Analogija EES
Elektroenergetski sistem (EES) je složen sistem koji dostavlja električnu energiju u domaćinstva, kuće, stanove i fabrike. Da bismo kvalitetnije razumjeli EES, najbolje je napraviti određenu analogiju koja nam može pomoći u razumijevanju i predočavanju pojava u sistemu; tako da ćemo ovdje koristiti analogiju sa tandem-biciklom.
Zamislimo sada tandem-bicikl kako se kreće stalnom brzinom. 
Cilj sistema je pokretati "putnike" na drugom (crvenom) dijelu bicikla, koji ne doprinose kretanju bicikla, ne okreću pedale ine ulažu svoju energiju u kretanje bicikla. Ovi "putnici" u EES-u predstavljaju terete. Među njima su veliki tereti poput fabrika i industrijskih postrojenja, ali i mali tereti poput domaćinstava.
Na prednjem (crnom) dijelu bicikla su osobe koje pokreću pedale i biciklu daju energiju za pokretanje - oni su elektrane u kojima se stvara električna energija. Neke elektrane su veće i snažnije od drugih elektrana, te tako mogu i dati više energije u istom vremenu nego ostale.
Lanac na biciklu koji spaja sve njegove elemente jednak je prenosnoj mreži - mreži visokonaponskih vodova. Kazali smo gore da se biciklo kreće stalnom brzinom - to znači da lanac mora okretati zupčanike stalno istom brzinom. Na identičan način električna mreža mora održavati stalnu frekvenciju.
Takođe, gornji dio lanca mora stalno biti jednako napet, što u električnoj mreži predstavlja napon koji bi trebao biti konstantan; donji dio lanca na biciklu nije napet i analogan je nul-vodiču u mreži.
Okretanje pedala je energija koju osobe na prednjem dijelu bicikla prenose u sistem. Okretanje pedala prenosi se na lanac putem zupčanika; on je ekvivalent transformatora u elektrani - broj zubaca odabran je tako da se prilagodi brzini vrtnje kojom "elektrana" okreće pedale. Dakle, transformator u elektrani je s jedne strane priključen na generator, a s druge na prenosnu mrežu; on prilagođava razinu napona na generatoru razini napona prenosne mreže.
Istaknimo još da neki biciklisti sa strane "elektrane" ne okreću pedale svom snagom, oni ostavljaju zalihe snage kako bi mogli okretati pedale jače ako to zatreba u cilju održavanja brzine konstantnom, npr. ako se desi da dodatni "putnik" skoči na drugi dio bicikla - odnosno ukoliko se priključi dodatni teret na mrežu, ili neki biciklist dobije grč u nozi sa strane "elektrane", tj. neka od elektrana ispadne iz pogona. U ovakvim situacijama ostale elektrane moraju uložiti više snage i snažnije okretati pedale kako bi se brzina kretanja bicikla održala konstantnom.
Jalova snaga i kompenzacija jalove snage
U EES-u postoje tereti sa induktivnom komponentom.
Kod ovakvih tereta struja je pomjerena u fazi u odnosu na napon, odnosno valni oblik struje (sinusni oblik) pomjeren je u vremenu u odnosu na valni oblik napona.
Induktivni tereti traže jalovu snagu. U mreži, ovakvu snagu trebaju različiti, vrlo uobičajeni tereti, npr. motori (zbog magnetskih polja u namotima motora), zatim fluorescentne svjetiljke i sl. U gornjem primjeru bicikla, možemo kazati da induktivni teret npr. može predstaviti "putnik" naget na jednu stranu bicikla. On ima jednaku masu kao i običan teret i čini se da ne utiče direktno na napetost lanca (napon) i brzinu bicikla (frekvenciju), međutim svojim naginjanjem na jednu stranu mogao bi prouzrokovati pad bicikla. Zbog toga "osobe na strani elektrane" u navedenom primjeru, reaguju na ovo naginjanje svojim naginjanjem u suprotnu stranu. Na ovakav način elektrane proizvode traženu jalovu snagu i održavaju prilike u mreži.
Ovdje je potrebno povesti računa o sljedećem:
· naginjanje mora biti istovremeno i tačno jer bi cijeli bicikl (EES) mogao da padne, odnosno elektrane se moraju brzo "dogovoriti" šta učiniti.
· osoba na strani "elektrane" koja je nageta na suprotnu stranu ne može više okretati pedale jednakom snagom kao prije, zbog neudobnog položaja, te će okretanje pedala biti s manje snage, što znači da će elektrana moći davati manje radne snage u mrežu. Ostali biciklisti će morati ovo nadomjestiti njihovim jačim naporom pri okretanju pedala.
· kada se "putnik" naginje u jednu stranu, a "elektrana" u drugu, cijeli bicikl ima veću čeonu površinu i tako veći otpor zraka. Na isti način tokovi jalove snage u mreži povećavaju gubitke.
Ovakve se posljedice izbjegavaju kompenzacijom jalove snage što bliže mjestu gdje je ona potrebna, što se čini kapacitivnim teretima, odnosno kondenzatorskim baterijama koje "proizvode" jalovu snagu.
Ideja kompenzacije zasniva se na tome što kod induktivnih tereta struja kasni za naponom, a kod kapacitivnih struja prednjači pred naponom. Dakle, u našem primjeru kapacitivni teret bio bi jedan putnik koji sjedi blizu prvog putnika i koji je u odnosu na njega naget u suprotnu stranu.
Harmoničko izobličenje
Ukoliko je putnik na biciklu hiperaktivan, te se stalno naginje naprijed-nazad, on stvara probleme u kretanju bicikla; kada bi se pomicao u ritmu kretanja bicikla, ne bi bilo ovih problema, ali problem nastaje ako je njegova frekvencija nekoliko puta veća, npr. tri ili pet puta veća. Ovakav biciklist je sličan teretu koji stvara harmonike. U domaćinstvima npr. televizori, napajanja za računare, zatim male halogene lampe, električni motori pogonjeni pretvaračima tipični su primjeri tereta koji izazivaju nastajanje harmonika.
Ovaj problem se u idealnom slučaju rješava postavljanjem filtera blizu izvora. Ako se ovo ne uradi, bicikl se počinje naginjati naprijed-nazad što izaziva gubitke. U našem slučaju filter harmonika bio bi sic koji se miče naprijed-nazad te tako neutralizira hiperaktivne pomake bicikliste, i bicikl ne "osjeća" njegove pomake.
Održavanje stalnog napona i frekvencije
Kada jedan od "pokretača" bicikla nosi neadekvatnu obuću, npr. skliske cipele, prilikom okretanja pedala njegova noga može odjednom da spadne sa pedale. Tada je njegov doprinos sistemu izgubljen i napetost lanca opada, što se odmah mora nadomjestiti snažnijim pedaliranjem ostalih "pokretača", tj. elektrana. Pomenuti biciklist mora sada biti oprezan kako se ne bi ozlijedio, jer se njegove pedale nastavljaju okretati zajedno s lancem i vraćanje noge na pedalu kako bi ponovo počeo pedalirati sada je za njega zahtjevan zadatak. Tako i zbog kvara u elektrani može se dogoditi da u toj elektrani proradi zaštita i isključi je s mreže, uz rizik oštećivanja nekih dijelova opreme jer mreža i dalje održava frekvenciju. U mreži napon nakratko padne (napetost lanca na trenutak oslabi), što traje sve dok ostale elektrane ne nadomjeste izgubljenu snagu (kada ostali biciklisti - pokretači počnu snažnije okretati pedale). Ukoliko se to ne dogodi dovoljno brzo, frekvencija (brzina bicikla) početi će padati.
Isto kao i biciklist kojem je noga spala sa pedale, i elektrana koja je ispala sa mreže mora se pažljivo ponovo uključiti, tj. sinhronizovati na mrežu.
Naponski propad može se dogoditi i kod iznenadnog uključenja vrlo teškog tereta. Stoga se ovakvi tereti uključuju postepeno, u koracima, a ne odjednom. Slično ovome, kod isključivanja velikog tereta može se pojaviti porast napona. Tada elektrane moraju brzo smanjiti svoj doprinos, u suprotnom frekvencija u sistemu naraste. Dakle, u sistemu gdje je višak proizvodnje u odnosu na potrošnju - frekvencija poraste, dok je u sistemu gdje je manjak proizvodnje u odnosu na potrošnju - frekvencija padne.
U našoj analogiji, bicikl će naglo ubrzati ako teški "putnik" skoči s bicikla, a pri tome "pokretači" nastave jednakom snagom okretati pedale. Zato ovi biciklisti moraju brzo djelovati i okretati pedale manjom snagom kako bi održali brzinu kretanja bicikla stalnom.
Vrste elektrana
Ako je biciklist "pokretač" spojen direktno na lanac preko jednog zupčanika, on tada mora stalno okretati pedale odgovarajućom brzinom i pri tome pritiskati pedale odgovarajućom snagom. Velike termoelektrane i nuklearne elektrane spojene su na mrežu na ovakav način, preko transformatora.
Neki biciklisti mogu okretati pedale nešto sporije, kada se njihova snaga prenosi putem sistema zupčanika. Ovakav je primjer kod nekih hidroelektrana, gdje je spoj generatora i turbine riješen mehaničkim prenosom preko sistema zupčanika, ili je prilagodba frekvencije mreži riješena putem pretvarača.
Kada biciklisti koji okreću pedale to rade samo u slučaju lijepog vremena, mogu biti od velike pomoći, međutim u njihovu se pomoć ne može pouzdati. Slično ovome rade vjetroturbine u vjetroelektranama, koje rade samo kada brzina vjetra nije ni premala ni prevelika. Zbog toga, pored vjetroelektrana moraju u sistemu postojati i drugi tipovi elektrana. Ovakvi su biciklisti, u našem primjeru, na mrežu spojeni preko remena i sistema zupčanika, što im omogućava da pedale okreću onako kako im odgovara. Slično, vjetroturbine se spajaju preko mjenjačke kutije ili je cijela vjetroelektrana spojena na mrežu preko pretvarača. Ovakvim načinom se rješava problem varijacije brzine vrtnje vjetroturbina.
Vrste tereta
Prvi tip tereta je otpor ili radni teret. Ovakav teret proizvodi toplinu ili svjetlost direktno iz električne energije, kao npr. klasična žarulja ili najveći dio sistema za grijanje električnom energijom. U našem primjeru tandem bicikla to su biciklisti "putnici" koji nemaju pedale, ali stalno pritišću kočnice, te kao takve pretvaraju kinetičku energiju u toplinu, na jednak način kao što električni otpor pretvara električnu energiju u toplinu.
Drugi tip tereta su npr. električni motori. Oni imaju sličan princip rada kao generatori, samo što umjesto pretvaranja kinetičke energije rotacije u električnu, pretvaraju električnu energiju u rotaciju. U analogiji bicikla, ovo su biciklisti "putnici" čije se noge okreću pedalama, odnosno oni svojom težinom djeluju suprotno okretanju pedala, dakle suprotno od biciklista "pokretača" koji nogama okreću pedale.
Treći tip tereta su tereti koji zahtjevaju jalovu snagu. U primjeru bicikla, to je "putnik" bez kočnica i pedala koji je naget na jednu stranu. Ovakav tip tereta je induktivni teret koji izaziva da struja kasni u fazi u odnosu na napon, ili kapacitivni teret koji čini da struja prednjači pred naponom.
U ovoj analogiji smo vidjeli da u EES-u u svakom trenutku generirana snaga mora biti tačno jednaka utrošenoj, tako da održavanje ovog balansa zahtjeva održavanje nekoliko veličina konstantnim. Najveći izazov je pritom održavanje frekvencije u mreži i naponskih razina konstantnim, te se ova osjetljiva ravnoteža takođe mora održavati.