Folsom central eléctrica State Historic Park es un sitio histórico preservar un 1,895 corriente alterna (AC) hidroeléctrica estación de energía , uno de los primeros en los Estados Unidos.
Casa de máquinas de Folsom | |
Hito histórico de California No. 633 | |
Localización | Folsom, California |
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Coordenadas | 38 ° 40′50 ″ N 121 ° 10′32 ″ W / 38.68056 ° N 121.17556 ° WCoordenadas : 38 ° 40′50 ″ N 121 ° 10′32 ″ W / 38.68056 ° N 121.17556 ° W |
Construido | 1895 |
Arquitecto | HT Knight; Sacramento Electric Power & Light Co |
NRHP referencia No. | 73000426 |
CHISL No. | 633 |
Fechas significativas | |
Agregado a NRHP | 2 de octubre de 1973 [1] |
NHL designado | 29 de mayo de 1981 [2] |
Antes de que se construyera la central eléctrica de Folsom, casi todas las centrales eléctricas utilizaban generadores de corriente continua (CC) alimentados por motores de vapor ubicados a muy pocas millas de donde se necesitaba la energía. El uso de agua corriente para generar energía hidroeléctrica y luego transmitirla a grandes distancias hasta donde podría usarse no era inicialmente económicamente viable siempre que la electricidad generada fuera de corriente continua de bajo voltaje. Una vez que se inventó, la energía de CA hizo factible convertir la energía eléctrica en alto voltaje mediante el uso de transformadores recién inventados y luego transmitir la energía de manera económica a largas distancias hasta donde se necesitaba. La energía eléctrica de voltaje más bajo, que es mucho más fácil y seguro de usar, podría obtenerse fácilmente mediante el uso de transformadores para convertir la energía de alto voltaje en voltajes más bajos cerca de donde se estaba utilizando. La energía de CC no puede usar un transformador para cambiar su voltaje. El Folsom Powerhouse, utilizando parte del agua corriente del American River para alimentar sus turbinas conectadas a generadores de CA recientemente inventados, generó electricidad CA trifásica de 60 ciclos (la misma que se usa hoy en los Estados Unidos) que fue impulsada por transformadores recién inventados. de 800 voltios generados a 11,000 voltios y transmitidos a Sacramento a través de una línea de distribución de 22 millas (35 km) de largo, una de las líneas de distribución eléctrica más largas de los Estados Unidos en ese momento.
Introducción
En Sacramento, la energía de CA de 11.000 voltios se transformó a un voltaje más bajo cerca de donde se necesitaba para su uso. La central eléctrica de Folsom fue uno de los primeros ejemplos de generación y envío económico de energía eléctrica significativa a donde podría utilizarse. Se ha demostrado que la energía hidroeléctrica es una fuente viable de energía económica a pesar de estar ubicada a una distancia significativa de los usuarios. El Folsom Powerhouse se encuentra a 23 millas (37 km) sobre Sacramento en el río American en la ciudad de Folsom .
Historia
La central eléctrica permaneció en funcionamiento hasta 1952, cuando la presa Folsom original al otro lado del río American fue destruida para dar paso a la nueva presa Folsom mucho más grande . La central eléctrica se cerró después de 57 años de funcionamiento continuo. Pacific Gas and Electric, que compró la planta hidroeléctrica original en 1902, donó la planta y la mayor parte de su equipo al estado de California cuando se construyó la nueva presa y planta hidroeléctrica de Folsom . El Estado de California designó el sitio como el Hito Histórico de California Número # 633. [3] El parque histórico de 35 acres (14 ha) se estableció en 1956. [4] La casa de máquinas fue designada Monumento Histórico Nacional de los EE. UU. En 1981. [2] La casa de máquinas de ladrillo y granito de dos pisos se parece mucho a lo que era en 1895. Sus imponentes generadores y la centralita de control con revestimiento de mármol de Tennessee se mantienen tan imponentes como hace más de cien años. Fotos históricas, exhibiciones interpretativas y visitas guiadas por docentes del Servicio de Parques Estatales de California explican cómo funcionó la central eléctrica. Algunas de las turbinas de agua , generadores, etc. originales todavía están en su lugar. [5] [6]
Antes de que se inventaran los generadores eléctricos de CA y los transformadores recién inventados, solo los generadores eléctricos de CC podían usarse para generar energía eléctrica y estaban restringidos por sus requisitos de bajo voltaje a transmitir energía de manera económica por solo unas pocas millas. Se perdió demasiada energía en la transmisión a bajo voltaje para que la transmisión de energía a larga distancia fuera práctica. Esto significó que las centrales eléctricas originales estaban restringidas (en ese momento) a plantas generadoras de vapor locales construidas en cada vecindario local. Pearl Street Station fue la primera central eléctrica de Estados Unidos. Estaba ubicado en 255-257 Pearl Street en el centro de Manhattan en un sitio que medía 50 por 100 pies (15 por 30 m), justo al sur de Fulton Street. Comenzó con un generador de corriente continua alimentado por una máquina de vapor de carbón, y comenzó a generar electricidad el 4 de septiembre de 1882, con una carga inicial de 400 lámparas incandescentes utilizadas por 85 clientes ubicados dentro de aproximadamente 2 millas (3,2 km) de la estación. .
Sin embargo, con el advenimiento de la CA, llegó el uso de transformadores para convertir la energía generada a un voltaje mucho más alto para la transmisión, lo que permitió que las plantas de energía y los usuarios estuvieran separados por cientos de millas si era necesario. El alto voltaje podría usar transformadores para obtener voltajes más bajos para el uso final. Las fallas de un solo punto se minimizaron en el diseño de la planta. Los generadores de CA y sus turbinas de agua asociadas eran tan grandes que no podían transportarse por ferrocarril y se transportaban por barco a 31.000 km (19.000 millas) alrededor del Cabo de Hornos . Solo dos de los cuatro generadores de corriente alterna estaban operando el 13 de julio de 1895 cuando la central eléctrica proporcionó la primera electricidad a Sacramento a través de 22 millas (35 km) de líneas de transmisión, lo que lo convirtió en uno de los primeros lugares en los Estados Unidos para transmitir a larga distancia. Energía hidroeléctrica a distancia. [7] La planta de energía de Folsom es anterior a las Cataratas del Niágara Adams power House que generaba transmisión eléctrica de CA para uso local y envío a Buffalo, Nueva York en 1897. [8] La Exposición Internacional Electrotécnica - 1891 en Frankfurt am Main Alemania demostró un ejemplo anterior de transmisión AC de larga distancia de energía hidroeléctrica. Westinghouse Electric Company y General Electric estaban en una carrera para desarrollar mejores equipos y llevarlos a los Estados Unidos.
Suministro de agua
El agua para la planta hidroeléctrica original de Folsom se obtuvo de una presa de desvío, de 650 pies (200 m) de largo, 24 pies (7,3 m) de ancho en la parte superior; 87 pies (27 m) de ancho en la parte inferior y 89 pies (27 m) de alto, al otro lado del río American construido en la década de 1890. La presa desvió una gran corriente de agua a un canal de desvío de 2,5 millas (4,0 km) de largo, el Canal Este. Este canal tenía 50 pies (15 m) de ancho y 8 pies (2,4 m) de profundidad, y transportaba alrededor de 85.000 pies cúbicos (2.400 m 3 ) de agua por minuto. El canal era paralelo al río, pero tenía una pendiente mucho menos pronunciada y gradualmente se elevaba unos 85 pies (26 m) por encima del río. La presa y el canal se completaron en 1893 bajo la dirección de Horatio Gates Livermore, quien originalmente pensó en usar el poder del agua que cae para alimentar un aserradero. Livermore utilizó en parte mano de obra contratada de la cercana prisión estatal de Folsom para ayudar a construir la presa y el canal. La geometría de la bahía de carga del canal y el río American le dio a la planta de energía de Folsom una carga de agua hidráulica de aproximadamente 85 pies (26 m) (aproximadamente 70 pies (21 m) era utilizable) antes de que el agua se descargara de nuevo en el río American. Inicialmente, solo se utilizaron unos 11 m (35 pies) de esta cabeza hidráulica. El agua del canal terminaba en una bodega donde los escombros transportados por el agua se separaban del agua y se alimentaban a cuatro compuertas grandes de 2,4 m de diámetro y dos compuertas más pequeñas. Todas las compuertas tenían compuertas de agua que se podían cerrar para cortar el agua en cualquier turbina para mantenimiento. Los generadores de CA, algunos de los más grandes diseñados y construidos hasta ese momento, se alimentaban a través de cuatro compuertas llenas de agua corriente que impulsaban cuatro grandes turbinas.
Turbinas
Las cuatro grandes turbinas de agua, algunas de las más grandes construidas hasta ese momento, fueron fabricadas por S. Morgan Smith Works de York, Pensilvania . Había dos pequeñas compuertas más turbinas para los dos generadores de CC.
El agua corriente del American River que pasa a través de cuatro grandes turbinas de agua acciona los cuatro generadores de CA y dos turbinas más alimentan generadores de CC más pequeños.
Gobernadores
Las cuatro grandes turbinas se conectaron directamente a los generadores de corriente alterna y su velocidad se controló ajustando el flujo de agua, con un gobernador centrífugo , para obtener 300 rpm del eje, necesarias para generar una corriente constante de 60 ciclos.
Alternadores
Los cuatro generadores de corriente alterna son algunas de las máquinas trifásicas de inducido rotativo más potentes jamás construidas. Recién inventados por Elihu Thomson , pesaban casi 30 toneladas cada uno (57.887 libras) y medían 8.5 pies de alto (2.6 m). Estos generadores de CA originales utilizaron muchos componentes de generadores de CC en su primer diseño. Los generadores de corriente alterna de 750 kilovatios (1.005 caballos de fuerza) se fabricaron en la recién incorporada planta de General Electric en Schenectady, Nueva York .
Los alternadores tenían inducidos giratorios con 216 ranuras radiales de 4 pulgadas formadas en el perímetro. Cada ranura contiene dos barras inductivas rectangulares aisladas de 3 1/2 pies de fase relacionada, un círculo interno de 216 barras y un círculo externo de 216 barras. Las barras de inducción se doblan dos veces en desplazamientos en la misma dirección. El centro de la barra tiene una sección recta de 3 pies de largo, para ir desde el frente del rotor hacia atrás. El círculo interior de barras está conectado al círculo exterior mediante pequeños bloques de puentes conductores en la parte delantera y trasera del rotor. Las tres fases del rotor están conectadas a seis circuitos derivados. Cada uno de los seis circuitos derivados se abren paso tres veces progresivamente alrededor del rotor en espirales aplanadas a la derecha.
El suministro de energía para los 24 imanes de bobina de campo del estator (no giratorios) en los generadores de CA era un pequeño generador de corriente continua con otro generador de CC en modo de espera para sustitución inmediata si era necesario. Si un generador de CC falla o necesita mantenimiento, se puede usar el otro. Los cuatro generadores de CA estaban conectados entre sí, cuando la demanda a largo plazo aumentó y se descubrió que unir los generadores mejoraba el control de frecuencia mediante la acción de sincronización .
Panel de interruptores
Para permitir que los clientes utilicen relojes eléctricos regulados por motores síncronos, se agregó un "Indicador" de frecuencia al cuadro de distribución de Powerhouse.
Indicador de frecuencia de Folsom Powerhouse
Para permitir alternadores paralelos y red eléctrica , se agregó un sincrroscopio al panel de interruptores.
Sincroscopio de Folsom
Lineas de transmisión
La energía de CA generada (alrededor de 4.020 caballos de fuerza o 3 MW ) en la instalación hidroeléctrica de Folsom se convirtió a 11.000 voltios en la planta de energía mediante doce nuevos (en 1895) transformadores refrigerados por aire inventados por William Stanley, Jr. y transmitidos a Sacramento el día doce. alambres de cobre AVG desnudos # 1 sostenidos por aisladores de cerámica que se unieron a las vigas transversales montadas en dos juegos de postes de cedro de 40 pies (12 m). Los cables múltiples permitieron el uso de cuatro líneas trifásicas independientes. Esto permitió reparaciones, mantenimiento e instalaciones nuevas sin apagar todo el sistema. Los postes se plantaron a unos 32 m (105 pies) de distancia para tender las líneas eléctricas. Las líneas telefónicas estaban colocadas debajo de las líneas eléctricas. Una vez en Sacramento, la energía de alto voltaje se envió cerca de donde se iba a usar y se transformó a un voltaje más bajo para su uso, lo mismo que se envía y usa la energía eléctrica en la actualidad. En 1895 se habían construido casi 900 vías férreas eléctricas y casi 18,000 km de vías en los Estados Unidos y eran entonces uno de los principales usuarios de energía eléctrica. Los motores eléctricos de corriente continua , como se usan en los tranvías eléctricos , se restringieron en su uso a solo unas pocas millas de los generadores de CC. La alimentación de CC, a pesar de sus restricciones, se había vuelto muy útil. [9] Se utilizó un convertidor rotatorio , un tipo de motor generador, para convertir la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) para la electrificación ferroviaria desde una fuente de alimentación de CA. Las fábricas también eran grandes consumidores de energía.
Transformar los voltajes de CA a altos voltajes para la transmisión a larga distancia y bajarlos a voltajes más bajos en lugares cercanos a su uso fue una forma muy atractiva de acceder a una nueva fuente de energía. Las mejoras en el diseño de los transformadores permitieron que los transformadores refrigerados por aire originales de la central eléctrica de Folsom fueran reemplazados en 1900 por transformadores refrigerados por aceite más eficientes.
El motor eléctrico de inducción de corriente alterna fue introducido de forma independiente en 1888 por Galileo Ferraris y Nikola Tesla , en 1895 comenzaba a permitir que la energía eléctrica reemplazara al vapor como fuente de energía. El motor de inducción permitía utilizar la corriente alterna directamente sin ninguna conversión. Los primeros usuarios de motores de CA pesados fueron varias fábricas que normalmente reemplazaron sus plantas de energía de vapor. La energía eléctrica de corriente alterna y su fácil conversión con transformadores de bajo a alto voltaje y de regreso a bajo voltaje hicieron posible las redes eléctricas generalizadas que usamos habitualmente hoy en día para una gran variedad de tareas.
El 9 de septiembre de 1895, la nueva energía proporcionada por la central eléctrica se celebró en un "Gran Carnaval Eléctrico" decorando la capital del estado de Sacramento con miles de bombillas para celebrar el 45 aniversario de la condición de estado de California. [10]
Casa de máquinas inferior
Se construyó una segunda central eléctrica debajo de la instalación original en 1897 para albergar un generador de CA adicional de 750 kilovatios para satisfacer las crecientes demandas de electricidad de tránsito público y residencial de Sacramento. Este generador se separó de la turbina haciéndolo girar mediante un sistema de polea de correa de cuerda de aproximadamente 20 pies (6,1 m). A medida que aumentaron los nuevos usos y usuarios de la electricidad, a principios de la década de 1900, la demanda de electricidad en Sacramento y sus ciudades adyacentes había superado la capacidad de la Folsom Powerhouse ampliada. Se construyeron presas y plantas hidroeléctricas más grandes a lo largo de los ríos Yuba , Feather y Tuolumne para proporcionar energía al norte de California . La California Gas and Electric Company, con sede en San Francisco, compró Folsom Powerhouse en 1902. Cuando la compañía se reorganizó en Pacific Gas and Electric Company en 1906, reformó la central eléctrica y el depósito de carga .
Ver también
- Registro Nacional de Lugares Históricos
- Lista de monumentos históricos de ingeniería civil
- Lista de hitos históricos de ingeniería mecánica
- Lista de parques estatales de California
- Alternador de inducido giratorio
Referencias
- ^ "Sistema de información del registro nacional" . Registro Nacional de Lugares Históricos . Servicio de Parques Nacionales . 15 de abril de 2008.
- ^ a b "Folsom Powerhouse" . Listado resumido de Monumento Histórico Nacional . Servicio de Parques Nacionales. Archivado desde el original el 14 de noviembre de 2007 . Consultado el 18 de junio de 2008 .
- ^ "Folsom Powerhouse" . Oficina de Preservación Histórica, Parques Estatales de California . Consultado el 11 de octubre de 2012 .
- ^ "Informe estadístico del sistema de parques estatales de California: año fiscal 2009/10" (PDF) . Parques estatales de California: 20 . Consultado el 19 de diciembre de 2011 . Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ Recorrido pictórico de Folsom Power House [1] consultado el 11 de abril de 2014
- ^ Continuación de la gira pictórica de Folsom Power House [2] consultado el 11 de abril de 2014
- ^ Descripción de Edison Tech Center de Folsom Powerplant [3] consultado el 21 de mayo de 2014
- ^ George Westinghouse y Nikola Tesla diseñaron la central eléctrica de Niagara [4] consultado el 11 de abril de 2014
- ^ The Electrical Engineer: A Weekly Review of Theoretical Electrical ... 1895, Volumen 20 [5], consultado el 22 de marzo de 2014
- ^ "Construyendo la central eléctrica" . Parques estatales de California. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2011 . Consultado el 19 de diciembre de 2011 .
enlaces externos
- Folsom Powerhouse SHP
- Amigos de la central eléctrica de Folsom