در ابتدای صنعت برق شبکه های کوچک برق مستقیم مورد استفاده قرارمی گرفتند لیکن برق متناوب به دلیل سهولت تولید و انتقال به سرعت جانشین برق مستقیم گردید.تولید انرژی الکتریکی امروزه در نیروگاههای بزرگ با راندمان بالا انجام می شود به دلایل اقتصادی و فنی ولتاژ آلترناتورها به حداکثر ۲۰ کیلو وات محدود است
حداکثر ولتاژ شبکه ایران ۴۰۰ کیلوولت است.
پست توزیع خصوصی را در مرکز بار قرار میدهیم تا طول خطوط برق رسانی، تلفات انرژی و افت ولتاژ به حداقل ممکن برسد. ظرفیت پست و تعداد ترانسفورماتورها را براساس میزان بار، ضریب اطمینان لازم، قیمت اولیه و هزینه تلفات انرژی از بین اندازه های استاندارد معین میکنیم. به منظور کاهش دادن وسایل ذخیره یا رزرو یدکی در صورت امکان از ترانسفورماتورهای هم ظرفیت یکسان استفاده میشود. کارخانه ایران ترانسفو بسیاری از این اندازههای استاندارد را در ایران تولید میکند.
برای نمونه مدار تک سیمی و ترتیب قرار گرفتن وسایل در یک پست توزیع ۵۰۰ کیلوولت آمپر ۱۱ کیلوولت به ۳۸۰ ولت است مساحت اتاق پست در حدود ۲۰ متر مربع و ارتفاع سقف آن در حدود ۲۸۷۵ متر است. درب اصلی باید بزرگ باشد و به طرف خارج باز شود به طوری که بتوان ترانسفورماتور و دیگر وسایل را به سهولت به داخل برد. سقف باید دارای استحکام کافی باشد تا بتوان با آویختن زنجیر از آن ترانسفورماتور و دیگر وسایل را در جای خود مستقر نمود. به طوری که ملاحظه میکنید کابل ولتاژ قوی و وسایل اندازه گیری و تابلو ۱۱ کیلوولت در یک طرف اتاق قرار دارند. تابلو ولتاژ قوی به یک کلید با قطع اتوماتیک و یک کلید جداکننده مجهز است. تابلوی ولتاژ ضعیف به دلایل ایمنی در طرف دیگر اتاق مستقر است. اولیه ترانسفورماتور به صورت مثلث و ثانویه آن به صورت ستاره متصل است.
مدار الکتریکی یک ژول انرژی میدهد، دارای ولتاژیک ولت است بنابراین یک ولت برابر یک ژول بر یک کولمب است. منبع تغذیه تک فاز معمول متناوب با تغییرات سینوسی است که دامنه آن ۲۲۰۷۲ ولت و مقدار مؤثر آن ۲۲۰ ولت است. جریان مدار مشابه میزان آبی است که در هر ثانیه از لوله آب میگذرد. در صورتی که در یک ثانیه یک کولمب بار الکتریکی از مقطع سیم مدار عبور کند جریان برابر یک آمپر است. انرژی الکتریکی برحسب ژول اندازه گیری میشود که با توجه به تعریف ولت برابر ولت کولمب میباشد. واحد توان الکتریکی وات است که برابر ژول بر ثانیه است. بنابراین ژول برابر وات ثانیه است که واحد کوچکی است و در عمل از واحد بزرگتری که کیلووات ساعت است استفاده میشود.
جریان و توان در مدارهای تک فاز بارهای الکتریکی معمولاً از دو جزء مقاومت و خود القاء تشکیل میشوند. بعضی از بارها نظیر لامپ های التهایی از مقاومت تشکیل شده و بعضی دیگر مانند لامپ های مهتایی و موتورهای تک فاز برقی شامل مقاومت و خودالقاء میباشند. بارهای الکتریکی به ندرت شامل خازن هستند و به طوری که خواهیم دید خازن ها برای اصلاح ضریب توان بارها مورد استفاده قرار میگیرد. ولتاژ منبع تغذیه برابر مجموع ولتاژ دو سر مقاومت و ولتاژ دو سر خودالقاء است. براساس قانون اهم ولتاژ دو سر مقاومت با جریان آن و مقدار مقاومت متناسب است.
در صورتی که بار مقاومت خالص باشد ضریب توان برابر یک است و در صورتی که بار خودالقا خالص باشد ضریب توان صفر میشود و مشخص کننده این حقیقت است که یک خود القای خالص توان مصرف نمیکند و تنها در نیمی از سیکل انرژی میگیرد و در میدان مغناطیسی اطراف خود ذخیره میکند و در نیم سیکل بعد آن را به منبع تغذیه پس میدهد.
علیرغم تغییرات سینوسی ولتاژ و جریان بازمان در مدارهای چند لایه برق متناوب برای محاسبه توان متوسط تنها مقادیر مؤثر ولتاژ و جریان لازم میشود و از این نظر خیلی شبیه محاسبات جریانهای برق مستقیم میباشد و تنها اختلاف این دو در وجود ضریب توان coS میباشد.
برای ولتاژ و جریان مؤثر به صورت زیر درمی آید چون در غالب محاسبات مهندسی با مقادیر مؤثر و توان متوسط سر و کار داریم و چون خطر بروز اشتباه وجود ندارد از این به بعد از ذکر کلمات مؤثر و متوسط خودداری میکنیم.
بیشتر بازهای صنعتی سه فاز هستند و از برق سه فاز تغذیه میشوند و از این نظر متعادل نامیده میشوند که هر سه فاز بار یکسان است. در غالب بارهای صنعتی امپدانس معادل هر فاز ترکیبی از مقاومت و خودالقاء میباشد. در شبکه های توزیع سه فاز ولتاژ هریک از فازها نسبت به نوترال ۲۲۰ ولت است لیکن این ولتاژها نسبت به یکدیگر ۱۲۰ درجه اختلاف فاز دارند. ولتاژ بین هر دو فاز هم ۳۸۰ ولت است لیکن این ولتاژها هم نسبت به یکدیگر ۱۲۰ درجه اختلاف فاز دارند.توسط رله کنترل فاز انجام میشود در نتیجه جریانها در بارهای سه فاز نیز ۱۲۰ درجه اختلاف فاز پیدا میکنند.
نمایش رابطه ولتاژهای خط و فاز در اتصال ستاره سه ولتاژ فاز را با سه بردار به مقدار V و با فازهای ۱۲۰ درجه نسبت به یکدیگر ترسیم کردهایم. ولتاژ بین هر دو خط را که با VL نشان میدهیم میتوان با تفریق برداری ولتاژ دوفاز مربوط محاسبه کرد. برای این کار ولتاژ فاز اول را با منفی ولتاژ فاز دوم مطابق شکل جمع میکنیم. در مثلثهای قائم الزاویه نشان داده شده در شکل، رابطه مثلثاتی زیر برقرار است.
بنابراین در اتصال ستاره روابط بین ولتاژ و جریان خط با مقادیر مربوط فاز به این قراراست
شبکههای برق رسانی توزیع برق از ثانویه ترانسفورماتور به وسیله خطوط هوایی یا کابل های زیرزمینی انجام میشود. در نقاط کم جمعیت به علل اقتصادی خطوطهایی مورد استفاده قرار میگیرند لیکن در نقاط پرجمعیت به علل زیبایی و ایمنی از کابل های زیرزمینی برای منبع تغذیه بارهای صنعتی و خانههای مسکونی استفاده میشود.