Usina Hidrelétrica de Ames - Ames Hydroelectric Generating Plant

Usina Hidrelétrica de Ames
Ames Power Plant 2011.jpg
Usina Hidrelétrica de Ames em 2011
País
Localização Ames , Colorado , Estados Unidos
Coordenadas 37 ° 51'52.88 "N 107 ° 52'55.18" W  /  37,8646889 ° N ° W 107,8819944  / 37.8646889; -107.8819944 Coordenadas : 37 ° 51'52.88 "N 107 ° 52'55.18" W  /  37,8646889 ° N ° W 107,8819944  / 37.8646889; -107.8819944
Status Operacional
Data da comissão 1891
Os Proprietários) Xcel Energy
Estação de energia térmica
Tecnologia de turbina Hidroelétrica
Geração de energia
Unidades operacionais 1
Capacidade da placa de identificação 3,75 MW
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A Usina Hidrelétrica de Ames , construída em 1890 perto de Ophir, Colorado , foi um dos primeiros (senão o primeiro) sistema comercial a produzir e transmitir eletricidade em corrente alternada (CA) para uso industrial e uma das primeiras usinas hidrelétricas CA já construído. Ele se tornou operacional em 1891 e foi construído pela Westinghouse Electric em torno de dois de seus grandes alternadores . Um foi instalado no vale como gerador e movido por água. Ele foi conectado por uma linha de transmissão de 2,6 milhas (4,2 km) ao segundo alternador usado como motor na Gold King Mine para conduzir a operação de mineração. A instalação foi alterada e atualizada ao longo dos anos, mas ainda está em operação. Agora está na lista de marcos do IEEE .

História

A necessidade de alimentar uma usina de estamparia para processar minério na Gold King Mine, nas montanhas perto de Ophir, Colorado, levou o principal acionista Lucien L. Nunn a buscar uma alternativa menos cara para a usina a vapor movida a madeira no local. O combustível de madeira era escasso nas minas de 12.000 pés de altura e o carvão não podia ser usado porque não havia ferrovia levando à mina. O rio San Miguel a 3.000 pés descendo a encosta a 3 milhas da mina parecia ser uma boa fonte de energia, mas alguns dos métodos de transmissão de energia, incluindo ar comprimido movido a água e acionamentos por correia, não pareciam viáveis. O irmão de Lucien, Paul, um engenheiro elétrico , começou a estudar o uso de motores elétricos para movimentar a planta. Um sistema elétrico de corrente contínua de 220 volts foi considerado muito caro devido ao tamanho dos condutores de cobre necessários para transmitir uma tensão tão baixa as distâncias que eles estavam contemplando. Um sistema de corrente alternada de alta tensão parecia mais promissor, então eles contataram a Westinghouse Electric , com sede em Pittsburgh, Pensilvânia, em 1890, e os convenceram a fornecer um sistema movido a eletricidade baseado na tecnologia de corrente alternada.

Trabalhadores com um dos dois alternadores Westinghouse usados ​​na instalação de energia CA Hidrelétrica Ames original de 1891

O sistema AC foi projetado e instalado pelos funcionários da Westinghouse, VG Converse , Lewis B. Stillwell , Charles F. Scott e Ralph D. Mershon, com a ajuda de estudantes de engenharia que recrutaram da Cornell University . No verão de 1890, a Westinghouse entregou o equipamento e os engenheiros o instalaram mais tarde naquele inverno. O sistema consistia em dois alternadores monofásicos Westinghouse idênticos de 100 hp (o maior da empresa na época). Um foi instalado em uma casa de gerador, inicialmente apenas um galpão de madeira, no pequeno povoado de Ames, onde os riachos Howard Fork e Lake Fork se juntaram para formar o rio San Miguel , nos arredores de Ophir. Usado como gerador, produziu 3.000 volts , 133 Hertz, CA monofásico. Foi conduzido por uma roda Pelton de seis pés sob uma cabeça d'água de 320 pés (98 m) transportada em um tubo de aço de 2 pés de diâmetro fornecido por Howard Fork e Lake Fork, bem como reservatórios naturais subindo a colina da planta. A eletricidade foi transmitida 2,6 milhas (4,2 km) montanha acima até a mina por meio de dois fios de cobre montados em postes usando cruzetas Western Union com isoladores. Os custos totais com fio foram cerca de US $ 700, cerca de 1% do custo estimado para uma linha de corrente contínua. Na mina, o segundo alternador Westinghouse de 100 hp foi instalado no papel de um motor CA síncrono para acionar a usina de estamparia. Um motor de indução monofásico menor (um novo tipo de motor desenvolvido a partir de patentes que a Westinghouse licenciou do inventor Nikola Tesla ) foi instalado como motor de partida para girar o alternador maior para corresponder à velocidade síncrona do gerador.

Vista interna, usina de 1895 Ames

O sistema de energia tornou-se operacional em 19 de junho de 1891 e funcionou continuamente durante os primeiros 30 dias. Toda a planta exigia de 15 a 20 atendentes para seu funcionamento. Os instrumentos e controles eram voltímetros e amperímetros rudimentares de equilíbrio de gravidade do tipo solenóide montados em placas de madeira lacada. Os trabalhadores tiveram que tomar cuidados especiais devido às altas tensões utilizadas. A energia foi conectada fechando interruptores de faca simples e o sistema foi desligado (o circuito elétrico "aberto") por um trabalhador agarrando um cabo de conexão no poste de energia e puxando-o para fora do plugue tipo arco montado no poste (a por vezes, manobra perigosa que produziu arcos de alta tensão de 6 a 8 pés (1,83 m a 2,44 m). Um problema contínuo era reparar danos causados ​​por raios, uma ocorrência comum em locais montanhosos. Os alternadores foram colocados em plataformas de carvalho embebidas em parafina para adicionar isolamento e os engenheiros da Westinghouse experimentaram vários tipos de pára-raios . Os alternadores foram projetados com peças removíveis facilitando um pouco a tarefa de repará-los.

Com o sucesso da planta, os Nunns começaram a instalar sistemas semelhantes em suas outras operações de mineração. Em 1896, a fábrica de Ames foi reconstruída com um novo sistema trifásico com novos geradores e motores de indução junto com transformadores elevadores para aumentar a potência para 10.000 volts para transmissão de longa distância. O abastecimento de água também foi ampliado.

A fábrica de Ames tornou-se parte da Nunn's Telluride Power Company, que mais tarde se tornaria parte da Western Colorado Power Company, formada como uma subsidiária integral da Utah Power and Light . A empresa de serviços públicos adquiriu a fábrica com outras propriedades da Colorado Ute em 1992.

Uma casa de força vintage de 1905 ainda está em serviço para a Public Service Company, uma subsidiária da Xcel Energy , com duas rodas Pelton alimentando um único gerador General Electric 1904 , com saída de 2.400 volts e 1.082 amperes a uma velocidade de 225 RPM

Significado na história do abastecimento de energia elétrica

Visão geral da planta de Ames, início do século 20

A usina de Ames foi construída no final de uma década que viu a rápida expansão do uso da corrente alternada como formato de transmissão de energia. Durante este período, a Westinghouse estava em forte competição com outras empresas de CA, bem como com a Edison Electric Company de Thomas Edison , baseada em corrente contínua. Uma campanha de propaganda / " guerra de correntes " estourou até mesmo entre Westinghouse e Edison. A Westinghouse Electric considerou o projeto Ames uma ótima maneira de demonstrar a capacidade do sistema AC que eles vinham desenvolvendo desde que instalaram seus primeiros sistemas de iluminação baseados em transformadores AC em Great Barrington, Massachusetts , em março de 1886.

Visão externa de 2010 da Central Elétrica de Ames, construída em 1905.

A Usina Hidrelétrica de Ames 1891 é uma das mais antigas usinas a produzir e transmitir corrente alternada para fins industriais. Era anterior a um mês da Represa Lauffen para o sistema de transmissão de energia de Frankfurt na Exposição Eletrotécnica Internacional que alimentava luzes e alguns motores elétricos.

Como uma usina hidrelétrica nos EUA, foi precedida pela Willamette Falls Electric Company, sediada em Oregon, a primeira instalação de geração hidrelétrica AC, em 1889, que incluía uma linha de transmissão de 23 quilômetros de extensão para Portland , usada para alimentar a iluminação do arco . A mais antiga usina hidrelétrica fornecendo um sistema de transmissão comercial para corrente alternada foi a usina Thorenberg perto de Lucerna, na Suíça . A planta começou a operar em maio de 1886 e alimentou 1.800 volts em uma linha de transmissão de quase 3 milhas (4,8 km). Foi transformado para 100 volts para iluminar alguns hotéis e restaurantes do centro da cidade.

A planta Ames / Gold King original também é notável pelo pequeno motor de arranque usado, um uso inicial de um motor de indução , um novo design eficiente sem comutador que mais tarde se tornaria lugar comum. A patente do motor fora licenciada pela Westinghouse de Nikola Tesla dois anos antes e estava sendo desenvolvida por Charles F. Scott , mas os problemas de engenharia e a escassez geral de dinheiro pela qual a empresa estava passando impediam o desenvolvimento. Westinghouse finalmente introduziu seu sistema de transmissão / motor polifásico "Tesla" em 1893.

Referências

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