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IEEETransactions en Potencia Aparatos y

NIKOLA TESLA Y

Sistemas, Vol. PAS-101, No. 10 Octubre de 1982

LA TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE LA ENERGÍA

A. S. MARINCIC Departamento de Ingeniería eléctrica Universidad de Belgrado Bel grado, YUGOSL AVI un ondas del IC con baja atenuación, según lo predicho por Tesla, Resumen - Nikola Tesla, el inventorof el polyconocido por su contribución son posible. fase-actual sistema, es el mejor en cuanto a inducción y otros tipos de alterna-cur máquinas. Su las patentes y su Publicado y no publicados- ALGUNOS PRIMEROS EXPERIMENTOS DE TRANSMISIÓN INALÁMBRICA Alquiler publica Notas sobre inalámbricotransmisión de energía son medida, son usumenos conocidoy, Si se sabe que algunos aliadoincorrectointerpretado.rFor muchos años el autor En 1881 Ni Kola Tesla YoRecha el hi_gh frecuencia, alta estudió Tesla obras en inalámbricotransmisión de energía votgtrnfmekowsicthtieas "eTsa aquí es una revisión de relevante Docy que ¿Qué se da Colthistransformador ontaine poco en ironand notas y Letras de los archivos técnicas, inédito eficiencia, producir Todavía podría fácilmente y con una alta de la Nikola Tesla Museo en Belgrado. Es un intento Con este tipo de transformador, extremadamente altos voltajes. se intentó explicar el modelo físico Teslas en el base de conectado como parte de un acoplado oscilatoria circuito con transmisión de que la radio que llegó a la conclusión drivenbythe baja frecuencia Fuente de CA o CC, un boquete de chispa modelo es critenergía onaglobal escala es posible.-su Tesla produjo fuerte eléctrico campo en su laboratorio automáticamente examinado en vista de la presente día conocimientode a través un deenrarecido que podría producir luz-en paso frecuencia extremadamente baja propagación fenómenos. Él fue tubo. gas impresionadopor la eficiencia de esto inventó varios tipos de generación y tipo de luz INTRODUCCIÓNgas lámparas que producido luz Es decir "suave y Estoy de acuerdoEl primera luz del día."los ojos, el Tesla closelyresembling conocido por aregistro Nikola Tesla, uninventor prolífico, bueno en Patente No. 454o62 de de Jue 23, coil1 181, es ud Paraserelencontrados "El sistema Título sus contribuciones Para el presente día alternando curde 4 para su importante descubrirsistema, y menos conocido Alquiler Ies en el alta frecuencia campo, dedicada casi cincuenta eléctrico iluminación." La idea de que podría ser la energía eléctrica Transaños Para desarrollo su ideas def transmisión inalámbrica a través de unaalambre, o No alambres,Parece ustedquiere él b Yo Mitted Cuando Para de él acerca de empieza primeralghn. vez en conexión con el Tsapretd para el Tesla sistema ofecti Susqnly de en 1890-91, Sólo un pocos hechos fueronconocidoacerca Electromagnetic olas. Siguiendo el publicación de Hertz mucho nuevoinformación sobre -el oscilador de descarga y 1888, la investigación en que proporciona confirmación de J En en lo alto corrientes de frecuencia su investigación adicional dinámica teoría de la la electromagnética Clark Maxwell dio Para el IEE en Londres, febrero 1892 la Conferencia campo de 1865, científicos llegó a ser más y más convencido 41. cual él repetido en Londres y luego en París como luz olas, que electromagnética olas se comportó fue allí que le dio abrir una vez más demostración de líneas. Esto condujo apesimista multiplicaciónen recta H corrientes conclusiones acerca de la posible gama de radio estaciones, su "solo alambre" lámparas. Señaló que fácilmentepasaron por gas ligeramente enrarecido y sugque fueronprontorefutó por experimentos usando la anten... gested que esto podría ser utilizado para conducciónmotores y na-tierra sistema diseñado por Tesla en 1893. Tesla inel ventilado "abre el circuito resonante" con la placa de un condensadorlámparasen considerable distancia de la fuente, por encima de la tierra alta frecuencia resonante transformador siendo un importante en la tierra - y el otro elevado componente en un sistema 131. superficie. Tales abrir resonante circuitos eran usado en el cabo un Conferencia sobre En Febrero 1893 Tesla llevó a Tercera que transmitiendo andthereceiving lados. Tesla pensamiento alta frecuencia corrientes antes de el Franklin Instituto de el eléctrico energía podría ser transmitido a través el antes deel en Filadelfia, y repetido en marzo un buena conductor. Para muchosaños globo Sólo comoa través de Nacional Eléctrico Luz Asociación en St. Louis 141. escrito y ONUAutor buscado a través Teslaos de el eso que La mayoría significativo parte de Esto Conferencia es Publicado Notas en orden para obteneruna imagen completa inteligencia o se refiere a un sistema para la transmisión de" de el Tesla inalámbricotransmisión modelo. Thatwhichwas distancia a través de la tierra o atPublicado de ello en el el principio deEsto siglo hizo Tal vez energía, a cualquier vironning medio." ¿Qué Tesla descrito Aquí está Reconmás daño que buena ParaTesla. Era solamente recientemente CIDA a la Fundación de principios importantes algunos Teslaos nombre reapareció en papeles de lidiar con el y las ideas de radio Ingeniería, viz.: "el idea de inpropagación de extremelylowfrequency (ELF) radio olas entre la conducción y la ductive acoplamiento trabajo y el resonancia de el tierra 11,2,31. A pesar de el circuitos; la importancia de la afinación de ambos circuitos, que hecho model de que Tesla de la energía transmisión es sobretransformador", y el es, la idea de una oscilación" simplificadoy falta un matemática rigor, lo es fasidea ofa capacitancia loadedopen secundaria circuito 151". cinando en que proporciona algunos Insight para el mismo reinteligencia en 1893 parecía Tesla, transmitir como ciento desarrollo en el ELFO campo donde electroimánpuede ser juzgado desde su Para serPara un establecido hecho de o de la energía sobre esto plan de palabras:"Yo No ver más posiinteligencia transmisión comoun mera teórica en eléctrica EngiBil dad, Pero como un grave problema NEERING, que debe llevar a cabo algunas día". Desde su transmisión numerosos experimentos él la conclusión de que el de HFcurrents a través de un solo conductor era posible. El siguiente paso en su razonamientofue reemplazar el pecado82 WM 202-0 -A papel se recomienda y aprobado por la

energyt solo nefropatía ofienergy.Whe09, fato tnkn por IgA

IchZeit-

de la Transmisión IEEE y Distribución Comité para Presentación en el IEEE Sociedad de ingeniería de potencia

York, IEEE PES 1982 Reunión de invierno, Nueva York, Nueva 31-febrero 5, 1982. Manuscrito sometido Septiembre 11, 1981; hecho disponible para la impresión 28 de diciembre, 1981.

Enero

GLE conductor con la tierra. A- le el tierra se comportan pelota. Quería que en 1893 como un suave perfectamente conductividad-ting

fue su capacidad de- la tierra y lo haciaelfuera Paraencontrar carga If electrificada.Hethoughtofdisturbingthe Electierra y detección deel período de Tric cargo de la en aquel -el oscilación de la carga.Lo es- f-ascinating t-sombrero

0018-9510/82/1000-4064$00.75 © C 1982 IEEE

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de la tierra radio desarrollo él pensamientoresonanc6!Lo tenía cinco años años después-Hertz experiments, y en el momento Cuando el ondas de radiopodría ser Tesla, tambiénen ' la distancia de laboratorio. detectado dentro de

momento de

a través el de tierra and'the.atmosphere. Durante su ocho month.s estancia en Colorado Resortes Tesla escribió notas con un detallado día a día descripregistros de el A diferencia de otros muchos ción de su investigación. archivos de la Nikola Tesla Museo en Belgrado, el Ordenanza. Mayoría Colorado Springs- diario es continua y previsto para publicación Pero él guardado No era Probablemente, como un registro de su investigación. Tesla tuvo un infeliz de el el fuego que en 1895 destruido su Recuerdo Resortes él perlaboratorio en Nueva York. En Colorado formaron los experimentos peligrosos y podría grabar fácilmente estadoun laboratorio. Así las notas podrían también tienen su propio...

estratos del aire 1893, especulado acerca de "la parte superior posible ' papel en el y sus que son llevando a cabo" proceso de transmisión. En el período de1893 Para1897 Tesla inventado y cony imconstruidamuchostipos de HF boquete de osciladores chispa probado The.Design de su HF transformador. En 1897 fue concedidoun patente titulado".Eléctrica Transformador" (No. explicó 1897) en que él Fondo 593 138, 2 de noviembre, Cómo a-diseño su HF transformador. El transformador había seguridad medida. Mucho En Colorado Resortes de Teslasin duda pensamiento la cantidad de cobre fue Smal.l. El No hierro núcleoy acerca su de wireless transmisión de la energíaPero no lo hizo cobre herida del alambre de trenzado veces primaria bobinatenía unas cuantas de h'is diario. He.devoted mayoría de escribir mucho acerca en alrededor el desecundaria bobina.Tesla Intentécilíndrica, consu tiempo (56%) para el desarrollo, mediciones y él iCal y espiral bobina formas. Para el mejores resultados se recomienda. que el longitud,de la secundaria bobinade pruebas de su enorme Tesla bobina,alrededor del 21% al desarrollo recei'vers para pequeñoseñales, cerca de 16% a la medición de la cuarto de aproximadamente "uno el transformador debe acerca 6% de a miscapacidad de The.vertical antena, y el ola longitud de la perturbación eléctrica En fueron algunos Entre el este último cellaneous otros investigación. secundaria circuito". Thiswassomehowanoptimized Versión en el fuego bolas que afirmó observaciones interesantes de la Tesla bobinaDe 1891, diseñado Paraproducir un maxiproducido. Él descrito algunosinalámbrico energía patente tener Mamá secundaria voltaje. En el el antedicho puntos transmisión sistema transmissi'on - Pero todo lo que se pudo ver en el diario Tesla descrito un solo cable de alimentación Paratransmisión sobre corto Distancias. con intensificar y paso abajo resonante transformadores.En Uno día (Julio 4, 1899) Tesla grabado inusual serhecho, lo fue ' unsolo fase transmisión sistema con de su thunderstrom instrumento de grabación,-rosus el suelo sustituciónuno alambre. Él Noti.CED periódicas grabación de cohesor dispositivo. su' "single transmisión de cable" degustaciones Desarrollo más retrocedió se acercó a y sistema, Tesla concluyó que el el instrumento. Cuando la- tormenta restantes cobre conque lo demostróclaraductor, conexión los dos alta tension'terminals, podría De su- laboratorio. .Concluido ly el existencia de estacionarioolas. Él especulado unser eliminado, proporcionando cada terminal fue connectedtoa que por usando-extremo - combate el punto de sus reflexión Pero, ¿'' es mayoría cuerpoGros superficie.Él pensamiento olas ly alta voltajes aplicado Parael cuerpo de grandes superficiesimportante, él fue convencido que el inmóvil (antena), el actual que fugas De The.High tensión podría ser producido con su oscilador., En su idealizado tierra modelo él Espera de aviso el refleja olas conductora. terminal sería Render superior estratos de aire -se fue en Desde el limitar presión en que The.gas ' se convierte un en desde el opuesto lado de la tierra. Sin embargo, vano. En Colorado Springs Tesla no utilizó suficientebuena conductor es superior la mayor el voltaje, él mantenido que sería No ser necesario para elevar un ly baja frecuencias Asíque él podría -no detecta esperadode la electromagnética las ondas radicomportamiento de metal conductor Paraun altitud de algunos15 millas por encimapeculiar su poderoso Tesla bobina. Lo voluntadser se muestra ADO De mar nivel, Peroque capas -de el atmósfera que podría -que él hecho el necesario corrección Parael más tarde ser buena conductores podría ser alcanzado por un antena en frecuencia, Pero, por desgracia, él opción de funcionamiento mucho amante altitudes. Reclamaciones como Esto hizo No parece ¿Qué él No lo hizorealizar un experimento eso probaría mucho convincente en 1897, Así Tesla realizar had'to un exconformadas demostración de potenciatransmisión a través de afirmó. enrarecidogas antes deun oficial de la patente Oficina. LARGO ISLA LABORATORIO Nº de patente645 y el De un Texto original Teslaen diapositiva 576, Marzo 20, 1900 (se aplica Sept.' 2, 1897), lo fue ParaNuevoYork De Colorado Resortes Despuésregresando de encontrados que Tesla conectado el dos de altatensión termilaboratorio, Tesla tomó energética pasos ParaObtenerforro NALS a través deun aire columna bajo presión entre 120 y 150 mm HG aislado De el alrededores aire por un para el implementación de un sistema de ."Mundo Telegrafía".Con el ayuda financiera significativade J.Pierpont vidrio tubo. En Esto aire presión, y -con el trans"altruista y valiosa asistencia "de su Morgan y formadoresafinado Para resonancia, él afirmó tan eficiente laboratransferencia fue logrado con un voltaje de 2 - 4 milpotencia amigo Stanford Blanco Arquitecto, Tesla construidouna Tory y casi, terminado el transmitiendo Torre (capacaplicaLeón voltios en el transmisor antena. En itivelyloadedmonopole antena).Trabajo en Esto planta SimiTion, Tesla también afirmapatente derechosParaotro, intensivo en el siguientes y fue muy comenzóen el año 1900 usando la tierra como una método de larde transmisión, también tres Paracuatroaños. altas capas de la atmósfera conductor, y conductor J. Pierpont Morgan, oreja-Inaletter Parasu patrocinador comoel otros. en detalles su investigación ly en 1902, Tesla explicó él previsto tres "distintas pasos para ser en que tiene como objetivo, COLORADO LABORATORIO DE RESORTES de hecho: 1) -el transmisión de cantidades minuciosasenergía y el producción de débil efectos, apenas perceptiEn el Houston Calle laboratorio en NuevoYork, Tesla el transmisión de la nota ble por dispositivos sensibles;.2) hecho varios alto voltaje Tesla bobinasPero thespacewas con el necesidad de en le 1898 comenzóbuscando para un sitio ble cantidadesde energía dispensadores. limitada allí y el operación positiva y Habilitación sensible dispositivos él Finalmentedecidido en para un nuevo laboratorio. En mediados de-1899 un pequeña cantidad de clase de aparato que requieren de cualquier de de m por encima mar LevColorado Resortes, un Meseta acerca 2000 y eléctrica; corriente grande suficiente ParaCasa un 3) el transmisión de potenciaen cantidades de el, donde él erigido un cobertizo terminación de mi presalta frecuencia transformador con un diámetro de la bobina de 15importancia industrial. Con el serpaso hecho". Para el ENT llevando a cabo la primera voluntad de transmisión de Elec131 metros! En su artículo "la le envisexperimentos con la transmisión de grandes potencia energía Tric sin cables,"' escrito en 1904 inTheElecel construcción de una planta en Niagara para generar envejecido (Reimpreso en |10|), Tesla electrico- Mundo e ingeniero acerca de100 millones voltios. En 1904 lo w-memoriaa Morgan escribe que le vino toColoradoSprings con el seguimiento... CanadienseNiagaiPa Voluntad Co.acordar por escrito -.que "IThe Ing metas: para equipar me 10 000 H.P. para veinte años sin de g-reat poder. un 1. Para desarrollartransmisor la carga, If Yo poner una planta allí Paratransmitir Este pow2. Paraperfecto medios para la individualización y isola..................... a otras partes del mundo. Ting la energía que transmite. er sin cables ComolejosAsis knownnothing cameoutof esto el plan.En que 3. Paradeterminar el Ley de propagación de corrientes

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momento Tesla fue "financieramente en un horrible Fix" como él explicó su situación ParaMorgan despuéséldese negó Paraavance más dinero ParaTesla para terminar su Telegrafía planta en Largo Island991. En ámbito a través deel archivos de el Nikola O-9 Museo de Tesla en Belgrado, muchosnoteslhave estadoencontrados rel10 ative Parasu Largo Isla investigación. Las notas son escasa en 1901, más numerosos en 1901 Para1903 y otra vez rara en 1904, y apenas cualquier en 1905 y 1906. En 1900 él preparado Paratrabajoen el nuevo laboratorio y tuvo que com Io-lV V U Pleta varios patente aplicaciones. Entre estos patentes At es el uno Enviado en Mayo 16, 1900 que es estrechamente relacionados con inalámbrico la Parasu transmisión planes. Lo fue rerenovado junio ,' 17, 1902, y emitido en abril 18, 1905, bajo el "el arte del de título transmitiendo eléctrica energía a través de lo-11 el natural Médiums" (No. 787 412). Muchos de Tesla los explicaciones complicadas en esto patente se convierten más en Claro e incluso más if aceptable, sus notas de Long Island son estudiado. Para ejemplo, cuando afirma queque "el tasa 0

vertical currentsource 1 Yo AM

12 o E
Ein|l | | and 1957, respectively, and Ph.D. degree from the University of Sheffield, England, in 1963, all in electrical engineerring.

From 1958 - 1967 he was with the Department of Electrical Engineering,University of Belgrade; from 1967- 1971 he was Visiting Professor, UNESCO expert and Actting Chief Technical Adviser at the Middle East Technical University of Ankara, Turkey. From 1971 - 1974 he Department of Elecwas an Associate Professor in the tronics Engineering, University of Nis, Yugoslavia. In 1974 he again joined the Department of Electrical Engineering, University of Belgrade, and is now a Professor of Electrical Engineering. He is editor in chief of Yugoslav electrical engineers'periodical"Elektrotehnika". His areas of interest include antenna and propagation and microwaves fields in which he published numerous papers.

4068 Based on 1. Tesla calculated that the lowest resonating frequency would be "six per second, in which case there will bebut onenode, at or intheground plate, and paradoxical as it mayseem,theeffectwill wirs near facnaigsumr of Niol Tel' reeac on th wrles crease with the distance and will be the greatest in the region transmission of electric energy. It is somewhat amazing that Tesla could diametrically opposite te transmitter " inmthecarly calculate the resonant frequency of the Earth to the 6 Hz which agrees idea of wireless transmission of In the early days of developing thetransmissin.o days ode hat mthod id Tela us so wel r mesuremnts. h witactul modrn in the ground and that metal plates nhc Tesla by thought placing energy the air (abou fifee mies this in this calculation? the air (about fifteen miles) one would make a system in which a lk s the I oldas heathrt cnetueo th ft reoof high inamount author to conjecture on the future I would also like too ask of energy could be transmitted through a basically "twowireless transmission of electrical energy at high power levels. Wasitthe large wire" one conductor in such a system would be the earth and system; fsucof causesth which limitation Tesla's equipment apparentlac Tesla was aware of "the limitatiOn Of Tesla's eqipment whichcauses the apparent lack ofs c i the other rarefied air at high altitudes. mechanical arts" difficulties and proposed to use extremely high I hope that Professor Marincic will publish additional papers on this voltages (EHV) "of such character and magnitude as to cause thereby a current to traverse the elevated strata of the air between the point of topic through the IEEE Power Engineering Society. On behalf of all power engineers, I would like to thank the author for bringing to us generation and a distant point at which theenergy is to be received and March 20, 1900, appl. some comments on the very foundations of power engineering and the utilized" (cit. from Pat. No. 645 576 of early history of phenomena which are the basis of our profession. September 2, 1897: SYSTEM OF TRANSMISSION OF ELECTRICAL ENERGY). Manuscript received February 17, 1982. to create by EHV could be described as a low What Tesla tried altitude artificial ionosphere that acts as a return conductor, the earth A. S. Marincic: I would like to thank Mr. G. T. Heydt for the interest being the other conductor. In the author's opinion, Tesla thought that shown in Nikola Tesla's research on the wireless transmissionofenergy by passingcertain current (a kind of bias) one could maintain the high conduction of the ionized air, and whenever necessaryan additional and for interesting and stimulating discussion. The method that Nikola Tesla used in the calculation of the Earth energy could be transmitted through the same path. Obviously, Tesla's No resonance is simple. In his patent ART OF TRANSMITTINGELEC- explanations lack many details and are subject to much criticism. TRICAL ENERGY THROUGH NATURAL MEDIUMS (Pat. No. doubt that one can expect some special phenomena at voltages of the 787 412 of April 18, 1905, appl. May16, 1900) it is stated that there are order 100 million volts which Tesla required to make an operational three requirements essential to the establishment of the resonating con- system, but to expect that such system will be economical is hard to believe. Many experiments performed along the linesproposed by Tesla ditions: 1. That the earth's diameter passing through the pole should be an in the ELF communication field confirmed his statements aboutlow attenuation, standing waves and resonance ofthe earthbut the efficiency odd multiple of the quarter wavelength; of ELF antennas is so low that even improvements of the order of 2. That the oscillation be used in which the radiation is small; and 3. That the wave train should continue for a certain interval of time magnitude would not lead to an acceptable system. so that the wave return from the region diametrically opposite the Manuscript received April 21, 1982. pole. Discussion

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