Innovations électriques

Innovations électriques

12 novembre 2022 Non Par Bricolage Plus

Même si l’industrie moderne des services publics d’électricité n’a commencé qu’à la fin des années 1800, nous sommes fascinés par l’électricité depuis que nos ancêtres ont vu la foudre pour la première fois. Les anciens Grecs ont découvert que le frottement de l’ambre produisait une charge électrique. L’électricité est un élément fondamental de la nature et c’est l’une de nos formes d’énergie les plus largement utilisées. C’est une source d’énergie secondaire que nous obtenons de la conversion de sources primaires telles que le gaz naturel, le pétrole, le charbon et l’énergie nucléaire. De nombreuses villes et villages ont été construits le long de cascades qui faisaient tourner des roues hydrauliques pour effectuer des travaux. Avant le début de la production d’électricité, des lampes à pétrole éclairaient les maisons, des glacières servaient à garder les aliments au frais et les pièces étaient chauffées par des poêles. Les « nécessités » d’aujourd’hui telles que les ampoules, les ventilateurs, les climatiseurs et les réfrigérateurs découlent des idées d’inventeurs qui ont vécu il y a plus de 100 ans. Beaucoup d’entre nous connaissent la célèbre expérience du cerf-volant de Benjamin Franklin et l’ampoule électrique de Thomas Edison, mais de nombreux autres inventeurs ont grandement contribué à nos utilisations modernes de l’électricité. Certains de ces inventeurs ont simplement cherché à améliorer de vieilles idées et d’autres ont vu un besoin et ont laissé libre cours à leur curiosité à chaque expérience jusqu’à ce qu’ils découvrent quelque chose de nouveau. Chaque invention a ouvert la voie à la suivante.

Au milieu des années 1600, Otto von Guericke, un physicien allemand, a commencé à expérimenter la production d’électricité. En 1670, il inventa la première machine à produire de l’électricité en grande quantité à l’aide d’une boule de soufre qu’il fit tourner et il maintint sa main contre la boule, la chargeant d’électricité. D’autres, comme Isaac Newton, ont ensuite utilisé cette machine en utilisant une boule de verre au lieu de soufre, puis plus tard un cylindre, puis une plaque de verre.

En 1747, Benjamin Franklin a commencé à expérimenter l’électricité et a proposé la notion de charge positive et négative. Il a réalisé sa célèbre expérience de cerf-volant pour prouver que la foudre était une forme de décharge électrique en 1752. Au cours d’un orage, il a fait voler un cerf-volant avec un fil rigide pointant vers le haut attaché au sommet du cerf-volant et une clé attachée à l’autre extrémité de la ficelle. , et laissez-le pendre près d’un bocal. La ficelle est devenue humide à cause de la pluie et a fait sauter des étincelles de la clé dans le bocal jusqu’à ce que le bocal ne puisse plus supporter de charges. Cette expérience a prouvé que l’électricité et la foudre ne font qu’un et que les tiges pointues conduisent mieux l’électricité que les boules, ce qui a conduit à l’invention du paratonnerre par Franklin. À partir de cette expérience, les principes de l’électricité ont progressivement été compris.

En 1800, un professeur italien, Alessandro Volta, a inventé la pile voltaïque qui est maintenant appelée pile électrique ou batterie. Il a fait une pile de disques de zinc, de papier imbibé d’acide ou de sel et de cuivre, et quand il a touché les deux extrémités, il a reçu un choc. Le volt porte le nom de Volta. Un autre, qui dans la première moitié des années 1800 a grandement contribué à nos utilisations modernes de l’électricité, était Michael Faraday. Il a effectué des expériences sur l’électricité et le magnétisme qui ont conduit à des inventions modernes telles que le moteur, le générateur, le télégraphe et le téléphone. En 1831, il expérimente l’induction et découvre un moyen de générer beaucoup d’électricité à la fois. Nous utilisons son principe d’induction électromagnétique pour générer de l’électricité aujourd’hui dans les centrales électriques.

Au milieu des années 1800, l’invention de l’ampoule électrique a changé la vie de chacun. Cette invention a utilisé l’électricité pour apporter l’éclairage intérieur à nos maisons. Thomas Edison, un inventeur américain, n’a pas inventé l’ampoule, mais a amélioré une idée vieille de 50 ans et a inventé une ampoule à incandescence. Beaucoup de gens avant lui avaient développé des formes d’éclairage électrique, mais aucune d’entre elles n’était pratique pour un usage domestique. En 1879, après avoir expérimenté pendant un an et demi, il a utilisé de l’électricité à courant plus faible, un filament de fil à coudre carbonisé et un vide amélioré à l’intérieur du globe pour produire une ampoule électrique pratique. Edison a fait la démonstration de son système d’éclairage à incandescence pour le public alors qu’il éclairait électriquement le complexe de laboratoires de Menlo Park. Il s’est rendu compte de la nécessité d’un système de distribution électrique pour fournir de l’énergie à l’éclairage et, en 1882, la première centrale électrique à incandescence commerciale centrale a fourni de la lumière et de l’électricité aux clients dans une zone d’un mile carré à New York. C’était le début de l’ère électrique alors que l’industrie évoluait des systèmes commerciaux et d’éclairage public à arc de carbone au gaz et à l’électricité. À la fin des années 1880, la demande de moteurs électriques a amené l’industrie à un service 24 heures sur 24 et la demande d’électricité pour les transports et les besoins de l’industrie a considérablement augmenté. De nombreuses villes américaines avaient maintenant de petites gares centrales, mais chacune était limitée à une zone de quelques pâtés de maisons en raison des inefficacités de transmission du courant continu (DC). Alors que l’électricité se répandait dans le monde, les différentes sociétés d’électricité d’Edison ont continué à se développer jusqu’à ce qu’elles se joignent pour former Edison General Electric en 1889. Trois ans plus tard, Edison General Electric a fusionné avec son principal concurrent Thompson-Houston et la société est devenue simplement General Electric.

L’un des principaux rivaux de Thomas Edison était George Westinghouse Jr., un pionnier de l’industrie électrique. En 1886, il fonde Westinghouse Electric and Manufacturing Company pour poursuivre la technologie du courant alternatif (CA). Un système d’alimentation à courant alternatif permettait aux tensions d’être « intensifiées » par un transformateur pour la distribution, ce qui réduisait les pertes de puissance, puis « réduites » par un transformateur à l’usage des consommateurs. Il pensait que le réseau électrique d’Edison basé sur le courant continu basse tension était trop inefficace pour être étendu à une grande taille. En 1885, Westinghouse acheta des transformateurs de puissance développés par Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs. Les transformateurs n’étaient pas une nouvelle invention, mais cette conception était l’une des premières capables de gérer de grandes quantités d’énergie, tout en restant facilement fabriquée. À l’aide de ces transformateurs et d’un générateur de courant alternatif Siemens, il a commencé à expérimenter les réseaux à courant alternatif. Westinghouse a travaillé pour perfectionner la conception du transformateur et construire un réseau électrique à courant alternatif pratique avec l’aide de William Stanley et Franklin Leonard Pope. En 1886, Westinghouse et Stanley ont installé le premier système d’alimentation en courant alternatif à tension multiple. Le réseau était alimenté par un générateur hydroélectrique qui produisait 500 volts. La tension a été augmentée à 3 000 volts pour la distribution, puis redescendue à 100 volts pour alimenter les lumières électriques. Ce dispositif a permis d’étendre le service électrique sur une vaste zone et a permis la disponibilité de courant alternatif à différentes tensions, formant la base de la distribution électrique moderne. Au cours de l’année suivante, 30 autres systèmes d’éclairage à courant alternatif ont été installés, mais la méthode était limitée car ils manquaient d’un système de mesure efficace et d’un moteur électrique à courant alternatif. En 1888, Westinghouse et son ingénieur Oliver Shallenberger ont créé un capteur de puissance qui serait plus efficace et la même technologie de compteur de base est toujours utilisée aujourd’hui.

Nikola Tesla a été l’un des contributeurs les plus importants à la naissance de l’électricité commerciale. Il était à l’origine un employé de Thomas Edison et il a inventé un système qui transmettait du courant alternatif, par opposition au système à courant continu d’Edison. Edison s’est opposé à l’idée de Tesla, alors Tesla a créé son propre laboratoire et a annoncé son invention du premier moteur à induction à courant alternatif pratique et d’un système de transmission de puissance polyphasé en 1888. Le système polyphasé permettrait la transmission d’électricité à courant alternatif sur de longues distances. Westinghouse a demandé à Nikola Tesla de rejoindre son entreprise d’électricité où Tesla a poursuivi ses travaux sur le moteur à induction à courant alternatif et Westinghouse a acquis les droits exclusifs sur le brevet du système polyphasé de Tesla. Tous nos moteurs électriques fonctionnent aujourd’hui selon les principes établis par Tesla, comme le moteur qui produit des signaux à haute fréquence utilisés dans les radios et les téléviseurs. Il a également établi la norme pour la fréquence du courant de transmission, 60 hertz, à laquelle nous opérons encore aujourd’hui.

Westinghouse et Edison se disputaient la répartition du courant alternatif et du courant continu. Edison n’utilisait que du courant continu parce qu’il pensait que le courant alternatif était dangereux, mais Westinghouse pensait que les risques pouvaient être contrôlés et étaient compensés par les avantages. Même General Electric est finalement passé au courant alternatif. En 1893, la Westinghouse Company a remporté le contrat pour mettre en place un réseau de courant alternatif pour éclairer l’Exposition universelle de Chicago et plus tard pour mettre en place le premier réseau électrique à longue portée utilisant trois générateurs de courant alternatif géants pour exploiter l’énergie des chutes du Niagara en électricité. énergie pour la distribution à 25 miles.

Aujourd’hui, plus de 100 ans plus tard, pensez à combien nous utilisons et comptons sur l’électricité chaque jour pour répondre à ce que nous considérons être nos «besoins de base» tels que les réveils, les feux de circulation, les ordinateurs et les téléviseurs. Lorsque nous entrons dans une pièce sombre et actionnons l’interrupteur, nous nous attendons à une lumière instantanée. Il est intéressant de penser que ce n’était autrefois qu’un rêve éveillé et qu’il a fallu de nombreux inventeurs pour en faire une réalité.