Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Передача электроэнергии , инструменты и средства перемещения электроэнергии далеко от места ее выработки относятся к концу 19 века. Они включают в себя перемещение электроэнергии оптом (формально называется « передача ») и поставку электроэнергии отдельным потребителям (« распределение »). Вначале эти два термина использовались как синонимы.

Ранняя передача [ править ]

Берлин, 1884 год. Благодаря вдвое большей яркости газового света дуговые лампы пользовались большим спросом в магазинах и общественных местах. В цепях дугового освещения используется напряжение до тысяч вольт с последовательно соединенными дуговыми лампами .

До появления электричества для передачи энергии на большие расстояния использовались различные системы. Главными из них были телодинамическая (трос в движении), пневматическая (сжатый воздух) и гидравлическая (жидкость под давлением) передачи. [1] Канатные дороги были наиболее частым примером телодинамической передачи, линии которой могли простираться на несколько миль на одном участке. Пневматическая трансмиссия использовалась для городских систем передачи электроэнергии в Париже, Бирмингеме, Риксдорфе, Оффенбахе, Дрездене и Буэнос-Айресе в начале двадцатого века. В городах XIX века также использовалась гидравлическая трансмиссия с использованием водопровода высокого давления для подачи энергии на заводские двигатели. Система Лондона выдавала 7000 л.с. (5мегаватт ) по сети трубопроводов протяженностью 180 миль (290 км), по которым вода проходит под давлением 800 фунтов на квадратный дюйм. Эти системы были заменены более дешевыми и более универсальными электрическими системами, но к концу 19 века городские планировщики и финансисты были хорошо осведомлены о преимуществах, экономике и процессе создания систем передачи электроэнергии.

В первые дни использования электроэнергии широкая передача электроэнергии имела два препятствия. Во-первых, устройства, требующие разного напряжения, требовали специализированных генераторов с собственными отдельными линиями. Уличные фонари, электродвигатели на заводах, питание трамваев и фонари в домах - вот примеры разнообразия устройств с напряжением, требующих отдельных систем. Во-вторых, генераторы должны были находиться относительно близко к своим нагрузкам (милю или меньше для низковольтных устройств). Было известно, что передача на большее расстояние возможна при повышении напряжения, поэтому обе проблемы могут быть решены, если преобразование напряжений от одной универсальной линии электропередачи может быть выполнено эффективно.

Специализированные системы [ править ]

Трамваи создали огромный спрос на раннюю электроэнергию. Этот трамвай Siemens 1884 года требовал постоянного тока 500 В, что было типично.

Большая часть раннего электричества была постоянным током , напряжение которого нельзя было легко увеличить или уменьшить ни для передачи на большие расстояния, ни для совместного использования общей линии для использования с несколькими типами электрических устройств. Компании просто запускали разные линии для разных классов нагрузок, которые требовались их изобретениям. Например, нью-йоркские дуговые лампы Charles Brush требовали до 10 кВ для многих ламп в последовательной цепи, лампы накаливания Эдисона использовали 110 В, трамваи, построенные Siemens или Sprague, требовали больших двигателей в диапазоне 500 вольт [2]. в то время как промышленные двигатели на заводах использовали другие напряжения. [3] Из-за этой специализации линий и из-за того, что передача была настолько неэффективной, в то время казалось, что отрасль разовьется до того, что сейчас известно как система распределенной генерации с большим количеством небольших генераторов, расположенных рядом с их нагрузками. [4]

Раннее высоковольтное внешнее освещение [ править ]

Высокое напряжение интересовало первых исследователей, работавших над проблемой передачи на расстояние. Из элементарного принципа электричества они знали, что такое же количество энергии можно передать по кабелю, удвоив напряжение и уменьшив вдвое ток. Из-за закона Джоуля они также знали, что мощность, теряемая из-за тепла в проводе, пропорциональна квадрату тока, протекающего по нему, независимо от напряжения, и поэтому, удвоив напряжение, тот же кабель сможет передавать то же самое. количество энергии в четыре раза больше расстояния.

На Парижской выставке 1878 года электрическое дуговое освещение было установлено вдоль проспекта Опера и площади Опера с использованием дуговых ламп Яблочкова , питаемых динамо-машиной переменного тока Зеноба Грамма . [5] [6] [7] Свечи Яблочкова требовали высокого напряжения, и незадолго до этого экспериментаторы сообщили, что дуговые лампы могут питаться от 14-километровой (8,7 мили) цепи. [8] В течение десятилетия десятки городов будут иметь системы освещения с использованием центральной электростанции, обеспечивающей электроэнергией множество потребителей по линиям электропередачи. Эти системы составляли прямую конкуренцию доминирующим газовым светильникам.коммунальные услуги того периода. [9]

Дуговые лампы для уличного освещения в Нью-Йорке приводились в действие динамо-генераторами центральной электростанции Brush Electric Company. Начав работу в декабре 1880 года по адресу 133 West Twenty-Fifth Street, он питал цепь длиной 2 мили (3,2 км). [10]

Идея инвестирования в центральную электростанцию ​​и сеть для доставки произведенной энергии потребителям, которые платят регулярную плату за услуги, была знакомой бизнес-моделью для инвесторов: она была идентична прибыльному бизнесу с газовым освещением или гидравлическим и пневматическим системам передачи энергии. Единственная разница заключалась в том, что поставляемым товаром была электроэнергия, а не газ, а используемые для доставки «трубы» были более гибкими.

California Electric Company (теперь PG & E) в Сан - Франциско в 1879 году , используются два прямых генераторы тока от компании Чарльза Браша поставить несколько клиентов с мощностью для их дуговых ламп. Эта система в Сан - Франциско был первый случай полезности продажи электроэнергии от центральной станции к нескольким клиентам через передачи линий. [11] CEC вскоре открыла второй завод с 4 дополнительными генераторами. Плата за обслуживание света от заката до полуночи составляла 10 долларов за лампу в неделю. [9] [12]

Компания Grand Rapids Electric Light & Power, основанная в марте 1880 года Уильямом Т. Пауэрсом и другими, в субботу, 24 июля 1880 года, начала эксплуатацию первой в мире коммерческой гидроэлектростанции с центральной станцией, получая электроэнергию от водяной турбины Wolverine Chair и Furniture Company . Он использовал электрическое динамо-устройство Brush с 16 лампами, которое освещало несколько витрин в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. [13] [14] Это самый ранний предшественник Consumers Energy из Джексона, штат Мичиган.

В декабре 1880 года Brush Electric Company установила центральную станцию ​​для снабжения дуговым освещением Бродвея протяженностью 2 мили (3,2 км). К концу 1881 года в Нью-Йорке, Бостоне, Филадельфии, Балтиморе, Монреале, Буффало, Сан-Франциско, Кливленде и других городах были системы дуговых ламп Brush, которые обеспечивали общественное освещение вплоть до 20-го века. [15] К 1893 году улицы Нью-Йорка освещали 1500 дуговых ламп. [16]

Освещение постоянного тока [ править ]

Ранние дуговые лампы были очень яркими, а высокое напряжение представляло опасность искрения / возгорания, что делало их слишком опасными для использования в помещении. [17] В 1878 году изобретатель Томас Эдисон увидел рынок системы, которая могла бы принести электрическое освещение непосредственно в бизнес или дом клиента, нишу, не обслуживаемую системами дугового освещения. [18] После разработки коммерчески жизнеспособной лампы накаливания в 1879 году Эдисон продолжил разработку первой крупномасштабной электрической осветительной « утилиты », принадлежащей инвестору, в нижнем Манхэттене, которая в конечном итоге обслуживала одну квадратную милю с 6-дюймовыми гигантскими динамо-машинами, размещенными на Перл-стрит. Станция . [7] [9] [19] [20] Когда в сентябре 1882 года началось обслуживание, у 85 клиентов было 400 лампочек. Каждая динамо-машина вырабатывала 100 кВт - этого достаточно для 1200 ламп накаливания, а передача осуществлялась при 110 В по подземным трубопроводам. Строительство системы стоило 300 000 долларов США, включая установку 100 000 футов (30 000 м) подземных трубопроводов, что является одной из самых дорогих частей проекта. Операционные расходы превысили прибыль в первые два года, и пожар уничтожил завод в 1890 году. [21] Кроме того, у Эдисона была трехпроводная система, так что для питания некоторых двигателей можно было подавать либо 110 В, либо 220 В.

Наличие крупномасштабной генерации [ править ]

Доступность большого количества энергии из разных мест станет возможной после того, как Чарльз Парсонс начнет производство турбогенераторов в 1889 году. Мощность турбогенератора быстро подскочила со 100 кВт до 25 мегаватт за два десятилетия. [22] До появления эффективных турбогенераторов гидроэлектростанции были значительным источником большого количества энергии, требующей инфраструктуры передачи.

Трансформаторы и переменный ток [ править ]

Когда Джордж Вестингауз заинтересовался электричеством, он быстро и правильно пришел к выводу, что низкое напряжение Эдисона было слишком неэффективным, чтобы его можно было масштабировать для передачи, необходимой для больших систем. Кроме того, он понял, что для передачи на большие расстояния требуется высокое напряжение и что недорогая технология преобразования существует только для переменного тока. Трансформаторы сыграют решающую роль в победе переменного тока над постоянным в системах передачи и распределения. [23] В 1876 году Павел Яблочков запатентовал свой механизм использования индукционных катушек в качестве повышающего трансформатора перед Парижской выставкой, демонстрирующей его дуговые лампы. В 1881 году Люсьен Голар и Джон Диксон Гиббс разработали более эффективное устройство, которое они назвали вторичным генератором, а именно ранний понижающий трансформатор, передаточное отношение которого можно было регулировать, настраивая соединения между серией проводных катушек вокруг шпинделя, из которых железный сердечник мог быть добавлен или удален по мере необходимости для варьировать выходную мощность. Устройство подвергалось различной критике и иногда неправильно понималось как обеспечивающее только передаточное число 1: 1. [7] [24] [25]

Первая демонстрационная линия переменного тока на большие расстояния (34 км) была построена для Международной выставки 1884 года в Турине, Италия . Он питался от генератора переменного тока Siemens & Halske на 2 кВ, 130 Гц и имел несколько вторичных генераторов Gaulard с последовательно соединенными первичными обмотками, которые питали лампы накаливания. Система доказала возможность передачи электроэнергии переменного тока на большие расстояния. [7] После этого успеха между 1884 и 1885 годами венгерские инженеры Зиперновски , Блати и Дери из компании Ganz в Будапеште создали эффективные катушки с замкнутым сердечником ZBD, а также современныесистема распределения электроэнергии . Эти трое обнаружили, что все бывшие устройства без сердечника или устройства с открытым сердечником были неспособны регулировать напряжение и, следовательно, были непрактичными. В их совместном патенте описаны две версии конструкции без полюсов: « трансформатор с замкнутым сердечником » и « трансформатор с оболочкой-сердечником». [26] [27] Отто Блати предложил использовать закрытые сердечники, Кароли Зиперновски - шунтирующие соединения , а Микса Дери провел эксперименты. [7] [28]

В трансформаторе с замкнутым сердечником железный сердечник представляет собой замкнутое кольцо, вокруг которого намотаны две катушки. В трансформаторе оболочечного типа обмотки проходят через сердечник. В обеих конструкциях магнитный поток, соединяющий первичную и вторичную обмотки, почти полностью проходит внутри железного сердечника без какого-либо намеренного пути через воздух. Сердечник состоит из железных нитей или листов. Эти революционные элементы дизайна, наконец, сделают технически и экономически целесообразным подавать электроэнергию для освещения в домах, на предприятиях и в общественных местах. [29] Зиперновски, Блати и Дери также открыли формулу преобразователя Vs / Vp = Ns / Np. [ необходима цитата ] Электрические и электронные системы во всем мире полагаются на принципы оригинального Ganzтрансформаторы. Изобретателям также приписывают первое использование слова «трансформатор» для описания устройства для изменения ЭДС электрического тока. [29] [30]

Самая первая действующая линия переменного тока была введена в эксплуатацию в 1885 году на улице Виа дей Черки, Рим, Италия , для общественного освещения. Он питался от двух генераторов переменного тока Siemens & Halske мощностью 30 л.с. (22 кВт), 2 кВ при 120 Гц и использовал 200 последовательно соединенных понижающих трансформаторов Gaulard 2 кВ / 20 В, снабженных замкнутой магнитной цепью, по одному на каждый. напольная лампа. Через несколько месяцев за ней последовала первая британская система кондиционирования воздуха, которая была введена в эксплуатацию в галерее Grosvenor в Лондоне. Он также включает генераторы переменного тока Siemens и понижающие трансформаторы 2,4 кВ / 100 В, по одному на пользователя, с первичными обмотками, подключенными параллельно. [31]

Концепция, лежащая в основе современной трансмиссии с использованием недорогих повышающих и понижающих трансформаторов, была впервые реализована Вестингаузом, Уильямом Стэнли-младшим и Франклином Леонардом Поупом в 1886 году в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс , также с использованием европейских технологий. [32] [33] В 1888 году Вестингауз также лицензию Никола Тесла «ы асинхронный двигатель , который они будут в конечном итоге перерасти в работоспособное (2-фаза) электродвигателя переменного тока. Современная трехфазная система была разработана Михаилом Доливо-Добровольским и Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft и Чарльзом Юджином Ланселотом Брауном в Европе, начиная с 1889 года.[3] [31]

Международный электротехнический выставка 1891 в Франкфурте , Германия , показал передачу на большие расстояния высокой мощности, электрического тока трехфазной. Он проходил с 16 мая по 19 октября на заброшенном месте трех бывших Westbahnhöfe (Западных вокзалов) во Франкфурте-на-Майне . На выставке была представлена ​​первая передача на большие расстояния трехфазного электрического тока большой мощности, которая была произведена в 175 км от города Лауффен- на -Неккаре . Он успешно эксплуатировал на ярмарке моторы и фонари. Когда выставка закрылась, электростанцияat Lauffen продолжала работать, обеспечивая электричеством административную столицу, Хайльбронн, что сделало его первым местом, оборудованным трехфазным переменным током. На мероприятии присутствовали многие технические представители корпораций (в том числе EW Rice из Thomson-Houston Electric Company (которая стала General Electric)). [34] Технические советники и представители были впечатлены. В результате успешных полевых испытаний трехфазный ток для Германии стал наиболее экономичным средством передачи электроэнергии.

Простота многофазных генераторов и двигателей означала, что, помимо их эффективности, их можно было изготавливать дешево, компактно и не требовало бы особого внимания для обслуживания. Простая экономика доведет до полного исчезновения дорогие, громоздкие и сложные в механическом отношении динамо-машины постоянного тока. Как оказалось, решающим фактором в войне токов была доступность недорогих повышающих и понижающих трансформаторов, что означало, что все потребители, независимо от их специализированных требований к напряжению, могли обслуживаться с минимальными затратами на преобразование. Эта «универсальная система» сегодня считается одной из самых влиятельных инноваций в области использования электроэнергии. [3]

Передача постоянного тока высокого напряжения [ править ]

На рубеже веков не было ясности в пользу переменного тока, и системы передачи постоянного тока высокого напряжения были успешно установлены без использования трансформаторов. Рене Тури , который провел шесть месяцев на заводе Эдисона в Менло-парке , понял свою проблему с передачей и был убежден, что перемещение электричества на большие расстояния возможно с использованием постоянного тока. Он был знаком с работой Марселя Депре , который раньше работал над передачей высокого напряжения, будучи вдохновленным способностью генераторов дуговых ламп поддерживать свет на больших расстояниях. [35] [36] Депрез отказался от трансформаторов, разместив генераторы и нагрузки последовательно [35] какСистемы дуговых ламп Чарльза Ф. Браша сделали. Тьюри развил эту идею в первую коммерческую систему передачи постоянного тока высокого напряжения. Как и в динамо-машинах Brush, ток поддерживается постоянным, а когда для увеличения нагрузки требуется большее давление, увеличивается напряжение. Система Thury успешно использовалась в нескольких проектах передачи постоянного тока от гидрогенераторов. Первый в 1885 году была система низкого напряжения в Bözingen , [37] и первая система высокого напряжения вступила в строй в 1889 году в Генуе , Италия , в Acquedotto де Ferrari-Galliera компании. Эта система передавала 630 кВт при 14 кВ постоянного тока по цепи длиной 120 км. [38] [39] Крупнейшей компанией Thury System был проект Lyon Moutiers длиной 230 км, который в конечном итоге вырабатывал 20 мегаватт при напряжении 125 кВ. [35] [36] [40]

Победа AC [ править ]

В конечном счете, универсальности системы Thury препятствовали хрупкость последовательного распределения и отсутствие надежной технологии преобразования постоянного тока, которая не появилась бы до 1940-х годов с усовершенствованием ртутных дуговых клапанов . «Универсальная система» переменного тока победила силой чисел, разрастаясь системами с трансформаторами как для подключения генераторов к высоковольтным линиям электропередачи, так и для подключения передачи к местным распределительным цепям. При соответствующем выборе частоты электросети можно было обслуживать как освещение, так и моторную нагрузку. Роторные преобразователи, а затем и ртутно-дуговые клапаныи другое выпрямительное оборудование позволяло при необходимости обслуживать нагрузку постоянного тока путем местного преобразования. Даже генерирующие станции и нагрузки, использующие разные частоты, также могут быть соединены между собой с помощью вращающихся преобразователей. За счет использования общих генерирующих установок для каждого типа нагрузки была достигнута значительная экономия за счет масштаба , потребовались более низкие общие капитальные вложения, коэффициент нагрузки на каждой электростанции был увеличен, что позволило повысить эффективность, что позволило снизить стоимость энергии для потребителя и увеличить общую использование электроэнергии.

Благодаря возможности соединения нескольких генерирующих станций на большой территории стоимость производства электроэнергии была снижена. Наиболее эффективные из имеющихся установок можно использовать для обеспечения различных нагрузок в течение дня. Повышена надежность и уменьшены капитальные вложения, поскольку резервные генерирующие мощности могут быть распределены между гораздо большим количеством клиентов и в более широкой географической зоне. Удаленные и недорогие источники энергии, такие как гидроэлектроэнергия или шахтный уголь, могут использоваться для снижения затрат на производство энергии. [41]

Первая передача трехфазного переменного тока с использованием высокого напряжения произошла в 1891 году во время международной выставки электроэнергии во Франкфурте . Линия электропередачи 15 кВ соединила Лауффен на Неккаре и Франкфурт-на-Майне на расстоянии 175 км (109 миль) друг от друга. [31] [42]

Уилламетт Фолс до Ниагарского водопада [ править ]

В 1882 году немецкая ЛЭП Мисбах-Мюнхен использовала 2 кВ постоянного тока на расстоянии 57 км (35 миль). В 1889 году первая в США передача электроэнергии постоянного тока на большие расстояния была включена на станции Уилламетт-Фоллс в Орегон-Сити, штат Орегон . [43] В 1890 году наводнение разрушило электростанцию. Это прискорбное событие проложило путь для первой в мире передачи электроэнергии переменного тока на большие расстояния, когда компания Willamette Falls Electric установила экспериментальные генераторы переменного тока от Westinghouse в 1890 году.

В том же году Niagara Falls Power Company (NFPC) и ее дочерняя компания Cataract Company сформировали Международную Ниагарскую комиссию, состоящую из экспертов, для анализа предложений по использованию Ниагарского водопада для выработки электроэнергии. Комиссию возглавил сэр Уильям Томсон (позже лорд Кельвин), в нее вошли Элевтер Маскарт из Франции, Уильям Анвин из Англии, Коулман Селлерс из США и Теодор Турреттини из Швейцарии. Его поддержали такие предприниматели , как JP Morgan , лорд Ротшильд и Джон Джейкоб Астор IV . Среди 19 предложений даже кратко рассмотрели сжатый воздух.как средство передачи энергии , но предпочтительнее электричество. Они не могли решить, какой метод в целом будет лучшим.

К 1893 году компания Niagara Falls Power Company отклонила оставшиеся предложения полдюжины компаний и заключила контракт на производство электроэнергии с Westinghouse с предоставлением General Electric контрактов на строительство дополнительных линий электропередачи и трансформаторов. [44] [45] Работа началась в 1893 году над проектом генерации Ниагарского водопада: 5 000 лошадиных сил (3700 кВт) должны были генерироваться и передаваться как переменный ток с частотой 25 Гц, чтобы минимизировать потери импеданса при передаче (изменено на 60 Гц. в 1950-е годы).

Некоторые сомневались, что система будет вырабатывать достаточно электроэнергии для энергетики в Буффало, штат Нью-Йорк. Изобретатель Никола Тесла был уверен, что это сработает, заявив, что Ниагарский водопад может дать энергию для всей восточной части Соединенных Штатов. Ни один из предыдущих демонстрационных проектов многофазной передачи переменного тока не соответствовал мощности, доступной из Ниагары.

Первые крупномасштабные гидроэлектрические генераторы в США были установлены в 1895 году на Ниагарском водопаде и обеспечивали электричеством Буффало, штат Нью-Йорк , по линиям электропередачи. Статуя Николы Теслы стоит сегодня на Козьем острове, Ниагарский водопад, Нью-Йорк, в честь его вклада.

Westinghouse также пришлось разработать систему на основе вращающихся преобразователей, чтобы они могли обеспечивать все необходимые стандарты мощности, включая однофазный и многофазный переменный и постоянный ток для трамваев и заводских двигателей. Первоначальным потребителем Westinghouse электроэнергии от гидроэлектрических генераторов на станции Эдварда Дина Адамса в Ниагаре в 1895 году были заводы Pittsburgh Reduction Company, которым требовалось большое количество дешевой электроэнергии для плавки алюминия. [46] 16 ноября 1896 года электроэнергия, переданная Буффало, стала приводить в действие его трамваи. Электростанции построены Westinghouse Electric Corporation.. В масштабах проекта участвовала также компания General Electric, построившая линии электропередачи и оборудование. [47] В том же году Westinghouse и General Electric подписали соглашение о совместном использовании патентов, положив конец примерно 300 судебным процессам, в которых компании были вовлечены в связи с их конкурирующими патентами на электрические устройства, и предоставив им монопольный контроль над электроэнергетической отраслью США на долгие годы. [48]

Первоначально линии электропередачи поддерживались фарфоровыми штыревыми изоляторами, подобными тем, которые используются для телеграфных и телефонных линий. Однако у них был практический предел 40 кВ. В 1907 году изобретение дискового изолятора Гарольдом У. Баком из Niagara Falls Power Corporation и Эдвардом М. Хьюлеттом из General Electric позволило конструировать изоляторы любой длины для более высоких напряжений.

Начало 20 века [ править ]

Первая линия электропередачи 110 кВ в Европе была построена примерно в 1912 году между Лауххаммером и Ризой, Германская империя. Оригинальный полюс.

Напряжение, используемое для передачи электроэнергии, увеличивалось на протяжении 20 века. [49] Первая «высоковольтная» электростанция переменного тока мощностью 4 МВт, 10 кВ, 85 Гц была введена в эксплуатацию в 1889 году Себастьяном Зиани де Ферранти в Дептфорде , Лондон. [31] Первая линия электропередачи в Северной Америке работала при напряжении 4000 В. 3 июня 1889 года она была подключена к линии между генерирующей станцией в Уилламетт-Фоллс в Орегон-Сити, штат Орегон , и Чепмен-сквер в центре Портленда, штат Орегон. протяженностью около 13 миль. [50]К 1914 году в эксплуатации находилось пятьдесят пять систем передачи, работающих при напряжении более 70 000 В, а наивысшее напряжение, которое использовалось в то время, составляло 150 кВ. [51] Первая передача трехфазного переменного тока напряжением 110 кВ произошла в 1907 году между Кротоном и Гранд-Рапидс , штат Мичиган . Напряжения 100 кВ и более не были внедрены в технологии примерно через 5 лет, например, с первой линией 110 кВ в Европе между Лауххаммером и Ризой , Германия, в 1912 году.

В начале 1920 - х годов реки Яма - Коттонвуд - Вака-Dixon линия была построена на 220 кВ транспортирующей мощности от ГЭС в Сьерра - Невада в районе залива Сан - Франциско , в то же время Big Creek - Лос - Анджелес линии были переведены на такое же напряжение. Обе эти системы были введены в коммерческую эксплуатацию в 1923 году. 17 апреля 1929 года была завершена первая линия 220 кВ в Германии, идущая от Браувейлера около Кельна , через Кельстербах около Франкфурта, Рейнау около Мангейма , Людвигсбург- Хохенек около Австрии.. Эта линия включает межсетевое соединение Север-Юг , которое в то время являлось одной из крупнейших энергосистем в мире. Мачты этой линии были спроектированы для возможной модернизации до 380 кВ. Однако первая передача на 380 кВ в Германии была 5 октября 1957 года между подстанциями в Роммерскирхене и Людвигсбурге-Хоэнеке.

Первая в мире линия электропередачи 380 кВ была построена в Швеции , 952 км Harsprånget - Hallsberg линия в 1952 г. В 1965 г. первая передача сверхвысокого напряжения на 735 кВ состоялась на Hydro-Québec линии передачи. [52] В 1982 году первая передача на 1200 кВ была в Советском Союзе .

Быстрая индустриализация в 20 веке сделала линии электропередач и сети важной частью экономической инфраструктуры в большинстве промышленно развитых стран. Объединение местных электростанций и небольших распределительных сетей было в значительной степени стимулировано требованиями Первой мировой войны , когда правительства построили крупные электростанции для обеспечения электроэнергией заводов по производству боеприпасов; позже эти заводы были подключены для обеспечения гражданских нагрузок по дальней связи. [53]

Небольшие муниципальные электроэнергетические компании не обязательно хотели снижать стоимость каждой проданной единицы электроэнергии; до некоторой степени, особенно в период 1880–1890 годов, электрическое освещение считалось предметом роскоши, и электроэнергия не заменяла энергию пара. Такие инженеры, как Сэмюэл Инсулл в США и Себастьян З. Де Ферранти в Соединенном Королевстве, сыграли важную роль в преодолении технических, экономических, нормативных и политических трудностей при развитии передачи электроэнергии на большие расстояния. Благодаря внедрению сетей передачи электроэнергии в Лондоне стоимость киловатт-часа была снижена до одной трети за десятилетний период. [54]

В 1926 году электрические сети в Соединенном Королевстве начали объединяться в Национальную сеть , первоначально работающую на 132 кВ.

Силовая электроника [ править ]

Основная статья: Силовая электроника

Силовая электроника - это применение твердотельной электроники для управления и преобразования электроэнергии. Силовая электроника началась с разработки ртутного дугового выпрямителя . Изобретенный Питером Купером Хьюиттом в 1902 году, он использовался для преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC). С 1920-х годов продолжались исследования по применению тиратронов и ртутных дуговых вентилей с сетевым управлением для передачи энергии. Компания Uno Lamm разработала ртутный клапан с калибровочными электродами, что сделало их пригодными для передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения . В 1933 году были изобретены селеновые выпрямители. [55]

Юлиус Эдгар Лилиенфельд предложил концепцию полевого транзистора в 1926 году, но в то время было невозможно построить работающее устройство. [56] В 1947 году Уолтер Х. Браттейн и Джон Бардин изобрели биполярный точечный транзистор под руководством Уильяма Шокли из Bell Labs . В 1948 году изобретение Шокли биполярного переходного транзистора (BJT) улучшило стабильность и производительность транзисторов и снизило затраты. К 1950-м годам стали доступны более мощные полупроводниковые диоды, которые начали заменять электронные лампы.. В 1956 году компания General Electric представила кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) , что значительно расширило диапазон приложений силовой электроники. [57]

Прорыв в силовой электронике произошел с изобретением MOSFET ( полевого транзистора металл-оксид-полупроводник) Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. Поколения MOSFET-транзисторов позволили разработчикам мощности достичь уровней производительности и плотности, которые были невозможны. с биполярными транзисторами. [58] В 1969 году Hitachi представила первый вертикальный силовой МОП - транзистор , [59] , который позже будет известен как VMOS (V-паз полевого МОП - транзистора). [60] Силовой полевой МОП-транзистор с тех пор стал самым распространенным силовым устройством.в мире, благодаря низкой мощности привода затвора, высокой скорости переключения, [61] простой расширенной возможности параллельного подключения , [61] [62] широкой полосе пропускания , прочности, легкости привода, простому смещению, простоте применения и легкости ремонта. [62]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эдвин Джеймс Хьюстон; Артур Эдвин Кеннелли (1896). Электродвигатель и мощность передачи . Компания WJ Johnston. п. 14 . Проверено 7 января 2009 .
  2. ^ Джим Хартер (2005). Мировые железные дороги девятнадцатого века . JHU Press. п. 488. ISBN. 978-0-8018-8089-6.
  3. ^ a b c Томас П. Хьюз (1993). Сети власти: электрификация в западном обществе, 1880–1930 . Балтимор: Издательство Университета Джона Хопкинса. С. 119–122. ISBN 978-0-8018-4614-4.
  4. ^ Национальный совет по политике в области электроэнергетики. «Передача электроэнергии: грунтовка» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 01 декабря 2008 года . Проверено 6 января 2009 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  5. ^ Дэвид Оукс Вудбери (1949). Мера величия: краткая биография Эдварда Уэстона . Макгроу-Хилл. п. 83 . Проверено 4 января 2009 .
  6. ^ Джон Патрик Барретт (1894). Электричество на Колумбийской выставке . Компания RR Donnelley & sons. п. 1 . Проверено 4 января 2009 .
  7. ^ а б в г д Guarnieri, M. (2013). «Начало передачи электроэнергии: часть первая». Журнал IEEE Industrial Electronics Magazine . 7 (1): 57–60. DOI : 10.1109 / MIE.2012.2236484 . S2CID 45909123 . 
  8. ^ Инженеры, Электротехнический институт (1880-03-24). «Заметки о системе электрического освещения Яблочкова» . Журнал Общества инженеров-телеграфистов . IX (32): 143 . Проверено 7 января 2009 .
  9. ^ a b c Guarnieri, M. (2013). «Переключение света: от химического к электрическому» (PDF) . Журнал IEEE Industrial Electronics Magazine . 9 (3): 44–47. DOI : 10.1109 / MIE.2015.2454038 . ЛВП : 11577/3164116 . S2CID 2986686 .  
  10. ↑ Мел Горман. «Чарльз Ф. Браш и первая общественная электрическая система уличного освещения в Америке» . История Огайо . Kent State University Press. Историческое общество Огайо . 70 : 142.[ постоянная мертвая ссылка ]
  11. ^ Ричард Шелтон Кирби; Фрэнсис А. Дэвис (1990). Инженерия в истории . Courier Dover Publications. п. 358. ISBN 978-0-486-26412-7. Проверено 4 января 2009 .
  12. ^ Прохождение PG&E больше не цитируется в блоге. "PG&E: Наша история" . Проверено 4 января 2009 . В 27 лет Джордж Роу основал первую электрическую компанию в генеалогическом древе PG&E. К сентябрю [1879] небольшое здание на Четвертой улице и Рынке было завершено, и были установлены два крошечных динамо-генератора Brush с дуговыми лампами. Вместе они могли поставить 21 светильник. Клиентов соблазнило беззастенчивое предложение обслуживания с заката до полуночи (кроме воскресенья и праздников) по цене 10 долларов за лампу в неделю. Тем не менее, в голодном по свету Сан-Франциско клиенты приходили с криками. К первому числа следующего года были добавлены еще четыре генератора мощностью более 100 ламп. Электричество пришло на Запад.
  13. ^ «Энергетические хронологии гидроэнергетики» .
  14. ^ "История гидроэнергетики Департамента энергетики" .
  15. ^ Чарльз Фрэнсис Браш . Еврейский университет Иерусалима . Архивировано из оригинала на 2009-02-24 . Проверено 4 января 2009 .
  16. ^ Ричард Деннис (2008). Города в современности: изображения и производство столичного пространства, 1840–1930 гг . Издательство Кембриджского университета. п. 132. ISBN 978-0-521-46470-3. Проверено 4 января 2009 .
  17. ^ Первая форма электрического света История угольной дуговой лампы (1800-1980-е годы)
  18. ^ Ховард Б. Рокман, Право интеллектуальной собственности для инженеров и ученых, Джон Вили - 2004, стр. 131
  19. ^ Ахмад Фаруки, Келли Икин, Ценообразование на конкурентных рынках электроэнергии, Springer Science & Business Media - 2000, стр. 67
  20. ^ «Краткая история Con Edison:« Электричество » » . Coned.com. 1 января 1998 года Архивировано из оригинального 30 октября 2012 года . Проверено 31 декабря 2013 года .
  21. ^ Street Station Pearl . Сеть глобальной истории IEEE . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике . Проверено 4 января 2009 .
  22. ↑ Вацлав Смил (2005). Создание двадцатого века: технические инновации 1867–1914 годов и их длительное влияние . Издательство Оксфордского университета. п. 65 . ISBN 978-0-19-516874-7. Проверено 3 января 2009 . Трансформатор кольтман 1988г.
  23. ^ Coltman, JW (январь 1988). «Трансформер». Scientific American . С. 86–95. ОСТИ 6851152 . 
  24. ^ Стэнли Трансформер . Лос-Аламосская национальная лаборатория ; Университет Флориды . Архивировано из оригинала на 2009-01-19 . Проверено 9 января 2009 .
  25. Перейти ↑ Thomas Parke Hughes , Networks of Power: Electrification in Western Society, 1880–1930 , p.89, (1993)
  26. ^ "Венгерские изобретатели и их изобретения в области сильноточной техники" . energosolar.com. Архивировано из оригинала 21 января 2007 года . Проверен +26 декабря 2008 .
  27. ^ Патент № US352105 , Патентное бюро США, 1886-11-02, получено 2009-07-08.
  28. ^ Смил, Вацлав, Создание двадцатого века: технические инновации 1867-1914 годов и их длительное влияние , Oxford University Press, 2005, стр. 71.
  29. ^ a b Bláthy, Отто Титуш , Венгерское патентное ведомство.
  30. ^ Надь, Арпад Золтан, «Лекция , посвященная 100-летию открытия электрона в 1897 году» (предварительный текст) , Будапешт, 1996-10-11, извлечено 2009-07-09.
  31. ^ а б в г Guarnieri, М. (2013). «Начало передачи электроэнергии: Часть вторая». Журнал IEEE Industrial Electronics Magazine . 7 (2): 52–59. DOI : 10.1109 / MIE.2013.2256297 . S2CID 42790906 . 
  32. ^ http://edisontechcenter.org - Great Barrington 1886 Первая практическая система подачи питания переменного тока
  33. Перейти ↑ Thomas Parke Hughes , Networks of Power: Electrification in Western Society, 1880–1930 , p.103, (1993)
  34. ^ Музей Скенектади , Скенектади, Нью-Йорк .
  35. ^ a b c Хосе Аррильяга (1998). Передача постоянного тока высокого напряжения . Институт инженерии и технологий (ИЭПП). п. 1. ISBN 978-0-85296-941-0. Проверено 6 января 2009 .
  36. ^ a b Guarnieri, M. (2013). «Альтернативная эволюция передачи энергии постоянного тока». Журнал IEEE Industrial Electronics Magazine . 7 (3): 60–63. DOI : 10.1109 / MIE.2013.2272238 . S2CID 23610440 . 
  37. ^ «Рене Тюри» (на немецком языке). Electrosuisse, швейцарская организация профессионалов в области электротехники. Архивировано из оригинала на 2009-09-14 . Проверено 5 января 2009 .
  38. ^ Информация об изоляторе ACW - Справочная информация по книге - История электрических систем и кабелей
  39. ↑ Роберт Монро Блэк (1983). История электрических проводов и кабелей . Лондон: Институт инженерии и технологий (IET). С. 94–96. ISBN 978-0-86341-001-7.
  40. ^ Примечание d'Autorité - Тури, Рене (CH.AVG.ThuryISAAR) (PDF) (на французском языке). Архив де ла Виль де Женев. Декабрь 2006 . Проверено 7 января 2009 .
  41. ^ Томас П. Хьюз , Сети власти: электрификация в западном обществе 1880-1930 , издательство Университета Джона Хопкинса, Балтимор 1983 ISBN 0-8018-2873-2 
  42. ^ Кисслинг F, Nefzger P, Ноласко JF, Kaintzyk U (2003) воздушные линии электропередачи. Springer, Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк, стр. 5
  43. ^ «История станции А» . Фонд наследия Уилламетт-Фоллс . 2008. Архивировано из оригинала 16 июля 2012 года.
  44. ^ Брэдли (2011) , стр. 40.
  45. ^ Skrabec (2012) , стр. 113.
  46. ^ Essig (2009) , стр. 274.
  47. ^ Марк Эссиг, Эдисон и электрический стул - История света и смерти, Bloomsbury Publishing, 2009, стр. 274
  48. ^ Skrabec, Квентин R. (2007). Джордж Вестингауз: Нежный гений. Нью-Йорк: Algora Publishing, стр. 190
  49. ^ Пейдж, Артур В. (июнь 1907 г.). «Эпоха электрических слуг: начало эпохи, в которой трудовые проблемы города и деревни будут решаться дешевой электроэнергией» . Мировая работа: история нашего времени . XIV : 9111–9116 . Проверено 10 июля 2009 .
  50. ^ Furfari, FA; Николс, RS (2003). «Первая линия электропередачи в Северной Америке - Орегон-Сити, штат Орегон». Журнал отраслевых приложений IEEE . 9 (4): 7–10. DOI : 10.1109 / MIA.2003.1206911 . ISSN 1077-2618 . 
  51. ^ Данные Бюро переписи населения перепечатаны в Hughes, стр. 282–283
  52. ^ Суд, Виджай К. (весна 2006 г.). «Веха IEEE: 40-летие системы передачи 735 кВ» (PDF) . Канадский обзор IEEE . С. 6–7 . Проверено 14 марта 2009 .
  53. ^ Hughes, стр. 293-295
  54. ^ Хьюз стр.?
  55. ^ Томпсон, MT "Примечания 01" (PDF) . Введение в силовую электронику . Thompson Consulting, Inc.
  56. ^ «1926 - Запатентованные концепции полупроводниковых устройств с полевым эффектом» . Музей истории компьютеров . Архивировано из оригинального 22 марта 2016 года . Проверено 25 марта 2016 года .
  57. ^ Kharagpur. «Силовые полупроводниковые приборы» (PDF) . EE IIT . Архивировано из оригинального (PDF) 20 сентября 2008 года . Проверено 25 марта 2012 года .
  58. ^ «Переосмыслить плотность мощности с помощью GaN» . Электронный дизайн . 21 апреля 2017 . Проверено 23 июля 2019 года .
  59. ^ Oxner, ES (1988). Технология и применение Fet . CRC Press . п. 18. ISBN 9780824780500.
  60. ^ "Достижения в дискретных полупроводниках маршируют" . Технология силовой электроники . Информация : 52–6. Сентябрь 2005 г. Архивировано 22 марта 2006 г. (PDF) из оригинала . Проверено 31 июля 2019 года .
  61. ^ a b «Основы Power MOSFET» (PDF) . Alpha & Omega Semiconductor . Проверено 29 июля 2019 года .
  62. ^ a b Дункан, Бен (1996). Усилители мощности звука с высокими характеристиками . Эльзевир . С.  178–81 . ISBN 9780080508047.