Trở thành nữ kỹ sư điện đầu tiênClarke sinh ra tại một cộng đồng nông nghiệp nhỏ ở Ellicott City, bang Maryland (Mỹ) vào năm 1883. Vào thời điểm đó, rất ít phụ nữ theo học đại học, và những người theo học thường bị cấm học các lớp kỹ thuật. Cha mẹ của bà mất sớm kể từ lúc bà chỉ mới 12 tuổi. Sau khi học xong trung học, bà sử dụng một khoản tiền thừa kế nhỏ từ cha mẹ để theo học tại Đại học Vassar, một ngôi trường dành cho nữ sinh ở Poughkeepsie, New York – nơi bà tốt nghiệp cử nhân toán học và thiên văn học vào năm 1908. Khi đó, toán học và thiên văn học là những lĩnh vực gần nhất với ngành kỹ thuật mà một sinh viên Đại học Vassar có thể đăng ký.
Năm 1912, Clarke đảm nhận công việc trợ lý tính toán tại Công ty AT&T có trụ sở ở New York. Bà làm các phép tính để vận hành trơn tru đường dây truyền tải và mạch điện. Sau một thời gian, bà thấy mình rất yêu thích ngành kỹ thuật điện và quyết định học lên cao hơn tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vào năm 1918 để phát triển sự nghiệp. Năm 1919, bà trở thành người phụ nữ đầu tiên bảo vệ thành công luận văn thạc sĩ về kỹ thuật điện tại MIT.
Tuy nhiên sau khi tốt nghiệp, bà gặp nhiều khó khăn trong lúc tìm kiếm việc làm liên quan đến kỹ thuật điện, bởi vì đây là lĩnh vực do nam giới chiếm ưu thế. Sau nhiều tháng nộp đơn xin việc nhưng không có kết quả, bà đã tìm được việc làm mới tại Công ty General Electric ở Boston vào năm 1922, nơi bà làm công việc tương tự như trước đây ở AT&T, nhưng lần này với vai trò là giám sát viên. Clarke lãnh đạo một nhóm nhân viên (chủ yếu là phụ nữ) thực hiện các phép tính dài, tẻ nhạt và phức tạp bằng tay, trước khi máy tính trở nên phổ biến.
Clarke là một phụ nữ tài giỏi và mạnh mẽ. Ngay từ khi bắt đầu sự nghiệp tại công ty General Electric, bà đã quyết tâm phát triển một hệ thống lưới điện ổn định và đáng tin cậy hơn. Bà đã sáng chế ra một thiết bị đặc biệt gọi là Máy tính Clarke. Thiết bị này giúp các kỹ sư giải những phương trình liên quan đến dòng điện, điện áp và trở kháng nhanh hơn gấp 10 lần so với việc tính toán bằng tay. Bà được cấp bằng sáng chế cho Máy tính Clarke vào năm 1925.
Năm 1921, Clarke rời Công ty General Electric để trở thành giáo sư vật lý toàn thời gian tại Đại học dành cho nữ sinh Constantinople, theo hồ sơ của Trung tâm Công nghệ Edison. Nhưng chỉ một năm sau, bà đã quay trở lại General Electric khi công ty này đề nghị bà đảm nhận vị trí kỹ sư điện tại bộ phận Kỹ Thuật Trạm Trung Tâm của công ty ở Boston. Kể từ đó, bà trở thành nữ kỹ sư điện chính thức đầu tiên ở Mỹ.
Hệ thống phân phối điện hiện đạiTrong thời gian Clarke làm việc tại General Electric, các đường dây truyền tải điện ngày càng dài hơn và phụ tải điện cũng ngày càng lớn, làm tăng nguy cơ mất ổn định của hệ thống phân phối điện. Tuy nhiên, các mô hình toán học dùng để đánh giá độ tin cậy của hệ thống lưới điện vào thời điểm đó chỉ hoạt động tốt với những hệ thống nhỏ hơn.
Đánh giá độ tin cậy của lưới điện là quá trình kiểm tra và phân tích khả năng của hệ thống truyền tải điện nhằm duy trì hoạt động ổn định và liên tục trong các điều kiện khác nhau. Nó bao gồm việc cung cấp điện liên tục cho các khu vực tiêu thụ mà không bị gián đoạn, cũng như khả năng phản ứng trước các sự cố như mất điện, quá tải, hoặc sự cố thiết bị.
Để mô hình hóa hoạt động của hệ thống lưới điện, Clarke đã sáng tạo ra một kỹ thuật sử dụng các thành phần đối xứng – một phương pháp chuyển đổi hệ thống điện ba pha không cân bằng thành hai nhóm pha cân bằng và một nhóm pha đơn, giúp các kỹ sư dễ dàng phân tích độ tin cậy của những hệ thống điện lớn hơn.
Năm 1925, Clarke đã mô tả chi tiết kỹ thuật này trong bài báo khoa học được công bố trên tạp chí A.I.E.E.Transactions của Viện Kỹ sư Điện Hoa Kỳ với tựa đề “Steady-state stability in transmission systems calculation by means of equivalent circuits or circle diagrams” (Tính toán mức độ ổn định của hệ thống truyền tải bằng cách sử dụng mạch tương đương hoặc sơ đồ hình tròn). Đây là một thành tựu đáng tự hào khác của Clarke, khi bà trở thành phụ nữ đầu tiên có công trình nghiên cứu được xuất bản trên tạp chí này.
Máy tính của Clarke và các phương pháp phân phối điện mà bà phát triển đã đặt nền móng cho sự ra đời của hệ thống lưới điện hiện đại ngày nay.
Theo một bài viết trên tạp chí Hydro Review vào năm 2022, Clarke cũng tham gia vào việc thiết kế một số nhà máy thủy điện. Trong những năm 1930, bà đã thiết kế hệ thống turbine cho đập Hoover, một nhà máy thủy điện trên sông Colorado nằm giữa bang Nevada và Arizona. Điện năng từ đập Hoover được sản xuất và truyền tải qua các máy phát điện khổng lồ của Công ty General Electric. Ngày nay, đập Hoover là một trong những Di tích Lịch sử Quốc gia, và Hiệp hội Kỹ sư Xây dựng Mỹ xếp hạng nó là một trong bảy kỳ quan kỹ thuật xây dựng hiện đại của Mỹ.
Hệ thống phân phối điện tiên tiến của Clarke sau đó trở nên thịnh hành tại các nhà máy điện tương tự trên khắp nước Mỹ và nhanh chóng mở rộng sang các quốc gia khác trên thế giới.
Năm 1945, Clarke mua một trang trại ở Maryland và xin nghỉ công tác tại Công ty General Electric. Hai năm sau, bà trở thành nữ giáo sư kỹ thuật điện đầu tiên của Đại học Texas, Austin. Bà chính thức nghỉ hưu vào năm 1956 và qua đời không lâu sau đó [năm 1959].
Công trình tiên phong của Clarke về hệ thống phân phối điện hiện đại đã giúp bà nhận được sự tôn trọng của đồng nghiệp và các nhà khoa học khác, điều mà hiếm có phụ nữ đương thời nào làm được. Bà là nữ thành viên chính thức đầu tiên và có quyền biểu quyết của Viện Kỹ sư Điện Hoa Kỳ (AIEE).
Năm 1954, Hiệp hội Nữ Kỹ sư đã trao tặng cho Clarke Giải thưởng Thành tựu trọn đời để ghi nhận những đóng góp quan trọng của bà cho lý thuyết ổn định và phân tích mạch điện. Sau khi mất, bà được ghi danh vào Đại sảnh Danh vọng Nhà phát minh Quốc gia (NIHF) vào năm 2015.
Chúng ta có thể tìm hiểu chi tiết về cuộc đời của bà qua cuốn sách “Edith Clarke: Trailblazer in Electrical Engineering” (Edith Clarke: Người tiên phong trong ngành Kỹ thuật điện). Cuốn sách này do Paul Lief Rosengren biên soạn và là một phần của loạt sách về những nữ kỹ sư nổi bật trong lịch sử do Hội Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE-USA) xuất bản.
Theo IEEE Spectrum