¿Por qué Edison no usó DC de alto voltaje (HVDC) para vencer a Tesla durante su tiempo para superar la pobre eficiencia energética de DC?

Answer 1

La corriente alterna de Teslas supera a la corriente continua de Edison por varias razones. El principal de ellos era la capacidad de transformar fácilmente los voltajes de CA con un transformador. Y un transformador es un dispositivo extremadamente simple, un núcleo de metal con dos bobinas de alambre. En ese momento, para transformar los voltajes de CC se necesitaba un par motor-generador o un convertidor rotativo. Esa configuración fue más costosa y más difícil de implementar en comparación con un transformador simple.

Convertidor rotativo

Fuente: Rankin Kennedy, Instalaciones eléctricas, Vol. II, 1909. Convertidor rotativo – Wikipedia

Dime, ¿ese convertidor giratorio parece más simple y más pequeño que un transformador? Yo creo que no.

La dificultad para convertir CC ayudó a impedir su uso en la transmisión de energía hasta 1902 cuando se inventó el rectificador de arco de mercurio. Aún así, este dispositivo no podría competir directamente con la simplicidad de un transformador. Sin embargo, con el rectificador de arco de mercurio, DC comenzó a usarse nuevamente en la transmisión de energía. Las válvulas de arco de mercurio permitieron una transmisión de potencia de CC confiable en el siglo XX.

Fuente: válvula de arco de mercurio – Wikipedia

Answer 2

Verdadero: distribuir CC a alto voltaje conducirá a menos pérdidas de distribución. El problema es cuando llegas al consumidor. El voltaje debería reducirse para adaptarse a las cargas del consumidor, principalmente la iluminación en esos días. También el voltaje necesitaría ser reducido para la seguridad del consumidor.

Para DC, ajustar el voltaje no fue fácil. Solo hemos dominado la conversión eficiente DC-DC en los últimos 30 años. Para la CA es fácil, usando un transformador.

Answer 3

En los días de Edison, no existían medios razonables para realizar una conversión ascendente a HVDC y una reducción descendente de HVDC tal como lo conocemos hoy a voltajes prácticos para usar en la casa.

No había forma de obtener 100KV de alta potencia constante, probablemente incluso 25 KV y más para la distribución de CC en ese momento.

Hoy tenemos semiconductores de alto voltaje muy especializados para hacer la conversión.

Edison fue probablemente 100 años demasiado temprano. Pero entonces, tal vez la bombilla LED llegó 100 años demasiado tarde.

Answer 4

No sé qué tan extendido fue, pero hubo intentos de producir CC de hasta 30 KV, utilizando un generador de motor. Incluso intentaron conectar varios generadores de CC en serie. Por supuesto, todo el marco y el eje tuvieron que ser aislados. Esto no se compararía con cientos de kV de CA, pero permitiría una transmisión mucho más allá de 110 VCC. Por supuesto, necesitaban otra combinación motor-generador en el otro extremo de la línea.

Chicago tenía una red de CC en el centro de la ciudad hasta aproximadamente 1961, para su uso con ascensores y prensas de impresión. Cualquiera que necesitara un motor de velocidad variable prefería los motores de CC. Por supuesto, esto fue además de la red de CA. Pero no tenía que llevar el poder más de una milla o dos.

600V DC se usó para tranvías y trolebuses, y todavía se usa para metro y trenes “L”. El DC es proporcionado por subestaciones localizadas de AC-DC. Estos convertidores rotativos o motores generadores utilizados originalmente. Supongo que ahora todos son rectificadores de estado sólido.

El sistema de Edison dependía de ubicar las plantas de energía de CC bastante cerca de las cargas, por lo que necesitaba muchas plantas de energía del vecindario. Los grandes edificios tenían generadores dedicados en el sótano. Las plantas de energía de CC altamente eficientes a gran escala no eran factibles, lo cual es otra razón por la cual una red de CA es más eficiente que la CC.

El punto de inflexión para Tesla fue cuando construyeron las centrales hidroeléctricas en las Cataratas del Niágara. Tuvieron que transmitir la mayor parte del poder a Buffalo, a 40 kilómetros de distancia. Eso no se pudo hacer con DC, por lo que AC ganó. Creo que fue de dos fases. Las primeras plantas de energía en Niagara produjeron 25Hz.

Answer 5

Los sistemas de transmisión HVDC se basan en sistemas electrónicos (rectificadores e inversores) para convertir la CA generada en HVDC, y la HVDC nuevamente en CA para su uso.

Tal electrónica no existía en la época de Edison.

Answer 6

Siguientes problemas:

1. La estrategia de marketing utilizada por Edison fue que la CA tenía un voltaje mucho más alto que la CC, por lo que negar lo mejor de su producto no es lo que uno debería hacer.
2. Incluso en CA, el generador solo puede producir hasta 22kV. Ninguna máquina de CC en ese momento podría haber manejado 400 kV de voltaje. No creo que el conmutador pueda diseñarse incluso hoy para tales voltajes.
3. Como ya se señaló, solo la parte de transmisión es CC, la generación, distribución y servicios públicos necesitan voltajes mucho más bajos. DC no se puede aumentar o disminuir eficientemente debido a la falta de transformador DC.
4. Los rectificadores de arco de mercurio estaban allí, pero la cantidad de electricidad utilizada en ese momento simplemente no podía pagar el complejo equipo que necesita HVDC si desea cambiar los niveles de voltaje, es decir, para las subestaciones de HVDC.
5. Incluso HVDC es útil para longitudes de transmisión por encima de cierta longitud de transmisión. Eso es unos pocos cientos de kilómetros. Entonces, esa distancia de transmisión era desconocida en aquellos tiempos.

Answer 7

La única forma de convertir el voltaje de una red de CC era con un motor cepillado que impulsaba otro motor cepillado. Funcionó, pero una red de CA solo necesita un transformador de estado sólido, sin partes móviles, ruido o mantenimiento (principalmente).

Answer 8

• No sé de qué estás hablando. Edison fue el defensor de DC y no tiene poca eficiencia. Crecí en Nueva York y algunos edificios más antiguos todavía tenían tomas específicas de CC: ya no tenían CC, pero la distribución de energía temprana fue CC