Génie électrique

L’électricité est devenue un sujet d’intérêt scientifique à la fin du 17ème siècle. Au cours des deux siècles suivants, un certain nombre de découvertes importantes ont été faites, notamment l’ampoule à incandescence et la pile voltaïque. La plus grande découverte en ce qui concerne l’ingénierie de l’énergie est probablement venue de Michael Faraday qui, en 1831, a découvert qu’un changement de flux magnétique induit une force électromotrice dans une boucle de fil — un principe connu sous le nom d’induction électromagnétique qui aide à expliquer le fonctionnement des générateurs et des transformateurs.

En 1881, deux électriciens ont construit la première centrale électrique au monde à Godalming en Angleterre. La station a utilisé deux roues hydrauliques pour produire un courant alternatif qui a été utilisé pour alimenter sept lampes à arc Siemens à 250 volts et trente-quatre lampes à incandescence à 40 volts. Cependant, l’approvisionnement était intermittent et, en 1882, Thomas Edison et sa société, l’Edison Electric Light Company, développèrent la première centrale électrique à vapeur sur Pearl Street à New York. La station de Pearl Street se composait de plusieurs générateurs et alimentait initialement environ 3 000 lampes pour 59 clients. La centrale utilisait du courant continu et fonctionnait à une seule tension. Étant donné que la puissance en courant continu ne pouvait pas être facilement transformée en tensions plus élevées nécessaires pour minimiser la perte de puissance pendant la transmission, la distance possible entre les générateurs et la charge était limitée à environ 800 m (environ un demi-mille).

La même année à Londres, Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs ont présenté le premier transformateur adapté à une utilisation dans un système d’alimentation réel. La valeur pratique du transformateur de Gaulard et Gibbs a été démontrée en 1884 à Turin où le transformateur a été utilisé pour éclairer quarante kilomètres (25 miles) de chemin de fer à partir d’un seul générateur de courant alternatif. Malgré le succès du système, la paire a commis quelques erreurs fondamentales. Le plus grave était peut-être de connecter les primaires des transformateurs en série afin que l’allumage ou l’extinction d’une lampe affecte d’autres lampes plus loin sur la ligne. Après la démonstration, George Westinghouse, un entrepreneur américain, a importé un certain nombre de transformateurs avec un générateur Siemens et a mis ses ingénieurs à les expérimenter dans l’espoir de les améliorer pour une utilisation dans un système électrique commercial.

L’un des ingénieurs de Westinghouse, William Stanley, a reconnu le problème du raccordement des transformateurs en série plutôt qu’en parallèle et s’est également rendu compte que faire du noyau de fer d’un transformateur une boucle entièrement fermée améliorerait la régulation de tension de l’enroulement secondaire. En utilisant ces connaissances, il a construit le premier système d’alimentation en courant alternatif à base de transformateur pratique au monde à Great Barrington, dans le Massachusetts, en 1886. En 1885, le physicien et ingénieur électricien italien Galileo Ferraris a présenté un moteur à induction et en 1887 et 1888, l’ingénieur serbo-américain Nikola Tesla a déposé une série de brevets liés aux systèmes d’alimentation, dont un pour un moteur à induction biphasé pratique que Westinghouse a autorisé pour son système AC.

En 1890, l’industrie de l’électricité était florissante et les compagnies d’électricité avaient construit des milliers de systèmes électriques (à courant continu et alternatif) aux États–Unis et en Europe – ces réseaux étaient effectivement dédiés à l’éclairage électrique. Pendant ce temps, une rivalité féroce aux États-Unis connue sous le nom de « guerre des courants » a émergé entre Edison et Westinghouse sur laquelle la forme de transmission (courant continu ou alternatif) était supérieure. En 1891, Westinghouse a installé le premier grand système d’alimentation conçu pour entraîner un moteur électrique et non seulement pour fournir un éclairage électrique. L’installation alimentait un moteur synchrone de 100 chevaux (75 kW) à Telluride, au Colorado, le moteur étant démarré par un moteur à induction Tesla. De l’autre côté de l’Atlantique, Oskar von Miller a construit une ligne de transmission triphasée de 20 kV et 176 km de Lauffen am Neckar à Francfort-sur-le-Main pour le Salon de l’ingénierie électrique de Francfort. En 1895, après un long processus décisionnel, le Adams No. 1 la centrale de Niagara Falls a commencé à transmettre de l’énergie en courant alternatif triphasé à Buffalo à 11 kV. Après l’achèvement du projet des chutes du Niagara, les nouveaux systèmes d’alimentation choisissent de plus en plus le courant alternatif plutôt que le courant continu pour la transmission électrique.

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