که کمابیش ده ماه از سال ۱۳۲۵ هـ ق با سال ۱۲۸۶ خورشیدی هم پوشانی دارد. 

۴- از سویی در متن کتاب امین‌الضرب با بهره‌گیری از خاطرات حیدرخان عمو اوغلو و هم چنین به احتمال از منابع دیگر که ناشناخته‌اند مطالبی به شرح زیر به مطالب برگرفته از گنج شایگان افزوده شده است. 

(این نخستین کارخانه برق شهری تهران و دومین کارخانه برق کشور بود. نخستین کارخانه برق شهری در سال ۱۲۷۹ هـ.ش به همت حاج محمدباقر میلانی معروف به رضایوف در مشهد به کار افتاده و سرمایه آن از سوی مظفر‌الدین‌شاه تامین شده بود. کارخانه برق مشهد علاوه بر حرم مطهر، قسمت خیابان موسوم به بالا خیابان را که بین کارخانه و حرم واقع شده بود برق می‌داد و اولین مهندس اداره‌کننده آن حیدرخان برقی بود که بعدها به حیدرخان عمواوغلی یا حیدرخان بمبی مشهور شد. حیدرخان بعدها مدتی نیز در کارخانه برق حاج امین‌الضرب به کار اشتغال ورزید.

کارخانه برق حاج امین‌الضرب که به مغازه‌ها و خیابان های مهم تهران برق می‌داد از کارخانه آلمانی شرکت عمومی الکتریک « آلگمانیه الکتریسیته گزلشاف » خریداری شده و تا حدود سال های ۱۳۱۶ هـ.ش که کارخانه برق جدید تهران به کار افتاده عمده کارخانه برق تهران بود. قبل از این کارخانه در تهران، کارخانه برق کوچکی در زمان ناصرالدین‌شاه در خیابان ارک به کار افتاده بود که برق قصر گلستان، ارک و عمارات دولتی از آن تامین می‌شد. از شرح احوال حیدر عمو اوغلی انقلابی معروف دوران مشروطه اطلاعات جالبی پیرامون اولین کارخانه‌های برق ایران کسب می‌کنیم نامبرده می‌نویسد: 

« در باکو با چند نفر ایرانی مربوط بودم، مظفرالدین‌شاه در سفر اول به فرنگ با میرزا علی اصغر اتابک مقتول یک نفر مهندس مسلمان لازمشان شده بود که در مشهد مقدس کارخانه چراغ برق را دایر کند. چون در آن زمان بین مسلمان ها مهندس چراغ برق کم بود لذا مسلمان های باکو مرا معرفی کرده ماشین Otte Deuz و لوازم چهارصد چراغ را خریداری کرده به سمت خراسان حرکت کردم (اگر چه خرید اشیا توسط حکیم‌الملک بود ولی من که به واسطه اتابک معرفی شده بودم این سمت را قبول کردم).»

حیدر خان عمو اوغلی پس از یازده ماه اقامت در مشهد عازم تهران می‌شود: 

« پس از آن که وارد تهران شدم بعد از چند ماه در ماشین‌خانه مستخدم شده بدین ملاحظه با جمیع صنعت‌کاران تهران آشنا شدم. چون مقصود عمده من آشنا شدن با مردم و شناختن آن ها بود لذا از اداره ماشین‌خانه استعفا کرده در تجارتخانه روسی حمل و نقل ایران مستخدم شدم و بدین جهت با اغلبی از تجار و غیره آشنا شدم. پس از یک سال اشتغال در آن اداره استعفا کرده در اداره برق حاج حسین آقا امین‌الضرب مستخدم شدم که کارهای الکتریسیته عموماً تحت اختیار من و سرکشی به امور آن به عهده من محول بود.» 

کارخانه‌ای که در مشهد تأسیس شده و برای روشن کردن آستانه و بالا خیابان به مشهد آورده شده بود در سال ۱۲۷۹ شمسی شروع به کار کرد. 

هزینه خرید این کارخانه هشت هزار تومان بود. در سال ۱۲۸۰ شمسی حاج محمد حسین امین‌الضرب ماشین‌آلات مولد برق را از آلمان وارد کردو یک سال بعد بهره‌برداری از آن را آغاز کرد. 

در آن زمان یک کارخانه برق در رشت و یک کارخانه برق دیگر در تبریز با ۱۲۵ قوه اسب و به وسیله قاسم‌خان امیر تومان تاسیس شد. 

کارخانه برق رشت را میرزا محمدعلی اصفهانی معروف به معین‌السلطنه رشتی در سال ۱۲۸۱ هجری شمسی به کار انداخت، تا سال ۱۳۰۵ شمسی کارخانه در دست خاندان معین‌السلطنه رشتی بود. در آن سال ارباب گشتاسب و ارباب رستم فیروزگر امتیاز کارخانه را از معین‌السلطنه خریدند و شرکت برق گیلان را تأسیس کردند و همان ها در رشت و بندرانزلی و لاهیجان مولدهای جدید برق به کار انداختند.

 اماکارخانه برق تبریز که مدیر و مهندس آن یک نفر روسی بود و به وسیله قاسم‌خان والی امیرتومان تأسیس شده بود تا خاتمه جنگ جهانی اول پایید و زیر نظر بانک ایران و وزارت مالیه درآمد. سپس قاسم‌خان والی با ارباب افلاطون شاهرخ شریک شد و شرکتی به نام شرکت چراغ برق زرتشتیان در تبریز ایجاد کردند و سرمایه شرکت به مردم وسرمایه‌گذاران علاقه‌مند فروخته شد وتا سال ها بعد آن کارخانه به همان ترتیب اداره شد. 

۵- از آن جا که مطالب مربوط به برق در این منبع به طور چکیده درهم و فشرده و بدون ترتیب تاریخی نگاشته شده است ترجیح داده شد که کل آن یک جا ارایه شود ولی در روند مقابله و بررسی با مطالب کتاب گنج شایگان و اسناد نو یافته جابه‌جا و بسته به موضوع بدان‌ها اشاره می‌شود. 

۶- درباره نخستین کارخانه برق شهری به همت حاج محمدباقر میلانی معروف به رضایوف کمابیش با برداشت های نادقیق سر و کار داریم. مأخذ نویسنده برای این بخش تاریخ رشد سرمایه‌داری (احمد اشرف) است که وی نیز به احتمال بسیار اصل مطلب خود را از گنج شایگان برگرفته و با اطلاعات دیگری درهم آمیخته و مطرح ساخته و ناآگاهانه اشتباه چشمگیری را نیز مرتکب شده است به طوری که سال بهر‌ه‌برداری از این مولد را که ۱۳۲۰ قمری است با سال ۱۲۷۹ خورشیدی هم زمان ساخته است در صورتی که این سال برابر یا سال ۱۲۸۱ خورشیدی است و درست همان سالی است که اسناد دیگر هم آن را نشان می‌دهند. 

بررسی های انجام گرفته نیز نشان می‌دهند که در نیمه دوم آن سال مولد آستانه به بهره‌برداری رسیده است. از سوی دیگر اگر مولد نصب شده همان مولدی باشد که حکیم‌الملک خریداری کرد و به مشهد فرستاد (اسناد موجود بر آن گواهی می‌دهند). این مولد آن چنان بزرگ نبوده که بتواند به عنوان یک مولد برق شهری برشمارده شود. این مولد همان طور که در کتاب گنج شایگان نیز بدان اشاره شد آستانه و مسیر بالا خیابان از محل کارخانه تا آستانه را روشن ساخته است. با آن که آقای غلامرضا ممتحن میلانی پا فشاری دارند که این مولد به مناطق اطراف حرم در بالا خیابان برق می‌داده است ولی سندی که چنین وضعیتی را تأیید کند تاکنون مشاهده نشده است. 

۷- برای روشن‌تر شدن سال بهره‌برداری از مولد برق آستانه می‌توانیم به خاطرات حیدرخان که مورد عنایت نویسنده کتاب امین‌الضرب نیز هست استناد کنیم. حیدرخان عمو اوغلی (بر پایه خاطرات خود وی که توسط مرحوم منشی‌زاده نوشته شده) روز ۱۷ رجب سال ۱۳۲۱ برابر با ۱۷ مهرماه ۱۲۸۲ خورشیدی از مشهد خارج شده است در این صورت اگر مدت اقامت وی در مشهد ۱۱ ماه بوده باشد پس وی در آبان ماه سال ۱۲۸۱ به مشهد وارد شده است.

در خاطرات حیدرعمو اوغلی مدت اقامت وی ۱۵ ماه یاد شده است که به نظر درست‌تر می‌آید. بدین روال وی در تیرماه سال ۱۲۸۱ وارد مشهد شده است و اگر فرض بر این باشد که وی به سرعت دست به کار شده و ساختمان کارخانه نیز آماده بوده است (اسنادی در زمینه آماده‌سازی آن در دست است)، بدین ترتیب درست‌تر آن است که نیمه دوم سال ۱۲۸۱ خورشیدی را زمان بهره‌برداری از مولد برق آستانه در نظر بگیریم. 

۸- از سوی دیگر بر پایه خاطرات حیدر خان، به‌ویژه در آن بخشی که به حکیم‌الملک اشاره می‌کند، نخستین مولد برقی که حیدر خان آن را در مشهد نصب کرده توسط حکیم‌الملک خریداری شده. اسناد نشان می‌دهند که این مولد پیش از ورود حیدر خان و به همین روال رضایوف به مشهد، یعنی در اول شهریور سال ۱۲۸۰ خورشیدی به مشهد رسیده و به آستانه تحویل شده است. (نزدیک به یک سال پیش از ورود حیدر خان) 

۹- با توجه به مطالب یاد شده در بالا مطرح شدن سال ۱۲۷۹ شمسی یا از یک خاطره ذهنی نادرست برگرفته شده است و یا همواره یک اشتباه نادرست در روند تبدیل سال های قمری به خورشیدی بوده است. ولی همین اشتباه در نوشته آقای احمد اشرف و تکرار آن در همین کتاب و به احتمال منابع دیگر دست مایه برداشت های نادرستی درباره تاریخ بهره‌برداری برق در مشهد شده است. 

۱۰- درباره برپایی کارخانه برق در رشت و تبریز و نزدیکی زمان برپایی کارخانه در مشهد در سال ۱۲۸۲ - ۱۲۸۱ بهتر است گفته شود که برق تهران در حقیقت چندمین کارخانه برق کشور در دوران مظفرالدین‌شاه برشمرده می‌شود و نه دومین آن ها. 

۱۱- درباره کارخانه برق تبریز نیز خاطرنشان می‌سازد که قاسم خان والی در گام نخست شخصاً کارخانه برق تبریز را وارد، نصب و راه‌اندازی کرد و چند سال از آن بهره‌برداری کرد ولی این کارخانه در آشوب های دوران مشروطیت در تبریز و در روند ماجراهای پی‌درپی هجوم‌های مستبدان به شهر و مقابله مجاهدان، ویران شد. قاسم‌خان والی پس از مدتی به اندیشه فعال‌سازی دوباره کارخانه افتاد واین کار را با مشارکت یک مهندس روس به انجام رساند. 

این مهندس روس کارخانه را با دریافت وام از بانک استقراضی ایران و روس دوباره‌سازی و راه‌اندازی کرد ولی از آنجا که در نهایت نتوانست به تعهدات خود نسبت به بانک عمل کند از شرایط پدیده آمده در دوران جنگ جهانی اول استفاده کرد و متواری شد. پس از جنگ و تشکیل دولت جدید شوروی و واگذاری مطالبات بانک استقراضی به دولت ایران پرونده این مشارکت نیز سرانجام به وزارت مالیه کشانده شد. بدین ترتیب مطالب عنوان شده که از سند – شماه ۳۳۴۹ ردیف ۵۶۱ گزارشی از تاریخچه برق در آذربایجان - فهرست اسناد و مدارک دولتی – جلد ۲ اقتصادی صفحه ۱۵۸ – برگرفته شده از دقت کافی برخوردار نیست ولی به هر حال در خور اعتناست. 

۱۲- درباره ایجاد شرکت چراغ برق زرتشتیان در تبریز مستند ویژه‌ای دراختیار نگارنده نیست و بهتر است تا دستیابی به اسنادی گویا اشاره به آن را ندیده گرفت. 

۱۳- دریاره مطالب عنوان شده درباره برق گیلان نیز اکنون، کتاب یک صدسال تاریخ برق گیلان در دسترس است و در آن مطالب با دقت کافی همراه با اسناد بازنویسی شده بسیاری و ارزیابی و ارایه شده است که کمابیش در کتاب یک صد سال صنعت‌برق در ایران نیز بازتاب یافته‌اند. البته در این باره نیز یادآوری می‌کند که مطالب مندرج در سند – ۲۳۵۰ ردیف ۵۶۲ و ۳۳۵۱ ردیف ۵۶۳ (گزارشی از سابقه برق در گیلان) فهرست اسناد و مدارک دولتی ایران – جلد ۲ اقتصادی – صفحات ۱۵۹- ۱۵۷ نیز در خور اعتنا است. 

۱۴- اسناد موجود به طور قطع ورود یک مولد (با نام کرام) به سفارش ناصرالدین‌شاه و توسط محمدحسن امین‌الضرب در شهریور ماه سال ۱۲۶۳ خورشیدی را نشان می‌دهند که به هنگام ترخیص از گمرک در مرز روسیه با دشواری روبرو شد و کار به دخالت مستقیم ناصرالدین‌شاه کشید سرانجام این مولد در فروردین ماه سال ۱۲۶۴ برای نصب تحویل استاد یوسف مسیحی شد. اندکی پیش از این تاریخ نیز اسباب آن که شامل هشت عدد حباب نیز می‌شد، در روزهای اول اسفند سال ۱۲۸۳ خورشیدی به وی تحویل شده بود.

این مولد برای روشنایی کاخ گلستان و تکیه دولت به کار می‌رفته، هر چند از چگونگی بهره‌برداری از آن گزارش مستند دیگری در دست نیست و نمی‌دانیم که این مولد تا کی کار می‌کرده و تا چه اندازه مؤثر بوده است. پس از این مولد نیز مسأله برقدار شدن آستانه در دوران مضفرالدین‌شاه و نقش رضایوف تاجرباشی از جایگاه برجسته‌ای برخوردار می‌شد. ولی در کتاب گنج‌ شایگان به مولدی اشاره می‌شود که هنوز در سال ۱۳۳۵ هـ ق یا ۱۲۹۵ خورشیدی در باب همایون بهره برداری و ساختمان های دولتی را روشن می‌کرده است. به احتمال زیاد این مولد نمی‌توانست همان مولد کوچکی باشد که به فرمان ناصرالدین‌شاه وارد شد و از دیگر سو نمی‌باید از مولدهای کوچکی به شمار آید که امین‌الضرب بعدها تهیه و در بخش هایی از تهران به کار انداخت. 

چون بر پایه اطلاعات موجود، امین‌الضرب این کار را در سال های بعدتر انجام داده است، در ضمن خیابان باب همایون به خیابان چراغ برق بسیار نزدیک است و امین‌الضرب حتی بعدها نباید در این فاصله کوتاه دو مولد جداگانه نصب کرده باشد. پس این مولد چیست؟ و چرا از آن هیچ گونه اطلاعات مستندی به جز گزارش های خبری در دست نداریم؟ در این میان آن چه که ماجرای این مولد برق را وارد مرحله چالش برانگیز دیگری می‌کند مطلبی است که اعتماد‌السلطنه در گزارش های روزانه‌ خود در روز جمعه ۱۷ رمضان ۱۲۹۶ (۱۷ اوت ۱۸۷۹ برابر با ۲۶ مرداد ۱۲۵۸ خورشیدی) نوشته است.

این گزارش در کتاب‌‌های مرات‌البلدان و جلد اول چهل سال تاریخ ایران (الماثر و الاثار) متعلق به اعتماد‌السلطنه تکرار شده است و آقای دکتر حسین محبوبی اردکانی در تعلیقات بر الماثر و الاثار یعنی جلد دوم کتاب چهل سال تاریخ ایران و هم چنین در اثر مستقل خودشان به نام تاریخ مؤسسات تمدنی جدید در ایران آن را به عنوان نخستین کارخانه تولید برق در ایران مطرح کرده‌اند. نگارنده پیش از این بدین مطلب با دیده تردید می‌نگریست و آن را جدی نمی‌‌گرفت و در نوشته‌های خویش این داده‌ها را نادقیق ارزیابی می‌کرد و همواره بر این باور بود که اعتماد‌السلطنه به احتمال درباره گاز و برق اشتباه کرده و مسأله مربوط به کارخانه گاز تهران است. ولی تکرار موضوع و بررسی کمابیش جدی‌‌تر آثار جنبی و هم چنین توجه دوباره به مطالب مندرج در جلد دوم کتاب چهل‌سال تاریخ ایران که از تعلیقات و بررسی های زنده یاد دکتر محبوبی اردکانی است، می‌توان چنین استنباط کرد که شاید کارخانه دیگری نیز در کار بوده است. 

برای روشن‌تر شدن موضوع یادداشت دکتر محبوبی اردکانی را عیناً در زیر می‌آورد: 

(افتتاح چراغ الکتریسیته: یک سال پیش از تأسیس کارخانه چراغ گاز، کارخانه برق کوچکی توسط میرزا علی خان امین‌الدوله که آن موقع امین‌الملک لقب داشت در مجمع‌الصنایع جنب خیابان باب همایون تأسیس گشت و ناصرالدین‌شاه روز جمعه ۱۷ رمضان ۱۲۹۶ (برابر با ۱۲ شهریور ۱۲۵۸ خورشیدی) به شهر آمد مقارن غروب، با روشن کردن چراغی آن کارخانه را افتتاح کرد (ملحقات جلد چهار مرات‌البلدان) در ‎‎آغاز دو سه چراغ بیشتر از این کارخانه در عمارت سلطنتی و در مقابل سر در الماسیه و در میدان توپخانه وجود نداشت و این کارخانه نخستین کارخانه برق در ایران است و متخصص آن نیز همان بواتال بود و کارخانه آسیای بخار هم که درچند صفحه بعد از آن صحبت شد گویا همین بوده است.) 

از آن جا که در این گزارش به روشنی به تأسیس کارخانه چراغ گاز در یک سال بعد اشاره شده پس مسأله اشتباهی گرفته شدن برق به جای گاز توسط دکتر محبوبی اردکانی منتفی می‌شود. پس در این صورت این کدام مولد بوده که برق تولید می‌کرده؟ پس موضوع مولدی که با نام مولد کرام توسط محمدحسن امین‌ دارالضرب و به سفارش ناصرالدین‌شاه در سال ۱۲۶۳ خورشیدی به تهران رسیده بود، یعنی ۵ تا ۶ سال بعد، چه می‌شود؟ از سویی در همین سال ۱۲۵۸ خورشیدی (یعنی در ۴ نوامبر سال ۱۸۷۹) است که ادیسون تقاضای به ثبت رساندن نخستین لامپ ساخت خود را کرد و در همان سال نیز آن را در نیویورک به نمایش گذاشت دراین صورت ناصرالدین‌شاه در همین سال چه نوع لامپی را در تهران روشن کرده بود؟ و مولدی که برق تولید می‌کرد از چه نوع بود؟ این پرسش ها باید با دستیابی به مستندات جدید‌تر روشن‌تر شود.

البته می‌دانیم که پیش از آن که روشنایی برق توسط لامپ های خلاء با رشته‌های کربنی و سپس با رشته‌های التهابی اختراع ادیسون همه‌جا گیر شود، روشنایی با روش قوس الکتریکی در فضای باز شناخته شده بود و در نمایشگاه جهانی که در سال ۱۸۷۰ (در سال آخر فرمانروایی ناپلئون سوم برابر با ۱۲۴۹ خورشیدی) در پاریس برگزار شد. برای تولید روشنایی در محوطه‌های باز از آن‌ها استفاده شد و در جای دیگر می‌خوانیم که نور بر با روش قوسی (نه لامپی) برای روشنایی جایگاه های عمومی از سال ۱۲۳۶ خورشیدی – ۱۸۵۷ (م) به اجرا درآمده است. هم چنین در نمایشگاه وین که درباره تجهیزات برق در سال ۱۸۸۳ (۱۲۶۲ خورشیدی) گشایش یافت نیز هر دو نوع لامپ یعنی لامپ های قوسی و لامپ های رشته‌ای التهابی در کنار هم روشنایی نمایشگاه را تأمین می‌کردند. بی‌گمان لامپ های با رشته‌ التهابی اختراع ادیسون پس از سال ۱۲۵۸ خورشیدی در حال همه جا گیر شدن بود. 

در این میان گزارش‌هایی نیز در دست است که ادیسون پیش از لامپ های التهابی خود بر روی لامپ های با رشته‌های کربنی نیز کار کرده و آن ها را بهبود بخشیده و چند ماه پیش از به نمایش گذاشتن لامپ های جدید التهابی خود نمونه‌ای از این نوع لامپ تکامل یافته‌تر شده‌اش را نیز به نمایش گذاشته بود. این اطلاعات نمایانگر این واقعیت است که مدل های اولیه لامپ های دارای رشته‌های کربنی پیش از این تاریخ وجود داشته و مصرف می‌شده‌اند. 

در گزارش جالب دیگری در همین زمینه در روزنامه‌ خاطرات اعتماد‌السلطنه درباره روز عاشورای سال ۱۳۰۲ هـ ق برابر با ۱۸ آبان ماه ۱۲۶۳ خورشیدی می‌خوانیم: 

« امروز چهل چراغ برقی که پنج سال است با طناب و مفتول از سقف تکیه (دولت) آویخته بودند خیلی محکم و استوار بوده، قبل از تغزیه یک مرتبه به زمین افتاد و شاه و مردم بفال بد گرفتند.»

 استفاده از واژه « برق » دراین گزارش و مسأله نصب چهل چراغ برق در پنج سال پیش یعنی در سال ۱۲۶۰ خورشیدی آن هم با توجه به گزارشی که از خود وی داشتیم و (پیش از این درباره‌اش سخن گفته شد)، یعنی گشایش یک کارخانه برق متعلق به امین‌الملک (امین‌الدوله بعدی پدر امینی‌ها) توسط ناصرالدین‌شاه در سال ۱۲۵۷ خورشیدی، بی‌گمان دریچه تازه‌ای را بر روی ما می‌‌گشاید و به مسأله پیشگامی در برق شهری ابعاد تازه‌ای می‌دهد. به طوری که باید آن را جدی‌تر بررسی کرد. 

هر چند به جز این گزارش های خبری هیچ گونه سند ویژه‌ای تاکنون در این باره مشاهده نشده است. نگارنده با مراجعه به خاطرات سیاسی میرزا علی خان امین‌الدوله و بررسی رخدادهای سال های ۱۲۹۵ خورشیدی به بعد به نکته‌ای یا سندی که نمایانگر تلاش امین‌الملک (امین‌الدوله) بعدی برای ایجاد یک کارخانه برق در تهران باشد دست نیافت. هر چند این کتاب یک خاطرات سیاسی بوده و آقای دکتر محبوبی اردکانی نیز نسبت آن را به امین‌الدوله نادرست می‌دانند. در همین رهگذر در مقدمه‌ای که ناشر (امیرکبیر) بر همین کتاب نوشته به اقدامات مهم امین‌الدوله مانند تأسیس کارخانه قند کهریزک، تأسیس کارخانه کبریت سازی در الهیه شمیران، تأسیس مدرسه رشدیه، دعوت از مستشاران بلژیکی و … اشاره می‌کند ولی درباره کارخانه برق سخنی گفته نمی‌شود. 

خاطرنشان می‌سازد که درباره برق و چالش‌های پیشگامی و نخستین کسانی که این اندیشه را پروردند هنوز ناگفته‌ها واسناد بسیاری وجود دارند که رو نشده‌اند. برای نمونه دراین باره که چرا مشیرالسلطنه با آن که امتیاز برق تهران را از ناصرالدین‌شاه گرفت. کارها را پیش نبرد و چگونه بود که این ماجرا مدت ها تعطیل شد تا دوباره در دوران مظفرالدین‌شاه در نقاط مختلف ایران تلاش هایی را در این باره شاهد باشیم. البته بی‌اعتنایی بزرگان و تاریخ‌نگاران آن دوران به برق و برپایی کارخانه‌های برق در گوشه و کنار ایران پیشینه جالبی دارد. 

برای نمونه مخبرالسلطنه هدایت در کتاب‌های نامور خود مانند خاطرات و خطرات به برخی از کارخانه‌هایی که در تهران تأسیس و راه‌اندازی شد حتی اگر کوچک هم بودند اشاره دارد ولی هرگز به مولد کاخ گلستان و بعدها کارخانه امین‌الضرب و همین طور مولد احتمالی امین‌الدوله اشاره‌ای نمی‌کند. کار این بی‌توجهی به ویژه در جلد چهارم از کتاب هایی که زیر نام گزارش نوشته شده بیشتر مشهود است. ایشان طی یک سال و اندی که از زمان پایان کار خیابانی تا پایان کار لاهوتی به درازا کشید، والی آذربایجان و مقیم تبریز بود و شرح این ماجراها را با دقت نوشته و از جمله به کارخانه‌های کوچکی مانند کبریت‌سازی و جز آن با همان دقت اشاره کرد، ولی درباره کارخانه برقی که قاسم‌خان والی به راه انداخته و در هیاهوی مشروطیت در تبریز ویران شده بود و هم چنین ماجرای مشارکت وی با یک مهندس روس پس از رخدادهای مشروطیت برای راه‌اندازی دوباره همان کارخانه، هیچ گونه اشاره‌ای نمی‌کند. 

۱۵- در پایان خاطرنشان می‌سازد که برق صنعتی به معنای واقعی آن در شرکت نفت ایران و انگلیس پایه‌گذاری شد و نیروگاه های بخاری تمبی در مسجد سلیمان و پالایشگاه در آبادان با گنجایش نامی شایان توجه در سال های ۱۲۸۹-۱۲۹۰ خورشیدی به بهره‌برداری رسیدند و رفته رفته بر گنجایش آن ها نیز افزوده شد، به طوری که این مراکز تا ایجاد نیروگاه های بزرگ برق در تهران مانند نیروگاه آلستوم و بعثت هم چنان بزرگترین مراکز تولید برق در کشور به شمار می‌آمدند. 

۱۶- هدف و توجه نگارنده جستجوی هر چه بیشتر اطلاعات و داده‌های لازم برای هر چه روشنتر شدن وضعیت پیشگامی در صنعت‌برق بوده و برای این هدف دست نیاز به سوی مراکز و منابع اسناد دراز کرده و راهنمایی آن ها را برای اجازه دسترسی به این اسناد خواستار است و همچنین یاری خاندانهایی را می‌طلبد که این گونه اسناد را هنوز برای خود حفظ کرده، رو نمی‌کنند. 

مهندس محمد اسماعیل بانکیان؛ نویسنده کتاب تاریخ یک صد سال صنعت برق ایران

اصلاح یک باور غلط، مخترع برق ادیسون نیست!

بله!  

ممکنه قبول نکنید چون از دوران کودکی به شما یاد دادند که برق را « توماس ادیسون » اختراع نموده‌اند. ولی باور کنید در اشتباه هستید. در گذشته بعضی چیزای مهم که اختراع می شد؛ اول یه دانشمندی  به صورت ناقص کشف می‌کرد و آن را به اسم خودش ثبت می‌کرده است. رفته رفته محققان دیگه‌ای دست به کار می‌شدند و با تفحصات بیشتر آن اختراع رو کامل‌تر می‌کردند. 

حتی ممکن بود چندین دانشمند از نسل‌های مختلف در یک زمینه کار می‌کردند تا می توانستند این اختراع را به ثمر برسونند و کاری کنند که واقعا ًبه درد ما انسان ها بخورد. این داستان در مورد اختراع الکتریسیته  کاملاً صدق می‌کند. 

طبق تعریفی که سایت ویکی‌پدیا در مورد "الکتریسته" ارائه داده برق امروزی به ترتیب مدیون زحمات الساندر ولت، آندره آمپر، نیکلا تسلا، جرج سیمون اهم، مایکل فارادی و توماس ادیسونه. 

اگه برای ترتیب احترام قائلین اینجا واضحه که ادیسون آخرین فردیه که روی الکتریسیته کار کرد و اونو کامل کرد. و در فرهنگ لغت به کسی "مخترع" می‌گن که برای اولین بار چیزی رو کشف می‌کنه. (حقیقتش کشف و اختراع یه کوچولو با هم فرق دارن ولی نمی‌خوام اینجا کلاس ادبیات راه بندازم فقط خواستم تنوع لغوی تو متنم ایجاد کنم ). 

گفته باشم توماس ادیسون هیچ هیزم تری به من نفروخته که من بخوام هی انکارش کنم. اتفاقاً دمش گرم. توماس موقعی تونست از برق بیشترین بهره رو ببره که لامپ حبابی رو اختراع کرد. در واقع شاید علت همینه که وقتی به لامپ خونمون نگاه می‌کنیم یاد زنده‌یاد ادیسون می‌افتیم و یه راست اختراع برق رو هم به اون خدا بیامرز نسبت می‌دیم. روحش شاید و یادش گرامی باید  می‌بینید افرادی که ذکر کردم هر کدوم واسه خودشون غولی بودن و در زمینه علم الکترومغناطیس موقعی که رو حساب جوگیرشدگی هر کدومشون گنده‌بازی درآوردن اسم فامیلشونو گذاشتن رو واحدی که باهاش سر و کله می‌زدن.

امروزه استفاده از الکتریسیته یا برق به صورت‌های مختلف مستقیم یا متناوب، ضعیف یا قوی، تک فاز یا سه فاز، آن‌قدر با زندگی ما عجین شده است که زندگی‌امان بدون آن تقریباً کاملاً فلج می‌شود. همه‌ی اطراف ما را وسایلی فرا گرفته است که با برق کار می‌کنند: یخچال، تلویزیون، رایانه، چراغ، و .... این‌ها زندگی ما را خیلی راحت ساخته‌اند.

گاهی عوام الناس تصور می‌کنند مخترع برق ادیسون بوده است در حالی که او چراغ لامپ برقی را اختراع کرد. در واقع الکتریسیته‌ای که اکنون به این گستردگی مورد استفاده‌ی بشریت است بر مبنای اکتشافات و اختراعات مایکل فارادی به وجود آمد. البته از قدیم، حداقل به قدمت زمان یونانیان باستان، مردم می‌دانستند که با مالش بعضی اجسام به یک‌دیگر (مثلاً کهربا به پشم) خاصیتی در آنها به وجود می‌آید که در شرایطی از آنها جرقه‌های صداداری ساطع می‌شود. آنها ولی توجه چندانی به این پدیده ننمودند. در نیمه‌ی قرن هجدهم میلادی، بنیامین فرانکلین آزمایشی ترتیب داد که نشان داد رعد و برقی که در ابرها ایجاد می‌شود جریانی است که می‌توان آن را هدایت کرد. اما البته چنین جریانی بیش از آن شدید و غیر قابل کنترل بود که او بتواند از آن استفاده کند، اما آزمایش او حداقل ثابت کرد که رعد و برق پدیده‌ای الکتریکی است. ولتا در ابتدای قرن نوزدهم میلادی دست به اختراع اولین باتری الکتریکی زد. باتری او برخلاف پدیده‌های تخلیه‌ی الکتریکی از نوع کهربا و رعد و برق قادر بود یک جریان الکتریکی پایدار تولید نماید. اما نخستین کسی که توانست به نحو کارآمد و قابل استفاده‌ای دست به تولید الکتریسیته بزند مایکل فارادی بود.

مفاهیم اولیه برق

ولتاژ چیست؟ 

دانستیم هرگاه الکترون ها در یک هادی در مسیر مشخصی به حرکت در آیند جریان الکتریکی ایجاد می شود. اما الکترون ها بدون دریافت نیرو و انرژی از مدار گردش بدور هسته خارج نمی شوند. بنابراین برای تولید جریان نیاز به یک نیرو داریم که آن را از منابع تولید نیرو مانند باتری می گیریم. به عبارت ساده تر نیروی لازم جهت ایجاد جریان ولتاژ نام دارد که واحد اندازه گیری آن ولت است. 

چگونه می توان ولتاژ تولید کرد؟ 

این سؤال پاسخ سؤال دیگری نیز می تواند باشد که همان روش های تولید الکتریسیته است. می دانیم که انرژی تولید نمی شود بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می گردد. از آن جایی که الکتریسیته هم انرژی است پس باید تبدیل شده انرژی های دیگر باشد. انرژی هایی که به صورت متعارف برای تولید برق به کار می رود عبارتند از: 

انرژی شیمیایی در باتری ها - انرژی مغناطیسی در ژنراتورها - انرژی نورانی در باتری های خورشیدی - انرژی حرارتی در ترموکوپل ها - انرژی ضربه ای در پیزو الکتریک و .... 

مقاومت چیست؟ 

الکترون ها در هادی به راحتی نمی توانند حرکت کنند زیرا در مسیر حرکت آن ها موانعی وجود دارد که به طور ساده آن ها را مقاومت هادی در برابر عبور جریان می گوییم .هر چه قدر این موانع کمتر باشد عبور جریان بهتر صورت می گیرد و می گوییم جسم هادی بهتری است. این موضوع نخستین بار توسط سیمون اهم یک فیزیکدان آلمانی مطرح شد. به همین دلیل واحد اندازه گیری مقاومت اهم است. 

منظور از مدار الکتریکی چیست؟ 

حال با دانستن سه فاکتور اساسی در برق (جریان، ولتاژ و مقاومت) مدار الکتریکی را تعریف می کنیم: 

هر مدار الکتریکی یک مجموعه از تولید کننده برق - مصرف کننده آن و سیم های ارتباطی بین این دو است. 

چند نوع مدار الکتریکی داریم؟ 

دو نوع مدار الکتریکی وجود دارد مدار الکتریکی باز که در آن ارتباط بین تولید کننده در نقطه یا نقاطی قطع است و در نتیجه جریان در مدار وجود ندارد و مدار الکتریکی بسته که مسیر عبور جریان کامل است و مصرف کننده از تولید کننده انرژی دریافت کرده و آنرا به صورت های دیگر تبدیل می کند مانند یک لامپ که برق را به نور تبدیل می کند. 

منظور از اتصالی در یک مدار یا اتصال کوتاه چیست؟ 

هرگاه در یک مدار بسته جریان از مسیری به غیر از مصرف کننده بگذرد و مقدار آن زیاد تر از حد مجاز باشد این وضعیت را اتصال کوتاه می گوئیم. در حالت اتصال کوتاه سیم کشی مدار و تولید کننده برق در معرض آسیب جدی قرار می گیرند زیرا جریان مدار بسیار زیاد شده و باعث داغ شدن سیم کشی و اضافه بار شدن منبع تولید کننده برق می گردند در نتیجه اتصال کوتاه باید سریعا و بصورت خودکار قطع شود که این وظیفه به عهده فیوز است. 

اساس کار فیوز چیست؟ 

فیوز یک عنصر حفاظتی در مدار است که هرگونه اضافه جریانی را که بیشتر از مقدار نوشته شده روی فیوز باشد تشخیص داده و آن را سریع قطع می کند. بدین صورت که جریان اضافه سبب تولید گرما در فیوز شده و یک سیم حساس به حرارت را که در مسیر عبور جریان و در داخل فیوز قرار دارد ذوب می کند و در نتیجه مسیر عبور جریان قطع شده و اتصال کوتاه بطور موقت برطرف می شود اما تا زمانی که عامل ایجاد کننده اتصال کوتاه مرتفع نگردد عوض کردن فیوز فایده ای ندارد. 

خطرات ناشی از برق کدامند؟ 

خطراتی که از برق ناشی می شوند عموماً به دو دسته خطرات آتش سوزی و خطرات برق گرفتگی تفسیم می شوند. در صورتی که در یک مدار الکتریکی اتصال کوتاه پیش آید و برطرف نشود جریان مدار بشدت افزایش یافته و حرارت زیادی تولد می کند. این حرارت سبب آتش گرفتن عایق سیم ها و گسترش آن به مواد آتش گیر دیگر است. خطر ناشی از برق گرفتگی مستقیماً شخص را تهدید می کند. 

جریان خطا چیست و چند نوع است؟ 

در صورتی که در مدار الکتریکی جریان از مسیر درست خود جاری نشود آن را جریان خطا می گویند. این جریان ممکن است از طریق اتصال بدنه به زمین جاری شود یا از مدار اصلی بگذرد که میزان آن بیشتر از حد مشخص مدار است که آن را اتصال کوتاه یا اضافه بار گویند. در حالت اتصال کوتاه دو نقطه ای از مدار که نسبت به هم دارای ولتاژ هستند به هم اتصال می یابند (توسط یک مقاومت بسیار کوچک) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف کننده ها بیشتر از مقدار مجاز آن ها می شود. 

منظور از برق گرفتگی چیست؟ 

اگر جریان برق از بدن انسان یا حیوان بگذرد برق گرفتگی ایجاد می شود. ممکن است اندازه جریان عبوری از بدن محسوس نباشد که در این صورت برق گرفتگی قابل تشخیص نیست. اما در صورتی که میزان جریان عبوری زیاد شود ابتدا شوک به بدن وارد می شود و در صورت زیادتر شدن جریان سبب قطع ضربان قلب - ایست تنفس و در نهایت مرگ مغزی می شود. 

اندازه جریان و ولتاژ مجاز چقدر است؟ 

برای جریان متناوب ۱۵ میلی آمپر و برای جریان مستقیم ۶۰ میلی آمپر - ولتاژ متناوب ۶۵ ولت و ولتاژ مستقیم ۴۵ ولت است. 

توان الکتریکی چیست؟ 

اصولاً توان به معنی سرعت تبدیل انرژی است. در دستگاه هایی که برای تبدیل انرژی به کار می روند هر چقدر این سرعت بیشتر باشد قدرت دستگاه نیز بیشتر است. مثلاً در ژنراتور توان بیشتر نشان دهنده تولید انرژی برقی بیشتری است. در مصرف کننده ها نیز همین موضوع صدق می کند. لامپی که توان بیشتری دارد نور زیادتری هم تولید می کند. 

توان را چگونه محاسبه کنیم؟ 

سرعت تبدیل انرژی از تقسیم مقدار آن بر زمانی که آن انرژی تبدیل شده بدست می آید. (انرژی الکتریکی از حاصل ضرب ولتاژ در جریان در زمان بدست می آید). اگر میزان انرژی را بر زمان تقسیم کنیم می ماند حاصل ضرب ولتاژ مدار در جریان آن که این همان رابطه توان است (توان = ولتاژ × جریان). البته این رابطه فقط برای مدارهای DC صدق می کند و در مدارات AC رابطه دیگری دارد که بعداً به آن می پردازیم. 

واحد و دستگاه اندازه گیری توان چیست؟ 

توان با واحد وات Waat و در مقادیر بالاتر با کیلو وات و مگاوات سنجیده می شوند که توسط وات متر اندازه گیری می شود. 

ادارات برق چگونه بهای برق مصرفی ! را محاسبه می کنند؟ 

در همه انشعابات؛ کنتور میزان انرژی تحویلی به مصرف کننده ها را اندازه می گیرد و توسط شماره هایی نشان می دهد. این شماره ها بر حسب کیلو وات ساعت است. برای دانستن میزان مصرف یک ماه: شماره ماه قبل را از شماره جدید کسر می کنند هم چنین هر مشترک مؤظف است در ماه مبلغی را بهدعنوان حق اشتراک که ارتباطی به میزان مصرف ندارد بپردازد. به عبارت دیگر شما هرچقدر برق مصرف کنید یک مبلغ ثابت ماهیانه بنام حق آبونمان به آن اضافه می شود. بهای برق مصرفی هم از حاصل ضرب مصرف یک ماه در بهای هر کیلو وات ساعت بدست می آید که در آخر به آن آبونمان و نیز مالیات صدا و سیما اضافه می شود. که آخرین مورد هیچ نفعی برای اداره برق ندارد. 

چرا نرخ برق به صورت تصاعدی حساب می شود؟ 

این امر به منظور تشویق مشترکین به مصرف کمتر می باشد. البته مصرف کمتر سبب کاهش بار نیروگاه ها و پست های توزیع می شود و این خود باعث کمتر روشن ماندن ژنراتورها و پایین آمدن هزینه می شود. البته در کشورهای پیشرفته به علت فراوانی نیروگاه ها هزینه روشن کردن مجدد ژنراتور زیادتر از خاموش ماندن آن است و این سبب تشویق مصرف کننده به افزایش مصرف است به عبارت دیگر نرخ تصاعدی در این کشورها برعکس ایران است. 

منظور از زمان اوج مصرف چیست؟ 

در زمان ها خاصی از شبانه روز بیشترین انرژی از شبکه برق کشیده می شود که معمولاً ابتدای شب است زیرا در این زمان بیشتر مصارف روشنایی در منازل و خصوصاً مغازه ها وجود دارد. در این مواقع ژنراتورها بیشترین بار را متحمل می شوند و در نتیجه سوخت بیشتری نیز مصرف می شود. 

اساس کار کنتور چیست؟ 

کنتور ها بر اساس نیروی الکترومغناطیس عمل می کنند. می دانیم که اگر از یک سیم پیچ جریان برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسس ایجاد می شود که شدت و جهت این میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد. در کنتور های تکفاز دو دسته سیم پیچ وجود دارد که یکی از آن ها دارای تعداد دور کم و قطر بیشتر نسبت به دیگری است. سیم پیچ ضخیم تر با دور کمتر را سیم پیچ جریان و دیگری را سیم پیچ ولتاژ می نامند. 

نحوه نصب کنتور تکفاز در مدار چگونه است؟ 

سیم فاز را به سر سیم پیچ جریان وصل نموده و از سر دیگر آن فاز را می گیرند. و دو سر سیم پیچ ولتاژ را به فاز و نول وصل می کنند. زمانی که مصرف کننده ای به کنتور وصل می شود جریان از سیم فاز و نول می گذرد. به عبارت دیگر جریان مصرف کننده از سیم پیچ جریان می گذرد و در آن یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. سیم پیچ ولتاژ که همیشه به برق وصل است و دارای یک میدان مغناطیسی ثابت است که مقدار آن هیچ ارتباطی به مصرف کننده متصل شده به کنتور ندارد. این دو میدان مغناطیسی بر هم اثر کرده و سبب ایجاد نیروی حرکتی در صفحه آلومینیومی درون کنتور می شود. سرعت حرکت این صفحه با جریان مصرف کننده رابطه مستقیم دارد. این حرکت توسط یک محور و چرخ دنده به یک شماره انداز یا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها زیاد می شود. این شماره ها به جز رقم اول میزان کارکرد کنتور یا همان مصرف انرژی الکتریکی را بر حسب کیلو وات ساعت نشان می دهند. البته درون کنتور قطعات دیگری هم نظیر: آهنربای سرعت گیر و پیچ های تنظیم و ... وجود دارند که ما از توضیح آن ها صرف نظر کرده ایم. 

انواع کنتور کدامند؟ 

برای مصارف خانگی دو نوع کنتور تکفاز و سه فاز به طور عام وجود دارند که در دسته بندی کنتورها به نوع اکتیو معروفند. اما در مصارف صنعتی می توان به کنتورهای راکتیو و کنتورهای دو تعرفه اشاره کرد که در جلسات قبل مختصری در باره آن ها توضیح داده ایم. 

کنتور های پیشرفته چگونه کار می کنند؟ 

در کشورهای برخوردار از تکنولوژی دیگر کنتور نویسی به مفهوم رایج آن در ایران منسوخ شده است. در این کشورها که پول الکترونیکی بسیار رایج است از کنتورهای هوشمند که در بازه های زمانی خاص میزان مصرف را مشخص کرده و به ادارات برق گزارش می دهند استفاده می شود. این کنتورها میزان مصرف را از طریق همان خطوط برقی که آن را می رسانند به توزیع کننده اطلاع می دهند و شرکت های فروشنده برق نیز به طور خودکار از حساب مصرف کننده برداشت می کنند. در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهای کتبی از طریق فرمان از راه خطوط برق به صورت خودکار کنتور برق مشترک را قطع می کند و مشترک پس از پرداخت هزینه می تواند از خدمات شرکت فروشنده استفاده کند. 

آیا می توان سر کنتور را کلاه گذاشت؟ 

این مسأله مانند خرید کالایی است بدون پرداخت وجه آن و در نتیجه نارضایتی صاحب کالارا به دنبال دارد. هدف من از ارائه این راهکار سوء استفاده از اعتماد اداره برق نیست و اما جواب این سوال: باید گفت که می توان شماره انداز کنتور را از کار انداخت که برای این کار سه راه حل وجود دارد:

۱- قطع سیم پیچ جریان

۲- قطع سیم پیچ ولتاژ

۳- از حالت تعادل خارج کردن کنتور

اجازه بدهید که این موضوع را زیاد باز نکنیم. 

چگونه با لمس کنتور به برق دار بودن آن پی ببریم؟ 

زمانی که برق به کنتور وصل می شود در سیم پیچ ولتاژ آن جریان ایجاد می شود. این جریان همان طور که قبلاً گفتم ارتباطی به مصرف کننده ندارد. این جریان میدان مغناطیسی را در کنتور ایجاد می کند که سبب لرزش خفیف آن می شود. پس اگر کف دست را روی شیشه کنتور بگذاریم با احساس این لرزش متوجه برقدار بودن آن می شویم. 

در کنار بعضی از کنتورها صدای وزوز ناشی از چیست؟ 

این صدا که شبیه جلیز و ولیز است ارتباطی به خود کنتور ندارد بلکه مربوط به فیوز است که معمولاً در کنار کنتور نصب می شود. اگر اتصال فیوز از نظر الکتریکی درست نباشد (وجود فاصله هوایی در محل تماس) و جریان زیادی از فیوز کشیده شود در این حالت قوس های الکتریکی کوچکی در محل تماس ایجاد می شود که باعث ایجاد این صدا می شود. این قوس ها سبب ذوب سطحی محل تماس شده و مقاومت و حرارت محل تماس را افزایش می دهد. در نتیجه باعث افت ولتاژ و در نهایت قطع و وصل جریان می شود. برای از بین بردن این ایراد باید فیوز را محکم کرد (برای فیوزهای پیچی) یا در نوع مینیاتوری پیچ هایی را که سیم زیر آن قرار دارد سفت نمود. در آخر اگر رفع نشد فیوز را عوض کرد. 

در سیم کشی می توان سیم ها را به سه گروه تقسیم کرد:

۱- سیم های درون لوله (توکار) تا سه سیم در یک لوله برق 

۲- سیم های روکار (کابل ها) 

۳- سیم های هوایی که به صورت معلق در هوا یا روی مقره ها کشیده می شوند

با توجه به تقسیم بندی فوق می توان به کمک جدول زیر نمره سیم را با داشتن جریان عبورِی از آن بدست آورد. اما توجه داشته باشید که برای استفاده صحیح از این جدول باید رابطه فوق را نیز در فواصل طولانی لحاظ کنید تا مبادا نمره سیم بدست آمده کمتر از حد مجاز باشد که در این صورت افت ولتاژ زیاد شده و سیم داغ خواهد شد. 

توان الکتریکی در یک مقاومت چگونه است؟ 

توان در مقاومت همواره به صورت مصرفی است. به این معنی که مقاومت در یک مدار همیشه توان را مصرف می کند. این توان به صورت حرارت خود را نشان می دهد که مقدار آن تابع مستقیم مجذور جریان عبوری از ان است. 

منحنی تغییرات توان در مقاومت در جریان AC چگونه است؟ 

در جریان AC که شکل موج به صورت سینوسی است ولتاژ و جریان هم فاز می باشند در نتیجه حاصل ضرب اند و همواره دارای یک علامت است (توان همیشه در مقاومت مثبت می باشد).

در یک سلف خالص توان چگونه است؟ 

در جریان DC سلف فقط در حین قطع و صل جریان از خود عکس العمل نشان می دهد اما پس از جاری شدن جریان همانند یک مقاومت سیمی عمل می کند. اما در جریان AC سلف مطابق قانون لنز در برابر تغییرات جریان یک نیروی ضد محرکه ایجاد می کند که خود را به صورت عکس العملی در برابر تغییر جریان نشان می دهد. بنابراین در سلف جریان و ولتاپ همفاز نبوده بلکه جریان ۹۰ درجه نسبت به ولتاژ پس فاز است. این موضوع در توان یک سلف خود را به صورت توان های مثبت و منفی نشان می دهد. به عبارت دیگر سلف در یک سیکل از جریان یا ولتاژ دارای دو سیکل بوده که در این دو سیکل هنگام توان مثبت از شبکه بار می شود و در توان منفی به شبکه انرژی پس می دهد. 

با این اوصاف سلف در مدار توان مصرفی ندارد این موضوع را چگونه توضیح می دهید؟ 

در حالت تئوری محض این قضیه کاملاً درست است و فقط در زمان اتصال مدار سلف از شبکه جریان می کشد. اما در عمل اتفاقی که روی می دهد اتلاف انرژی در مسیر عبور جریان به سلف است. به این معنی که سلف بخشی از توانی را که می خواهد به شبکه پس بدهد به صورت حرارت در مسیر عبور آن هدر می دهد. 

چرا از سلف در مدارات استفاده می شود؟ 

هیچ گاه در برق تفکیک الکتریسیته از مغناطیس امکان پذیر نیست. هر جا الکتریسته وجود دارد ردی از مغناطسی هم وجود دارد. هم چنین در تمامی وسایلی که در آن ها از سیم پیچ استفاده می شود (مانند الکتروموتورها – مولدها و ترانس ها) اثر سلفی مدار وجود دارد. نمی توان کار دستگاه های ذکر شده را بدون تصور خاصیت سلفی ممکن دانست. پس سلف و خاصیت آن را نمی توان از بین برد. 

توان اکتیو و راکتیو به چه معنا است؟ 

توانی که از شبکه کشیده می شود توان راکتیو نام دارد. این توان در مقاومت بیشترین مقدار خود را دارد. توانی که در یک مدار سلفی خالص بین سلف و شبکه تبادل می شود توان راکتیو است. این توان برای انجام کار سلف ضروری است اما با زگشت آن به شبکه بار ان را زیاد می کند. 

منظور از توان راکتیو چیست؟ 

در مصرف کننده هایی که بین ولتاپ و جریان آن ها اختلاف فاز وجود دارد توان دارای دو مقدار مثبت و ومنفی است. به این معنی که مصرف کننده گاهی از شبکه توان می کشد و گاهی به آن توان می دهد. این موضوع سبب ایجاد توان راکتیو می شود. ار آن جایی که در این مصرف کننده ها امکان صفر کردن اختلاف فاز ممکن نیست نتیجه این می شود که توان راکتیو را نیم توان از بین برد. 

آیا توان راکتیو لازم است؟ 

آری زیرا ماهیت کار این وسایل داشتن توان راکتیو است. مثلاً در یک الکتروموتور نمی توان بدون توان راکتیو نیروی الکتروموتوری ایجاد نمود. 

توان راکتیو برای شبکه مفید است یا مضر؟ 

این توان سبب اضافه شدن جریان شبکه و در نتیجه افزایش تلفات توان در مسیر سیم کشی به صورت حرارت می شود. 

انواع توان راکتیو کدامند؟ 

در الکتریسته دو عنصر خازن و سلف توان راکتیو ایجاد می کنند پس در نتیجه توان راکتیو دارای دو نوع سلف و خازنی است. 

آیا می توان مقدار توان راکتیو یک شبکه را کاهش داد بدون اینکه مصرف کننده دوچار اخلال شود؟ 

آری برای این منظور کافی است توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده را از راهی غیر از شبکه تأمین نمود. به این منظور با توجه به ماهیت سلف و خازن که عکس هم عمل می کنند کافی است برای کاهش توان راکتیو خازنی از توان راکتیو سلفی استفاده کرد و برعکس. از آن جایی که بیشتر مصرف کننده های یک شبکه از نوع سلفی می باشند می توان با استفاده از بانک خازنی به این مهم دست پیدا کرد. 

مقاومت صفر: 

مقاومت الکتریکی تمام فلزات و آلیاژ ها، هنگام سرد شدن کاهش می یابد. حمل جریان الکتریکی در رسانا توسط الکترون های رسانش که آزادانه در داخل ماده حرکت می کنند صورت می گیرد. البته الکترون ها دارای طبیعت موج مانندی هستند و می توان الکترونی را که در فلز حرکت می کند توسط موج تختی که در همان جهت حرکت الکترون پیش می رود نمایاند. هر فلز دارای ساختار بلوری است به این معنا که اتم های آن بر روی شبکه ای منظم قرار دارند و یک خصوصیت موج تخت آن است که می تواند از ساختاری کاملاً تناوبی عبور کند بی آن که در جهت های دیگر پراکنده گردد. بنابراین الکترون قادر است از بلوری کامل عبور کند بی آنکه هیچ تکانه ای را در جهت اولیه اش از دست بدهد. به عبارت دیگر، اگر جریانی را در بلوری کامل برقرار کنیم؛ یعنی به الکترون های رسانش تکانه ای را در جهت جریان بدهیم؛ هیچ مقاومتی در برابر عبور جریان وجود نخواهد داشت. اما وجود هرگونه نقصی در تناوبی بودن بلور موجب پراکنده شدن موج الکترونی می شود که نتیجه آن بروز مقاومت در مقابل جریان است. بالای صفر مطلق اتم ها در حال ارتعاش هستند و از موقعیت تعادل خود به مقدارهای مختلفی تغییر مکان می یابند؛ به علاوه اتم های خارجی و نقص های دیگر که به طور آماری توزیع شده اند نیز می توانند تناوبی بودن بلور را کاملاً مختل کنند.  نوسانات حرارتی و هرگونه ناخالصی یا ناکاملی هر دوموجب پراکنده شدن الکترون های رسانش می شود که نتیجه آن بروزمقاومت الکتریکی است. 

نقص در تناوبی بودن بلور  -------  پراکنده شدن موج الکترونی ---------   مقاومت 

اکنون برای ما روشن است که چرا مقاومت الکتریکی  وقتی فلزی یا آلیاژی سرد می شود کاهش می یابد. وقتی که دما کاهش یابد ارتعاشات حرارتی الکترون ها کم شده و الکترون های رسانش کمتر پراکنده می شوند. کاهش مقاومت تا دمایی که برابر یک سوم دمای دبی جسم است به صورت خطی است. اما هر چه از این دما پایین تر برویم تغییرات مقاومت با دما به تدریج کندتر می شود. برای فلزی کاملاً خالص که در آن فقط ارتعاشات حرارتی شبکه مانع حرکت الکترون ها می شود، با نزدیک شدن دما به صفر مطلق مقاومت بایستی به صفر نزدیک شود. 

لکن این مقاومت صفر که نمونه ای فرضی و کاملاً بی عیب، به هنگام رسیدن دمای آن به صفر مطلق از خود نشان می دهد پدیده ابر رسانایی نیست. واقعیت این است که نمونه فلزی واقعی نمی تواند کاملاً خالص باشد و همیشه دارای مقداری ناخالصی است. بنابراین نه تنها ارتعاشات اتم های شبکه  الکترون ها را پراکنده می کنند بلکه ناخالصی ها نیز موجب پراکنده شدن الکترون ها می شوند که این پراکندگی دوم کم و بیش مستقل از دما است. در نتیجه مقاومت باقی مانده معینی وجود دارد که حتی در پایین ترین دما نیز باقی خواهد ماند. هر اندازه که ناخالصی فلز بیشتر باشد  این مقاومت باقی مانده نیز بزرگتر خواهد بود. 

به هر حال بعضی از فلزات رفتار جالبی را از خود نشان می دهند به این معنی که وقتی آن ها را سرد کنیم مقاومت الکتریکی آن ها طبق معمول کاهش می یابد اما دما با رسیدن به مقدار معینی که چند درجه ای بالای صفر مطلق خواهد بود ناگهان مقاومت الکتریکی خود را کاملاً از دست می دهند. در چنین حالتی گفته می شود که فلز به حالت ابررسانش گذار کرده است. گذار به  حالت ابر رسانش حتی در مواردی که ناخالصی آن قدر زیاد است که مقاومت باقیمانده خیلی بزرگی را در حالت غیر ابر رسانش ایجاد می کند امکان پذیر است. 

انواع دیودهای قدرت:

بسته به مشخصه های بازیابی و روش های ساخت دیودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسیم کرد:

۱- دیودهای استاندارد یا همه منظوره 

۲- دیودهای بازیابی معکوس 

۳- دیودهای شاتکی 

دیودهای همه منظوره:

دیودهای یکسوکننده همه منظوره زمان بازیابی معکوس نسبتا زیادی دارند که در حدود ۱μs است و در کاربردهای سرعت پایین به کار می روند که زمان بازیابی چندان اهمیت ندارد محدوده جریان این دیودها از کمتر از ۱ آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ ۵۰ ولت تا حدود ۵۰ کیلو ولت می باشد. این دیودها معمولاً به روش دیفیوژن ساخته می شوند. با این وجود یکسو کننده های آلیاژی که در منابع تغذیه دستگاه های جوشکاری به کار می روند از لحاظ هزینه به صرفه ترند و محدوده کاری آن ها تا ۳۰۰ آمپر و ۱۰۰۰ ولت می رسد.     

دیودهای بازیابی معکوس: 

دیودهای بازیابی سریع زمان بازیابی کوچک در حدود ۵μs دارند. این دیودها در مدارهای  مبدل های DC به DC و DC به AC که سرعت بازیابی اغلب اهمیت بحرانی دارد به کار می روند. محدوده جریانی کارکرد این دیودها از کمتر از یک آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از ۵۰ ولت تا حدود ۳ کیلو ولت است. 

برای محدوده بالای ۴۰۰ ولت دیودهای بازیابی سریع معمولاً به روش دیفیوژن ساخته می شوند و زمان بازیابی به وسیله دیفیوژن طلا یا پلاتین کنترل می شود. برای محدوده ولتاژ کمتر از ۴۰۰ ولت دیود های اپی تکسیال سرعت کلید زنی بیشتری نسبت به دیود های دیفیوژنی دارند. دیود های اپی تکسیال پهنای بیس کمی دارند که باعث می شود زمان بازیابی کوچکی در حدود ۵۰ns داشته باشند. 

دیودهای شاتکی: 

مشکل ذخیره بار در پیوند p-n در دیودهای شاتکی حذف با به حداقل رسیده است.این کار از طریق یک سد پتانسیل که میان یک فلز ویک نیمه هادی وصل می شودانجام می پذیرد. یک لایه فلزی روی یک لایه اپی تکسیال باریک از سیلیکون نوع n قرار داده می شود.سد پتانسیل رفتار یک پیوند p-n شبیه سازی می کند. عمل یکسو سازی فقط به حامل های اکثریت بستگی دارد و در نتیجه حامل های اقلیت اضافی برای ترکیب شدن وجود ندارند. اثر بازیابی منحصرا به خاطر ظرفیت خازنی خود پیوند نیمه هادی است.

درک فرهنگی

در سال ۱۸۵۰ میلادی، ویلیام اوارت گلدستون از مایکل فارادی پرسید، چرا الکتریسیته ارزشمند است؟ 

فارادی پاسخ داد: « یک روز شما مالیات آن را خواهید پرداخت.»

در قرن ۱۹ میلادی و اوایل قرن ۲۰ ام، حتی در جهان صنعتی غرب، هنوز الکتریسیته به بخشی از زندگی روزمره مردم تبدیل نشده بود. فرهنگ عامه زمان، اغلب آن را در قالب نیرویی اسرار آمیز و شبه جادویی به تصویر می‌کشید که قادر بود زندگی را نابود و مرده را زنده کند یا حتی قوانین طبیعت را به زانو در آورد. این گرایش با آزمایش‌های لوییجی گالوانی در سال ۱۷۷۱ میلادی ایجاد شد که در آن پاهای قورباغه‌های مرده با به کار بردن الکتریسته حیوانات به حرکت در آمد. اندکی پس از کار گالوانی، «تجدید حیات» یا احیای مجدد افراد ظاهراً مرده یا غرق شده، در ادبیات پزشکی گزارش شد. این نتایج با مری شلی به هنگام انتشار فرانکنشتاین (۱۸۱۹ میلادی)، مشهور شدند، اگرچه او واژهٔ تجدید حیات را به هیولا نسبت نداد. تجدید حیات هیولاها با استفاده از الکتریسیته، بعداها به موضوعی ترسناک در فیلم‌های ژانر وحشت تبدیل شد.

با افزایش آشنایی عمومی با الکتریسیته به عنوان نیروی حیاتی انقلاب صنعتی دوم، صاحبانش در نقش‌های مثبتی، مانند کارکنان در «مرگ انگشت در پایان دست‌کش‌هایشان مانند قطعه قطعه کردن سیم‌های زندگی» در شعر پسران مارتا از رودیارد کیپلینگ در سال ۱۹۰۷ میلادی ظاهر شدند. ماشین‌های دارای قدرت الکتریکی از تمام انواع، در داستان‌های ماجراجویانه‌ای چون داستان‌های ژول ورن و تماس سویفت برجسته شدند. اربابان الکتریسیته، چه تخیلی و چه واقعی، از جمله دانشمندانی چون توماس ادیسون، چارلز آلگرنون پارسونز، و نیکولا تسلا، به عنوان جادوگران، علم میان مردم مشهور شدند. با از بین رفتن تازگی الکتریسیته و تبدیل شدن به ابزاری واجب برای زندگی روزمره در نیمه دوم قرن بیستم، تنها زمانی نیازمند توجه به فرهنگ عامه می‌شد که جریان قطع می‌گشت. افرادی که جریان را برقرار می‌کنند، مانند قهرمانان بی نام و نشان آهنگ ویچیتا لینمان (۱۹۶۸ میلادی)، اثر جیمی وب، هنوز اغلب در هیبت قهرمانانه و جادوگرانه خودنمایی می‌نمایند.

برق و جهان طبیعی

اگر به بدن انسان ولتاژی اعمال کنیم باعث می‌شود که جریان الکتریکی از بافت‌های آن عبور کند، با اینکه رابطهٔ بین این‌ها غیر خطی است ولی با افزایش ولتاژ جریان عبوری نیز زیاد می‌شود. آستانه درک انسان با توجه به فرکانس و مسیر عبوری جریان متغیر است ولی برای فرکانس اصلی (در آسیا ۶۰ هرتز) بین ۰٫۱ تا ۱ میلی آمپر متغیر است. با این وجود یک جریان ضعیف در حد میکروآمپر در شرایط مشخصی به عنوان الکترولرزه توسط بدن تشخیص داده می‌شود. اگر جریان خیلی قوی باشد موجب انقباض ماهیچه‌ها، تارلرزه قلب و سوختگی بافت می‌شود. هیچ مشخصه ظاهری برای یک جسم هادی حاوی الکتریسیته وجود ندارد در نتیجه برق یک خطر منحصربفرد است. دردی که توسط یک شوک الکتریکی ایجاد می‌شود می‌تواند شدید باشد، این دلیل منجر شده است که در زمان‌های مختلف این کار به عنوان یک روش برای شکنجه استفاده شود. به مرگی که ناشی از شوک الکتریکی باشد مرگ در اثر برق اطلاق می‌شود. در حال حاضر استفاده از این عبارت جز در بعضی حوزه‌های قضایی، که در آنها به معنی اعدام است، کاهش یافته است.

کاربردها: الکتریسیته توسط انسان اختراع نشده است و در طبیعت به شکلهای مختلف وجود دارد، یک نمود همیشگی آن آذرخش است. بسیاری از تعاملات آشنا در حد ماکروسکوپیک مانند حس لامسه، اصطکاک و پیوندهای شیمیایی ناشی از تعاملات بین میدان‌های الکتریکی در مقیاس اتمی هستند. تصور می‌شود که میدان مغناطیسی زمین توسط یک دینام طبیعی ناشی از جریانهای دوار در مرکز سیاره ایجاد شده است.

مارماهی الکتریکی با نام الکتروفروس الکتریکوس

کریستال‌های مشخصی مانند کوارتز و شکر زمانی که تحت فشار قرار می‌گیرند بین دو طرف خود اختلاف پتانسیل ایجاد می‌کنند. این پدیده که اثر فشاربرقی نام دارد و از واژه یونانی Piezein به معنی فشار گرفته شده است، در سال ۱۸۸۰ توسط پیر کوری و ژاکس کوری کشف شده است. این اثر دوطرفه است یعنی اگر یک ماده پیزوالکتریک را در میدان الکتریکی قرار دهیم ابعاد آن به مقدار بسیار ناچیز تغییر می‌کند.

بعضی از موجودات زنده مانند کوسه‌ها توانایی این را دارند که تغییرات میدان الکتریکی را حس کنند و به آن پاسخ دهند، این توانایی را دریافت الکتریسیته گویند، گونه‌های دیگری وجود دارند که قادرند برای شکار و یا دفاع از خود ولتاژ ایجاد کنند به این توانایی پیدایش الکتروزیستی گویند. راسته برق‌ماهی‌سانان، که معروفترین آنها مارماهی الکتریکی است، قادرند با ایجاد یک ولتاژ قوی توسط سلولهای تغییریافتهٔ ماهیچه موسوم به الکتروسلول، طعمه خود را تشخیص و یا بی‌حس کنند. همهٔ حیوانات اطلاعات را در امتداد غشای سلولی توسط تپش‌های (پالس‌های) ولتاژ انتقال می‌دهند که به آن پتانسیل عمل می‌گویند، که وظیفه آن شامل ایجاد ارتباط بین ماهیچه‌ها و یاخته‌های عصبی توسط دستگاه عصبی است. شوک الکتریکی این سیستم را تحریک می‌کند و موجب انقباض ماهیچه‌ها می‌شود. پتانسیل عمل در بعضی گیاهان مسئول فعالیت‌های هماهنگی است.

تولید و استفاده برق

تولید و انتقال: آزمایش‌های تالس به وسیله میله کهربا اولین مطالعات پیرامون تولید انرژی الکتریکی بود. اگرچه این روش، که به اثر برق مالشی معروف است، می‌تواند اجسام سبک را بلند و جرقه تولید کند، بسیار ناموثر است. تا پیش از اختراع پیل ولتایی در قرن هجدهم، هیچ منبع الکتریسیته مداومی در دسترس نبود. پیل ولتایی و نسل مدرنش، باتری‌های الکتریکی، انرژی شیمیایی را ذخیره می‌کنند و در هنگام نیاز آن را به شکل انرژی الکتریکی در دسترس قرار می‌دهند. باتری یک منبع برق همه‌کاره و رایج است که برای بسیاری از وسایل مناسب می‌باشد، ولی ذخیره انرژی آن محدود است و زمانی که شارژش تمام می‌شود باید تعویض یا شارژ شود. برای تقاضاهای الکتریکی عظیم باید به طور مداوم انرژی تولید و به وسیله خطوط انتقال رسانا، منتقل شود. الکتریسیته، اغلب به وسیله مولدهای الکتریکی تولید می‌شود که با بخار حاصل از احتراق سوخت‌های فسیلی، یا گرما آزاد شده از رآکتورهای هسته‌ای، یا سایر منابع انرژی مانند انرژی جنبشی حاصله از باد و جریان آب، به حرکت در می‌آیند. توربین بخار مدرن که در سال ۱۸۸۴ میلادی توسط چارلز آلگرنون پارسونز اختراع شد، امروزه با استفاده از منابع متنوع گرما، حدود ۸۰ درصد توان الکتریکی جهان را تولید می‌کند.

دستگاه تولید برق متناوب ساخته شده در قرن بیستم در بوداپست مجارستان، در اتاق تولید نیروی برق‌آبی در نیروگاه تولید برق (عکس از سرگی میخائیلوویچ). توان بادی در بسیاری از کشورها در حال گسترش است.

این مولدها هیچ شباهتی به مولد تک‌قطبی فارادی که در سال ۱۸۳۱ میلادی اختراع شد، ندارند، اما هنوز از قانون الکترومغناطیسی او پیروی می‌کنند که می‌گوید رسانایی که به میدان مغناطیسی متغییری متصل است بین دوسرش، اختلاف پتانسیل تولید می‌شود. اختراع ترانسفورماتور در اواخر قرن نوزدهم، بدان معنا بود که نیروی الکتریکی می‌تواند با ولتاژی بالاتر ولی جریانی کمتر انتقال یابد. انتقال بهینه انرژی الکتریکی بدین معنا بود که می‌توان الکتریسیته را در یک نیروگاه مرکزی تولید کرد که از صرفه‌جویی در مقیاس سود می‌برد و به فاصله‌های نسبتاً دوری فرستاده می‌شود.

از آن جا که انرژی الکتریکی را نمی‌توان به اندازه‌ای ذخیره کرد که قادر به پاسخ گویی تقاضا در سطح ملی بود، باید در هر زمان، به اندازه‌ای که لازم است، تولید شود. این خود نیازمند اینست که صنعت الکتریسیته پیشبینی دقیقی از بارگذاری الکتریکی داشته و ارتباط پایداری با نیروگاه‌های خود برقرار کنند. باید مقدار معینی از الکتریسیته تولید شده، همواره ذخیره شود تا برای مواقع اضطراری و بروز اختلالات، تکیه‌گاهی محکم وجود داشته باشد.

با مدرنیته یک ملت و بهبود اقتصاد آن، تقاضا برای الکتریسیته با سرعت بالایی افزایش می‌یابد. در ایلات متحده آمریکا، تقاضای برق در سه دهه اول سده بیستم، سالانه ۱۲ درصد افزایش می‌یافت. اکنون کشورهای نو ظهور در عرصه اقتصاد، مانند چین و هند، چنین افزایشی را تجربه می‌کنند. به طور تاریخی، افزایش تقاضای الکتریسیته، از تقاضا برای سایر شکل‌های انرژی پیش افتاده است.

نگرانی‌های محیطی از تولید الکتریسیته منجر به افزایش تمرکزها برای استفاده از منابع تجدیدپذیر، به خصوص توان بادی و انرژی آبی شده است. اگرچه می‌توان انتظار داشت که تأثیر محیطی وسایل مختلف الکتریکی ادامه می‌یابد، شکل نهایی آن تقریباً پاک است.

کاربردها: الکتریسیته یک راه بسیار مناسب برای انتقال انرژی است و از آن استفاده‌های فراوان و در حال افزایشی اتفاق افتاده است. اختراع لامپ رشته‌ای در دهه ۱۸۷۰ میلادی سبب شد که نورپردازی به یکی از عمومی ترین کاربردهای توان الکتریکی تبدیل شود. اگرچه برق رسانی خطرات خاص خود را دارد، جایگزین کردن شعله‌های عریان چراغ نفتی با آن، به طور چشم گیری حوادث اتش سوزی در خانه‌ها و کارخانه‌ها را کاهش داد. امکانات عمومی با هدف روبه رشد قرار دادن بازار نور پردازی، در بسیاری از شهرها برقرار شد. تأثیر گرمای ژولی که در لامپ‌های رشته‌ای وجود دارد استفاده‌های مستقیم بیشتری در گرمایش الکتریکی دارد. درحالی که پرکاربرد و قابل کنترل است، می‌تواند مفید نیز باشد، زیرا بیشتر تولید الکتریکی نیازمند تولید گرما در نیروگاه‌ها هستند. تعدادی از کشورها مانند دانمارک، در زمینه محدود کردن و ممنوعیت استفاده از گرمایش الکتریکی در ساختمان‌ها نو ساز قانونی وضع کرده‌اند. الکترسیته یک منبع انرژی پر کاربرد برای خنک‌سازی، و تهویه مطبوع است که بخش در حال توسعه‌ای برای تقاضای الکتریسیته به نظر می‌رسد و تاثیرات آن سبب شده است که صنعت برق به فکر تأمین این نیاز برآید.

لامپ رشته‌ای، یکی از کاربردهای اولیه الکتریسیته که با گرمایی ژولی کار می‌کند: عبور جریان از مقاومت گرما تولید می‌کند.

الکتریسیته در مخابرات و تلگراف الکتریکی کاربرد دارد که در سال ۱۸۳۷ میلادی توسط ویلیام فوترگیل کوکه و چارلز ویتستون به نمایش در آمد و یکی از اولین کاربردها بود. با ساخت اولین تلگراف بین‌قاره‌ای و پس از آن کابل تلگراف بین‌قاره‌ای در دهه ۱۸۶۰ میلادی، الکتریسیته جهان را قادر ساخت تا در مدت چند ثانیه ارتباط برقرار کند. تکنولوژی فیبر نوری و ماهواره مخابراتی به طور مشترک بازار سیستم برقراری ارتباط را به دست گرفته‌اند، اما به نظر می‌رسد الکتریسیته بخش اساسی این فرایند باقی بماند.

اثر الکترومغناطیس به طور آشکار در موتور الکتریکی به کار می‌رود، که ابزاری موثر و پاک برای توان محرک فراهم می‌آورد. یک موتور بی حرکت مانند وینچ، به راحتی مقداری نیرو فراهم می‌آورد، اما موتوری که با کاربرد برق حرکت می‌کند، مانند یک ماشین برقی، باید یا یک منبع توان مانند باتری را حمل کند یا جریان را از یک اتصال کشویی مانند یک شاخک برقرسان دریافت کند.

وسایل الکترونیک از ترانزیستور، که احتمالاً یکی از مهمترین اختراعات قرن بیستم است، و یک بلوک بنیادین مدار تمام مدرن، استفاده می‌کنند. یک مدار مجتمع مدرن می‌تواند شامل چند میلیارد ترانزیستور کوچک شده در محلی به مساحت چند سانتیمتر مربع باشد.

هم چنین از الکتریسیته برای تامین سوخت حمل و نقل عمومی شامل اتوبوسها و قطارهای برقی استفاده می‌شود.

لامپ رشته‌ای، یکی از کاربردهای اولیه الکتریسیته که با گرمایی ژولی کار می‌کند: عبور جریان از مقاومت گرما تولید می‌کند.

مفاهیم برق

بار الکتریکی: وجود بار الکتریکی سبب افزایش نیرو الکترواستاتیکی می‌شود: بارها به یکدیگر نیرو اعمال می‌کنند، نیرویی که در گذشته شناخته شده ولی علتش نامعلوم بود. یک گوی سبک که از یک نخ آویزان است، هنگام تماس با میله شیشه‌ای باردار که تحت مالش با پارچه قرار گرفته، می‌تواند باردار شود. اگر گوی دیگری نیز با همان میله شیشه‌ای باردار شود، گوی قبلی را دفع می‌کند: بار تلاش می‌کند تا دو گوی را از هم دور کند. دو گوی باردار شده به وسیله میله پلاستیکی نیز یکدیگر را دفع می‌کنند. اما، اگر یک گوی به وسیله میله شیشه‌ای و گوی دیگر به وسیله یک میله پلاستیکی باردار شود این دو گوی یکدیگر را جذب می‌کنند. شارل آگوستن دو کولن این پدیده را در قرن هیجدهم کشف کرد. او استنباط کرد که بار الکتریکی خود را به دو شکل نمایان می‌کند. این کشف به قانون مشهوری منجر شد: اجسام با بار همنام یکدیگر را دفع و اجسام با بار غیر همنام یکدیگر را جذب می‌کنند.

بار روی الکتروسکوپ سبب می‌شود تا ورقه‌ها از یکدیگر دور شوند.

این نیرو ذرات باردار را تحت تاثیر قرار می‌دهد، بنابرین بار تمایل دارد تا جای امکان به طور مساوی در یک سطح هادی پخش شود. اندازه نیرو الکترومغناطیسی، چه جاذبه باشد و چه دافعه، با استفاده از قانون کولن بدست می‌آید. مطابق این قانون، نیرو با حاصلضرب بار دو ذره در مجذور معکوس فاصله بین آن دو متناسب است. نیروی الکترومغناطیس بسیار نیرومند است و در واقع بعد از نیروی هسته‌ای قوی، نیرومندترین نیرو به شمار می‌آید، اما بر خلاف آن این نیرو در تمام فواصل اعمال می‌شود. در مقایسه با نیروی گرانش، نیرو الکترومغناطسی که دو الکترون را دفع می‌کند، ۱۰۴۲ بار قویتر از نیروی جاذبه گرانشی بین آن دو است.

مطالعات نشان می‌دهند که منشأ بار انواع مخصوصی از ذرات زیراتمی هستند که ویژگی بار الکتریکی را دارند. بار الکتریکی سبب تقویت نیروی الکترومغناطیسی می‌شود، که یکی از چهار نیروی بنیادی به حساب می‌آید. آشناترین حاملان بار الکتریکی الکترون ها و پروتون ها هستند. تحقیقات حاکی از وجود قانون بقای بار الکتریکی هستند و این بدان معناست که در یک سیستم ایزوله بدون توجه به هر تغییری که در سیستم روی دهد، مقدار بار کلی آن ثابت می‌ماند. در یک سیستم ممکن است بار از جسمی به جسم دیگر منتقل شود که این اتفاق می‌تواند به صورت تماس مستقیم باشد، یا با عبور از یک ماده رسانا مانند سیم، روی دهد. واژه الکتریسیته ساکن به وجود بار روی یک جسم، گفته می‌شود که اغلب هنگام مالش در ماده غیرهمسان به یکدیگر ایجاد می‌شود و بار از یکی به دیگری انتقال می‌یابد.

بار الکترون و پروتون مخالف همند، بنابرین مقدار بار ممکن است مثبت یا منفی باشد. طبق قرارداد باری که به وسیله الکترون‌ها حمل می‌شود منفی و باری که به وسیله پروتون‌ها حمل می‌شود مثبت است، این موضوع از تلاش‌های بنجامین فرانکلین سرچشمه گرفته است. اندازه بار را با علامت Q نشان می‌دهند که واحدش کولن است. هر الکترون حدوداً بار −۱٫۶۰۲۲×۱۰−۱۹ کولن را حمل می‌کند. بار پروتون نیز معادل الکترون بوده ولی علامتش مثبت می‌باشد، یعنی ۱٫۶۰۲۲×۱۰−۱۹ کولن. بار تنها به وسیله ماده جذب نمی‌شود، بلکه در پادماده نیز، هر پادذره باری هم اندازه و مخالف ذره مربوطه‌اش تحمل می‌کنند.

بار را می‌توان به وسیله ابزار گوناگونی سنجید، یک ابزار جدید برای سنجش بار الکتروسکوپ نام دارد، که اگرچه هنوز در کلاس‌های درسی به کار می‌رود، جایگزین برق سنج الکترونیکی شده است.

جریان الکتریکی: حرکت بارهای الکتریکی را جریان الکتریکی گویند که شدت آن با واحد آمپر سنجیده می‌شود. جریان می‌تواند شامل حرکت هر ذره بارداری باشد؛ که اکثراً الکترون‌ها هستند ولی هر بار در حال حرکتی، یک جریان به حساب می‌آید. مطابق قرارداد تاریخی، جریان مثبت مسیری را که هر بار مثبت شامل شده‌ای طی کند، می‌پیماید یا از مثبت ترین بخش یک مدار به منفی ترین بخشش انتقال می‌یابد. جریانی که از این الگو پیروی کند، جریان قراردادی نام دارد. بنابرین حرکت الکترون‌های دارای بار مخالف در یک مدار الکتریکی، یکی از آشناترین اشکال جریان، در خلاف جهت حرکت الکترون‌ها، مثبت فرض می‌شود. اما، بر اساس شرایط، یک جریان الکتریکی می‌تواند شامل یک جریان از ذرات باردار، هم در یک مسیر و هم در هر دو مسیر باشد. قرارداد مثبت به منفی برای ساده‌سازی این شرایط وضع شده است.

یک قوس الکتریکی یک دمونستراسیون الکتریکی از جریان الکتریکی فراهم می‌آورد.

فرایندی که در آن جریان الکتریکی از مواد عبور می‌کند با واژه رسانایی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد، و طبیعت آن با ذرات باردار و ماده‌ای که به وسیله آن جابجا می‌شوند، متفاوت است. مثال‌هایی برای جریان الکتریکی شامل رسانای فلزی، که الکترون‌ها در رسانایی مانند فلزات جریان می‌یابند و برق‌کافت می‌شود، که در آن یون‌ها (اتم های باردار) در مایعات یا پلاسماهایی مانند جرقه‌های الکتریکی جریان می‌یابند. در حالی که ذرات به خودی خود کندند، و گاهی اوقات با سرعت رانش میانگین یک میلیمتر در ثانیه پیش می‌روند، میدان الکتریکی که آن‌ها را پیش می‌برد، سرعت آن‌ها را به نزدیکی سرعت نور می‌رساند و سیگنال‌های الکتریکی را قادر می‌سازد که با سرعت سیم ها را بپیمایند.

جریان دارای چند تاثیر قابل مشاهده است که به طور تاریخی ابزاری برای شناسایی وجودش به شمار می‌رود. جریان می‌تواند آب را تجزیه کند و این موضوع در سال ۱۸۰۰ میلادی به وسیله ویلیام نیکولسون و آنتونی کارلیسله کشف شد و امروزه آن را با نام برق‌کافت می‌شناسیم. در سال ۱۸۳۳ میلادی، مایکل فارادی راه آنان را به خوبی ادامه داد. جریان در یک مقاومت الکتریکی سبب تجمع گرما در مقاومت می‌شود. در سال ۱۸۴۰ میلادی، این اثر را جیمز ژول از نظر ریاضی مورد مطالعه قرار داد. یکی از مهمترین اکتشافات مرتبط با جریان به طور اتفاقی در سال ۱۸۲۰ میلادی به وسیله هانس کریستین اورستد صورت گرفت. این اتفاق زمانی روی داد که هنگام آماده کردن سخنرانی خود، او مشاهده کرد که جریان در یک سیم سوزن قطب‌نما را به حرکت در می‌آورد. او الکترومغناطیس را که یک تعامل اساسی بین الکتریسیته و مغتاطیس بود، کشف کرد. میزان انتشار الکترومغناطیسی تولید شده به وسیله قوس الکتریکی برای تولید تداخل الکترومغناطیسی کافیست که می‌تواند برای صدمه دیدن وسایل مجاور، مضر باشد.

در وسایل مهندسی یا خانگی جریان به دو دسته مستقیم و متناوب تقسیم می‌شود. این واژه‌ها به تغییرات جریان در بازه زمانی اشاره دارد. جریان مستقیم، برای مثال از یک باتری گرفته می‌شود و بیشتر لوازم الکترونیکی بدان نیاز دارند. این جریان یک سویه بوده که از قسمت مثبت مدار به قسمت منفی جریان می‌یابد. اگر این جریان به وسیله الکترون‌ها حمل شود، جهت جریان در خلاف جهت گفته شده خواهد بود. جریان متناوب جریانیست که به طور مکرر جهت جریانش تغییر می‌کند. این تغییر اغلب به شکل یک موج سینوسی است. بنابرین، جریان متناوب دارای پالس عقب و جلو بوده و در یک رسانا بدون حرکت بارها جریان تولید می‌کند. ارزش میانگین زمانی یک جریان متناوب صفر است، اما این جریان انرژی را در یک مسیر می‌رساند و سپس تغییر جهت می‌دهد. جریان متناوب تحت تاثیر ویژگی‌های الکتریکی در شرایط پایدار جریان مستقیم، مانند القاوری و ظرفیت خازنی قرار می‌گیرد. این ویژگی‌ها زمانی مهم می‌شوند که شدت جریان گذرا باشد.

میدان الکتریکی: مفهوم میدان الکتریکی توسط مایکل فارادی مطرح شد. میدان الکتریکی در اطراف جسم باردار شکل می‌گیرد و به تمام ذرات باردار درون میدان نیرو وارد می‌کند. میدان الکتریکی بین دو بار، مشابه میدان جاذبه بین دو جرم عمل می‌کند و مانند آن در فضای بی‌نهایت گسترش می‌باید و یک رابطه مجذور معکوس با فاصله نشان می‌دهد. اما، یک فرق اساسی در این بین وجود دارد. میدان جاذبه همیشه در نقش جذب کننده عمل می‌کند و می‌کوشد تا دو جسم را به یکدیگر برساند، در حالی که میدان الکتریکی می‌تواند هم سبب جذب شود و هم دفع. از آن جا که اجسام بزرگ مانند سیاره‌ها دارای بار خالص نیستند، اغلب میدان الکتریکی در اطراف آنها صفر است؛ لذا با وجود اینکه نیرو جاذبه بسیار ضعیفتر است، در گیتی نیروی غالب به شمار می‌آید.

خطوط میدان از یک بار مثبت در بالای صفحه رسانا ناشی می‌شوند.

میدان الکتریکی به طور عمومی در فضا متغیر است و شدت آن در هر نقطه با نیرویی مشخص می‌شود که به وسیله هر بار اندک ثابتی احساس می‌گردد. بار فرضی که ذره آزمون نام دارد، بسیار کوچک است تا میدان الکتریکی آن با میدان الکتریکی اصلی تداخل نداشته باشد و همچینی ثابت است تا از تأثیر میدان‌های مغناطیسی جلوگیری کند. از آن جا که میدان الکتریکی با واحد نیرو شناسایی می‌شود، و نیرو نیز یک بردار اقلیدسی است، درنتیجه یک میدان مغناطیسی یک بردار است که هم شدت دارد و هم مسیر. در واقع این یک میدان برداری است.

مطالعه میدان الکتریکی حاصل از بارهای ثابت الکتریسیته ساکن نام دارد. میدان به وسیله مجموعه‌ای از خطوط فرضی نمایش داده می‌شود که در هر نقطه از میدان مسیر آن را نمایش می‌دهند. این مفهوم به وسیله فارادی مطرح شد، که واژه خطوط میدانی که او بیان کرده بود، هنوز نیز کاربرد دارد. خطوط میدان مسیرهایی هستند که یک بار مثبت نقطه‌ای هنگامی که بدان نیرو وارد می‌شود، آن مسیرها را طی می‌کند. به هر حال، آن‌ها یک مفهوم ذهنی هستند و واقعیت فیزیکی ندارند و میدان به فضای بین خطوط نفوذ دارد. خطوط میدان ناشی از بارهای ساکن چند ویژگی کلیدی دارند: اولاً، آنها از بارهای مثبت سرچشمه می‌گیرند و به بارهای منفی ختم می‌شوند. ثانیاً، باید با زاویه‌ای قایم وارد اجسام رسانا شوند، ثالثاً، هرگز یکدیگر را قطع نمی‌کنند.

یک جسم رسانای توخالی تمام بارش را در سطح خارجی خود نگه می‌دارد. در نتیجه میدان در تمام نقاط داخل جسم صفر است. این موضوع نقش اصلی را در قفس فاراده بازی می‌کند، این قفس یک پوسته فلزی رساناست که فضای داخلی خود را از تأثیرات الکتریکی خارجی جدا می‌کند. نقش الکتریسیته ساکن در طراحی آیتم‌های وسایل ولتاژ بالا پر رنگ است. برای شدت میدان الکتریکی که یک جسم متوسط می‌تواند تحمل کند، محدودیتی وجود دارد. فراتر از این نکته، شکست الکتریکی رخ می‌دهد و قوس الکتریکی سبب ایجاد صاعقه بین دو قسمت باردار می‌شود. برای مثال، هوا تمایل دارد با عبور دادن قوس الکتریکی و ایجاد شکاف، شدت میدان الکتریکی را به بیش از ۳۰ کیلوولت بر سانتی‌متر برساند. در شکاف‌های بزرگتر، شدت شکست ضعیفتر است و شاید یک کیلوولت در هر سانتیمتر باشد. مهمترین رویداد قابل مشاهده آن، آذرخش است، و زمانی اتفاق می‌افتد که با افزایش ستون‌های هوا، بارها در ابرها جدا شوند و میدان الکتریکی هوا را افزایش دهند تا از حد تحمل، تجاوز کند. ولتاژ آذرخش‌های بزرگ می‌تواند به بزرگی ۱۰۰ مگاولت باشد و انرژی به بزرگی ۲۵۰ کیلووات ساعت را تخلیه کند.

شدت میدان تا حد زیادی تحت تأثیر اجسام رسانای نزدیک میدان قرار دارد و در اشیای نوک تیز تشدید می‌شود. از این موضوع در برقگیرها استفاده می‌شود که آذرخش، با استفاده از تیر نوک تیز مهار می‌شود تا ساختمان تحت محافظت، از صدمه دیدن در امان بماند.

پتانسیل الکتریکی: مفهوم پتانسیل الکتریکی با میدان الکتریکی ارتباط نزدیکی دارد. به بار کوچکی که در یک میدان الکتریکی قرار می‌گیرد، نیرو وارد می‌شود، و برای حرکت دادن این بار بر خلاف نیرویی که بدان وارد می‌شود، به کار نیازمندیم. پتانسیل الکتریکی در هر نقطه میزان انرژی لازم برای آوردن بار آزمون از فاصله بی‌نهایت دور به آن نقطه است. واحد آن اغلب ولت است، و یک ولت، پتانسیلی است که با استفاده از یک ژول کار می‌توان یک بار یک کولنی را از فاصله بینهایت دور به یک نقطه آورد. توصیح پتانسیل اگرچه رسمی است، کاربرد چندان ندارد، و مفهوم کاربردی‌تر، اختلاف پتانسیل الکتریکی است که به انرژی لازم برای به حرکت در آوردن بار آزمون بین دو نقطه مشخص گفته می‌شود. میدان الکتریکی درای ویژگی مخصوصی است و آن اینست که پایستار است، و این بدان معناست که به مسیری که بار می‌پیماید وابسته نیست: تمام مسیرهای بین دو نقطه به انرژی یکسانی نیاز دارند، و بنابرین یک مقدار منحصر به فرد برای اختلاف پتانسیل مورد نیاز است. یکای ولت به عنوان واحد اندازه‌گیری و توصیف اختلاف پتانسیل الکتریکی یا ولتاژ شناخته می‌شود.

یک جفت باتری ای‌ای. علامت + نشان دهنده قطبش اختلاف پتانسیل بین خروجی‌های باتری است.

برای اهداف کاربردی، بهتر است نقطه‌ای را به عنوان مبدا انتخاب کنیم و پتانسیل را با توجه به آن اندازه‌گیری و مقایسه کنیم. مبدا خیلی مناسب می‌تواند زمین الکتریکی باشد، که فرض بر اینست که در تمام نقاط پتانسیلش یکسان است. نام نقطه مبدا زمین الکتریکی است. زمین به عنوان منبا بی پایان از بارهای معادل مثبت و منفی فرض می‌شود و به همین دلیل از نظر الکتریکی خنثی و غیر قابل باردار شدن است.

پتانسیل الکتریکی یک کمیت اسکالر است، به همین دلیل تنها اندازه دارد و فاقد جهت می‌باشد. پتانسیل الکتریکی مشابه بلندی است: همانطور که یک جسم رها شده به دلیل اختلاف ارتفاع به وسیله میدان جاذبه به سمت پایین سقوط می‌کند، بار الکتریکی نیز به دلیل اختلاف پتانسیل ناشی از میدان مغناطیسی سقوط می‌کند. همانطور که در نقشه‌های موجود، خطوط کانتوری نقاط هم ارتفاع را نشان می‌دهند، می‌توان مجموعه خطوطی که نقاط هم پتانسیل را نشان می‌دهند (با نام خطوط هم‌پتانسیل شناخته می‌شود)، پیرامون یک جسم دارای بار الکترومغناطیسی رسم کرد. خطوط هم‌پتانسیل با تمام خطوط نیرو زاویه قائم می‌سازند. همچنین آن‌ها با سطح رسانای الکتریکی موازی اند، در غیر این صورت نیرویی تولید می‌شود که حاملان بار را به سطح پتانسیل می‌برد.

میدان الکتریکی به طور رسمی به عنوان نیرو وارده به واحد بار تعریف می‌شود، اما مفهوم پتانسیل اجازه استفاده از تعریفی مفیدتر و معادل را می‌دهد: میدان الکتریکی گرادیان مکانی پتانسیل الکتریکیست. واحدش اغلب ولت بر متر بوده، جهت بردار میدان، بزرگترین شیب پتانسیل و جایی است که خطوط هم‌پتانسیل در نزدیکترین حالت قرار دارند.

آهنربای الکتریکی: کشف اورستد در سال ۱۸۲۱ میلادی در این باره که پیرامون سیم‌های حامل جریان الکتریکی میدان مغناطیسی وجود دارد، نشان داد که بین الکتریسیته و مغناطیس رابطه‌ای مستقیم وجود دارد. بعلاوه، به نظر می‌رسید این فعل و انفعال با نیروی جاذبه و الکتریکی (دو نیروی طبیعت که تا آن زمان شناخته شده بودند)، متفاوت است. نیرویی که به سوزن قطب‌نما وارد می‌شد آن را نه به سیم حامل جریان نزدیک و نه آن را دور می‌کرد، اما با آن زاویه قائم می‌ساخت. واژه‌های نسبتاً ناآشنای اورستد این بود: "تضاد الکتریکی به روشی چرخشی عمل می‌کند." این نیرو همچنین به جهت جریان نیز بستگی داشت، یعنی اگر جهت جریان برعکس می‌شد، جهت نیرو نیز معکوس می‌گشت. اورستد اکتشاف خود را به طور کامل متوجه نشد، اما مشاهده کرد که آثار متقابل بودند: جریان به آهنربا نیرو و آهنربا به جریان نیرو وارد می‌کنند. بعدها آندره ماری آمپر این پدیده را بررسی کرد. او کشف کرد که دو سیم موازی حامل جریان به یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. دو سیم که جهت جریانشان یکسان است، یکدیگر را جذب می‌کنند و دو سیم که جهت جریانشان مخالف هم است یکدیگر را دفع می‌کنند. این فعل و انفعال به واسطه میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که هر جریان تولید می‌کند و اساس تعریف جهانی آمپر را شکل می‌دهد.

یک میدان مغناطیسی، در اطراف یک جریان موتور الکتریکی از یک اثر مهم در الکترومغناطیس استفاده می‌کند: جریان در میدان مغناطیسی نیرویی عمود بر میدان و جریان تجربه می‌کند.

موتور الکتریکی از یک اثر مهم در الکترومغناطیس استفاده می‌کند: جریان در میدان مغناطیسی نیرویی عمود بر میدان و جریان تجربه می‌کند.

رابطه بین میدان‌های مغناطیسی و جریان بسیار مهم است، زیرا سبب شد تا مایکل فارادی در سال ۱۸۲۱ میلادی، موتور الکتریکی را اختراع کند. موتور تک‌قطبی فارادی از یک آهنربا قرار گرفته داخل مخزن جیوه تشکیل می‌شد. جریان به وسیله سیمی آویزان از محور بالای آهنربا و غوطه‌ور در جیوه برقرار می‌شد. آهنربا نیرویی مماسی بر سیم وارد می‌کرد و برای اینکه جریان برقرار شود، آن را پیرامون آهنربا می‌پیچاند.

آزمایش‌های فارادی در سال ۱۸۳۱ میلادی نشان داد در سیمی که عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، بین دو نقطه نهایی آن اختلاف پتانسیل ایجاد می‌شود. آنالیزهای متعاقب این فرایند، که با نام القای الکترومغناطیسی مشهور است، او را قادر ساخت تا قانون مشهور القای فارادی را بیان کند، قانونی که مطابق آن اختلاف پتانسیل مدار بسته، متناسب با تغییرات شار مغناطیسی حلقه است. استفاده از این کشف، او را قادر ساخت تا اولین مولد الکتریکی را در سال ۱۸۳۱ میلادی اختراع کند، مولدی که انرژی مکانیکی دیسک مسی در حال چرخش را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کرد. دیسک فارادی هیچ استفاده عملی نداشت، ولی نشان داد که می‌توان با استفاده از مغناطیس نیروی الکتریکی تولید کرد، امکانی که می‌توان آن را با پی روی از کارهای او بهبود بخشید.

الکتروشیمی:

فیزیکدان ایتالیایی، آلساندرو ولتا، باتری خود را به امپراتور فرانسه، ناپلئون بناپارت نشان می‌دهد.

توانایی واکنش شیمیایی برای تولید الکتریسیته و به طور برعکس توانایی الکتریسیته برای پیش بردن واکنش شیمیایی استفاده‌های فراوانی دارد.

الکتروشیمی همواره بخش مهمی از الکتریسیته بوده است. از زمان اختراع پیل ولتایی، پیل‌های الکتروشیمیایی وارد انواع مختلف باتری‌ها، پیل‌های آبکاری و برق‌کافت شده است. با این روش آلومینیم در حجم بزرگ تولید شد، و انرژی بسیاری از وسایل قابل حمل با استفاده از پیل‌های قابل شارژ تامین شد.

مدارهای الکتریکی: یک مدار الکتریکی اتصالی داخلی از اجزای الکتریکی است تا بارهای الکتریکی در مسیر بسته به منظور هدفی معین جریان یابند. اجزای یک مدار الکتریکی می‌تواند شکل‌های مختلفی داشته باشد، که می‌تواند شامل عناصری چون مقاومتها، خازنها، کلیدها، ترانسفورماتورها وسایل الکترونیکی می‌باشد. مدارهای الکتریکی حاوی اجزای فعال به ویژه نیم‌رساناها می‌باشند و رفتاری غیر خطی نشان می‌دهند که نیازمند آنالیز پیچیده‌ای است. سادهترین اجزای الکتریکی آنهایی هستند که نامشان غیرفعال و خطی اند: اگرچه ممکن است به طور موقت انرژی را ذخیره کنند، ولی شامل هیچ منبعی از آن نمی‌شوند و به تحریک‌ها، پاسخ‌های خطی می‌دهند.

یک یک مدار الکتریکی ساده. منبع ولتاژ V در سمت چپ جریان الکتریکی I را تولید می‌کند و انرژی الکتریکی را به مقاومت R می‌رساند. جریان از مقاومت به منبع باز می‌گردد و مدار کامل می‌شود.

شاید مقاومت ساده‌ترین عنصر غیرفعال مدار باشند: همان‌طور که نامش نشان می‌دهد، او در مقابل جریان مقاونت نشان می‌دهد و انرژی را به صورت گرما به هدر می‌دهد. مقاومت حاصل حرکت بار در یک رساناست: برای مثال، ر فلزات، مقاومت ناشی از برخورد بین الکترون‌ها و یون‌هاست. قانون اهم قانون ابتدایی نظریه مدارها می‌باشد و بیان می‌کند که جریان گذرا از یک مقاومت، با اختلاف پتانسیل دو سر آن متناسب است. مقاومت بیشتر مواد در طیف‌های مختلف دما و جریان تقریباً ثابت است؛ موادی که از این شرایط پیروی می‌کنند، مواد «اهمی» نام دارند. اهم، واحد مقاومت بوده و به افتخار گئورگ زیمون اهم انتخاب شده است و علامتش با توجه به حروف یونانی، به شکل Ω است. یک Ω مقاومتی است که در پاسخ به جریان یک آمپری، اختلاف پتانسیل یک ولتی ایجاد می‌کند.

خازن حاصل توسعه بطری لیدن است و وسیله‌ایست که می‌تواند بار را ذخیره کند، او بدین وسیله انرژی الکتریکی را در میدان حاصل ذخیره می‌کند. از دو صفحه رسانا ساخته شده که به وسیله یک عایق دی‌الکتریک از یکدیگر جدا شده‌اند. در عمل، ورقه‌های فلزی نازک به یکدیگر چسبیده‌اند تا سطح تماس در واحد حجم و در نتیجه ظرفیت خازنی را افزایش دهند. واحد ظرفیت خازن فاراد است، که بعد از مایکل فارادی این نام اختصاص داده شد و با علامت F نشان داده می‌شود: یک فاراد عبارتست از اختلاف پتانسیل یک ولتی حاصله به هنگام ذخیره یک کولن بار الکتریکی در خازن. یک خازن متصل به منبع تغذیه در ابتدا به این دلیل که بار الکتریکی انباشته می‌کند، جریانی ایجاد می‌نماید. این جریان رفته رفته با پر شدن خازن کم می‌شود و در انتها به صفر می‌رسد؛ لذا یک خازن جریان شرایط پایدار ایجاد نمی‌کند، بلکه مسیر آن را می‌بندد.

القاگر یک رساناست که اغلب به شکل سیم پیچ است و در میدان مغناطیسی حاصل از جریان عبوری انرژی ذخیره می‌کند. زمانی که جریان تغییر می‌کند، میدان مغناطیسی و همچنین ولتاژ بین دو سر رسانا نیز دچار تغییر و تحول می‌گردد. ولتاژ حاصله با مشتق زمانی جریان متناسب است. ثابت تناسب آندوکتانس نام دارد. واحد آندوکتانس هانری است که به افتخار جوزف هانری، هم دوره فارادی انتخاب شده است. یک هانری آندوکتانسی است که اگر جریان گذرا از آن القاگر در هر ثانیه یک آمپر تغییر کند، اختلاف پتانسیل یک ولتی را ایجاد می‌کند. از برخی جهات رفتار القاگر برعکس خازن است: القاگر به جریان نامتغیر اجازه می‌دهد اما در مقابل جریان در حال تغییر ایستادگی می‌کند.

توان الکتریکی:

توان الکتریکی مقدار انرژی الکتریکی است که به وسیله مدار الکتریکی جابجا می‌شود. واحد توان در دستگاه بین‌المللی یکاها وات است. یک وات معادل یک ژول بر ثانیه است. توان الکتریکی مانند توان مکانیکی، سرعت انجام کار است. با واحد وات سنجیده و با حرف P نمایش داده می‌شود. توان الکتریکی تولید شده به وسیله یک جریان الکتریکی، برابر است با بار Q که در هر t ثانیه از اختلاف پتانسیل V عبور می‌کند.

در این رابطه Q بار الکتریکی با واحد کولن T زمان با واحد ثانیه I جریان الکتریکی با واحد آمپر V ولتاژ با واحد ولت تولید انرژی الکتریکی اغلب به وسیله مولد الکتریکی صورت می‌گیرد، اما این اتفاق می‌تواند به وسیله باتریهای شیمیایی یا سایر انواع متنوع منابع انرژی نیز اتفاق افتد. توان الکتریکی لازم برای کسب و کار و استفاده خانگی به وسیله صنعت نیرو تولید می‌شود. واحد فروش برق کیلووات ساعت (۳٫۶مگاژول) است که حاصل ضرب نیرو با واحد کیلووات در زمان با واحد ساعت است. شرکت‌های برق، میزان الکتریسته مصرفی را به وسیله کنتور اندازه‌گیری می‌کنند، که انرژی الکتریکی مصرفی مشتریان را نمایش می‌دهد.

الکترونیک: الکترونیک با مدارهای الکتریکی در ارتباط است که شامل اجزای الکتریکی فعال مانند لامپ‌های خلا، ترانزیستورها، دیودها و مدارهای مجتمع می‌شود و با تکنولوژی‌های اتصال داخلی غیرفعال در ارتباط است. رفتار غیرخطی اجزای فعال و توانایی آنها در کنترل جریانهای الکترونی، سیگنال‌های ضعیف را تقویت می‌کند و در پردازش اطلاعات، مخابرات و پردازش سیگنال استفاده گسترده‌ای از الکترونیک صورت می‌گیرد. توانایی وسایل الکترونیک در عمل کردن به عنوان مدار امکان پردازش اطلاعات را فراهم می‌سازد. تکنولوژی‌های اتصال داخلی مانند فیبرهای مدار چاپی، تکنولوژی بسته‌بندی الکترونیک، و سایر انواع متنوع وسایل ارتباطی، قابلیت مدار را کامل کرده و اجزای مخلوط را به شکل یک سامانه کارآمد تبدیل کرده است.

اجزای الکتریکی فناوری نصب سطحی

الکترونیک از علم و تکنولوژی الکتریکی و الکترومکانیکی فاصله گرفته است، که با ژنراتور، توزیع، انتقال، ذخیره و تبدیل انرژی الکتریکی به سایر اشکال انرژی و برعکس، با استفاده از ابزاری چون سیم‌ها، موتورهای الکتریکی، باتری‌ها، کلیدها، رله‌ها، ترانسفورماتورها، مقاومت‌ها و سایر اجزای غیرفعال است. این تمایز از سال ۱۹۰۶ و با اختراع ترایود به وسیله لی دفارست آغاز شد که تقویت سیگنال‌های رادیویی و شنیداری ضعیف بدون ابزار غیر مکانیکی صورت گرفت. قبل از ۱۹۵۰ نام این رشته "تکنولوژی رادیویی" بود زیرا کاربرد اصلی آن در طراحی و تحلیل فرستنده‌ها و گیرنده‌های رادیویی و لامپ‌های خلا بود.

امروزه، بسیاری از وسایل الکترونیکی به منظور کنترل الکترونی از مواد نیم‌رسانا استفاده می‌کنند. مطالعه وسایل نیم‌رسانا و تکنولوژی مرتبط با آن‌ها شاخه‌ای با نام فیزیک حالت جامد ایجاد کرده است، در حالی که طراحی و ساخت مدارهای الکتریکی برای حل مشکلات عملی در زیرشاخه مهندسی الکترونیک قرار دارد.

موج الکترومغناطیسی:

تاریخچه برق

الکتریسیته برگرفته شده از کلمه الکتروکوس است که نام یونانی نوعی ماهی است، که قادر به ایجاد شوک الکتریکی می‌باشد. خیلی قبلتر از هر اطلاعی از الکتریسیته، مردم از شوک‌های ماهی‌های الکتریکی آگاهی داشتند. در نوشته‌های مصریان باستان که از سده ۲۸ (پیش از میلاد) باقی مانده‌اند، نام این گونه‌ها را تندرگرهای نیل گذاشتند، و آن‌ها را محافظ سایر ماهی‌ها می‌دانستند. هزاران سال قبل، ماهی‌های [الکتریکی] به وسیله یونان باستان، امپراطوری روم و فلاسفه و پزشکان عربی گزارش شد. چند نویسنده باستانی، مانند پلنیوس و اسکریبونیوس لارگوس به وجود تاثیرات بی‌حس کننده شوک‌های الکتریکی ناشی از گربه‌ماهی‌های الکتریکی و سپرماهی‌سانان گواهی دادند، و دریافتند که این شوک‌ها به وسیله اشیای هادی انتقال می‌یابند. به بیمارانی که از بیماری‌هایی چون نقرس یا سردرد رنج می‌بردند، توصیه می‌شد که ماهی الکتریکی را لمس کنند تا شاید نیرو قدرتمندش آن‌ها را درمان کند. تاریخ الکتریسیته به ایران و بین‌النهرین باستان در دوره اشکانیان برمی‌گردد و اولین باتری اختراع شده را به اشکانیان نسبت می‌دهد که به خاطر محل یافتنش به باتری بغدادی شهرت یافته‌است. اولین و نزدیکترین روش کشف برای شناسایی آذرخش و الکتریسیته ، به اعراب نسبت داده می‌شود، که قبل از قرن ۱۵ام، واژه عربی “رعد” را به آذرخش اطلاق کردند. بنجامین فرانکلین در قرن ۱۸ام، تحقیقات وسیعی بر روی الکتریسیته انجام داد که این تحقیقات توسط جوزف پریستلی با عنوان تاریخچه و شرایط فعلی الکتریسیته تنظیم شد. فرانکلین با این فرد مکاتبات گسترده‌ای انجام داد. الکتریسیته تا سال ۱۶۰۰ به مدت چند هزار سال تنها به عنوان یک کنجکاوی ذهنی قلمداد می‌شد، تا اینکه ویلیام گیلبرت، دانشمند انگلیسی، مطالعات دقیقی پیرامون الکتریسیته و مغناطیس انجام داد. او تاثیر سنگ آهنربا را به وسیله مالش کهربا شناسایی کرد. او واژه Electricus را به خاصیت جذب اجسام کوچک، پس از مالش، نسبت داد. پس از این رویداد، واژه الکتریسیته و الکتریکی برای اولین در کتاب سیودودکسیا اپیدمیکا، نوشته توماس براون چاپ شد. بعدها افرادی چون اتو وان گریکه، رابرت بویل، استفن گری و چارلز فرانکویس این مسیر را ادامه دادند. در قرن ۱۸ ام، بنجامین فرانکلین تحقیقات گسترده‌ای پیرامون الکتریسیته انجام داد. او با فروش دارایی‌های خود، هزینه کارش را فراهم کرد. مشهور است که او در سال ۱۷۵۲ میلادی یک کلید فلزی را به انتهای یک بادبادک مرطوب وسل کرد و آن را در آسمان طوفانی به هوا فرستاد. جرقه‌های متوالی که از کلید به پشت دستش می‌پریدند، نشان دادند که آذرخش قطعاً پدیده‌ای الکتریکی در طبیعت است. او همچنین رفتار ظاهراً متناقض بطری لیدن را به عنوان وسیله‌ای برای ذخیره مقادیر زیاد بار الکتریکی توصیف کرد.

تالس، اولین محقق شناخته شده درباره الکتریسیته     بنجامین فرانکلین در قرن ۱۸ ام، تحقیقات وسیعی بر روی الکتریسیته انجام داد که این تحقیقات توسط جوزف پریستلی با عنوان تاریخچه و شرایط فعلی الکتریسیته تنظیم شد. فرانکلین با این فرد مکاتبات گسترده‌ای انجام داد.     مایکل فارادی اساس تکنولوژی موتور الکتریکی را شکل داد.

در سال ۱۷۹۱ میلادی، لوییجی گالوانی اکتشاف خود در زمینه بیوالکتریک را منتشر کرد. او نشان داد که الکتریسیته واسطه ایست که به وسیله آن سیگنال‌ها از یاخته‌های عصبی به ماهیچه‌ها انتقال می‌یابند. در قرن ۱۸ ام، باتری الساندرو ولتا، یا پیل ولتایی، که از روی هم قرار گرفتن لایه‌های منتاوب روی و مس ساخته شده بود، برای دانشمندان منبع انرژی قابل اعتمادتری نسبت به ژنراتورهای الکترواستاتیکی قدیمی فراهم کرد. کشف الکترومغناطیس، یا همان وحدت پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی، بین سال‌های ۱۸۱۹ - ۱۸۲۰ به وسیله هانس کریستین اورستد و آندره ماری آمپر اتفاق افتاد. در سال۱۸۲۱ میلادی، مایکل فارادی موتور الکتریکی را اختراع کرد و در سال ۱۸۲۷ میلادی گئورگ زیمون اهم جریان‌های الکتریکی را از نظر ریاضی مورد بررسی قرار داد. در سال‌های ۱۸۶۱ و ۱۸۶۲میلادی جیمز کلرک ماکسول در کتاب درباره خطوط فیزیکی نیرو، الکتریسیته و مغناطیس را به طور قطعی به هم مرتبط ساخت.

درحالی که در اوایل قرن ۱۹ ام، پیشرفت‌های سریعی در برق اتفاق افتاد، اواخر قرن ۱۹ ام، شاهد بزرگترین پیشرفت در مهندسی برق بود. با تلاش افرادی چون الکساندر گراهام بل، اتو بلاثی، توماس ادیسون، گالیله فراری، الیور هویساید، انیوس جدلیک، چارلز آلگرنون پارسونز، ویلیام تامسون، ارنست فون زیمنس، جوزف سوان، نیکولا تسلا و جرج وستینگهاوس، الکتریسیته از حس کنجکاوی علمی به ابزاری مهم در زندگی مدرن و نیروی محرکی برای انقلاب صنعتی دوم تبدیل شد.

در سال ۱۸۸۷ میلادی هاینریش هرتز الکترودهایی را کشف کرد که وسیله پرتوی فرابنفش روشن می‌شدند و جرقه‌های الکتریکی را به سادگی ایجاد می‌کردند. در سال ۱۹۰۵ میلآدی آلبرت اینشتین مقاله‌ای منتشر کرد که در آند با توصیف داده‌های آزمایشگاهی، اثر فوتوالکتریک را به عنوان نتیجه انرژی نور نشان داد و ثابت کرد که این انرژی به وسیله بسته‌های کوانتمی، حمل می‌شود و به الکترون‌ها انرژی می‌دهد. این اکتشاف منجر به انقلاب کوانتمی شد. اینشتین در سال ٬۱۹۲۱ به خاطر کشف اثر فوتوالکتریک جایزه نوبل فیزیک گرفت. امروزه، از اثر فوتوالکتریک در حسگرهای نور و در نتیجه صفحه‌های خورشیدی استفاده می‌شود که اخیراً برای تولید الکتریسیته در سطح تجاری به کار می‌روند.

اولین وسیله حالت جامد ردیاب سبیل گربه‌ای بود که برای اولین بار در دهه ۱۹۳۰ در گیرنده‌های رادیویی به کار رفت. یک سیم سبیل گربه‌ای به یک بلور جامد (مانند بلور ژرمانیوم) متصل است تا با استفاده از تاثیر نقطه تماس، یک سیگنال رادیویی را شناسایی کند. در جز حالت جامد، جریان الکتریکی به عناصر و ترکیبات جامد وابسته است که به منظور پر کردن کاستی الکترون‌هاست که حفره الکترونی نامیده می‌شود. مفهوم حفره‌های خالی و پر با توجه به فیزیک کوانتومی قابل درک است. ماده سازنده نیز اغلب یک نیم‌رسانا بلوریست.

وسایل حالت جامد با اختراع ترانزیستور در سال ۱۹۴۷ میلادی ارتقا یافتند. وسایل حالت جامد رایج عبارتند از: ترانزیستورها، تراشه‌های ریزپردازنده و حافظه دسترسی تصادفی. نوع ویژه‌ای از حافظه‌ها که حافظه فلش نام دارد در یواس‌بی فلش درایوها به کار می‌روند و به تازگی، درایوهای حالت جامد جایگزین سیستم چرخش مکانیکی دیسک مغناطیسی در دیسک سخت شده است. وسایل حالت جامد در دهه‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ محبوبیت فراوانی کسب کردند، که مصادف با تغییر از تکنولوژی لامپ خلاء به دیودهای نیم‌رسانا، ترانزیستورها، مدار مجتمع و LED بود.