Войти
Передача электроэнергии, инструменты и средства перемещения электроэнергии далеко от места ее генерации, относятся к конец 19 века. Они включают перемещение электроэнергии в больших объемах (формально называемое «передача ») и поставку электроэнергии отдельным потребителям («распределение »). Вначале эти два термина использовались как синонимы.
Берлин, 1884 год. Благодаря вдвое большей яркости газового света дуговые лампы пользовались большим спросом в магазинах и общественных местах. В цепях дугового освещения используется напряжение до тысяч вольт с дуговыми лампами, соединенными в серии .. До появления электричества для передачи энергии на большие расстояния использовались различные системы. Главными из них были телодинамическая (кабель в движении), пневматическая (сжатый воздух) и гидравлическая (жидкость под давлением) передача. Канатные дороги были наиболее частым примером телодинамической передачи, линии которой могли простираться на несколько миль за один раздел. Пневматическая трансмиссия использовалась в городских системах электропередачи в Париже, Бирмингеме, Риксдорфе, Оффенбахе, Дрездене и Буэнос-Айресе в начале двадцатого века. В городах XIX века также использовалась гидравлическая трансмиссия с использованием водопровода высокого давления для подачи энергии на заводские двигатели. Лондонская система выдавала 7000 л.с. (5 мегаватт ) по сети трубопроводов длиной 180 миль (290 км), по которым вода проходит под давлением 800 фунтов на квадратный дюйм. Эти системы были заменены более дешевыми и более универсальными электрическими системами, но к концу XIX века градостроители и финансисты были хорошо осведомлены о преимуществах, экономике и процессе создания систем передачи электроэнергии.
В первые дни использования электроэнергии широко распространенная передача электроэнергии имела два препятствия. Во-первых, для устройств, требующих разных напряжений, требовались специализированные генераторы с собственными отдельными линиями. Уличные фонари, электродвигатели на заводах, питание трамваев и фонари в домах - вот примеры разнообразия устройств с напряжением, требующих отдельных систем. Во-вторых, генераторы должны быть относительно близко к своим нагрузкам (милю или меньше для низковольтных устройств). Было известно, что передача на большее расстояние возможна при повышении напряжения, поэтому обе проблемы могут быть решены, если преобразование напряжений от одной универсальной линии электропередачи может быть выполнено эффективно.
Трамваи вызвали огромный спрос на электроэнергию. Этот трамвай Siemens 1884 года требовал постоянного тока 500 В, что было типично. Большая часть электричества на ранних этапах была постоянным током, напряжение которого не могло быть легко увеличено или уменьшено ни для передачи на большие расстояния, ни для совместное использование общей линии для использования с несколькими типами электрических устройств. Компании просто запускали разные линии для разных классов нагрузок, необходимых для их изобретений. Например, система Чарльза Браш Нью-Йорк дуговая лампа требовала до 10 кВ для многих ламп в последовательной цепи, Эдисона лампы накаливания использовали 110 В, трамваи, построенные Siemens или Sprague, требовали больших двигателей в диапазоне 500 вольт, тогда как промышленные двигатели на заводах использовали все еще другие напряжения. Из-за такой специализации линий и из-за того, что передача была настолько неэффективной, в то время казалось, что отрасль разовьется до того, что сейчас известно как система распределенной генерации с большим количеством небольших генераторов, расположенных рядом с их нагрузками..
Высокое напряжение представляло интерес для первых исследователей, работавших над проблемой передачи на расстояние. Из элементарного принципа электричества они знали, что такое же количество энергии можно передать по кабелю, удвоив напряжение и уменьшив вдвое ток. Согласно закону Джоуля, они также знали, что мощность, теряемая из-за тепла в проводе, пропорциональна квадрату тока, протекающего по нему, независимо от напряжения, и поэтому, удвоив напряжение, тот же кабель будет быть способным передавать такое же количество энергии в четыре раза большее расстояние.
На Парижской выставке 1878 года электрическое дуговое освещение было установлено вдоль авеню де л'Опера и площади оперы с использованием электрического Дуговые лампы Яблочкова с питанием от динамо-машины переменного тока Zénobe Gramme. Свечи Яблочкова требовали высокого напряжения, и незадолго до этого экспериментаторы сообщили, что дуговые лампы могут питаться от 14-километровой (8,7 мили) цепи. Через десятилетие десятки городов будут иметь системы освещения с использованием центральной электростанции, которая будет обеспечивать электроэнергией множество потребителей по линиям электропередачи. Эти системы составляли прямую конкуренцию доминирующим газовым осветительным коммунальным предприятиям того периода.
Динамо-машины центральной электростанции Brush Electric Company приводили в действие дуговые лампы для общественного освещения в Нью-Йорке. Начав работу в декабре 1880 года по адресу 133 West Twenty-Fifth Street, он обеспечил питание цепи протяженностью 2 мили (3,2 км). Идея инвестирования в центральный завод и сеть для доставки произведенной энергии потребителям, которые регулярно платят Плата за услуги была знакомой бизнес-моделью для инвесторов: она была идентична прибыльному бизнесу с газовым освещением или системам гидравлической и пневматической передачи энергии. Единственная разница заключалась в том, что поставляемым товаром была электроэнергия, а не газ, а используемые для доставки «трубы» были более гибкими.
California Electric Company (ныне PGE) в Сан-Франциско в 1879 году использовала два генератора постоянного тока от компании Чарльза Бруша, чтобы обеспечить нескольких клиентов энергией для своих дуговых ламп. Эта система в Сан-Франциско была первым случаем, когда коммунальное предприятие продавало электроэнергию с центральной станции нескольким потребителям по линиям передачи. Вскоре CEC открыла второй завод с 4 дополнительными генераторами. Плата за обслуживание света от заката до полуночи составляла 10 долларов за лампу в неделю.
Grand Rapids Electric Light Power Company, основанная в марте 1880 года Уильямом Т. Пауэрсом и другими, начала эксплуатацию первая в мире коммерческая гидроэлектростанция с центральной станцией, в субботу, 24 июля 1880 года, получает энергию от водяной турбины Wolverine Chair и Furniture Company. Он использовал электрическое динамо-устройство Brush на 16 ламп, освещающее несколько витрин в Гранд-Рапидс, штат Мичиган. Это самый ранний предшественник Consumers Energy из Джексона, Мичиган.
В декабре 1880 года Brush Electric Company построила центральную станцию для снабжения дуговым освещением Бродвея протяженностью 2 мили (3,2 км). К концу 1881 года в Нью-Йорке, Бостоне, Филадельфии, Балтиморе, Монреале, Буффало, Сан-Франциско, Кливленде и других городах были системы дуговых ламп Brush, которые обеспечивали общественное освещение вплоть до 20 века. К 1893 году улицы Нью-Йорка освещали 1500 дуговых ламп.
Чрезвычайно яркие дуговые лампы были слишком яркими, а с высоким напряжением и опасностью искрения / возгорания слишком опасными для использования в помещении. В 1878 году изобретатель Томас Эдисон увидел рынок системы, которая могла бы принести электрическое освещение непосредственно в бизнес или дом клиента - нишу, не обслуживаемую системами дугового освещения. После разработки коммерчески жизнеспособной лампы накаливания в 1879 году, Эдисон продолжил разработку первого крупного электрического освещения «коммунального обслуживания », принадлежащего инвестору, в нижнем Манхэттене, в конечном итоге обслуживающего одну квадратную милю с 6 гигантских динамо-машин, размещенных на станции Перл-стрит. Когда в сентябре 1882 года началось обслуживание, у 85 клиентов было 400 лампочек. Каждая динамо-машина вырабатывала 100 кВт, что было достаточно для 1200 ламп накаливания, а передача осуществлялась при 110 В по подземным трубопроводам. Строительство системы обошлось в 300 000 долларов, включая установку 100 000 футов (30 000 м) подземных трубопроводов, что является одной из самых дорогих частей проекта. Операционные расходы превысили прибыль в первые два года, и пожар уничтожил завод в 1890 году. Кроме того, у Эдисона была трехпроводная система, так что для питания некоторых двигателей можно было подавать 110 или 220 В.
Доступность большого количества электроэнергии из разных мест станет возможной после того, как Чарльз Парсонс начнет производство турбогенераторов 1889 г. Мощность турбогенератора резко выросла со 100 кВт до 25 мегаватт за два десятилетия. До появления эффективных турбогенераторов проекты гидроэлектростанций были значительным источником большого количества энергии, требующей инфраструктуры передачи.
Когда Джордж Вестингауз заинтересовался электричеством, он быстро и правильно пришел к выводу, что низкие напряжения Эдисона слишком неэффективны, чтобы их можно было масштабировать для передачи, необходимой для большие системы. Кроме того, он понял, что для передачи на большие расстояния требуется высокое напряжение и что недорогая технология преобразования существует только для переменного тока. Трансформаторы сыграют решающую роль в победе переменного тока над постоянным в системах передачи и распределения. В 1876 году Павел Яблочков запатентовал свой механизм использования индукционных катушек в качестве повышающего трансформатора до того, как на Парижской выставке были продемонстрированы его дуговые лампы. В 1881 году Люсьен Голлар и Джон Диксон Гиббс разработали более эффективное устройство, которое они назвали вторичным генератором, а именно ранний понижающий трансформатор, передаточное отношение которого можно было регулировать путем настройки соединений между ряд катушек, соединенных проволокой, вокруг шпинделя, из которых железный сердечник может быть добавлен или удален по мере необходимости для изменения выходной мощности. Устройство подвергалось различным критикам и иногда неправильно понималось как обеспечивающее только передаточное отношение 1: 1.
Первая демонстрационная линия переменного тока на большие расстояния (34 км) была построена для Международной выставки 1884 года. Турин, Италия. Он питался от генератора переменного тока 2 кВ Siemens Halske на 2 кВ и имел несколько вторичных генераторов Gaulard с последовательно соединенными первичными обмотками, которые питали лампы накаливания. Система доказала возможность передачи электроэнергии переменного тока на большие расстояния. После этого успеха, между 1884 и 1885 годами, венгерские инженеры Циперновски, Блати и Дери из компании Ganz в Будапеште создано действенное «ЗБД» змеевики с замкнутым сердечником, а также современная система распределения электроэнергии. Все трое обнаружили, что все бывшие устройства без сердечника или устройства с открытым сердечником были неспособны регулировать напряжение и поэтому были непрактичными. В их совместном патенте описаны две версии конструкции без полюсов: «трансформатор с замкнутым сердечником » и «трансформатор с корпусом-сердечником». Отто Блати предложил использовать замкнутые сердечники, Кароли Зиперновски - шунтирующие соединения, а Микса Дери провел эксперименты.
В трансформаторе с замкнутым сердечником железный сердечник представляет собой замкнутое кольцо. вокруг которого намотаны две катушки. В трансформаторе оболочкового типа обмотки проходят через сердечник. В обеих конструкциях магнитный поток, соединяющий первичную и вторичную обмотки, почти полностью проходит внутри стального сердечника, без какого-либо намеренного пути через воздух. Сердечник состоит из железных нитей или листов. Эти революционные элементы дизайна, наконец, сделают технически и экономически целесообразным обеспечение электроэнергией для освещения в домах, на предприятиях и в общественных местах. Зиперновски, Блати и Дери также открыли формулу преобразователя Vs / Vp = Ns / Np. Электрические и электронные системы во всем мире основаны на принципах оригинальных трансформаторов Ganz. Изобретателям также приписывают первое использование слова «трансформатор» для описания устройства для изменения ЭДС электрического тока.
Была введена в эксплуатацию самая первая действующая линия переменного тока. в 1885 г. на улице Виа дей Черки, Рим, Италия, для уличного освещения. Он питался от двух генераторов переменного тока Siemens Halske мощностью 30 л.с. (22 кВт), 2 кВ при 120 Гц и использовал 200 последовательно соединенных понижающих трансформаторов Gaulard 2 кВ / 20 В, снабженных замкнутой магнитной цепью, по одному на каждый. фонарь. Через несколько месяцев за ней последовала первая британская система кондиционирования воздуха, которая была введена в эксплуатацию в Grosvenor Gallery в Лондоне. Он также включает генераторы переменного тока Siemens и понижающие трансформаторы 2,4 кВ / 100 В, по одному на пользователя, с первичными обмотками, подключенными параллельно.
Концепция, лежащая в основе современной передачи с использованием недорогих повышающих и понижающих преобразователей. Трансформаторы были впервые реализованы Westinghouse, Уильямом Стэнли младшим и Франклином Леонардом Поупом в 1886 году в Грейт-Баррингтоне, Массачусетс, также с использованием европейских технологий. В 1888 году Westinghouse также лицензировал асинхронный двигатель Николы Тесла , который в конечном итоге превратился в пригодный для использования (2-фазный) двигатель переменного тока. Современная трехфазная система была разработана Михаилом Доливо-Добровольским, Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft и Charles Eugene Lancelot Brown в Европе, начиная с 1889 года.
Международная электротехническая выставка 1891, в Франкфурте, Германия, продемонстрировала передачу на большие расстояния трехфазных мощностей. электрический ток. Он проходил с 16 мая по 19 октября на заброшенном месте трех бывших Westbahnhöfe (Западных железнодорожных вокзалов) в Франкфурте-на-Майне. На выставке была представлена первая передача на большие расстояния трехфазного электрического тока большой мощности, который генерировался в 175 км от Лауффен-на-Неккаре. Он успешно эксплуатировал на ярмарке моторы и фонари. Когда выставка закрылась, электростанция в Лауффене продолжила работу, обеспечивая электричеством административную столицу Хайльбронн, что сделало ее первым местом, оборудованным трехфазным переменным током. На мероприятии присутствовали многие технические представители корпораций (в том числе Э. У. Райс из Thomson-Houston Electric Company (которая стала General Electric)). Технические советники и представители были впечатлены. В результате успешных полевых испытаний трехфазный ток для Германии стал наиболее экономичным средством передачи электроэнергии.
Простота многофазных генераторов и двигателей означала, что, помимо их эффективности, их можно было изготавливать дешево, компактно и требовать мало внимания для обслуживания. Простая экономика доведет до полного исчезновения дорогие, громоздкие и сложные с механической точки зрения динамо-машины постоянного тока. Как оказалось, решающим фактором в войне токов была доступность недорогих повышающих и понижающих трансформаторов, что означало, что все потребители, независимо от их специализированных требований к напряжению, могли обслуживаться с минимальными затратами. конверсия. Эта «универсальная система» сегодня считается одной из самых влиятельных инноваций в области использования электроэнергии.
На рубеже веков не было ясности в пользу переменного тока. века и системы передачи постоянного тока высокого напряжения были успешно установлены без использования трансформаторов. Рене Тьюри, который провел шесть месяцев на объекте Эдисона Менло-Парк, понял свою проблему с передачей и был убежден, что перемещение электричества на большие расстояния возможно с использованием постоянного тока. Он был знаком с работами Марселя Депре, который раньше работал над передачей высокого напряжения после того, как был вдохновлен способностью генераторов дуговых ламп поддерживать свет на больших расстояниях. Депрез отказался от трансформаторов, разместив генераторы и нагрузки последовательно, как это сделали дуговые лампы системы Чарльза Ф. Браш. Тьюри развил эту идею в первую коммерческую систему передачи постоянного тока высокого напряжения. Как и в динамо-машинах Brush, ток остается постоянным, а когда увеличение нагрузки требует большего давления, увеличивается напряжение. Thury System успешно использовалась в нескольких проектах передачи постоянного тока от Hydro Generators. Первой в 1885 г. была система низкого напряжения в Бёзингене, а первая система высокого напряжения была введена в эксплуатацию в 1889 г. в Генуе, Италия Acquedotto de Компания Ferrari-Galliera. Эта система передавала 630 кВт при 14 кВ постоянного тока по цепи длиной 120 км. Самым крупным проектом Thury System был проект Lyon Moutiers, протяженностью 230 км и мощностью 20 мегаватт при напряжении 125 кВ.
В конечном счете, универсальность Системы Thury были затруднены из-за хрупкости последовательного распределения и отсутствия надежной технологии преобразования постоянного тока, которая не была представлена до 1940-х годов с усовершенствованиями в ртутных дуговых клапанах. «Универсальная система» переменного тока победила силой чисел, разрастаясь системами с трансформаторами как для подключения генераторов к высоковольтным линиям электропередачи, так и для подключения передачи к местным распределительным цепям. При соответствующем выборе частоты сети можно было обслуживать как осветительную, так и моторную нагрузки. Ротационные преобразователи и более поздние версии ртутно-дуговые клапаны и другое выпрямительное оборудование позволяли при необходимости обслуживать нагрузку постоянного тока путем местного преобразования. Даже генерирующие станции и нагрузки, использующие разные частоты, также могут быть соединены с помощью вращающихся преобразователей. За счет использования общих генерирующих установок для каждого типа нагрузки была достигнута важная экономия за счет масштаба, потребовались меньшие общие капитальные вложения, коэффициент нагрузки на каждой установке был увеличен, что позволило повысить эффективность, что позволило для снижения стоимости энергии для потребителя и увеличения общего использования электроэнергии.
Благодаря возможности соединения нескольких генерирующих станций на большой территории стоимость производства электроэнергии была снижена. Наиболее эффективные из имеющихся установок можно использовать для обеспечения различных нагрузок в течение дня. Повышена надежность и уменьшены капитальные вложения, поскольку резервная генерирующая мощность может быть распределена между большим количеством клиентов и более широкой географической зоной. Для снижения затрат на производство энергии можно использовать удаленные и недорогие источники энергии, такие как гидроэлектростанция или шахтный уголь.
Первая передача трехфазного переменного тока с использованием высокое напряжение имело место в 1891 г. во время международной выставки электроэнергии во Франкфурте. Линия электропередачи 15 кВ соединила Лауффен на Неккар и Франкфурт-на-Майне, на расстоянии 175 км (109 миль) друг от друга.
В 1882 году немецкая Электропередача Мисбах-Мюнхен использовала 2 кВ постоянного тока на расстоянии 57 км (35 миль). В 1889 году первая в США передача электроэнергии постоянного тока на большие расстояния была включена на станции Уилламетт Фоллс в Орегон-Сити, штат Орегон. В 1890 году наводнение разрушило электростанцию. Это прискорбное событие проложило путь для первой в мире передачи электроэнергии переменного тока на большие расстояния, когда компания Willamette Falls Electric установила экспериментальные генераторы переменного тока от Westinghouse в 1890 году.
В том же году Niagara Falls Power Company (NFPC)) и его дочерняя компания Cataract Company сформировали Международную Ниагарскую комиссию, состоящую из экспертов, для анализа предложений по использованию Ниагарского водопада для производства электроэнергии. Комиссию возглавил сэр Уильям Томсон (впоследствии лорд Кельвин), в нее входили Элевтер Маскар из Франции, Уильям Анвин из Англии, Коулман Селлерс из США и Теодор Турреттини из Швейцарии. Его поддержали предприниматели, такие как Дж. П. Морган, лорд Ротшильд и Джон Джейкоб Астор IV. Среди 19 предложений они даже кратко рассматривали сжатый воздух как среду передачи энергии, но предпочитали электричество. Они не могли решить, какой метод в целом будет лучшим.
К 1893 году Энергетическая компания Ниагарского водопада отклонила оставшиеся предложения полдюжины компаний и заключила контракт на генерацию с Westinghouse, а с General Electric были заключены контракты на строительство дополнительных линий электропередачи и трансформаторы. Работа началась в 1893 году над проектом генерации Ниагарского водопада: 5000 лошадиных сил (3700 кВт) должны были генерироваться и передаваться как переменный ток с частотой 25 Гц, чтобы минимизировать потери полного сопротивления при передаче (изменено на 60 Гц. в 1950-е годы).
Некоторые сомневались, что система будет вырабатывать достаточно электроэнергии для энергетики в Буффало, штат Нью-Йорк. Изобретатель Никола Тесла был уверен, что это сработает, сказав, что Ниагарский водопад может дать энергию для всей восточной части Соединенных Штатов. Ни один из предыдущих демонстрационных проектов по передаче многофазного переменного тока не соответствовал мощности, доступной из Ниагары.
Первые крупные гидроэлектрические генераторы в США были установлены в 1895 году на Ниагарском водопаде и обеспечивали электричеством Буффало, Нью-Йорк по линиям электропередачи. Статуя Николы Теслы стоит сегодня на Козьем острове, Ниагарский водопад, Нью-Йорк, в честь его вклада.
Westinghouse также пришлось разработать систему на основе вращающихся преобразователей, чтобы они могли обеспечивать все необходимые стандарты мощности, включая однофазный и многофазный переменный и постоянный ток для трамваев и заводских двигателей. Первоначальным заказчиком гидроэлектрических генераторов на станции Эдварда Дина Адамса в Ниагаре в 1895 году Westinghouse, были предприятия Pittsburgh Reduction Company, требовалось большое количество дешевой электроэнергии для плавки алюминия. 16 ноября 1896 года электричество, переданное в Буффало, стало питать его трамваи. Электростанции построены Westinghouse Electric Corporation. В масштабах проекта участвовала также компания General Electric, которая построила линии электропередачи и оборудование. В том же году Westinghouse и General Electric подписали соглашение о совместном использовании патентов, положив конец примерно 300 судебным процессам, в которых компании участвовали в связи с их конкурирующими патентами на электротехнику, и предоставив им монопольный контроль над электроэнергетической отраслью США на долгие годы.
Первоначально линии передачи поддерживались фарфоровыми штыревыми изоляторами , аналогичными тем, которые используются для телеграфных и телефонных линий. Однако у них был практический предел 40 кВ. В 1907 году изобретение дискового изолятора компанией General Electric позволило создать практически изоляторы любой длины для более высоких напряжений.
Первая линия электропередачи 110 кВ в Европе была построена примерно в 1912 году между Лауххаммером и Ризой, Германская империя. Оригинальный столб. Напряжение, используемое для передачи электроэнергии, росло на протяжении 20 века. Первая «высоковольтная» электростанция переменного тока мощностью 4 МВт 10 кВ 85 Гц была введена в эксплуатацию в 1889 году Себастьяном Зиани де Ферранти в Дептфорде, Лондон. Первая линия электропередачи в Северной Америке работала при напряжении 4000 В. 3 июня 1889 года она была подключена к линии между генерирующей станцией в Уилламетт-Фоллс в Орегон-Сити, штат Орегон, и Чепмен-сквер в центре города Портленд, штат Орегон, протяженностью около 13 миль. К 1914 году в эксплуатации находилось пятьдесят пять систем передачи, работающих при напряжении более 70 000 В, а наивысшее использовавшееся напряжение составляло 150 кВ. Первая передача трехфазного переменного тока напряжением 110 кВ состоялась в 1907 году между Кротоном и Гранд-Рапидсом, Мичиган. Напряжение 100 кВ и более стало технологией только через 5 лет, например, с первой линией 110 кВ в Европе между Лауххаммером и Ризой, Германия, в 1912 году.
В начале 1920-х гг. Линия Пит-Ривер - Коттонвуд - Вака-Диксон была построена для передачи 220 кВ электроэнергии от гидроэлектростанций в Сьерра-Неваде до области залива Сан-Франциско, в то же время линии Биг-Крик - Лос-Анджелес были переведены на такое же напряжение. Обе эти системы были введены в коммерческую эксплуатацию в 1923 году. 17 апреля 1929 года была завершена первая линия 220 кВ в Германии, идущая от Браувейлера около Кельна над Кельстербахом около Франкфурта, Рейнау около Мангейма, Людвигсбург - Хохенек около Австрии. Эта линия включает межсоединение Север-Юг, в то время одну из крупнейших энергосистем в мире. Мачты этой линии были спроектированы для возможной модернизации до 380 кВ. Однако первая передача 380 кВ в Германии была 5 октября 1957 года между подстанциями в Роммерскирхене и Людвигсбурге-Хоэнеке.
Первая в мире линия электропередачи 380 кВ была построена в Швеции, линия 952 км Харспрангет - Холлсберг в 1952 году. В 1965 году первая передача сверхвысокого напряжения 735 кВ была проведена на линии электропередачи Hydro-Québec. В 1982 году первая линия электропередачи на 1200 кВ была в Советском Союзе.
Быстрая индустриализация в 20-м веке сделала линии электропередач и сети важной частью экономической инфраструктуры в большинстве промышленно развитых стран. Объединение местных электростанций и небольших распределительных сетей было в значительной степени стимулировано требованиями Первой мировой войны, когда правительства построили крупные электростанции для обеспечения энергией заводов по производству боеприпасов; позже эти станции были подключены для снабжения населения гражданской нагрузкой посредством передачи на большие расстояния.
Небольшие муниципальные электрические компании не обязательно хотели снижать стоимость каждой проданной единицы электроэнергии; до некоторой степени, особенно в период 1880–1890 годов, электрическое освещение считалось предметом роскоши, и электроэнергия не заменяла энергию пара. Такие инженеры, как Сэмюэл Инсулл в Соединенных Штатах и Себастьян З. Де Ферранти в Соединенном Королевстве, сыграли важную роль в преодолении технических, экономических, нормативных и политических трудностей при разработке электрических сетей дальней связи. передача энергии. Благодаря внедрению сетей передачи электроэнергии в Лондоне стоимость киловатт-часа была снижена до одной трети за десятилетний период.
В 1926 году электрические сети в Соединенное Королевство начало объединяться в Национальную сеть, первоначально работающую на 132 кВ.
Силовая электроника - это применение твердотельной электроники для управления и преобразования электроэнергии. Силовая электроника началась с разработки ртутного дугового выпрямителя. Изобретенный Питером Купером Хьюиттом в 1902 году, он использовался для преобразования переменного тока (AC) в постоянный (DC). С 1920-х годов продолжались исследования по применению тиратронов и ртутных дуговых вентилей с сетевым управлением для передачи электроэнергии. Уно Ламм разработал ртутный клапан с калибровочными электродами, что сделало их пригодными для передачи постоянного тока высокого напряжения. В 1933 году были изобретены селеновые выпрямители.
Юлиус Эдгар Лилиенфельд предложил концепцию полевого транзистора в 1926 году, но в то время не было возможности создать работающее устройство. В 1947 году биполярный точечный транзистор был изобретен Уолтером Х. Браттейном и Джоном Бардином под руководством Уильяма Шокли в Лаборатория Белла. В 1948 году изобретение Шокли транзистора с биполярным переходом (BJT) улучшило стабильность и производительность транзисторов и снизило стоимость. К 1950-м годам стали доступны более мощные полупроводниковые диоды, которые начали заменять электронные лампы. В 1956 году кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) был представлен General Electric, что значительно расширило диапазон применения силовой электроники.
Прорыв в силовой электронике произошел с изобретение MOSFET (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959. Поколения MOSFET-транзисторов позволили разработчикам мощности достичь уровней производительности и плотности, недоступных для биполярных транзисторов. В 1969 году компания Hitachi представила первый полевой МОП-транзистор с вертикальной мощностью , который позже будет известен как VMOS (МОП-транзистор с V-образной канавкой). С тех пор силовой полевой МОП-транзистор стал наиболее распространенным силовым устройством в мире из-за его низкой мощности привода затвора, высокой скорости переключения, простой расширенной возможности параллельного подключения, широкой полосы пропускания, прочности, легкости привод, простое смещение, простота применения и легкость ремонта.
