A primeira transmissão trifásica de Laufen para Frankfurt

A primeira incorporação técnica mais geral dos princípios subjacentes à tecnologia CA foi a famosa transmissão Laufen-Frankfurt, tão importante para a criação e desenvolvimento de todo o tecnologia CA.

A uma distância de 175 km de Frankfurt am Main (perto da cidade de Heilbronn), na cidade de Laufen, havia uma pequena fábrica de cimento que utilizava a energia do rio Neckar para suas necessidades energéticas. Em 1890, surgiu a ideia da transmissão de energia em Frankfurt e o industrial e inventor alemão Oskar von Müller (1855 — 1934) começou a negociar com várias empresas sobre o assunto.

No final do ano, foi decidido que a fábrica de cimento forneceria sua turbina para Neckar, a Maschinenfabrik Oerlikon forneceria um gerador para Laufen e a General Electricity Company (AEG) um motor elétrico para Frankfurt.

A linha de transmissão de Laufen a Frankfurt foi produzida em conjunto pelas duas empresas, mas desde os primeiros passos a engenharia elétrica teve que enfrentar algumas dificuldades.Oscar von Miller e outros promotores deste negócio tiveram de ultrapassar uma série de obstáculos colocados por proprietários de terras e empresas.

O inventor russo Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 — 1919) trabalhou na empresa AEG desde 1887. Enquanto estava nesta empresa, M. O. Dolivo-Dobrovolsky completou seu famoso trabalho sobre corrente trifásica, que tornou o autor mundialmente famoso e revolucionou a técnica de uso e transmissão de energia elétrica.

Ele recebeu várias patentes de transformadores trifásicos, motores e geradores. Também é interessante notar: seu projeto de transformador foi preservado até recentemente praticamente sem mudanças fundamentais.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Foi Dolivo-Dobrovolski quem primeiro chamou a atenção para uma solução técnica que leva a uma economia significativa nas linhas de cobre - o uso de linhas trifásicas para sistemas de transmissão de corrente alternada. Graças a ele, iniciou-se uma nova etapa no desenvolvimento da empresa. AEG, que acabou por ser o detentor do monopólio das patentes mais importantes no campo de um novo sistema atual.

A grande imprensa científica, técnica e os círculos de engenharia da época reagiram negativamente ao projeto de transmissão e previram que apenas 5% da energia chegaria a Frankfurt. Havia muita preocupação com o destino das linhas telefônicas. Em geral, a primeira transmissão trifásica encontrou a mesma resistência hostil que as primeiras ferrovias, a primeira transmissão em corrente contínua e assim por diante.

No entanto, a linha é construída. Consiste em três condutores de cobre suspensos em postes a uma altura de 8 m. Uma linha aérea trifásica requer cerca de 3.000 postes, 9.000 isoladores de óleo e 60 toneladas de fio de cobre de 4 mm de diâmetro. A companhia aérea era operada principalmente por ferrovias.

A corrente é transmitida sob uma tensão de 8500 V (mais duas séries de experimentos foram realizadas nas quais a tensão da corrente transmitida aumentou para 15.000 e 25.000 V) de Laufen em Frankfurt am Main. A linha de energia trifásica foi lançada em Frankfurt durante a Exposição Eletrotécnica Internacional em 1891. Esta exposição demonstrou a corrente trifásica como um novo sistema pela primeira vez.

A transmissão inteira foi projetada e construída pela AEG e Maschinenfabrik Oerlikon sob a direção de Oskar von Miller e Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. A instalação de transformadores, geradores e isoladores de óleo foram projetados por Charles Brown Jr. (1863 — 1924), designer e engenheiro, inventor e empresário que deixou uma marca brilhante na história da tecnologia.

O lançamento oficial da primeira transmissão de energia elétrica trifásica de alta tensão na Exposição Eletrotécnica Internacional ocorreu na terça-feira, 25 de agosto de 1891, às 12 horas. O primeiro lançamento de teste terminou alguns dias antes.

Em Laufen, uma turbina alimenta um gerador Braun trifásico. Este é um carro típico dos anos 90. Século XIX, um dos primeiros geradores trifásicos. Aqui o eletroímã gira na frente da armadura estacionária que o envolve.

A armadura consistia em 96 hastes interligadas em três enrolamentos, em cada um dos quais a corrente mudava com um deslocamento de fase de 120 °. A corrente do estator a plena carga era de até 1400 A, o que exigia o uso de hastes grossas de cobre com diâmetro de quase 30 mm e isolamento resistente ao calor com tubos de amianto.

A corrente de excitação fornecida pelas baterias é fornecida ao rotor através de dois fios de cobre que são presos a anéis de roletes na frente do gerador até o eixo. O gerador é classificado em 150 rpm.A frequência da corrente alternada trifásica foi de 40 Hz.

Este gerador fornece uma corrente de 55 V, que é amplificada por um transformador. Em Frankfurt, outro transformador reduziu para 65 V. Foram usados ​​dois transformadores refrigerados a óleo, um de 100 kVA da AEG e outro de 150 kVA da Maschinenfabrik Oerlikon.

Estação de trem em Laufen

Em uma exposição elétrica em Frankfurt, a corrente é impulsionada por um motor Dolivo-Dobrovolsky trifásico de 100 cv. vila, que operava uma bomba hidráulica que fornecia água para a cachoeira decorativa de dez metros bem iluminada.

Era o motor assíncrono trifásico mais potente do mundo na época. Além disso, a exposição foi iluminada por 1.000 lâmpadas elétricas incandescentes, que cercavam uma placa no centro que dizia: "Laufen-Frankfurt Power Line". Abaixo está o comprimento da linha - 175 km, e ao lado - os nomes das empresas que realizaram o experimento - "Oerlikon" e "AEG".

Motor elétrico Dolivo-Dobrovolski

Esquema de transmissão Laufen-Frankfurt

A transmissão Laufen-Frankfurt tem sido amplamente estudada. Um comitê de especialistas realizou testes detalhados das máquinas.

As conclusões desta comissão são as seguintes: a transmissão de energia elétrica por uma distância de 170 km por corrente alternada na tensão de 8500 V com fio de cobre nu fornece 68,5% a 75,2% da energia gerada em Laufen para Frankfurt. As perdas de transmissão foram limitadas pela resistência dos fios. O efeito da capacidade foi completamente desprezível. A transmissão foi tão suave, segura e correta quanto em uma voltagem de várias centenas de volts e uma distância de vários metros.

Esta conclusão foi de grande importância histórica, pois através da transmissão Laufen-Frankfurt combinou todas as conexões da nova engenharia elétrica, incluindo um gerador trifásico e motor, um transformador e tensão CA de alta tensão.

O dínamo trifásico de Charles Brown mostrou uma eficiência de 93,5% de acordo com documentos da comissão de verificação. a carga era de 190 litros. c. A eficiência dos transformadores é de 96%.

O princípio de converter energia mecânica em eletricidade e converter energia elétrica de volta em energia mecânica, o princípio incorporado na revolução produzida pela eletricidade, recebeu uma forma adequada na tecnologia de corrente alternada. A própria tecnologia AC, começando com esta transmissão, desenvolvida sob a forma de engenharia elétrica trifásica.

No congresso, realizado simultaneamente à exposição, M. O. Dolivo-Dobrovolsky fez um grande relatório no qual delineou os fundamentos da teoria dos circuitos de corrente trifásica. Seu discurso serviu de ponto de partida para muitos trabalhos teóricos subsequentes e desenvolvimentos nesta nova indústria.

O evento mais importante da exposição foi o "Congresso Internacional de Engenheiros Elétricos de 1891 em Frankfurt am Main", que ocorreu durante a semana de 7 a 12 de setembro.

Visita da usina de Laufen pelos participantes do Congresso Internacional de Engenheiros Eletricistas. Charles Brown (linha superior quarta da direita). Em primeiro plano: Emile Rathenau (6º à esquerda) Marcel Despres (7º à esquerda), Gisbert Kapp (atrás dos dois acima), Dr. John Hopkinson (8º à esquerda), logo atrás dele — Peter Emile Huber , William Henry Preece (2º da direita), Postmaster Friedrich Ebert (1º da direita).

O ponto final no trabalho da exposição de Frankfurt foi definido por um detalhado "relatório oficial" de dois volumes, em todos os detalhes refletindo sua organização, trabalho e cobertura da imprensa.

Os alternadores foram construídos por Gram e outros designers desde a década de 1970. Século XIX. Na década de 1980, muitos novos designs surgiram (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti, etc.).

carro do Ferranti

O professor italiano Galileo Ferraris e um engenheiro americano da Sérvia fizeram o máximo para entender as razões da rotação do campo magnético. Nikola Tesla… Independentemente um do outro, eles alcançaram resultados semelhantes. Quase simultaneamente, em 1888, eles relataram seu trabalho. Nikola Tesla descreve vários sistemas polifásicos. No entanto, ele também considera o bifásico o mais adequado.

Foi adotado na hidrelétrica de Niágara, enorme para a época, construída na América, assim como em diversas outras instalações na Europa. No entanto, logo após a primeira transferência de corrente trifásica de Laufen para Frankfurt, os sistemas trifásicos comuns na Europa provaram suas vantagens e obrigaram os americanos a converter os "sistemas Tesla" para corrente trifásica.

Na década de 1990, eles mudaram de geradores de corrente alternada monofásica para multifásica. Nesse caso, o principal crédito pertence a Dolivo-Dobrovolsky - antes dele usavam uma conexão barata de máquinas monofásicas.

Após a exposição, o gerador foi utilizado para alimentar Heilbronn, que assim se tornou a primeira cidade do mundo a receber energia trifásica. O gerador original está atualmente alojado no Deutsches Museum em Munique.

Gerador Laufen no museu

Podemos dizer com segurança que no período de 1888 a 1891todos os elementos básicos de um sistema elétrico trifásico foram desenvolvidos, que mantiveram totalmente seu significado e são amplamente utilizados e desenvolvidos hoje.

A transmissão de energia elétrica de Laufen para Frankfurt am Main demonstra de forma convincente a possibilidade de uma solução fundamental para o complexo problema da produção centralizada de eletricidade e sua transmissão por longas distâncias.

A importância da exposição em Frankfurt reside também no facto de ter tido um enorme impacto na opinião pública. Os contemporâneos consideram a exposição de Frankfurt como um ponto de virada decisivo na história do fornecimento de eletricidade. A engenharia elétrica está se tornando uma tecnologia líder. As empresas AC emergiram como vencedoras, e as empresas apenas DC começaram a adquirir licenças para tecnologia AC com urgência.

Emil Rathenau resumiu o sucesso da transmissão de energia a uma distância tão grande: "Avanços recentes nos permitirão construir magníficos centros produtores de energia em todos os lugares - nas montanhas e no litoral, para aproveitar a energia dos riachos e marés das montanhas, e em o mais - as grandes corredeiras dos rios - para transformá-las, até então um desperdício de energia, em eletricidade útil, para transportá-la a qualquer distância e ali distribuí-la e usá-la de qualquer maneira. »

Com a transferência piloto de corrente alternada trifásica de Laufen para Frankfurt em 1891, toda a eletrificação moderna começou.