A Batalha das Correntes! [Por que usar CA em vez de CC em casa ??]

Em 1888, a corrente contínua de Tomas Edison está transformando o centro de NY em uma cidade de luz, mas Tesla está prestes a provocar uma grande mudança no curso desta história. Ele acaba de patentear e vender uma série de motores e geradores em corrente alternada para um grande empresário das ferrovias chamado George Westinghouse, traçando a linha de combate para o que viria a ser a ser conhecido como “A guerra das Correntes”. Durante os primeiros anos da eletricidade a distribuição de energia elétrica em corrente contínua é o padrão nos EUA.

Em todo o país, Edison tem mais de 311. 000 lâmpadas alimentadas por 103 estações centrais de geração nas grandes cidades, e mais de 230. 000 lâmpadas acionadas por 891 pequenas gerações distribuídas pelo interior.

É um negócio muito lucrativo em que ele ganha com a venda de energia e de lâmpadas. Mas o sistema de corrente contínua do Edison tem seus limites. Ele só consegue levar energia elétrica com eficiência aceitável a uma distância de até 1,5 km de uma usina de energia.

Devido a isso, o sistema elétrico é composto por usinas a carvão distribuídas a cada 1 ou 2 quilômetros nos bairros, atendendo de 300 a 500 clientes cada uma. Mas o que está acontecendo? Que futuro Steampunk é este com usinas a carvão por toda a cidade?

O Tesla vai nos ajudar: Bem, primeiro preciso pedir que não vá embora, tenho mostrar algumas equações bem simples para entendermos o problema, só que o pessoal me abandona quando aparece alguma conta! Mas vamos ao problema do meu antigo chefe. .

Existe uma equação que diz que a potência elétrica, que é medida em Watts, é igual à Corrente elétrica, medida em Amperes, multiplicada pela Tensão elétrica, medida em Volts. Isso tanto para a corrente contínua (CC) quanto a alternada (CA). Nesta época, a corrente contínua é utilizada em tensões mais baixas que a alternada, em torno de 110 V.

E o curioso motivo de ser 110 V eu explico no final do vídeo. Agora, digamos que o Edison queira entregar 110. 000 W de potência nas residências.

Como os geradores elétricos dele precisam gerar a energia elétrica no nível de tensão que as residências vão consumir, 110 V, ele só pode aumentar uma coisa, a corrente elétrica nos fios, que será de 1000 A. Mas quando ele faz isso, provoca um efeito colateral que é um aumento das perdas de energia por calor nos fios e uma grande queda de tensão. Isso se deve a outras duas equações que são a tristeza do Edison nesta época.

Vamos lá homem, não adianta ficar assim, é a física. . .

A primeira equação diz que a potência elétrica perdida nos fios por calor é igual à resistência elétrica dos fios multiplicado pela corrente elétrica ao quadrado E a resistência elétrica é um valor que muda com a temperatura, então quanto mais quente, maior a resistência. Por isso que quando o Edison aumenta a corrente elétrica para enviar mais energia para os clientes, ele aumenta as perdas por calor nos fios, que são proporcionais ao quadrado da corrente. Então quando ele manda 110.

000 W para a residência, ele perde 10. 000 W nos fios e chega só 100. 000 W.

Ou seja, ele literalmente queima uma quantidade enorme da energia que ele gera na usina, no trajeto até as casas. Além de ter que usar fios cada vez mais grossos e mais caros para tentar reduzir este efeito. Queimando dinheiro seu Edison?

Espera até seus investidores saberem disso! E tem outro problema, quando esta corrente colossal passa por esta resistência natural do fio, a tensão elétrica vai diminuindo, já que tem uma outra equação diz que a queda da tensão elétrica é igual a corrente multiplicada pela resistência. Resistência esta que aumenta com o calor inclusive.

Então quanto mais longe se está do gerador, mais a tensão cai, e quanto mais quente os fios estão, mais a tensão cai, até que fica difícil utilizar esta energia elétrica lá na ponta e seu James volta para o lampião a gás. Poh Edison! Que sistema M*!

Mas e o Tesla? ! você pergunta.

Aaahhh o Tesla tem um truque na manga seu Edison. Se ele é "O mago de Menlo Park", eu sou "O mago do oeste"! Pelo menos é o que dizem.

Com a corrente alternada e uma nova máquina desenvolvida por engenheiros europeus chamado transformador, que inclusive o seu Westinghouse comprou os direitos das patentes, eu consigo subir e baixar a tensão quando eu bem entender e a um custo muito baixo. Algo que o Edison não consegue neste momento. Calma aí Tesla!

Como assim não consegue? ! nós podemos ligar vários geradores CC em série na usina e vários motores CC em série na outra ponta da linha para dividir a tensão dos 1100 V por exemplo, para os 110 V.

O engenheiro Suíço René Thury fez isso para enviar energia de uma usina hidroelétrica até uma cidade. É. .

. , mas o limite de 1,5 km para distribuir a energia em 110 V até as residências, continua. E colocar várias unidades de motores em série nos bairros é inviável pela energia desperdiçada neles e a operação complexa.

Tanto é que vocês continuam a construir aquelas usinas a carvão no meio da cidade não é mesmo? ! Já eu, com o transformador, aumento pra CARAMBA a tensão elétrica na usina, 11.

000 V, fazendo com que corrente elétrica diminua na mesma proporção, para 10 A. Isso permite que eu transporte aqueles mesmos 110. 000 W do Edison com uma perda muito menor, já que ela está atrelada ao quadrado da corrente elétrica lembram?

No nosso exemplo eu perdi 1 Watt nos fios e o Edison 10. 000 Watts. Claro que eu estou simplificando muita coisa aqui.

Assim, eu levo a energia elétrica muito mais longe que o Edison e com menos perdas. E por longe eu quero dizer por centenas de quilômetros e não no bairro vizinho. E ao diminuir a corrente elétrica, eu posso utilizar fios mais finos também, que são mais baratos.

A única coisa que eu preciso fazer é baixar a tensão elétrica dos milhares de volts para os 110 V lá perto da residência. Primeiro com um transformador maior na subestação e depois com um menor pertinho da residência. Transformadores que inclusive me ajudam a manter a tensão no cliente em 110.

É malandragem que se chama isso? Nãããooo! é ciência.

O Edison sabe que a corrente alternada é mais vantajosa para a distribuição de energia, ele não é bobo. Mas ele é um grande orgulhoso que não vai admitir que sua ideia possa não ser a mais adequada. Parte desta resistência deve-se aos lucros que suas patentes estão gerando e as grandes quantias em dinheiro que ele já colocou nos projetos.

Vamos ser francos! ele quer manter o império que construiu. Mas e aí?

Fazer o que? Na cabeça dele só tem uma coisa; Ir para o combate com a corrente alternada do Tesla para salvar a D* do meu investimento. Mas ir por onde?

Nesta época, devido aos níveis de tensão que estavam sendo utilizadas e o conhecimento que eles tinham sobre o assunto, a corrente alternada de alta tensão parecia claramente mais perigosa. E foi por aí que o Edison atacou. Entretanto, tenham em mente que ambas as correntes elétricas são perigosas.

Tudo é uma questão de valores de corrente e tensão. O que acontece é que a partir de um determinado valor de tensão elétrica, a resistência elétrica do corpo é rompida e ele começa a conduzir uma corrente elétrica, e você brilha feito uma lâmpada. Brincadeira.

É que esta corrente elétrica realmente afeta o corpo e dependendo da intensidade, mata. Sendo que a diferença entre a corrente contínua e a alternada, está nos valores de tensão e corrente que afetam o corpo. Mas voltando ao Edison, ele iniciou uma série de apresentações públicas agressivas pelo país para desacreditar a corrente alternada, apresentando ela como uma ameaça mortal ao público.

O fato é que nesta época, o incipiente sistema de distribuição de energia era realmente um caos. Algumas cidades exigiam que a fiação de energia fosse subterrânea, mas na maioria, como em NY, praticamente não tinha regulamentação. Então nos postes de energia existiam os fios de corrente contínua, de telefone, de telégrafo e de corrente alternada também.

Isso mesmo! existiam várias empresas de iluminação com lâmpadas de arco elétrico em corrente alternada com até 6000 V, tudo ali misturado. Fora isso, cerca de 1/3 dos fios eram fios abandonados, de empresas que já tinham falido.

Então as ruas eram um grande pinheirinho de Natal que frequentemente dava o seu show, que obviamente ia para a conta da corrente alternada. Mas não bastasse isso, o Edison começou a espalhar Fake News e a eletrocutar animais publicamente usando a corrente alternada. Eram cavalos, cães, gatos e até um elefante.

Claro que não era ele quem fazia isso, era um engenheiro financiado por ele chamado Harold Brown. Tudo para provar o seu ponto de vista e salvar seus investimentos é claro. Mas se você achou isso terrível, ainda vai piorar.

Quando o estado de Nova York buscou uma alternativa para a pena de morte por enforcamento, que fosse mais rápida e “mais humana” (se é que podemos dizer isso), o Edison que era um oponente da pena de morte, recomendou o uso de eletrocussão com corrente alternada. E não só recomendou como ajudou secretamente o dentista e inventor Alfred P. Southwick a projetar a cadeira elétrica.

Pôh! Edison! Então em 1890, o criminoso William Kemmler tornou-se a primeira pessoa a ser executada em uma cadeira elétrica acionada por um gerador de corrente alternada Westinghouse, obtido por baixo dos panos por uma das empresas do Edison é claro.

E não bastando isso, o Edison sugeriu a troca do termo (ser eletrocutado) por (ser Westinghousado). Mas apesar de toda esta campanha negativa, ele não conseguiu desacreditar a corrente alternada. No ano seguinte, em 1891, DOBROWOLSKY e sua equipe da empresa alemã AEG, construíram a primeira linha de transmissão de energia elétrica trifásica do mundo, lá na Alemanha.

Ela tinha 175 km de extensão, operava em 29 kV e entregava 200 kW de potência com 96% eficiência. O sistema Trifásico deles foi baseado no sistema Bifásico do Tesla, e indiretamente acabou ajudando o TESLA a provar a superioridade da corrente alternada naquele momento. Só que era um momento em que as coisas não estavam nada boas para a empresa do Westinghouse.

Como eu te dizia Tesla, estas batalhas judiciais com o Edison e os outros concorrentes estão me quebrando. E agora veio esta crise no financeira que espantou meus investidores, a maioria deles pediu o dinheiro de volta, não vai ser fácil te pagar aqueles royalties. Mas o pior ainda não te contei.

A coisa está muito grave. Os banqueiros estão me pressionando para cancelar este contrato com você sobre este pagamento de royalties, é isso ou eles vão tomar a empresa de mim. Então, como o objetivo ajudar o amigo, Tesla abriu a mão de milhões de dólares em royalties que certamente ganharia nos anos seguintes e cancelou esta parte do contrato.

Ele disse: Para mim, a lealdade vale muito mais que um contrato! Só que estamos na América Tesla e o seu contrato valia muito! Lembram do outro vídeo?

O contrato de 1888 definia que seriam pagos US$ 2,50 para cada HP de motor e gerador vendido pelos próximos 17 anos, ou seja, até o ano de 1905, e estamos em 1891. Este sacrifício certamente ajudou a empresa, mas afetou sua vida financeira para sempre, visto que ele terminaria a sua velhice na miséria. Resolvido isso, em 1892 a Westinghouse e a novíssima General Electric do Edison, que tinha surgido da fusão de diversas empresas concorrentes, competiram mano a mano pelo contrato de fornecimento de eletricidade para a Feira Mundial de 1893 em Chicago.

Era o auge da guerra das correntes. A General Electric fez uma oferta para eletrificar a feira usando a corrente contínua de Edison por US$ 577. 000, que dá uns US$ 16 milhões hoje.

Mas perdeu para a Westinghouse que disse que poderia iluminar a feira usando a corrente alternada bifásica do Tesla por apenas US$ 399. 000, pouco mais de $ 11 milhões de dólares hoje. E assim, a Westinghouse ganhou o contrato e a feira serviu como uma exibição pública deslumbrante do sistema em corrente alternada.

Imaginem o impacto disso. A maioria das pessoas neste momento vivia na escuridão e de repente, bumm, um faixo de luz extremamente forte no céu. Foi um sucesso!

Tanto que após este evento, Westinghouse e seu consultor Tesla ganharam um contrato histórico para construir os geradores de uma nova usina hidrelétrica nas Cataratas do Niágara, um sonho do Tesla. Então em 1896, a usina começou a fornecer eletricidade em corrente alternada para Buffalo em Nova York, a 32 quilômetros de distância. Eram 3 geradores Westinghouse de 2200 V que forneciam 12 MW de potência em corrente alternada bifásica, a preferida do Tesla, mas que era transformada para trifásica e a tensão elevada para 11 kV antes de percorrer a linha de transmissão.

Mas General Electric não saiu de mãos abanando do projeto, ela ficou responsável por construir a linha de transmissão. É. .

. , não tinha mais volta, o sucesso desta usina deixou claro naquele momento que o sistema em corrente alternada do Tesla era o mais adequado para o serviço, encerrando definitivamente a Guerra das Correntes. Neste momento, até a General Electric tinha adotado a corrente alternada, e tanto o Edison quanto o Tesla já trabalhavam em outras invenções.

Mas como toda a Guerra, ela não saiu barata, principalmente para o Tesla. É que ele era muito altruísta, pensava em deixar a maior quantidade de invenções possíveis para a humanidade. Já o Edison, pensava no dinheiro, quem estava errado?

Acredito que os dois. É bom ter dinheiro e ser altruísta, se isso é possível eu já não sei. E agora antes de seguir para algumas curiosidades, segundo o Youtube, apenas 20% do pessoal que assiste os meus vídeos, são inscritos no canal.

Então, se inscreva aí para não perder os próximos, é grátis e você sempre pode mudar de ideia depois. Respondendo a curiosidade que eu comentei no início do vídeo quanto a origem do padrão 110 V. Ele foi definido pelo Edison por causa das lâmpadas incandescentes, a principal carga elétrica da época.

Elas eram fabricadas para fornecerem uma iluminação com desempenho semelhante ao da iluminação a gás, a concorrência dele. E para obter o brilho desejado, o filamento de carbono de alta resistência era projetado para operar com aproximadamente 100 V. Mas para a lâmpada operar em 100 V, o gerador CC precisava fornecer 110 V para compensar a queda de tensão até a residência que ficava no máximo a 1,5 km da usina.

Um valor de tensão que permaneceu com a corrente alternada, 110 V. Mas aí surgiu o padrão de 220 V, que era o dobro da anterior para diminuir as perdas e o diâmetro dos fios, e o 127 V que é a tensão entre a fase e neutro do 220V, e um monte de outros valores que não vem ao caso aqui. Quanto ao sistema de transmissão de energia em corrente contínua, o Edison adoraria ver o que fizemos aqui no Brasil.

Ele diria, EU ESTAVA CERTO! Eu diria, é, mais ou menos, mais ou menos. Mas o fato é que com a eletrônica de potência, algo que ele não tinha naquela época, foi possível subir pra CARAMBA a tensão elétrica em corrente contínua e depois baixar ela também, permitindo transmitir uma parte da energia de ITAIPU em corrente contínua.

Estamos falando de duas linhas de 600 kV transmitindo 3150 MW de potência cada uma por 800 km de distância até São Paulo, em um sistema que é chamado de HVDC. Este sim é cenário vantajoso para a corrente contínua, transmissão de energia a distâncias superiores a estes 800 km. Já que ela não tem o efeito pelicular da corrente alternada por exemplo, e outras vantagens que não vem ao caso aqui.

Ah! , e o Brasil tem outras linhas de transmissão em corrente contínua além desta da Itaipu, mas o mais curioso deste sistema é que atualmente, ele é a única solução tecnicamente viável para transmitir energia por cabos submarinos acima de 100 Km. Então, se um dia o planeta for conectado energeticamente, provavelmente será com cabos subaquáticos em corrente contínua de ultra alta tensão, UHVDC.

E olhem só, este vídeo é a sequência de um outro vídeo sobre os motores de corrente alternada do Tesla, então se você ainda não viu eu recomendo clicar no link que vai aparecer aqui com ele. E tem um outro vídeo antes dele que é sobre a invenção do motor e do gerador elétrico que também é bem interessante. Desde já eu agradeço a todos os apoiadores do canal e a você que está assistindo, um grande abraço e nos vemos no próximo vídeo.