La primera transmissió trifàsica de Laufen a Frankfurt
La primera incorporació tècnica més general dels principis subjacents a la tecnologia de CA va ser la famosa transmissió Laufen-Frankfurt, que és tan important per a la creació i desenvolupament del conjunt. Tecnologia AC.
A una distància de 175 km de Frankfurt del Main (prop de la ciutat de Heilbronn) a la ciutat de Laufen hi havia una petita fàbrica de ciment que utilitzava l'energia del riu Neckar per a les seves necessitats energètiques. El 1890, va sorgir la idea de la transmissió d'energia a Frankfurt i l'industrial i inventor alemany Oskar von Müller (1855 — 1934) va començar a negociar amb diverses empreses sobre aquest tema.
A finals d'any es va decidir que la cimentera subministraria la seva turbina a Neckar per això, Maschinenfabrik Oerlikon subministraria un generador a Laufen i la General Electricity Company (AEG) un motor elèctric a Frankfurt.
La línia de transport de Laufen a Frankfurt va ser produïda conjuntament per les dues empreses, però des dels primers passos l'enginyeria elèctrica va haver d'enfrontar-se a certes dificultats.Oscar von Miller i altres promotors d'aquest negoci van haver de superar una sèrie d'obstacles posats per terratinents i empreses.
L'inventor rus Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 — 1919) va treballar a l'empresa AEG des de 1887. Mentre estava en aquesta empresa, M. O. Dolivo-Dobrovolsky va completar el seu famós treball sobre el corrent trifàsic, que va fer famós a l'autor i va revolucionar la tècnica d'utilitzar i transmetre energia elèctrica.
Va rebre diverses patents per a transformadors, motors i generadors trifàsics. També és interessant remarcar: el seu disseny de transformador s'ha conservat fins fa poc pràcticament sense canvis fonamentals.
M. O. Dolivo-Dobrovolski
Va ser Dolivo-Dobrovolski qui va cridar l'atenció per primera vegada sobre una solució tècnica que va suposar un estalvi important en les línies elèctriques de coure: l'ús de línies trifàsiques per als sistemes de transmissió de corrent altern. Gràcies a ell va començar una nova etapa en el desenvolupament de l'empresa. AEG, que va resultar ser la titular del monopoli de les patents més importants en l'àmbit d'un nou sistema actual.
La premsa científica, tècnica i els cercles d'enginyeria de l'època van reaccionar negativament al projecte de transmissió i van predir que només el 5% de l'energia arribaria a Frankfurt. Hi havia molta preocupació pel destí de les línies telefòniques. En general, la primera transmissió trifàsica es va trobar amb la mateixa resistència hostil que els primers ferrocarrils, la primera transmissió de corrent continu, etc.
Tanmateix, la línia està construïda. Consta de tres conductors de coure suspesos sobre pals a una alçada de 8 m. Una línia aèria trifàsica requeria uns 3.000 pals, 9.000 aïllants d'oli i 60 tones de fil de coure de 4 mm de diàmetre. La companyia aèria funcionava principalment per ferrocarril.
El corrent es transmet sota una tensió de 8500 V (aleshores es van dur a terme dues sèries més d'experiments en què la tensió del corrent transmès va augmentar a 15000 i 25000 V) des de Laufen a Frankfurt del Main. La línia elèctrica trifàsica es va llançar a Frankfurt durant l'Exposició Electrotècnica Internacional de 1891. Aquesta exposició va demostrar per primera vegada el corrent trifàsic com a nou sistema.
Tota la transmissió va ser dissenyada i construïda per AEG i Maschinenfabrik Oerlikon sota la direcció d'Oskar von Miller i Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. La instal·lació del transformador, els generadors i els aïllants d'oli van ser dissenyats per Charles Brown Jr. (1863 — 1924), un dissenyador i enginyer, inventor i empresari que va deixar una marca brillant en la història de la tecnologia.
El dimarts, 25 d'agost de 1891, a les 12 del migdia, va tenir lloc el llançament oficial de la primera transmissió d'energia elèctrica trifàsica d'alta tensió a l'Exposició Electrotècnica Internacional. El primer llançament de prova va acabar uns dies abans.
A Laufen, una turbina alimenta un generador Braun trifàsic. Aquest és un cotxe típic dels anys 90. XIX, un dels primers generadors trifàsics. Aquí l'electroimant gira davant de l'armadura estacionària que l'envolta.
L'induït constava de 96 barres interconnectades en tres bobinatges, en cadascun dels quals el corrent canviava amb un desfasament de 120 °. El corrent de l'estator a plena càrrega era de fins a 1400 A, cosa que requeria l'ús de barres de coure gruixudes amb un diàmetre de gairebé 30 mm i un aïllament resistent a la calor mitjançant tubs d'amiant.
El corrent d'excitació subministrat per les bateries es subministra al rotor a través de dos cables de coure que s'uneixen a anells de rodets a la part davantera del generador a l'eix. El generador té una velocitat nominal de 150 rpm.La freqüència del corrent altern trifàsic era de 40 Hz.
Aquest generador proporciona un corrent de 55 V, que és augmentat per un transformador. A Frankfurt, un altre transformador va baixar a 65 V. Es van utilitzar dos transformadors refrigerats per oli, un de 100 kVA d'AEG i un altre de 150 kVA de Maschinenfabrik Oerlikon.
Estació de tren a Laufen
En una exposició elèctrica a Frankfurt, el corrent és impulsat per un motor Dolivo-Dobrovolsky trifàsic de 100 CV. poble, que accionava una bomba hidràulica que subministrava aigua a la cascada decorativa de deu metres il·luminada.
Era el motor asíncron trifàsic més potent del món en aquell moment. A més, l'exposició estava il·luminada amb 1.000 llums elèctriques incandescents, que envoltaven un rètol al centre que deia: "Línia elèctrica Laufen-Frankfurt". A continuació es mostra la longitud de la línia - 175 km, i al costat - els noms de les empreses que van dur a terme l'experiment - "Oerlikon" i "AEG".
Motor elèctric Dolivo-Dobrovolski
Esquema de transmissió Laufen-Frankfurt
La transmissió Laufen-Frankfurt ha estat àmpliament estudiada. Un comitè d'experts va realitzar proves detallades de les màquines.
Les conclusions d'aquesta comissió són les següents: la transmissió d'energia elèctrica a una distància de 170 km per corrent altern a una tensió de 8500 V amb fil de coure nu proporciona entre el 68,5% i el 75,2% de l'energia generada a Laufen fins a Frankfurt. Les pèrdues de transmissió estaven limitades per la resistència dels cables. L'efecte de la capacitat va ser completament insignificant. La transmissió era tan suau, segura i correcta com a una tensió de diversos centenars de volts i una distància de diversos metres.
Aquesta conclusió va ser de gran importància històrica, perquè a través de la transmissió Laufen-Frankfurt va combinar totes les connexions de la nova enginyeria elèctrica, incloent un generador i motor trifàsic, un transformador i una tensió alterna d'alta tensió.
La dinamo trifàsica de Charles Brown va mostrar una eficiència del 93,5% segons els documents de la comissió de verificació. la càrrega era de 190 litres. c. L'eficiència dels transformadors és del 96%.
El principi de convertir l'energia mecànica en electricitat i convertir l'energia elèctrica de nou en energia mecànica, el principi plasmat en la revolució produïda per l'electricitat, va rebre una forma adequada en la tecnologia de corrent altern.La pròpia tecnologia de corrent altern, començant per aquesta transmissió, es va desenvolupar sota la forma d'enginyeria elèctrica trifàsica.
En el congrés, que es va celebrar simultàniament a l'exposició, M. O. Dolivo-Dobrovolsky va fer un gran informe en el qual va exposar els fonaments de la teoria dels circuits de corrent trifàsic. El seu discurs va servir de punt de partida per a molts treballs i desenvolupaments teòrics posteriors en aquesta nova indústria.
L'acte més important de l'exposició va ser el "1891 International Congress of Electrical Engineers at Frankfurt am Main", que va tenir lloc durant la setmana del 7 al 12 de setembre.
Visita de la central elèctrica de Laufen per part dels participants del Congrés Internacional d'Enginyers Elèctrics. Charles Brown (fila superior quarta des de la dreta). Primer pla: Emile Rathenau (6è a l'esquerra) Marcel Despres (7è a l'esquerra), Gisbert Kapp (darrere dels dos de dalt), Dr. John Hopkinson (8è a l'esquerra), just darrere d'ell — Peter Emile Huber, William Henry Preece (2n des de la dreta), El director de correus Friedrich Ebert (1r des de la dreta).
El punt final de l'obra de l'exposició de Frankfurt es va fixar en un detallat "informe oficial" en dos volums, que reflectia en tots els detalls la seva organització, treball i cobertura de premsa.
Els alternadors han estat construïts per Gram i altres dissenyadors des de la dècada de 1970. segle XIX. A la dècada de 1980 van aparèixer molts dissenys nous (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti, etc.).
El cotxe de Ferranti
El professor italià Galileo Ferraris i un enginyer nord-americà de Sèrbia van ser els que més van fer per entendre les raons de la rotació del camp magnètic. Nikola Tesla… Independentment els uns dels altres, van aconseguir resultats similars. Gairebé simultàniament, l'any 1888, van informar de la seva feina. Nikola Tesla descriu diversos sistemes polifàsics. Tanmateix, també considera que la dues fases és la més adequada.
Es va adoptar a la central hidroelèctrica del Niàgara, enorme per a la seva època, construïda a Amèrica, així com en diverses altres instal·lacions a Europa. Tanmateix, poc després de la primera transferència de corrent trifàsica de Laufen a Frankfurt, els sistemes trifàsics comuns a Europa van demostrar els seus avantatges i van obligar als nord-americans a convertir els "sistemes Tesla" en corrent trifàsic.
A la dècada de 1990, van passar dels generadors de corrent altern monofàsic als multifàsics. En aquest cas, el crèdit principal pertany a Dolivo-Dobrovolsky: abans d'ell van utilitzar una connexió barata de màquines monofàsiques.
Després de l'exposició, el generador es va utilitzar per alimentar Heilbronn, que es va convertir així en la primera ciutat del món en rebre energia trifàsica. El generador original es troba actualment al Deutsches Museum de Munic.
Generador Laufen al museu
Podem dir amb seguretat que en el període de 1888 a 1891es van desenvolupar tots els elements bàsics d'un sistema elèctric trifàsic, que han conservat plenament la seva significació i són àmpliament utilitzats i desenvolupats avui dia.
La transmissió d'energia elèctrica de Laufen a Frankfurt del Main demostra de manera convincent la possibilitat d'una solució fonamental al complex problema de la producció centralitzada d'electricitat i la seva transmissió a llargues distàncies.
La importància de l'exposició de Frankfurt també rau en el fet que va tenir un gran impacte en l'opinió pública. Els contemporanis consideren l'exposició de Frankfurt com un punt d'inflexió decisiu en la història del subministrament elèctric. L'enginyeria elèctrica s'està convertint en una tecnologia capdavantera. Les empreses de CA van sorgir com les guanyadores, i les empreses només de CC van començar urgentment a adquirir llicències per a la tecnologia de CA.
Emil Rathenau va resumir l'èxit de la transmissió d'energia a una distància tan gran: "Els avenços recents ens permetran construir magnífics centres productors d'energia a tot arreu, a les muntanyes i a la vora del mar, per aprofitar l'energia dels rierols i les marees de muntanya, i a tot arreu. la majoria -els grans ràpids fluvials- per transformar-los, fins ara un malbaratament d'energia, en electricitat útil, per transportar-la a qualsevol distància, i allà per distribuir-la i utilitzar-la de qualsevol manera. »
Amb la transferència pilot de corrent altern trifàsic de Laufen a Frankfurt el 1891, va començar tota l'electrificació moderna.