La transmisión de energía eléctrica , las herramientas y los medios para mover la electricidad lejos de donde se genera, se remontan a finales del siglo XIX. Incluyen el movimiento de electricidad a granel (formalmente llamado " transmisión ") y la entrega de electricidad a clientes individuales (" distribución "). Al principio, los dos términos se usaban indistintamente.
Transmisión temprana
Antes de la electricidad, se habían utilizado varios sistemas para la transmisión de energía a grandes distancias. Los principales de ellos eran la transmisión telodinámica (cable en movimiento), neumática (aire presurizado) e hidráulica (fluido presurizado). [1] Los teleféricos eran el ejemplo más frecuente de transmisión telodinámica, cuyas líneas podían extenderse varios kilómetros por una sola sección. La transmisión neumática se utilizó para los sistemas de transmisión de energía de las ciudades de París, Birmingham, Rixdorf, Offenbach, Dresde y Buenos Aires a principios del siglo XX. Las ciudades del siglo XIX también utilizaron la transmisión hidráulica mediante tuberías de agua de alta presión para suministrar energía a los motores de las fábricas. El sistema de Londres entregó 7.000 caballos de fuerza (5,2 MW) a través de una red de 180 millas (290 km) de tuberías que transportaban agua a 800 libras por pulgada cuadrada (5,5 MPa). Estos sistemas fueron reemplazados por sistemas eléctricos más baratos y más versátiles, pero a fines del siglo XIX, los planificadores urbanos y los financieros eran muy conscientes de los beneficios, la economía y el proceso de establecer sistemas de transmisión de energía.
En los primeros días del uso de la energía eléctrica, la transmisión generalizada de energía eléctrica tenía dos obstáculos. Primero, los dispositivos que requieren diferentes voltajes requieren generadores especializados con sus propias líneas separadas. Las luces de la calle, los motores eléctricos en las fábricas, la energía para los tranvías y las luces en los hogares son ejemplos de la diversidad de dispositivos con voltajes que requieren sistemas separados. En segundo lugar, los generadores tenían que estar relativamente cerca de sus cargas (una milla o menos para dispositivos de bajo voltaje). Se sabía que era posible una transmisión a mayor distancia cuanto mayor era el voltaje, por lo que ambos problemas podrían resolverse si la transformación de los voltajes de una sola línea eléctrica universal se pudiera hacer de manera eficiente.
Sistemas especializados
Gran parte de la electricidad primitiva era corriente continua , cuyo voltaje no se podía aumentar ni disminuir fácilmente ni para la transmisión a larga distancia ni para compartir una línea común que se utilizaría con múltiples tipos de dispositivos eléctricos. Las empresas simplemente ejecutaron diferentes líneas para las diferentes clases de cargas que requerían sus invenciones. Por ejemplo, los sistemas de lámparas de arco de Charles Brush en Nueva York requerían hasta 10 kV para muchas lámparas en un circuito en serie, las luces incandescentes de Edison usaban 110 V, los tranvías construidos por Siemens o Sprague requerían motores grandes en el rango de 500 voltios, [2] mientras que los motores industriales en las fábricas usaban todavía otros voltajes. [3] Debido a esta especialización de las líneas, y debido a que la transmisión era tan ineficiente, parecía en ese momento que la industria se convertiría en lo que ahora se conoce como un sistema de generación distribuida con una gran cantidad de pequeños generadores ubicados cerca de sus cargas. [4]
Iluminación exterior temprana de alto voltaje
El alto voltaje fue de interés para los primeros investigadores que trabajaron en el problema de la transmisión a distancia. Sabían por el principio elemental de la electricidad que se podía transferir la misma cantidad de energía a un cable duplicando el voltaje y reduciendo a la mitad la corriente. Debido a la Ley de Joule , también sabían que la potencia perdida por el calor en un cable es proporcional al cuadrado de la corriente que viaja por él, independientemente del voltaje, por lo que al duplicar el voltaje, el mismo cable sería capaz de transmitir el mismo cantidad de potencia cuatro veces la distancia.
En la Exposición de París de 1878 , se instaló iluminación de arco eléctrico a lo largo de la Avenue de l'Opera y la Place de l'Opera, utilizando lámparas de arco eléctricas Yablochkov , alimentadas por dínamos de corriente alterna Zénobe Gramme . [5] [6] [7] Las velas de Yablochkov requerían alto voltaje, y no pasó mucho tiempo antes de que los experimentadores informaran que las lámparas de arco podían encenderse en un circuito de 14 kilómetros (8,7 millas). [8] Dentro de una década, decenas de ciudades tendrían sistemas de iluminación utilizando una planta de energía central que proporcionaba electricidad a múltiples clientes a través de líneas de transmisión eléctrica. Estos sistemas competían directamente con las empresas eléctricas dominantes de gaslight del período. [9]
La idea de invertir en una planta central y una red para entregar la energía producida a los clientes que pagan una tarifa recurrente por el servicio era un modelo de negocio familiar para los inversores: era idéntico al lucrativo negocio de gaslight o los sistemas de transmisión de energía hidráulica y neumática. La única diferencia era que el producto que se entregaba era electricidad, no gas, y las "tuberías" utilizadas para la entrega eran más flexibles.
La California Electric Company (ahora PG&E) en San Francisco en 1879 usó dos generadores de corriente continua de la compañía de Charles Brush para suministrar energía a múltiples clientes para sus lámparas de arco. Este sistema de San Francisco fue el primer caso de una empresa de servicios públicos que vendía electricidad desde una planta central a varios clientes a través de líneas de transmisión . [11] La CCA pronto abrió una segunda planta con 4 generadores adicionales. Los cargos por servicio de luz desde la puesta del sol hasta la medianoche eran de $ 10 por lámpara por semana. [9] [12]
Grand Rapids Electric Light & Power Company, establecida en marzo de 1880 por William T. Powers y otros, comenzó a operar la primera central hidroeléctrica comercial de la estación central el sábado 24 de julio de 1880, obteniendo energía de la turbina de agua de Wolverine Chair and Furniture Company. . Operaba una dínamo eléctrica Brush de 16 luces que iluminaba varios escaparates en Grand Rapids, Michigan. [13] [14] Es el primer antecesor de Consumers Energy de Jackson, Michigan.
En diciembre de 1880, Brush Electric Company instaló una estación central para suministrar iluminación de arco a una longitud de 3,2 km de Broadway. A fines de 1881, Nueva York, Boston, Filadelfia, Baltimore, Montreal, Buffalo, San Francisco, Cleveland y otras ciudades tenían sistemas de lámparas de arco Brush, que producían luz pública hasta bien entrado el siglo XX. [15] En 1893 había 1500 lámparas de arco iluminando las calles de Nueva York. [dieciséis]
Iluminación de corriente continua
Las primeras luces de arco eran extremadamente brillantes y los altos voltajes presentaban un peligro de chispas / incendio, lo que las hacía demasiado peligrosas para usar en interiores. [17] En 1878, el inventor Thomas Edison vio un mercado para un sistema que pudiera llevar la iluminación eléctrica directamente al negocio o al hogar de un cliente, un nicho al que no sirven los sistemas de iluminación de arco. [18] Después de diseñar una bombilla incandescente comercialmente viable en 1879, Edison pasó a desarrollar la primera " utilidad " de iluminación eléctrica a gran escala propiedad de inversores en el bajo Manhattan, que eventualmente sirvió una milla cuadrada con 6 "dinamos gigantes" alojados en Pearl Street. Estación . [7] [9] [19] [20] Cuando comenzó el servicio en septiembre de 1882, había 85 clientes con 400 bombillas. Cada dínamo producía 100 kW, suficiente para 1200 luces incandescentes, y la transmisión era de 110 V a través de conductos subterráneos. El sistema costó $ 300,000 para construir con la instalación de 100,000 pies (30,000 m) de conductos subterráneos, una de las partes más costosas del proyecto. Los gastos operativos excedieron los ingresos en los primeros dos años y el fuego destruyó la planta en 1890. [21] Además, Edison tenía un sistema de tres cables para que se pudieran suministrar 110 V o 220 V para alimentar algunos motores.
Disponibilidad de generación a gran escala
La disponibilidad de grandes cantidades de energía desde diversas ubicaciones sería posible después de la producción de turbogeneradores de Charles Parsons a partir de 1889. La potencia del turbogenerador saltó rápidamente de 100 kW a 25 megavatios en dos décadas. [22] Antes de los turbogeneradores eficientes, los proyectos hidroeléctricos eran una fuente importante de grandes cantidades de energía que requerían infraestructura de transmisión.
Transformadores y corriente alterna
Cuando George Westinghouse se interesó en la electricidad, concluyó rápida y correctamente que los bajos voltajes de Edison eran demasiado ineficientes para escalarlos para la transmisión necesaria para sistemas grandes. Además, entendió que la transmisión de larga distancia necesitaba alto voltaje y que la tecnología de conversión económica solo existía para la corriente alterna. Los transformadores jugarían un papel decisivo en la victoria de la corriente alterna sobre la corriente continua para los sistemas de transmisión y distribución. [23] En 1876, Pavel Yablochkov patentó su mecanismo de uso de bobinas de inducción para servir como un transformador elevador antes de la Exposición de París mostrando sus lámparas de arco. En 1881, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs desarrollaron un dispositivo más eficiente al que denominaron generador secundario, a saber, un transformador reductor temprano cuya relación podía ajustarse configurando las conexiones entre una serie de bobinas alambradas alrededor de un eje, del cual una plancha El núcleo se puede agregar o quitar según sea necesario para variar la potencia de salida. El dispositivo estaba sujeto a varias críticas y, en ocasiones, se malinterpretaba como que solo proporcionaba una relación de giro de 1: 1. [7] [24] [25]
La primera línea de CA demostrativa de larga distancia (34 km, 21 millas) se construyó para la Exposición Internacional de Turín de 1884 , Italia . Estaba alimentado por un alternador Siemens & Halske de 2 kV, 130 Hz y presentaba varios generadores secundarios Gaulard con sus devanados primarios conectados en serie, que alimentaban lámparas incandescentes. El sistema demostró la viabilidad de la transmisión de energía eléctrica de CA a largas distancias. [7] Después de este éxito, entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky , Bláthy y Déri de la empresa Ganz en Budapest crearon las eficientes bobinas de núcleo cerrado "ZBD", así como el moderno sistema de distribución eléctrica . Los tres habían descubierto que todos los dispositivos anteriores sin núcleo o de núcleo abierto eran incapaces de regular el voltaje y, por lo tanto, no eran prácticos. Su patente conjunta describía dos versiones de un diseño sin polos: el " transformador de núcleo cerrado " y el "transformador de núcleo de carcasa". [26] [27] Ottó Bláthy sugirió el uso de núcleos cerrados, Károly Zipernowsky el uso de conexiones de derivación y Miksa Déri realizó los experimentos. [7] [28]
En el transformador de núcleo cerrado, el núcleo de hierro es un anillo cerrado alrededor del cual se enrollan las dos bobinas. En el transformador de tipo carcasa, los devanados pasan a través del núcleo. En ambos diseños, el flujo magnético que une los devanados primario y secundario viaja casi por completo dentro del núcleo de hierro, sin una ruta intencional a través del aire. El núcleo está formado por hebras o láminas de hierro. Estos elementos de diseño revolucionarios finalmente harían viable técnica y económicamente el suministro de energía eléctrica para la iluminación de hogares, negocios y espacios públicos. [29] Zipernowsky, Bláthy y Déri también descubrieron la fórmula del transformador, Vs / Vp = Ns / Np. [ cita requerida ] Los sistemas eléctricos y electrónicos de todo el mundo se basan en los principios de los transformadores Ganz originales . A los inventores también se les atribuye el primer uso de la palabra "transformador" para describir un dispositivo para alterar la EMF de una corriente eléctrica. [29] [30]
Una primera línea de CA operativa se puso en servicio en 1885 en via dei Cerchi, Roma, Italia , para alumbrado público. Fue alimentado por dos alternadores Siemens & Halske de 30 hp (22 kW), 2 kV a 120 Hz y utilizó transformadores reductores Gaulard de 2 kV / 20 V conectados en serie 200 provistos de un circuito magnético cerrado, uno para cada lámpara. Pocos meses después, le siguió el primer sistema de aire acondicionado británico, que se puso en servicio en la Grosvenor Gallery de Londres. También incluía alternadores Siemens y transformadores reductores de 2,4 kV / 100 V, uno por usuario, con primarios conectados en derivación. [31]
El concepto que es la base de la transmisión moderna que utiliza transformadores elevadores y reductores económicos fue implementado por primera vez por Westinghouse, William Stanley, Jr. y Franklin Leonard Pope en 1886 en Great Barrington, Massachusetts , recurriendo también a la tecnología europea. [32] [33] En 1888 Westinghouse también obtuvo la licencia del motor de inducción de Nikola Tesla , que eventualmente se convertiría en un motor de CA utilizable (de 2 fases). El moderno sistema trifásico fue desarrollado por Mikhail Dolivo-Dobrovolsky y Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft y Charles Eugene Lancelot Brown en Europa, a partir de 1889. [3] [31]
La Exposición Internacional Electrotécnica de 1891 , en Frankfurt , Alemania , presentó la transmisión a larga distancia de corriente eléctrica trifásica de alta potencia. Se llevó a cabo entre el 16 de mayo y el 19 de octubre en el sitio en desuso de las tres antiguas "Westbahnhöfe" (estaciones de tren del oeste) en Fráncfort del Meno . La exposición contó con la primera transmisión de larga distancia de corriente eléctrica trifásica de alta potencia, que se generó a 175 km de distancia en Lauffen am Neckar . Operó con éxito motores y luces en la feria. Cuando cerró la exposición, la central eléctrica de Lauffen continuó en funcionamiento, proporcionando electricidad a la capital administrativa, Heilbronn, convirtiéndola en el primer lugar en estar equipado con energía CA trifásica. Asistieron muchos representantes técnicos corporativos (incluido EW Rice de Thomson-Houston Electric Company (que se convirtió en General Electric)). [34] Los asesores técnicos y representantes quedaron impresionados. Como resultado de la exitosa prueba de campo, la corriente trifásica, en lo que respecta a Alemania, se convirtió en el medio más económico de transmisión de energía eléctrica.
La simplicidad de los generadores y motores polifásicos significaba que, además de su eficiencia, podían fabricarse de forma económica, compacta y requerirían poca atención para su mantenimiento. La economía simple llevaría a las dínamos de CC caras, voluminosas y mecánicamente complejas a su última extinción. Al final resultó que, el factor decisivo en la guerra de las corrientes fue la disponibilidad de transformadores elevadores y reductores de bajo costo, lo que significaba que todos los clientes, independientemente de sus requisitos de voltaje especializados, podían ser atendidos a un costo mínimo de conversión. Este "sistema universal" se considera hoy como una de las innovaciones más influyentes para el uso de la electricidad. [3]
Transmisión de corriente continua de alto voltaje
El caso de la corriente alterna no estaba claro a principios de siglo y los sistemas de transmisión de corriente continua de alto voltaje se instalaron con éxito sin el beneficio de los transformadores. Rene Thury , que había pasado seis meses en las instalaciones de Menlo Park de Edison , comprendió su problema con la transmisión y estaba convencido de que era posible trasladar la electricidad a grandes distancias utilizando corriente continua. Estaba familiarizado con el trabajo de Marcel Deprez , quien realizó los primeros trabajos en la transmisión de alto voltaje después de inspirarse en la capacidad de los generadores de lámparas de arco para soportar luces a grandes distancias. [35] [36] Deprez evitó los transformadores colocando generadores y cargas en serie [35] como lo hicieron los sistemas de lámparas de arco de Charles F. Brush . Thury desarrolló esta idea en el primer sistema comercial para transmisión de CC de alto voltaje. Al igual que las dínamos de Brush, la corriente se mantiene constante y cuando el aumento de la carga exige más presión, aumenta el voltaje. El sistema Thury se utilizó con éxito en varios proyectos de transmisión de CC de generadores Hydro. El primero en 1885 fue un sistema de bajo voltaje en Bözingen , [37] y el primer sistema de alto voltaje entró en servicio en 1889 en Génova , Italia , por la empresa Acquedotto de Ferrari-Galliera . Este sistema transmitía 630 kW a 14 kV DC a través de un circuito de 120 km de longitud. [38] [39] El sistema Thury más grande fue el proyecto Lyon Moutiers que tenía 230 km de longitud y que finalmente entregó 20 megavatios a 125 kV. [35] [36] [40]
Victoria para AC
En última instancia, la versatilidad del sistema Thury se vio obstaculizada por la fragilidad de la distribución en serie y la falta de una tecnología de conversión de CC confiable que no aparecería hasta la década de 1940 con mejoras en las válvulas de arco de mercurio . El "sistema universal" de CA ganó por la fuerza de los números, proliferando sistemas con transformadores tanto para acoplar generadores a líneas de transmisión de alta tensión como para conectar la transmisión a circuitos de distribución local. Mediante una elección adecuada de la frecuencia de la red pública , se podrían servir tanto la iluminación como las cargas del motor. Los convertidores rotativos y las válvulas de arco de mercurio posteriores y otros equipos rectificadores permitieron que la carga de CC fuera servida por conversión local donde fuera necesario. Incluso las estaciones generadoras y las cargas que utilizan diferentes frecuencias también podrían interconectarse mediante convertidores rotativos. Al utilizar plantas generadoras comunes para cada tipo de carga, se lograron importantes economías de escala , se requirió una menor inversión de capital general, se incrementó el factor de carga en cada planta, lo que permitió una mayor eficiencia, lo que permitió un menor costo de energía para el consumidor y un aumento general. uso de energía eléctrica.
Al permitir la interconexión de múltiples plantas generadoras en un área amplia, se redujo el costo de producción de electricidad. Las plantas disponibles más eficientes podrían usarse para suministrar las cargas variables durante el día. Se mejoró la confiabilidad y se redujo el costo de inversión de capital, ya que la capacidad de generación de reserva se podía compartir entre muchos más clientes y un área geográfica más amplia. Las fuentes de energía remotas y de bajo costo, como la energía hidroeléctrica o el carbón de la boca de una mina, podrían explotarse para reducir los costos de producción de energía. [41]
La primera transmisión de corriente alterna trifásica utilizando alto voltaje tuvo lugar en 1891 durante la exposición internacional de electricidad en Frankfurt . Una línea de transmisión de 15 kV conectaba Lauffen en Neckar y Frankfurt am Main, a 175 km (109 millas) de distancia. [31] [42]
Willamette Falls a Cataratas del Niágara
En 1882, la transmisión de energía alemana Miesbach-Munich utilizó 2kV DC durante 57 km (35 millas). En 1889, la primera transmisión de electricidad de CC a larga distancia en los Estados Unidos se conectó en la estación Willamette Falls , en la ciudad de Oregon, Oregon . [43] En 1890, una inundación destruyó la central eléctrica. Este desafortunado evento allanó el camino para la primera transmisión de electricidad CA a larga distancia en el mundo cuando la compañía Willamette Falls Electric instaló generadores CA experimentales de Westinghouse en 1890.
Ese mismo año, Niagara Falls Power Company (NFPC) y su subsidiaria Cataract Company formaron la Comisión Internacional del Niágara compuesta por expertos, para analizar propuestas para aprovechar las Cataratas del Niágara para generar electricidad. La comisión fue dirigida por Sir William Thomson (más tarde Lord Kelvin) e incluyó a Eleuthère Mascart de Francia, William Unwin de Inglaterra, Coleman Sellers de los Estados Unidos y Théodore Turrettini de Suiza. Fue respaldado por empresarios como JP Morgan , Lord Rothschild y John Jacob Astor IV . Entre las 19 propuestas, incluso consideraron brevemente el aire comprimido como medio de transmisión de energía , pero prefirieron la electricidad. No pudieron decidir qué método sería mejor en general.
Para 1893, Niagara Falls Power Company había rechazado las propuestas restantes de media docena de empresas y adjudicado el contrato de generación a Westinghouse con más líneas de transmisión y contratos de transformadores adjudicados a General Electric. [44] [45] El trabajo comenzó en 1893 en el proyecto de generación de las Cataratas del Niágara: se generarían 5.000 caballos de fuerza (3.700 kW) y se transmitirían como corriente alterna , a una frecuencia de 25 Hz para minimizar las pérdidas de impedancia en la transmisión (cambiado a 60 Hz en la década de 1950).
Algunos dudaron de que el sistema generaría suficiente electricidad para alimentar la industria en Buffalo, Nueva York. El inventor Nikola Tesla estaba seguro de que funcionaría, y dijo que las Cataratas del Niágara podrían alimentar todo el este de los Estados Unidos. Ninguno de los proyectos de demostración de transmisión de corriente alterna polifásica anteriores estaba en la escala de energía disponible en Niagara.
Los primeros generadores hidroeléctricos a gran escala en los EE. UU. Se instalaron en 1895 en las Cataratas del Niágara y proporcionaron electricidad a Buffalo, Nueva York , a través de líneas de transmisión de energía. Una estatua de Nikola Tesla se encuentra hoy en Goat Island, Niagara Falls, Nueva York, en homenaje a sus contribuciones.
Westinghouse también tuvo que desarrollar un sistema basado en convertidores rotativos que les permitiera suministrar todos los estándares de energía necesarios, incluidos CA y CC monofásicos y polifásicos para tranvías y motores de fábrica. El cliente inicial de Westinghouse para la energía de los generadores hidroeléctricos en la estación Edward Dean Adams en Niagara en 1895 fueron las plantas de Pittsburgh Reduction Company, que necesitaban grandes cantidades de electricidad barata para fundir aluminio. [46] El 16 de noviembre de 1896, la energía eléctrica transmitida a Buffalo comenzó a alimentar sus tranvías. Las plantas generadoras fueron construidas por Westinghouse Electric Corporation . La escala del proyecto contó con la contribución de General Electric, construyendo líneas de transmisión y equipos. [47] Ese mismo año Westinghouse y General Electric firmaron un acuerdo de intercambio de patentes, poniendo fin a unas 300 demandas en las que las empresas estaban involucradas sobre sus patentes eléctricas competidoras, y otorgándoles un control monopolístico sobre la industria de energía eléctrica de EE. UU. Durante los próximos años. [48]
Inicialmente, las líneas de transmisión estaban respaldadas por aisladores de porcelana con pasadores y manguitos similares a los que se usan para telégrafos y líneas telefónicas . Sin embargo, estos tenían un límite práctico de 40 kV. En 1907, la invención del aislador de disco por Harold W. Buck de Niagara Falls Power Corporation y Edward M. Hewlett de General Electric permitió la construcción de aisladores prácticos de cualquier longitud para voltajes más altos.
Principios del siglo 20
Los voltajes utilizados para la transmisión de energía eléctrica aumentaron a lo largo del siglo XX. [49] La primera central eléctrica de CA de "alto voltaje", de 4 MW, 10 kV y 85 Hz, fue puesta en servicio en 1889 por Sebastian Ziani de Ferranti en Deptford , Londres. [31] La primera línea de transmisión de energía eléctrica en América del Norte operó a 4000 V. Se puso en línea el 3 de junio de 1889, con las líneas entre la estación generadora en Willamette Falls en Oregon City, Oregon , y Chapman Square en el centro de Portland, Oregon. que se extiende alrededor de 13 millas. [50] En 1914, cincuenta y cinco sistemas de transmisión que operaban a más de 70.000 V estaban en servicio, y el voltaje más alto utilizado entonces era de 150 kV. [51] La primera transmisión de energía de corriente alterna trifásica a 110 kV tuvo lugar en 1907 entre Croton y Grand Rapids , Michigan . Los voltajes de 100 kV y más no se establecieron como tecnología hasta alrededor de 5 años después, con, por ejemplo, la primera línea de 110 kV en Europa entre Lauchhammer y Riesa , Alemania, en 1912.
A principios de la década de 1920, se construyó la línea Pit River - Cottonwood - Vaca-Dixon para transportar energía de 220 kV desde plantas hidroeléctricas en Sierra Nevada hasta el Área de la Bahía de San Francisco , al mismo tiempo que las líneas Big Creek - Los Ángeles se actualizaron a la mismo voltaje. Ambos sistemas entraron en servicio comercial en 1923. El 17 de abril de 1929 se completó la primera línea de 220 kV en Alemania, desde Brauweiler cerca de Colonia , sobre Kelsterbach cerca de Frankfurt, Rheinau cerca de Mannheim , Ludwigsburg- Hoheneck cerca de Austria . Esta línea comprende la interconexión Norte-Sur , en ese momento uno de los sistemas de energía más grandes del mundo. Los mástiles de esta línea fueron diseñados para una eventual actualización a 380 kV. Sin embargo, la primera transmisión a 380 kV en Alemania fue el 5 de octubre de 1957 entre las subestaciones de Rommerskirchen y Ludwigsburg-Hoheneck.
La primera línea eléctrica de 380 kV del mundo se construyó en Suecia , la línea Harsprånget - Hallsberg de 952 km en 1952. En 1965, se realizó la primera transmisión de voltaje extra alto a 735 kV en una línea de transmisión de Hydro-Québec . [52] En 1982, la primera transmisión a 1200 kV fue en la Unión Soviética .
La rápida industrialización del siglo XX convirtió las redes y líneas de transmisión eléctrica en una parte fundamental de la infraestructura económica en la mayoría de las naciones industrializadas. La interconexión de plantas de generación local y pequeñas redes de distribución fue impulsada en gran medida por los requisitos de la Primera Guerra Mundial , donde los gobiernos construyeron grandes plantas de generación eléctrica para proporcionar energía a las fábricas de municiones; posteriormente estas plantas se conectaron para abastecer carga civil a través de transmisión de larga distancia. [53]
Las pequeñas empresas eléctricas municipales no necesariamente deseaban reducir el costo de cada unidad de electricidad vendida; hasta cierto punto, especialmente durante el período 1880-1890, la iluminación eléctrica se consideró un producto de lujo y la energía eléctrica no sustituyó a la energía de vapor. Ingenieros como Samuel Insull en los Estados Unidos y Sebastian Z. De Ferranti en el Reino Unido fueron fundamentales para superar las dificultades técnicas, económicas, regulatorias y políticas en el desarrollo de la transmisión de energía eléctrica a larga distancia. Con la introducción de redes de transmisión de energía eléctrica, en la ciudad de Londres el costo de un kilovatio-hora se redujo a un tercio en un período de diez años. [54]
En 1926 las redes eléctricas del Reino Unido comenzaron a interconectarse en la Red Nacional , operando inicialmente a 132 kV.
Electrónica de potencia
La electrónica de potencia es la aplicación de la electrónica de estado sólido al control y conversión de energía eléctrica. La electrónica de potencia comenzó con el desarrollo del rectificador de arco de mercurio . Inventado por Peter Cooper Hewitt en 1902, se utilizó para convertir corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). A partir de la década de 1920, continuó la investigación sobre la aplicación de tiratrones y válvulas de arco de mercurio controladas por la red a la transmisión de energía. Uno Lamm desarrolló una válvula de mercurio con electrodos de clasificación que la hacen adecuada para la transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje . En 1933 se inventaron los rectificadores de selenio. [55]
Julius Edgar Lilienfeld propuso el concepto de un transistor de efecto de campo en 1926, pero en ese momento no era posible construir un dispositivo que funcionara. [56] En 1947, el transistor bipolar de contacto puntual fue inventado por Walter H. Brattain y John Bardeen bajo la dirección de William Shockley en Bell Labs . En 1948, la invención de Shockley del transistor de unión bipolar (BJT) mejoró la estabilidad y el rendimiento de los transistores y redujo los costos. En la década de 1950, los diodos semiconductores de mayor potencia estuvieron disponibles y comenzaron a reemplazar los tubos de vacío . En 1956, General Electric introdujo el rectificador controlado por silicio (SCR) , lo que aumentó enormemente la gama de aplicaciones de electrónica de potencia. [57]
Un gran avance en la electrónica de potencia se produjo con la invención del MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) por Mohamed Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959. Generaciones de transistores MOSFET permitieron a los diseñadores de energía lograr niveles de rendimiento y densidad que no eran posibles con transistores bipolares. [58] En 1969, Hitachi introdujo el primer MOSFET de potencia vertical , [59] que más tarde se conocería como VMOS (MOSFET con ranura en V). [60] El MOSFET de potencia se ha convertido desde entonces en el dispositivo de potencia más común en el mundo, debido a su baja potencia de accionamiento de puerta, velocidad de conmutación rápida, [61] fácil capacidad de conexión en paralelo avanzada, [61] [62] ancho de banda amplio , robustez, facilidad unidad, polarización simple, facilidad de aplicación y facilidad de reparación. [62]
Referencias
- ^ Edwin James Houston; Arthur Edwin Kennelly (1896). El motor eléctrico y la potencia de transmisión . La empresa WJ Johnston. pag. 14 . Consultado el 7 de enero de 2009 .
- ^ Jim Harter (2005). Ferrocarriles mundiales del siglo XIX . Prensa JHU. pag. 488. ISBN 978-0-8018-8089-6.
- ^ a b c Thomas P. Hughes (1993). Redes de poder: electrificación en la sociedad occidental, 1880-1930 . Baltimore: Prensa de la Universidad Johns Hopkins. págs. 119-122. ISBN 978-0-8018-4614-4.
- ^ Consejo Nacional de Política Eléctrica. "Transmisión de electricidad: una introducción" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2008-12-01 . Consultado el 6 de enero de 2009 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ David Oakes Woodbury (1949). Una medida de grandeza: una breve biografía de Edward Weston . McGraw-Hill. pag. 83 . Consultado el 4 de enero de 2009 .
- ^ John Patrick Barrett (1894). Electricidad en la Exposición Colombina . Compañía RR Donnelley & sons. pag. 1 . Consultado el 4 de enero de 2009 .
- ^ a b c d e Guarnieri, M. (2013). "El comienzo de la transmisión de energía eléctrica: primera parte". Revista de electrónica industrial IEEE . 7 (1): 57–60. doi : 10.1109 / MIE.2012.2236484 . S2CID 45909123 .
- ^ Ingenieros, Institución de Electricidad (1880-03-24). "Notas sobre el sistema Jablochkoff de iluminación eléctrica" . Revista de la Sociedad de Ingenieros Telegráficos . IX (32): 143 . Consultado el 7 de enero de 2009 .
- ^ a b c Guarnieri, M. (2013). "Cambiar la luz: de productos químicos a eléctricos" (PDF) . Revista de electrónica industrial IEEE . 9 (3): 44–47. doi : 10.1109 / MIE.2015.2454038 . hdl : 11577/3164116 . S2CID 2986686 .
- ^ Gorman, Mel. "Charles F. Brush y el primer sistema público de alumbrado público eléctrico en América" . Conexión de la historia de Ohio . Centro de Historia de Ohio . Consultado el 25 de mayo de 2021 .
- ^ Richard Shelton Kirby; Frances A. Davis (1990). Ingeniería en la Historia . Publicaciones de Courier Dover. pag. 358. ISBN 978-0-486-26412-7. Consultado el 4 de enero de 2009 .
- ^ El pasaje de PG&E ya no está disponible citado en el blog. "PG&E: Nuestra Historia" . Consultado el 4 de enero de 2009 .
A los 27 años, George Roe había fundado la primera compañía eléctrica en el árbol genealógico de PG&E. En septiembre [1879] se completó un pequeño edificio en Fourth y Market y se instalaron dos diminutas dinamos de luz de arco Brush. Juntos podrían suministrar 21 luces. Los clientes se sintieron atraídos por la descarada oferta de servicio desde la puesta del sol hasta la medianoche (excluidos los domingos y feriados) por $ 10 por lámpara por semana. Sin embargo, en San Francisco, hambriento de luz, los clientes llegaban clamando. Para el primero del año siguiente, se habían agregado cuatro generadores más con capacidad de más de 100 luces. La electricidad había llegado a Occidente.
- ^ "Energy Timelines Hydropower" .
- ^ "Historia de la Dirección de Energía Hidroeléctrica" .
- ^ Charles Francis Brush . Universidad Hebrea de Jerusalén . Archivado desde el original el 24 de febrero de 2009 . Consultado el 4 de enero de 2009 .
- ^ Richard Dennis (2008). Ciudades en la modernidad: representaciones y producciones del espacio metropolitano, 1840-1930 . Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 132. ISBN 978-0-521-46470-3. Consultado el 4 de enero de 2009 .
- ^ La primera forma de historia de la luz eléctrica de la lámpara de arco de carbono (1800-1980)
- ^ Howard B. Rockman, Ley de propiedad intelectual para ingenieros y científicos, John Wiley - 2004, página 131
- ^ Ahmad Faruqui, Kelly Eakin, Precios en mercados competitivos de electricidad, Springer Science & Business Media - 2000, página 67
- ^ "Una breve historia de Con Edison:" Electricidad " " . Coned.com. 1 de enero de 1998. Archivado desde el original el 30 de octubre de 2012 . Consultado el 31 de diciembre de 2013 .
- ^ Estación de Pearl Street . Red de historia global IEEE . Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos . Consultado el 4 de enero de 2009 .
- ^ Vaclav Smil (2005). Creación del siglo XX: innovaciones técnicas de 1867-1914 y su impacto duradero . Prensa de la Universidad de Oxford. pag. 65 . ISBN 978-0-19-516874-7. Consultado el 3 de enero de 2009 .
Transformador coltman 1988.
- ^ Coltman, JW (enero de 1988). "El Transformador". Scientific American . págs. 86–95. OSTI 6851152 .
- ^ Transformador Stanley . Laboratorio Nacional de Los Alamos ; Universidad de Florida . Archivado desde el original el 19 de enero de 2009 . Consultado el 9 de enero de 2009 .
- ^ Thomas Parke Hughes , Redes de poder: electrificación en la sociedad occidental, 1880-1930 , p.89, (1993)
- ^ "Inventores húngaros y sus invenciones en el campo de la ingeniería de corriente pesada" . energosolar.com. Archivado desde el original el 21 de enero de 2007 . Consultado el 26 de diciembre de 2008 .
- ^ Patente núm. US352105 , Oficina de patentes de EE. UU., 02/11/1886, consultada el 08/07/2009
- ^ Smil, Vaclav, Creación del siglo XX: innovaciones técnicas de 1867-1914 y su impacto duradero , Oxford University Press, 2005, p. 71.
- ^ a b Bláthy, Ottó Titusz , Oficina de Patentes de Hungría.
- ^ Nagy, Árpád Zoltán, "Conferencia para conmemorar el 100 aniversario del descubrimiento del electrón en 1897" (texto preliminar) , Budapest 1996-10-11, consultado el 09-07-2009.
- ^ a b c d Guarnieri, M. (2013). "El comienzo de la transmisión de energía eléctrica: segunda parte". Revista de electrónica industrial IEEE . 7 (2): 52–59. doi : 10.1109 / MIE.2013.2256297 . S2CID 42790906 .
- ^ http://edisontechcenter.org - Great Barrington 1886 El primer sistema práctico de suministro de energía de CA
- ^ Thomas Parke Hughes , Redes de poder: electrificación en la sociedad occidental, 1880-1930 , p.103, (1993)
- ^ El Museo Schenectady , Schenectady, Nueva York .
- ^ a b c Jos Arrillaga (1998). Transmisión de corriente continua de alto voltaje . Institución de Ingeniería y Tecnología (IET). pag. 1. ISBN 978-0-85296-941-0. Consultado el 6 de enero de 2009 .
- ^ a b Guarnieri, M. (2013). "La evolución alterna de la transmisión de potencia de CC". Revista de electrónica industrial IEEE . 7 (3): 60–63. doi : 10.1109 / MIE.2013.2272238 . S2CID 23610440 .
- ^ "René Thury" (en alemán). Electrosuisse, una organización suiza de profesionales electrotécnicos. Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2009 . Consultado el 5 de enero de 2009 .
- ^ Información del aislador de ACW - Información de referencia del libro - Historia de los sistemas eléctricos y cables
- ^ Robert Monro Black (1983). La historia de los alambres y cables eléctricos . Londres: Institución de Ingeniería y Tecnología (IET). págs. 94–96. ISBN 978-0-86341-001-7.
- ^ Notice d'autorité - Thury, René (CH.AVG.ThuryISAAR) (PDF) (en francés). Archives de la Ville de Genève. Diciembre de 2006 . Consultado el 7 de enero de 2009 .
- ^ Thomas P. Hughes , Redes de poder: electrificación en la sociedad occidental 1880-1930 , The Johns Hopkins University Press, Baltimore 1983 ISBN 0-8018-2873-2
- ^ Kiessling F, Nefzger P, Nolasco JF, Kaintzyk U (2003) Líneas eléctricas aéreas. Springer, Berlín, Heidelberg, Nueva York, pág. 5
- ^ "Historia de la Estación A" . Fundación del patrimonio de Willamette Falls . 2008. Archivado desde el original el 16 de julio de 2012.
- ^ Bradley (2011) , p. 40.
- ↑ Skrabec (2012) , p. 113.
- ^ Essig (2009) , p. 274.
- ^ Mark Essig, Edison y la silla eléctrica: una historia de luz y muerte, Bloomsbury Publishing, 2009, página 274
- ^ Skrabec, Quentin R. (2007). George Westinghouse: Genio apacible. Nueva York: Algora Publishing, página 190
- ^ Page, Arthur W. (junio de 1907). "La era de los sirvientes eléctricos: el comienzo de una era en la que los problemas laborales de la ciudad y el campo se resolverán con energía eléctrica barata" . El trabajo del mundo: una historia de nuestro tiempo . XIV : 9111–9116 . Consultado el 10 de julio de 2009 .
- ^ Furfari, FA; Nichols, RS (2003). "La primera línea de transmisión de energía eléctrica en América del Norte — Oregon City, Oregon". Revista de aplicaciones industriales IEEE . 9 (4): 7–10. doi : 10.1109 / MIA.2003.1206911 . ISSN 1077-2618 .
- ^ Datos de la Oficina del Censo reimpresos en Hughes, págs. 282-283
- ^ Sood, Vijay K. (primavera de 2006). "Hito de IEEE: 40 aniversario del sistema de transmisión de 735 kV" (PDF) . Revisión canadiense del IEEE . págs. 6–7 . Consultado el 14 de marzo de 2009 .
- ^ Hughes, págs. 293-295
- ^ Hughes págs.?
- ^ Thompson, MT "Notes 01" (PDF) . Introducción a la electrónica de potencia . Thompson Consulting, Inc.
- ^ "1926 - Conceptos de dispositivos semiconductores de efecto de campo patentados" . Museo de Historia de la Computación . Archivado desde el original el 22 de marzo de 2016 . Consultado el 25 de marzo de 2016 .
- ^ Kharagpur. "Dispositivos de semiconductores de potencia" (PDF) . EE IIT . Archivado desde el original (PDF) el 20 de septiembre de 2008 . Consultado el 25 de marzo de 2012 .
- ^ "Repensar la densidad de potencia con GaN" . Diseño Electrónico . 21 de abril de 2017 . Consultado el 23 de julio de 2019 .
- ^ Oxner, ES (1988). Tecnología y aplicación de Fet . Prensa CRC . pag. 18. ISBN 9780824780500.
- ^ "Avances en semiconductores discretos marchan" . Tecnología de electrónica de potencia . Informa : 52–6. Septiembre de 2005. Archivado (PDF) desde el original el 22 de marzo de 2006 . Consultado el 31 de julio de 2019 .
- ^ a b "Conceptos básicos de Power MOSFET" (PDF) . Semiconductor Alfa y Omega . Consultado el 29 de julio de 2019 .
- ^ a b Duncan, Ben (1996). Amplificadores de potencia de audio de alto rendimiento . Elsevier . págs. 178–81 . ISBN 9780080508047.