Гидроэлектростанция Эймса , построенная в 1890 году недалеко от Офира, штат Колорадо , была одной из первых (если не первой) коммерческих систем для производства и передачи электроэнергии переменного тока для промышленного использования и одной из первых гидроэлектростанций переменного тока, когда-либо построенных. [1] Она начала работать в 1891 году и была построена компанией Westinghouse Electric вокруг двух своих больших генераторов переменного тока . Один был установлен в долине в качестве генератора и приводился в действие водой. Он был соединен линией электропередачи длиной 2,6 мили (4,2 км) со вторым генератором переменного тока, который использовался в качестве двигателя на руднике Gold King для управления горнодобывающими работами. Со временем объект был изменен и модернизирован, но все еще находится в эксплуатации. Сейчас он включен в список вех IEEE . [2]
Необходимость питания штамповочной мельницы для переработки руды на руднике Gold King Mine в горах недалеко от Офира, штат Колорадо, заставила крупного акционера Люсьена Л. Нанна искать менее дорогую альтернативу паровой мельнице на дровах на этом участке. На шахтах высотой 12 000 футов было мало древесного топлива, а уголь нельзя было использовать, поскольку к руднику не вела железная дорога. Река Сан-Мигель, протекающая в 3000 футах ниже по склону в 3 милях от рудника, выглядела хорошим источником энергии, но некоторые методы передачи энергии, включая приводимые в действие водой сжатый воздух и ременные приводы, казались невозможными. Брат Люсьена Пол, инженер-электрик , начал изучать возможность использования электродвигателей для привода завода. Система постоянного тока напряжением 220 вольт оказалась слишком дорогой из-за размера медных проводников, необходимых для передачи такого низкого напряжения на предполагаемые ими расстояния. Высоковольтная система переменного тока выглядела более перспективной, поэтому в 1890 году они связались с компанией Westinghouse Electric, базирующейся в Питтсбурге, штат Пенсильвания , и убедили ее поставить систему с электрическим приводом, основанную на технологии переменного тока. [3]
Система переменного тока была спроектирована и установлена сотрудниками Westinghouse VG Converse, Lewis B. Stillwell , Charles F. Scott и Ralph D. Mershon с помощью студентов-инженеров, которых они набрали из Корнелльского университета . [4] Летом 1890 года Westinghouse доставила оборудование, а инженеры установили его позже той зимой. Система состояла из двух идентичных однофазных генераторов переменного тока Westinghouse мощностью 100 л. с. (крупнейших, которые компания производила в то время). Один был установлен в генераторной, изначально просто деревянном сарае, в небольшом поселении Эймс, где ручьи Говард-Форк и Лейк-Форк соединялись, образуя реку Сан-Мигель , недалеко от Офира. Используемый в качестве генератора, он вырабатывал 3000 вольт , 133 герца, однофазный переменный ток. Он приводился в движение шестифутовым колесом Пелтона под напором воды высотой 320 футов (98 м), подаваемым по стальной трубе диаметром 2 фута, поставляемой Говард-Форк и Лейк-Форк, а также естественными водохранилищами вверх по склону от завода. [5] Электричество передавалось на 2,6 мили (4,2 км) вверх по горе к шахте по двум неизолированным медным проводам, установленным на столбах с использованием траверс Western Union с изоляторами. Общая стоимость проводов составила около 700 долларов США, около 1% от предполагаемой стоимости линии постоянного тока. На шахте был установлен второй 100-сильный генератор переменного тока Westinghouse в качестве синхронного двигателя переменного тока для привода штамповочного стана. Меньший однофазный индукционный двигатель (новый тип двигателя, разработанный по патентам, которые Westinghouse лицензировала у изобретателя Николы Теслы ) был установлен в качестве стартера для вращения большего генератора переменного тока, чтобы соответствовать синхронной скорости генератора. [3]
Энергосистема была введена в эксплуатацию 19 июня 1891 года и работала непрерывно в течение первых 30 дней. Для работы всей установки требовалось от 15 до 20 обслуживающего персонала. Приборы и средства управления были примитивными, вольтметры и амперметры гравитационного типа соленоидного типа , установленные на лакированных деревянных досках. Рабочие должны были проявлять особую осторожность из-за используемых высоких напряжений. Питание подключалось путем замыкания простых рубильников , а система отключалась (электрическая цепь «размыкалась») рабочим, который хватал соединительный провод на силовом столбе и вытаскивал его из вилки типа дуговой лампы, установленной на столбе (иногда опасный маневр, который создавал дуги высокого напряжения длиной от 6 до 8 футов (от 1,83 до 2,44 м)). [3] Одной из постоянных проблем было устранение повреждений от ударов молнии, что было обычным явлением в горной местности. Генераторы были установлены на пропитанных парафином дубовых платформах для дополнительной изоляции, и инженеры Westinghouse пробовали различные типы молниеотводов . Генераторы были спроектированы со съемными частями, что немного облегчало задачу их ремонта.
С успехом завода Нанн начал устанавливать подобные системы на других своих горнодобывающих предприятиях. В 1896 году завод Эймса был перестроен с новой двухфазной системой с новыми генераторами и асинхронными двигателями вместе с повышающими трансформаторами для повышения мощности до 10 000 вольт для передачи на большие расстояния. [6] Также было расширено водоснабжение.
Завод Ames стал частью компании Nunn's Telluride Power Company, которая позже стала частью Western Colorado Power Company, образованной как дочерняя компания Utah Power and Light , находящаяся в полной собственности . [7] Компания Public Service Company приобрела завод вместе с другими объектами недвижимости в Колорадо-Юте в 1992 году. [8]
Электростанция 1905 года постройки до сих пор находится в эксплуатации у компании Public Service Company, дочерней компании Xcel Energy , [8] с двумя колесами Пелтона, приводящими в действие один генератор General Electric 1904 года с выходной мощностью 2400 вольт и 1082 ампер при скорости 225 об/мин.
Электростанция Эймса была построена в конце десятилетия, которое стало свидетелем быстрого расширения использования переменного тока в качестве формата передачи энергии. В этот период Westinghouse находился в жесткой конкуренции с другими компаниями переменного тока, а также с компанией Thomas Edison 's, работающей на постоянном токе. Между Westinghouse и Edison даже разразилась пропагандистская кампания/" война токов ". Westinghouse Electric рассматривала проект Эймса как отличный способ продемонстрировать возможности системы переменного тока, которую они разрабатывали с тех пор, как они установили свои первые системы освещения на основе трансформатора переменного тока в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс , в марте 1886 года. [3] [9]
Гидроэлектростанция Эймса 1891 года является одной из старейших электростанций, производящих и передающих переменный ток для промышленных целей. [10] Она появилась на месяц раньше плотины Лауффен-Дам во Франкфурте, системы передачи электроэнергии на Международной электротехнической выставке , которая питала освещение и некоторые электродвигатели. [11]
Как гидроэлектростанция в США, она была предшественницей базирующейся в Орегоне компании Willamette Falls Electric Company, первой гидроэлектростанции переменного тока, в 1889 году, которая включала линию электропередачи длиной 14 миль (23 километра) в Портленд , используемую для питания дугового освещения . [12] [13] Старейшей гидроэлектростанцией, обеспечивающей коммерческую систему передачи переменного тока, была электростанция Thorenberg около Люцерна в Швейцарии . Станция начала работу в мае 1886 года и подавала 1800 вольт на линию электропередачи длиной почти 3 мили (4,8 км). Она была преобразована в 100 вольт для освещения некоторых отелей и ресторанов в центре города. [14]
Оригинальный завод Ames/Gold King также примечателен тем, что в нем использовался небольшой стартерный двигатель, раннее использование индукционного двигателя , новая эффективная конструкция без коммутатора, которая позже стала обычным явлением. Патент на двигатель был лицензирован Westinghouse у Николы Теслы двумя годами ранее и разрабатывался Чарльзом Ф. Скоттом , но технические проблемы и общая нехватка наличных денег, которую переживала компания, сдерживали развитие. [15] Westinghouse в конечном итоге представила свою многофазную систему трансмиссии/двигателя «Tesla» в 1893 году. [16]
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )