|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Transporte de electricidad a largas distancias. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Línea de transmisión de energía (TL): uno de los componentes de la red eléctrica, un sistema de equipo de energía diseñado para transmitir electricidad a través de la corriente eléctrica. Además, una línea eléctrica como parte de dicho sistema que se extiende más allá de la planta de energía o subestación.
En el último tercio del siglo XIX, el problema energético se agudizó en muchos de los grandes centros industriales de Europa y América. Los edificios residenciales, el transporte, las fábricas y los talleres demandaban cada vez más combustible, que había que traer de lejos, por lo que su precio aumentaba constantemente. En ese sentido, aquí y allá se empezó a recurrir a la energía hidroeléctrica de los ríos, que es mucho más barata y accesible. Al mismo tiempo, el interés por la energía eléctrica crecía en todas partes. Durante mucho tiempo se ha observado que este tipo de energía es extremadamente conveniente: la electricidad se genera fácilmente y se convierte con la misma facilidad en otros tipos de energía, se transmite fácilmente a distancia, se suministra y se tritura. Las primeras centrales eléctricas solían ser un generador eléctrico conectado a una máquina de vapor o turbina, y estaban destinadas a suministrar electricidad a objetos individuales (por ejemplo, un taller o una casa, en casos extremos, un cuarto). A partir de mediados de la década de 80, comenzaron a construirse centrales eléctricas en el centro de la ciudad, que suministran corriente principalmente para iluminación. (La primera planta de energía de este tipo se construyó en 1882 en Nueva York bajo la dirección de Edison). La corriente fue generada por poderosas máquinas de vapor. Pero a principios de la década de 90, quedó claro que el problema energético no se podía resolver de esta manera, ya que la potencia de las centrales ubicadas en la parte central de la ciudad no podía ser muy grande. Usaron el mismo carbón y petróleo, es decir, no eliminaron el problema de la entrega de combustible. Era más barato y más práctico construir centrales eléctricas en lugares con recursos de agua y combustible baratos. Pero, por regla general, las áreas donde era posible obtener electricidad barata en grandes cantidades estaban alejadas de los centros industriales y las grandes ciudades por decenas y cientos de kilómetros. Por lo tanto, surgió otro problema: la transmisión de electricidad a largas distancias. Los primeros experimentos en esta área se remontan a principios de los años 70 del siglo XIX, cuando se utilizaba principalmente corriente continua. Demostraron que tan pronto como la longitud del cable de conexión entre el generador de corriente y el motor que consume esta corriente superó varios cientos de metros, se sintió una reducción significativa en la potencia del motor debido a las grandes pérdidas de energía en el cable. Este fenómeno es fácil de explicar si recordamos el efecto térmico de la corriente. Al pasar por el cable, la corriente lo calienta. Estas pérdidas son mayores cuanto mayor es la resistencia del cable y la intensidad de la corriente que lo atraviesa. (La cantidad de calor liberado Q es fácil de calcular. La fórmula se ve así: Q=RI2, donde I es la fuerza de la corriente que pasa, R es la resistencia del cable. Obviamente, la resistencia del alambre es mayor cuanto mayor es su longitud y menor su sección transversal. Si en esta fórmula tomamos I=P/U, donde P es la potencia de la línea y U es el voltaje actual, entonces la fórmula tomará la forma Q=RP2/U2. A partir de esto, se puede ver que las pérdidas de calor serán menores cuanto mayor sea el voltaje). Solo había dos formas de reducir las pérdidas en la línea eléctrica: aumentar la sección transversal del cable de transmisión o aumentar el voltaje. Sin embargo, un aumento en la sección transversal del cable aumentó considerablemente su costo, porque entonces se utilizó cobre bastante caro como conductor. Mucho más ganador prometía la segunda vía. En 1882, bajo la dirección del famoso ingeniero eléctrico francés Despres, se construyó la primera línea eléctrica de corriente continua desde Miesbach a Munich, con una longitud de 57 km. La energía del generador se transfirió a un motor eléctrico que accionaba la bomba. En este caso, las pérdidas en el hilo alcanzaron el 75%. En 1885, Despres realizó otro experimento, realizando una transmisión de energía entre Creil y París en una distancia de 56 km. En este caso se utilizó un alto voltaje, llegando a los 6 mil voltios. Las pérdidas disminuyeron al 55%. Era obvio que al aumentar el voltaje, era posible aumentar significativamente la eficiencia de la línea, pero para esto era necesario construir generadores de corriente continua de alto voltaje, lo que estaba asociado con grandes dificultades técnicas. Incluso con este voltaje relativamente bajo, Despres tenía que reparar constantemente su generador, en cuyos devanados se producía una avería de vez en cuando. Por otro lado, no se podía utilizar una corriente de alto voltaje, ya que en la práctica (y principalmente para las necesidades de iluminación) se requería un voltaje muy pequeño, de unos 100 voltios. Para reducir el voltaje de CC, era necesario construir un sistema convertidor complejo: la corriente de alto voltaje impulsaba el motor, que, a su vez, hacía girar el generador, lo que generaba una corriente de voltaje más bajo. Al mismo tiempo, las pérdidas aumentaron aún más y la idea misma de transmitir electricidad se volvió económicamente no rentable. La corriente alterna en relación con la transmisión parecía más conveniente, aunque solo fuera porque podía transformarse fácilmente, es decir, podía aumentarse y luego disminuirse su voltaje dentro de un rango muy amplio. En 1884, en la exposición de Turín, Golyar realizó la transmisión de energía en una distancia de 40 km, elevando el voltaje en la línea a 2 mil voltios con la ayuda de su transformador. Esta experiencia dio buenos resultados, pero no condujo a un desarrollo generalizado de la electrificación, ya que, como ya se mencionó, los motores de corriente alterna monofásicos eran inferiores a los motores de corriente continua en todos los aspectos y no tenían distribución. Por lo tanto, no era rentable transmitir corriente alterna monofásica a largas distancias. En los años siguientes, se desarrollaron dos sistemas de corrientes multifásicas: la bifásica de Tesla y la trifásica de Dolivo-Dobrovolsky. Cada uno de ellos reclamaba una posición dominante en la ingeniería eléctrica. ¿Hacia dónde debe ir la electrificación? Al principio, nadie sabía la respuesta exacta a esta pregunta. En todos los países hubo una animada discusión sobre las ventajas y desventajas de cada uno de los sistemas de corrientes. Todos ellos tenían sus ardientes partidarios y feroces opositores. Solo se logró cierta claridad sobre este tema en la próxima década, cuando se logró un avance significativo en la electrificación. La Exposición Internacional de Frankfurt de 1891 jugó un papel muy importante en esto. A fines de la década de 80, surgió la cuestión de construir una central eléctrica en Frankfurt am Main. Muchas empresas alemanas y extranjeras ofrecieron a las autoridades de la ciudad varias opciones para proyectos que implican el uso de corriente continua o alterna. El alcalde de Frankfurt estaba claramente en una posición difícil: no podía tomar una decisión donde ni siquiera muchos especialistas podían hacerlo. Para aclarar el tema controvertido, se decidió organizar una exhibición eléctrica internacional planeada desde hace mucho tiempo en Frankfurt. Su objetivo principal era ser una demostración de la transmisión y distribución de energía eléctrica en varios sistemas y aplicaciones. Cualquier empresa podía demostrar su éxito en esta exposición, y una comisión internacional de los científicos más autorizados tuvo que someter todas las exhibiciones a un estudio exhaustivo y responder a la pregunta de elegir el tipo de corriente. Al comienzo de la exposición, varias empresas tenían que construir sus líneas de transmisión de energía, y algunas iban a demostrar la transmisión de corriente continua, otras, corriente alterna (tanto monofásica como multifásica). Se encargó a la empresa AEG que realizara el transporte de electricidad desde la localidad de Laufen hasta Frankfurt en una distancia de 170 km. En ese momento era una distancia enorme, y muchos consideraron que la idea en sí era fantástica. Sin embargo, Dolivo-Dobrovolsky confiaba tanto en el sistema y las posibilidades de la corriente trifásica que persuadió al director Rothenau para que aceptara el experimento. Cuando aparecieron los primeros informes sobre el proyecto de transmisión de energía Laufen-Frankfurt, los ingenieros eléctricos de todo el mundo se dividieron en dos campos. Algunos recibieron con entusiasmo esta audaz decisión, otros la trataron como un anuncio ruidoso pero sin fundamento. Se calcularon las posibles pérdidas de energía. Algunos creían que serían del 95%, pero incluso los más optimistas no creían que la eficiencia de tal línea superaría el 15%. Las autoridades más famosas en el campo de la ingeniería eléctrica, incluido el famoso Despres, expresaron dudas sobre la viabilidad económica de este emprendimiento. Sin embargo, Dolivo-Dobrovolsky logró convencer a la dirección de la empresa de la necesidad de aceptar el puesto ofrecido. Como quedaba muy poco tiempo antes de la inauguración de la exposición, la construcción de la línea eléctrica se llevó a cabo con mucha prisa. Durante seis meses, Dolivo-Dobrovolsky tuvo que diseñar y construir un motor asíncrono de 100 hp de potencia sin precedentes. y cuatro transformadores para 150 kilovatios, a pesar de que la potencia máxima de los transformadores monofásicos era entonces de sólo 30 kilovatios. No se podía hablar de diseños experimentales: simplemente no había suficiente tiempo para esto. Incluso el motor y los transformadores construidos no pudieron probarse en la planta, ya que no había un generador trifásico de la potencia adecuada en Berlín (el generador para la estación de Laufen se construyó en Erlikson). En consecuencia, todos los elementos de la transmisión de energía debían encenderse directamente en la exposición en presencia de muchos científicos, representantes de empresas competidoras e innumerables corresponsales. El más mínimo error sería imperdonable. Además, toda la responsabilidad del trabajo de diseño e instalación durante la construcción de líneas eléctricas recayó sobre los hombros de Dolivo-Dobrovolsky. En realidad, la responsabilidad era aún mayor: después de todo, se estaba decidiendo la cuestión no solo sobre la carrera de Dolivo-Dobrovolsky y el prestigio de la AEG, sino también sobre qué camino tomaría el desarrollo de la ingeniería eléctrica. Dolivo-Dobrovolsky entendió perfectamente la importancia de la tarea que tenía ante sí y escribió más tarde: "Si no quisiera traer una vergüenza indeleble a mi corriente trifásica y exponerla a la desconfianza, que difícilmente podría disiparse rápidamente más tarde, estaba obligados a asumir esta tarea y resolverla, de lo contrario, los experimentos de Laufen-Frankfurt, y mucho de lo que se iba a desarrollar a partir de ellos, habrían seguido el camino de la utilización de una corriente monofásica. En poco tiempo se construyó una pequeña central hidroeléctrica en Laufen. turbina de 300 cv hizo girar un generador de corriente trifásico, diseñado y construido, como ya se mencionó, en la planta de Erlikson. Desde el generador, tres cables de cobre de grueso calibre conducían al tablero de distribución. Aquí se instalaron amperímetros, voltímetros, fusibles de plomo y relés térmicos. Desde el tablero, tres cables iban a tres transformadores trifásicos tipo "prismáticos". Los devanados de todos los transformadores estaban conectados en estrella. Se suponía que debía realizar la transmisión de energía a un voltaje de 15 mil voltios, pero todos los cálculos se realizaron para trabajar a 25 mil voltios. Para lograr una tensión tan alta, se planeó incluir dos transformadores en cada extremo de la línea, de modo que sus devanados de baja tensión se conectaran en paralelo y los de mayor tensión se conectaran en serie. Desde los transformadores de Laufen partía una línea a tres hilos, suspendida sobre 3182 postes de madera de 8 y 10 m de altura con una luz media de 60 m, sin interruptores en la línea. Para apagar rápidamente la corriente si es necesario, se proporcionaron dos dispositivos originales. Cerca de la central hidroeléctrica de Laufen, se instalaron dos soportes a una distancia de 2 m entre sí. Aquí, se incluyó un inserto fusible, que consta de dos cables de cobre con un diámetro de 5 mm, en el espacio de cada cable de la línea. En Frankfurt y cerca de las estaciones de tren (parte de la línea discurría a lo largo de las vías del tren), se instalaron los llamados cierres de esquina. Cada uno de ellos era una barra de metal suspendida por una cuerda sobre un soporte en forma de L. Fue suficiente tirar del cable, y el rayo cayó sobre los tres cables, creando un cortocircuito artificial, lo que provocó que los fusibles de Laufen se quemaran y toda la línea quedara sin energía. En Frankfurt, los cables fueron a transformadores reductores (estaban en la exhibición en un pabellón especial), que redujeron el voltaje de salida a 116 voltios. 1000 lámparas incandescentes, 16 velas (55 vatios) cada una, se conectaron a uno de estos transformadores, y un gran motor trifásico Dolivo-Dobrovolsky, ubicado en otro pabellón, se conectó al otro. El voltaje de línea del generador en Laufen era de 95 voltios. El transformador elevador tenía una relación de transformación de 154. Por lo tanto, el voltaje de operación en la línea eléctrica era de 14650 voltios (95×154). Para ese momento era un voltaje muy alto. Los gobiernos de los países por donde pasaba el tendido eléctrico se alarmaron por su construcción. Algunos tenían una sensación de miedo incluso frente a postes de madera, en los que se fijaron tabletas con calaveras. De particular preocupación era la posibilidad de rotura de un cable y su caída a las vías del tren. El comité de exhibición y los constructores de la línea tuvieron que hacer mucho trabajo explicativo para convencer a los funcionarios gubernamentales de que se preveían todos los peligros posibles y que la línea estaba protegida de manera confiable. La administración de Baden todavía no permitió conectar la sección de la línea ya completada en la frontera de Baden. Para eliminar los últimos obstáculos y disipar las dudas de las autoridades locales, Dolivo-Dobrovolsky realizó un experimento peligroso pero muy convincente. Cuando la línea se energizó por primera vez, uno de los cables en la frontera de Baden y Hesse se cortó artificialmente y cayó sobre las vías del tren con un destello brillante. Dolivo-Dobrovolsky se acercó de inmediato y recogió el cable con sus propias manos: estaba tan seguro de que la protección que había diseñado funcionaría. Este "método" de prueba resultó muy ilustrativo y eliminó el último obstáculo antes de probar la línea. El 25 de agosto de 1891, a las 12 del mediodía, 1000 lámparas eléctricas, alimentadas por la corriente de la central hidroeléctrica de Laufen, destellaron por primera vez en la exposición. Estas lámparas enmarcaban los escudos y el arco sobre la entrada a esa parte de la exposición, cuyos objetos expuestos pertenecían a la línea de transmisión Laufen-Frankfurt. Al día siguiente, se probó con éxito un motor de 75 kilovatios, que impulsó por primera vez una cascada de diez metros el 12 de septiembre. A pesar de que la línea, las máquinas, los transformadores, los cuadros de distribución se hicieron con prisa (algunos detalles, según Dolivo-Dobrovolsky, se pensaron en solo una hora), toda la instalación, encendida sin pruebas preliminares, para sorpresa de algunos y para deleite de otros, inmediatamente empezaron a funcionar bien. La cascada causó una impresión especial en los visitantes de la exposición. Sin embargo, las personas con más conocimientos en materia de física e ingeniería eléctrica se regocijaron ese día no en una enorme cascada que brillaba con miles de salpicaduras de vidrio, iluminada por decenas de lámparas multicolores. Su deleite estaba relacionado con el entendimiento de que esta hermosa cascada artificial está alimentada por un manantial ubicado a 170 km en el río Neckar, cerca de la ciudad de Laufen. Vieron ante ellos una brillante solución al problema de la transmisión de energía a largas distancias. En octubre, una comisión internacional comenzó a probar la línea de transmisión Laufen-Frankfurt. Se encontró que las pérdidas de transmisión fueron solo del 25%, lo cual fue una cifra muy buena. En noviembre se probó la línea a 25 voltios. Al mismo tiempo, su eficiencia aumentó y las pérdidas disminuyeron al 21%. La gran mayoría de los electricistas de todo el mundo (más de un millón de personas visitaron la exposición) apreciaron la importancia del experimento de Laufen-Frankfurt. La corriente trifásica recibió una valoración muy alta, y en adelante se le abrió el camino más amplio a la industria. Dolivo-Dobrovolsky se convirtió inmediatamente en uno de los ingenieros eléctricos más importantes del mundo y su nombre se hizo mundialmente famoso.
Así, se resolvió el principal problema energético de finales del siglo XIX: el problema de centralizar la producción de electricidad y transmitirla a largas distancias. Quedó claro para todos la forma en que se podía llevar una corriente multifásica desde una central eléctrica distante a cada taller individual, y luego a una máquina individual. La consecuencia inmediata del surgimiento de la tecnología de corriente multifásica fue que en los años siguientes, en todos los países desarrollados, se inició la rápida construcción de centrales eléctricas y la más amplia electrificación de la industria. Es cierto que en los primeros años todavía se complicó por una feroz lucha entre empresas competidoras que buscaban introducir uno u otro tipo de corriente. Entonces, en Estados Unidos, la compañía Westinghouse tomó la iniciativa que, después de haber comprado las patentes de Tesla, intentó distribuir una corriente de dos fases. El triunfo del sistema bifásico fue la construcción en 1896 de una poderosa central hidroeléctrica en las Cataratas del Niágara. Pero la corriente trifásica pronto fue universalmente reconocida como la mejor. De hecho, un sistema bifásico requería cuatro cables y un sistema trifásico solo tres. Además de una mayor simplicidad, prometía importantes ahorros de costos. Más tarde, Tesla, siguiendo el ejemplo de Dolivo-Dobrovolsky, propuso combinar dos cables de retorno. En este caso se sumaron las corrientes, y en el tercer hilo fluyó una corriente aproximadamente 1,4 veces mayor que en los otros dos. Por lo tanto, la sección transversal de este cable era 1 veces mayor (sin este aumento en la sección transversal, se produjeron sobrecargas en el circuito). Como resultado, los costes del cableado bifásico seguían siendo superiores a los del trifásico, mientras que los motores bifásicos eran inferiores a los trifásicos en todos los aspectos. En el siglo XX, el sistema trifásico se estableció en todas partes. Incluso la central eléctrica de Niagara finalmente se convirtió a corriente trifásica. Autor: Ryzhov K.V.
▪ órganos humanos artificiales ▪ Rifle
El ruido del tráfico retrasa el crecimiento de los polluelos
06.05.2024 Altavoz inalámbrico Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Una nueva forma de controlar y manipular señales ópticas
05.05.2024
▪ Bloques de construcción cósmicos de la vida descubiertos ▪ MSP430FR6989: un nuevo microcontrolador para medidores independientes ▪ Kit de desarrollo de interfaz de cámara ▪ Obtener electricidad con la ayuda de la sombra.
▪ sección del sitio Video Arte. Selección de artículos ▪ artículo de Abai Kunanbaev. Aforismos famosos ▪ artículo Cerda espinosa ciliada. Leyendas, cultivo, métodos de aplicación. ▪ artículo Varita mágica rota. Secreto de enfoque
Hogar | Biblioteca | Artículos | Mapa del sitio | Revisiones del sitio
www.diagrama.com.ua |
Recomendamos artículos interesantes. sección 
Ver otros artículos sección 
Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica:
Todos los idiomas de esta página