La primera transmisión trifásica de Laufen a Frankfurt
La primera y más general realización técnica de los principios subyacentes a la tecnología AC fue la famosa transmisión Laufen-Frankfurt, que es tan importante para la creación y el desarrollo de todo el tecnología de CA.
A una distancia de 175 km de Frankfurt am Main (cerca de la ciudad de Heilbronn) en la ciudad de Laufen había una pequeña fábrica de cemento que utilizaba la energía del río Neckar para sus necesidades energéticas. En 1890 surgió la idea de la transmisión de energía en Frankfurt y el industrial e inventor alemán Oskar von Müller (1855 — 1934) comenzó a negociar con diversas empresas sobre este tema.
A finales de año se decidió que la cementera suministraría su turbina a Neckar para ello, Maschinenfabrik Oerlikon suministraría un generador a Laufen, y la General Electricity Company (AEG) un motor eléctrico a Frankfurt.
La línea de transmisión de Laufen a Frankfurt fue producida conjuntamente por las dos empresas, pero desde los primeros pasos la ingeniería eléctrica tuvo que enfrentarse a ciertas dificultades.Oscar von Miller y otros promotores de este negocio tuvieron que sortear una serie de obstáculos puestos por terratenientes y empresarios.
El inventor ruso Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 — 1919) trabajó en la empresa AEG desde 1887. Mientras estuvo en esta empresa, M. O. Dolivo-Dobrovolsky completó su famoso trabajo sobre la corriente trifásica, que hizo mundialmente famoso al autor y revolucionó la técnica de uso y transmisión de energía eléctrica.
Recibió varias patentes para transformadores, motores y generadores trifásicos. También es interesante notar: su diseño de transformador se ha conservado hasta hace poco prácticamente sin cambios fundamentales.
MO Dolivo-Dobrovolski
Fue Dolivo-Dobrovolski quien primero llamó la atención sobre una solución técnica que genera ahorros significativos en las líneas eléctricas de cobre: el uso de líneas trifásicas para los sistemas de transmisión de corriente alterna. Gracias a él se inició una nueva etapa en el desarrollo de la empresa. AEG, que resultó ser el titular monopólico de las patentes más importantes en el campo de un nuevo sistema actual.
La prensa científica, técnica y los círculos de ingeniería dominantes en ese momento reaccionaron negativamente al proyecto de transmisión y predijeron que solo el 5% de la energía llegaría a Frankfurt. Había mucha preocupación por el destino de las líneas telefónicas. En general, la primera transmisión trifásica encontró la misma resistencia hostil que los primeros ferrocarriles, la primera transmisión de corriente continua, etc.
Sin embargo, la línea está construida. Consiste en tres conductores de cobre suspendidos en postes a una altura de 8 m Una línea aérea trifásica requirió alrededor de 3.000 postes, 9.000 aisladores de aceite y 60 toneladas de alambre de cobre de 4 mm de diámetro. La aerolínea fue operada principalmente por ferrocarril.
La corriente se transmite bajo un voltaje de 8500 V (luego se llevaron a cabo dos series más de experimentos en los que el voltaje de la corriente transmitida aumentó a 15000 y 25000 V) de Laufen en Frankfurt am Main. La línea eléctrica trifásica se lanzó en Frankfurt durante la Exposición Electrotécnica Internacional en 1891. Esta exposición demostró la corriente trifásica como un nuevo sistema por primera vez.
Toda la transmisión fue diseñada y construida por AEG y Maschinenfabrik Oerlikon bajo la dirección de Oskar von Miller y Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. La instalación del transformador, los generadores y los aisladores de aceite fueron diseñados por Charles Brown Jr. (1863 — 1924), un diseñador e ingeniero, inventor y empresario que dejó una huella brillante en la historia de la tecnología.
El martes 25 de agosto de 1891, a las 12 horas, tuvo lugar el lanzamiento oficial de la primera transmisión de energía eléctrica trifásica en alta tensión en la Exposición Internacional de Electrotécnica. El primer lanzamiento de prueba terminó unos días antes.
En Laufen, una turbina alimenta un generador Braun trifásico. Este es un coche típico de los años 90. Siglo XIX, uno de los primeros generadores trifásicos. Aquí el electroimán gira frente a la armadura estacionaria que lo rodea.
La armadura constaba de 96 varillas interconectadas en tres devanados, en cada uno de los cuales la corriente cambiaba con un cambio de fase de 120 °. La corriente del estator a plena carga era de hasta 1400 A, lo que requería el uso de barras de cobre gruesas con un diámetro de casi 30 mm y un aislamiento resistente al calor con tubos de asbesto.
La corriente de excitación suministrada por las baterías se suministra al rotor a través de dos cables de cobre que están unidos a anillos de rodillos en la parte delantera del generador al eje. El generador está clasificado a 150 rpm.La frecuencia de la corriente alterna trifásica fue de 40 Hz.
Este generador proporciona una corriente de 55 V, que es potenciada por un transformador. En Frankfurt, otro transformador bajó a 65 V. Se utilizaron dos transformadores refrigerados por aceite, uno de 100 kVA de AEG y otro de 150 kVA de Maschinenfabrik Oerlikon.
Estación de tren de Laufen
En una exhibición eléctrica en Frankfurt, la corriente es impulsada por un motor Dolivo-Dobrovolsky trifásico de 100 hp. pueblo, que operaba una bomba hidráulica que suministraba agua para la cascada decorativa de diez metros brillantemente iluminada.
Era el motor asíncrono trifásico más potente del mundo en ese momento. Además, la exposición estuvo iluminada por 1.000 lámparas eléctricas incandescentes, que rodeaban un cartel en el centro que decía: "Laufen-Frankfurt Power Line". A continuación se muestra la longitud de la línea: 175 km y, al costado, los nombres de las empresas que realizaron el experimento: "Oerlikon" y "AEG".
Motor eléctrico Dolivo-Dobrovolski
Esquema de transmisión Laufen-Frankfurt
La transmisión Laufen-Frankfurt ha sido ampliamente estudiada. Un comité de expertos llevó a cabo pruebas detalladas de las máquinas.
Las conclusiones de esta comisión son las siguientes: la transmisión de energía eléctrica en una distancia de 170 km por corriente alterna a un voltaje de 8500 V con hilo de cobre desnudo entrega del 68,5% al 75,2% de la energía generada en Laufen a Frankfurt. Las pérdidas de transmisión estaban limitadas por la resistencia de los cables. El efecto de la capacidad fue completamente despreciable. La transmisión fue tan suave, segura y correcta como a un voltaje de varios cientos de voltios y una distancia de varios metros.
Esta conclusión fue de gran importancia histórica, pues a través de la transmisión Laufen-Frankfurt combinó todas las conexiones de la nueva ingeniería eléctrica, incluyendo un generador y motor trifásico, un transformador y tensión alterna de alto voltaje.
La dínamo trifásica de Charles Brown mostró una eficiencia del 93,5% según documentos de la comisión de verificación. la carga era de 190 litros. c.La eficiencia de los transformadores es del 96%.
El principio de convertir la energía mecánica en electricidad y volver a convertir la energía eléctrica en energía mecánica, el principio encarnado en la revolución producida por la electricidad, tomó una forma adecuada en la tecnología de corriente alterna. La propia tecnología de CA, a partir de esta transmisión, se desarrolló bajo la forma de ingeniería eléctrica trifásica.
En el congreso, que se celebró simultáneamente con la exposición, M. O. Dolivo-Dobrovolsky realizó un extenso informe en el que describió los fundamentos de la teoría de los circuitos de corriente trifásicos. Su discurso sirvió como punto de partida para muchos trabajos teóricos posteriores y desarrollos en esta nueva industria.
El evento más importante de la exposición fue el "Congreso Internacional de Ingenieros Eléctricos de 1891 en Frankfurt am Main", que tuvo lugar durante la semana del 7 al 12 de septiembre.
Visita de la central eléctrica de Laufen por parte de los participantes del Congreso Internacional de Ingenieros Eléctricos. Charles Brown (fila superior, cuarto desde la derecha). En primer plano: Emile Rathenau (6º a la izquierda) Marcel Despres (7º a la izquierda), Gisbert Kapp (detrás de los dos de arriba), Dr. John Hopkinson (8º a la izquierda), justo detrás de él: Peter Emile Huber, William Henry Preece (2º desde la derecha), Director de correos Friedrich Ebert (primero desde la derecha).
El punto final en el trabajo de la exposición de Frankfurt fue establecido por un "informe oficial" detallado de dos volúmenes, en todos los detalles que reflejan su organización, trabajo y cobertura de prensa.
Gram y otros diseñadores han construido alternadores desde la década de 1970. siglo XIX. En la década de 1980, aparecieron muchos diseños nuevos (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti, etc.).
el coche de Ferranti
El profesor italiano Galileo Ferraris y un ingeniero estadounidense de Serbia hicieron todo lo posible para comprender las razones de la rotación del campo magnético. Nikola Tesla… Independientemente uno del otro, alcanzaron resultados similares. Casi simultáneamente, en 1888, informaron sobre su trabajo. Nikola Tesla describe varios sistemas polifásicos. Sin embargo, también considera que el bifásico es el más adecuado.
Fue adoptado en la central hidroeléctrica de Niágara, enorme para su época, construida en América, así como en varias otras instalaciones en Europa. Sin embargo, poco después de la primera transferencia de corriente trifásica de Laufen a Frankfurt, los sistemas trifásicos comunes en Europa demostraron sus ventajas y obligaron a los estadounidenses a convertir los "sistemas Tesla" a corriente trifásica.
En la década de 1990, cambiaron de generadores de corriente alterna monofásicos a multifásicos. En este caso, el crédito principal pertenece a Dolivo-Dobrovolsky: antes de él, usaban una conexión barata de máquinas monofásicas.
Después de la exposición, el generador se utilizó para alimentar Heilbronn, que se convirtió así en la primera ciudad del mundo en recibir energía trifásica. El generador original se encuentra actualmente en el Deutsches Museum de Múnich.
Generador Laufen en el museo
Podemos decir con seguridad que en el período de 1888 a 1891se desarrollaron todos los elementos básicos de un sistema eléctrico trifásico, que han conservado completamente su significado y son ampliamente utilizados y desarrollados en la actualidad.
La transmisión de energía eléctrica de Laufen a Frankfurt am Main demuestra de manera convincente la posibilidad de una solución fundamental al complejo problema de la producción centralizada de electricidad y su transmisión a largas distancias.
La importancia de la exposición en Frankfurt también radica en el hecho de que tuvo un gran impacto en la opinión pública. Los contemporáneos consideran la exposición de Frankfurt como un punto de inflexión decisivo en la historia del suministro de electricidad. La ingeniería eléctrica se está convirtiendo en una tecnología líder. Las empresas de AC surgieron como las ganadoras, y las empresas de DC comenzaron a adquirir urgentemente licencias para la tecnología de AC.
Emil Rathenau resumió el éxito de la transmisión de energía a una distancia tan grande: "Los avances recientes nos permitirán construir magníficos centros de producción de energía en todas partes: en las montañas y en la costa, para aprovechar la energía de los arroyos y las mareas de las montañas, y en la mayoría -los grandes rápidos de los ríos- para transformarlos, hasta ahora un derroche de energía, en electricidad útil, para transportarla a cualquier distancia, y allí distribuirla y utilizarla de cualquier forma. »
Con la transferencia piloto de corriente alterna trifásica de Laufen a Frankfurt en 1891, comenzó toda la electrificación moderna.