La historia del desarrollo de los transformadores.
1 Transformador: el prototipo de la bobina de inducción
En 1888, el famoso físico británico J.A Fleming (1849-1945) escribió en su famoso libro "AC Transformer" Las primeras líneas de Transformer lo deja claro: "A la cabeza de esta larga línea de investigadores absurdos se encuentran los nombres ilustres de Faraday y Henry. Las piedras angulares de la verdad. Todos los constructores subordinados que ellos establecieron han puesto sus cimientos "en reposo" (entre un). gran número de personas destacadas que estudiaron Transformers, los líderes fueron los gigantes Faraday y Henry, quienes pusieron la primera piedra de la verdad, y todos los posteriores se dedicaron a la finalización del edificio).
Entonces, al rastrear la historia de la invención de los transformadores, tenemos que comenzar con Faraday y Henry.
El 29 de agosto de 1831, Faraday utilizó el dispositivo experimental que se muestra en la Figura 1 para realizar un experimento de generación de energía magnética. En la Figura 1, el anillo está hecho de barras de hierro de 7/8 de pulgada y el diámetro exterior del anillo es de 6 pulgadas; a es una bobina enrollada con tres secciones de alambre de cobre de 24 pies de largo (las tres secciones pueden ser conectados en serie según sea necesario); b son dos bobinas hechas de 50 pies de alambre de cobre (las dos bobinas se pueden conectar en serie); 1 es la batería; 2 es el interruptor; En el experimento, cuando el interruptor 2 está cerrado, Faraday descubrió que el detector de corriente 3 oscila, es decir, hay corriente fluyendo en la bobina B y en el detector de corriente 3. En otras palabras, Faraday descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética a través de este experimento. El dispositivo que Faraday utilizó para este experimento (la bobina de inducción de Faraday, Figura 2) fue en realidad el primer prototipo de transformador del mundo. Posteriormente, Faraday realizó varios experimentos y el 28 de junio del mismo año fabricó el primer generador de disco de CC. En el mismo año, el 24 de octubre de 165438+, Faraday informó sus experimentos y descubrimientos a la Royal Society, lo que hizo que Faraday fuera reconocido como el descubridor del fenómeno de la inducción electromagnética y, naturalmente, se convirtió en el inventor del transformador.
Pero, de hecho, el famoso científico estadounidense Henry fue la primera persona en inventar el transformador. En agosto de 1830, Henry, entonces profesor del Alban College de Nueva York, aprovechó las vacaciones de la universidad para realizar un experimento de generación de energía magnética utilizando el dispositivo experimental que se muestra en la Figura 3. Cuando cerró el interruptor K, encontró que el puntero del galvanómetro P estaba oscilando. Encienda el interruptor K y observe que el puntero del galvanómetro P oscila en la dirección opuesta. En el experimento, cuando se encendía el interruptor K, Henry también observó que se generaban chispas entre los dos extremos de la bobina B. Henry también descubrió que al cambiar el número de vueltas de las bobinas A y B, se puede hacer girar una corriente de gran intensidad. en una pequeña cantidad de corriente, la corriente pequeña también puede convertirse en corriente grande. De hecho, el experimento de Henry fue un experimento clave muy intuitivo sobre el fenómeno de la inducción electromagnética. El dispositivo experimental de Henry era en realidad un prototipo de transformador. Sin embargo, Henry se mostró cauteloso. No tenía prisa por publicar los resultados de sus experimentos. Quería hacer más experimentos. Sin embargo, las vacaciones terminaron y tuvo que dejar el asunto a un lado. Más tarde, realizó muchos experimentos. No fue hasta 1832 que su artículo experimental se publicó en la séptima edición del American Journal of Science and Art. Pero antes de eso, Faraday anunció por primera vez su experimento de inducción electromagnética y presentó su dispositivo experimental. El derecho a inventar el fenómeno de la inducción electromagnética sólo puede pertenecer a Faraday, y el derecho a inventar el transformador también es ilegal. Aunque, lamentablemente, Henry pasó por alto el descubrimiento del fenómeno de la inducción electromagnética y la invención del transformador, su contribución a la electricidad y la invención del transformador es obvia para todos. Vale la pena mencionar especialmente que el dispositivo experimental de Henry está más cerca de un transformador universal moderno que de una bobina de inducción de Faraday.
Primero anunció su experimento de inducción electromagnética y presentó su dispositivo experimental. Por lo tanto, el derecho a inventar el fenómeno de la inducción electromagnética sólo puede pertenecer a Faraday, y el derecho a inventar el transformador tampoco puede pertenecer a Faraday. Aunque, lamentablemente, Henry pasó por alto el descubrimiento del fenómeno de la inducción electromagnética y la invención del transformador, su contribución a la electricidad y la invención del transformador es obvia para todos. Vale la pena mencionar especialmente que el dispositivo experimental de Henry está más cerca de un transformador universal moderno que de una bobina de inducción de Faraday. ?
Según el principio de los transformadores modernos, la bobina de inducción de Faraday es un transformador de doble devanado de circuito magnético cerrado de un solo núcleo. Debido a que no había fuente de alimentación de CA en ese momento, era un transformador de pulso original, y el transformador Henry era un transformador de pulso de doble devanado de circuito magnético de circuito abierto de dos núcleos original.
En 1835, el físico estadounidense C.J. Page (1812 ~ 1868) fabricó una bobina de inducción como se muestra en la Figura 4. Esta bobina fue el primer autotransformador del mundo, que utilizaba las vibraciones de un martillo automático para hacer que el mercurio abriera o rompiera un circuito. La fuerza electromotriz inducida en la bobina secundaria puede hacer que el tubo de vacío de 4,5 pulgadas de largo genere una chispa eléctrica.
En 1837, el pastor británico N.J. Callan dividió el transformador Page en dos partes sin conexión eléctrica (Figura 5). Cuando se enciende el interruptor M y se desconecta el circuito de la bobina A, se generarán chispas entre los dos extremos de la bobina b.
Al igual que los transformadores de Faraday y Henry, los transformadores de Page y Callan son dispositivos que funcionan con CC intermitente y solo pueden usarse para observación experimental y no tienen valor de aplicación práctica.
El técnico alemán H.D. Korff (1803 ~ 1877) fue un gran contribuyente a la historia de la invención de los transformadores. Nació en Alemania, posteriormente se instaló en París y estableció su propio taller de fabricación de maquinaria de precisión. Rum Korff no tenía logros teóricos, pero era bueno estudiando las sugerencias de otras personas y utilizó su ingenio para ponerlas en práctica, fabricando algunas bobinas de inducción excelentes. En 1842, bajo la dirección de Masson y Brequet, se inició la investigación sobre el transformador Callan. La primera bobina de inducción se fabricó en 1850. En 1851 patentó la primera bobina de chispa de inducción (transformador). La bobina de inducción de Rum kolff se muestra en las Figuras 6 y 7. El núcleo está hecho de alambre de hierro dulce, la bobina primaria está enrollada alrededor del núcleo y la bobina secundaria está enrollada alrededor de la bobina primaria. La bobina primaria es alimentada por la batería, y el interruptor de mercurio se enciende y apaga repetidamente a través del mecanismo del núcleo de hierro magnetizado, lo que hace que la bobina del lado primario pase a través de CC pulsante y cambie repetidamente su dirección. En la bobina secundaria se induce corriente alterna. Las bobinas de inducción Rum Kolff son una gran mejora con respecto a las bobinas de inducción anteriores. En primer lugar, el aislamiento de la bobina secundaria es más confiable. La bobina está enrollada con alambre de cobre esmaltado, la capa de la bobina está aislada con papel o pintura y la bobina secundaria y la bobina primaria están separadas por un tubo de vidrio; en segundo lugar, utiliza Rum Kolff; El invento de E.English y C.Bright divide la bobina secundaria en varias secciones, las separa una de otra y luego las une. Esto permite que los puntos con mayores diferencias de potencial (terminales de salida S-S) estén más alejados. Más tarde, Rum Kolff realizó mejoras en la bobina, como cambiar el interruptor de mercurio utilizado anteriormente por un interruptor de alcohol, que puede eliminar las chispas de conmutación y prevenir la oxidación, además, también conectó un condensador a la bobina primaria para aumentar el voltaje inducido; Debido a su alta potencia, las bobinas de Rum kolff se pueden utilizar no sólo para experimentos sino también para terapias de descarga. Por tanto, se puede decir que la bobina de inducción de Rum kolff es el primer transformador con valor práctico.
Para obtener una chispa mayor, en 1856, el electricista británico C.F. Varley (1828 ~ 1883) también mejoró el transformador Callan. Usó un interruptor bipolar de doble posición para cambiar la dirección de la corriente hacia adelante y hacia atrás, haciendo que la corriente en la bobina A cambiara de dirección alternativamente, induciendo corriente alterna en la bobina b. En 1862, Morris, Weave y Moncktom obtuvieron una patente. para el uso de bobinas de inducción para generar corriente alterna.
En 1868, el físico británico W.R. Grove (1811 ~ 1896) utilizó el dispositivo que se muestra en la Figura 9 para conectar la fuente de alimentación de CA V a la bobina A, y obtuvo diferentes voltajes en la corriente CA de la bobina b. , por lo que la bobina de inducción de Grove fue en realidad el primer transformador de CA del mundo.
Después de Grove, muchas personas realizaron investigaciones sobre bobinas de inducción e hicieron algunas sugerencias para mejorarlas. Por ejemplo, el estadounidense J.B. Fuller realizó un estudio teórico sobre bobinas de inducción a principios de la década de 1970 en 65438-2009, y propuso que la bobina de inducción debería utilizar un núcleo de hierro cerrado y que la bobina primaria debería conectarse en paralelo en lugar de en serie como la mayoría de las bobinas de inducción se utilizaban en ese momento. Pero su idea sólo fue discutida con su jefe antes de su muerte, y no fue hasta que se descubrió su manuscrito poco después de su muerte. En febrero de 1879, se compilaron y publicaron sus manuscritos y se hizo pública su idea de una bobina de inducción.
En 1876, el físico ruso Yablohkov (лняълочков, 1847 ~ 1894). Esta bobina de inducción es en realidad un transformador monofásico sin núcleo cerrado.
En 1882, el ingeniero ruso Usagin demostró por primera vez en Moscú un transformador de alto voltaje con bobinas de inducción elevadoras y reductoras.
2 Generador secundario Goland-Gibbs
Después de la década de 1980, la corriente alterna entró en la vida social humana y muchas personas también entendieron el principio de los transformadores. Es natural pensar en utilizar transformadores en circuitos de CA reales. L. Gaul Land de Francia (1850 ~ 1888) y J.D. Gibbs de Gran Bretaña tomaron la iniciativa en este sentido e hicieron grandes contribuciones. El 3 de septiembre de 1882 solicitaron la primera patente para una bobina de inducción y su sistema de suministro de energía en el Reino Unido (℞. 4362). Llamaron a esta bobina de inducción "generador secundario". La Figura 12 es un diagrama esquemático del generador secundario Goland-Gibbs. La relación entre el número de devanados primarios y el número de devanados secundarios es 1:1. El devanado primario está conectado en serie y el devanado secundario está dividido en varias secciones, que están conectadas a la lámpara 1 respectivamente. El generador secundario (transformador) de Gorland-Gibbs es un transformador de núcleo abierto que controla el voltaje empujando y tirando del núcleo. Para las bobinas primarias todavía insisten en estar conectadas en serie (aunque Maxwell demostró en 1865 que si las bobinas primarias lo están). Conectado en serie, el voltaje secundario no se puede controlar solo).
En 1882, el 7 de octubre de 100, fabricaron el primer generador secundario de 3000 V/100 V. En 1983, fabricaron un generador secundario con una capacidad de aproximadamente 5 kVA, en Londres. Se exhibió en una pequeña feria de electricistas. en los suburbios. En aquella época suministraron varios transformadores pequeños al London City Railway. En 1884, exhibieron su transformador en Turín, Italia, y realizaron transmisión de energía CA a largas distancias. Se utiliza un transformador de circuito magnético abierto en un sistema de transmisión de energía CA en serie para transmitir energía CA de 30 kW y 133 Hz a una distancia de 40 km. También vendieron varios transformadores similares en ese momento, que eran transformadores experimentales vendidos al físico italiano Ferraris (1847 ~ 1897). El núcleo del transformador es un núcleo de circuito abierto compuesto de cables de hierro. La bobina primaria consta de 445 vueltas (vueltas) de una lámina de cobre de 0,25 mm de espesor, pero están divididas en cuatro secciones en la dirección de la altura. Las cuatro secciones de la bobina secundaria están conectadas en serie o en paralelo a través del enchufe frontal, cambiando así el voltaje de salida de la bobina secundaria. Otro generador secundario de alto Rand-Gibbs, este generador secundario puede cambiar la potencia de salida ajustando el voltaje de salida.
El 4 de marzo de 1884, Gorland y Gibbs solicitaron la primera patente (℞. 297924) sobre un transformador de núcleo de circuito abierto en los Estados Unidos, "Aparato para generar y utilizar corrientes secundarias";
En 1885, Gorland y Gibbs se inspiraron en los transformadores de la fábrica Guntz para estudiar transformadores con estructuras centrales de circuito cerrado. El 6 de marzo de 1886 solicitaron una patente para un transformador de circuito magnético cerrado en Estados Unidos (℞. 351589). 1886 Generador secundario Goland-Gibbs de circuito cerrado con núcleo de hierro.
Transformador Ziborovsky-Derry-Brash (Z-D-B)
Aunque el generador secundario (transformador) Gorland-Gibbs abrió el campo de aplicación práctica de los transformadores, este tipo de transformador tiene algunas deficiencias inherentes. en la etapa inicial, como circuito abierto del núcleo, devanado primario en serie, etc. Tres jóvenes ingenieros de la fábrica húngara de Ganz, Blache (O.T. Blathy, 1860 ~ 1939) y C. Zipernowsky (1853 ~ 1942), fueron los primeros en cuestionar esto e hicieron mejoras.
Blache entró en la fábrica de Gonz en 1883 y ejerció como director técnico durante mucho tiempo. Hizo muchos inventos en su vida y obtuvo más de 100 patentes, entre transformadores, reguladores de voltaje, generadores de turbinas, etc. Blache fue una de las primeras personas en estudiar el funcionamiento paralelo de alternadores. También inventó muchos programas de diseño de motores y métodos de cálculo de diseño. Además, introdujo por primera vez el término "transformador" en 1885. Este término conciso y vívido fue rápidamente reconocido y aceptado por la gente, y pronto reemplazó a términos anteriores como "bobina de inducción" y "generador secundario" y todavía se utiliza en la actualidad.
Zibonovsky fue uno de los fundadores del departamento eléctrico de la fábrica Gunz, fundada en 1878. Del 65438 al 0893 fue nombrado Profesor de Electricidad en la Universidad Técnica de Budapest, Hungría.
Obtuvo más de 40 patentes durante su vida y fue presidente de la Sociedad Electrotécnica Húngara durante 30 años.
Delhi se añadió a la fábrica de Gonzales en 1882. Lleva mucho tiempo trabajando en el departamento de ventas, pero sabe mucho sobre motores y transformadores. Una vez diseñó un alternador de excitación compuesta e inventó el motor de repulsión de doble cepillo que lleva su nombre: el motor Delhi.
En 1884 se celebró en Turín, Italia, la Exposición de Ciencia y Tecnología. Un grupo de técnicos de las fábricas de Blache y Gonz visitaron la exposición y vieron en exhibición el generador secundario Gorland-Gibbs. Blache era entonces muy consciente de las enormes perspectivas de desarrollo de este generador secundario y observó las ventajas y desventajas de este transformador. En la exposición, Blatche le preguntó una vez a Gauland: "¿Por qué no utiliza un núcleo de hierro de circuito cerrado en su generador secundario?" Gauland respondió sin pensar: "Es peligroso y antieconómico utilizar un núcleo de hierro de circuito cerrado". /p >
En julio de 1884, después de que Blatche regresara a Budapest desde Turín, inmediatamente les contó a Ziborowski y Dalí lo que vio y escuchó en la Exposición de Turín, y decidieron mejorar inmediatamente el experimento del transformador. Blache sugirió utilizar un núcleo de circuito cerrado y Zibnovsky sugirió cambiar la conexión en serie del devanado primario a una conexión en paralelo y realizó experimentos de investigación con Delhi. El 7 de agosto de 1884 lanzaron un transformador con un núcleo de circuito magnético cerrado en el almacén experimental de la fábrica de Ganz (Figura 18).
En el invierno de 1884, Derry presentó su invento en la Federación de Comercio de Viena. 1885 65438 + 2 de octubre Zibernowski y Deli solicitaron la primera patente en Austria sobre el funcionamiento en paralelo de transformadores (℞. 37/101). El 2 de febrero del mismo año, los tres solicitaron una segunda patente de transformador en Austria y Alemania (patente austriaca ℞. 35/2446, patente alemana ℞. 40414).
El primer transformador (1400W, f=Hz, 120/72V, relación de transformación 1,67) fabricado por la fábrica de Gonz en septiembre de 1884 fue un transformador monofásico con núcleo de circuito cerrado (alambre de hierro). Ese mismo año se fabricaron otros cuatro transformadores en la fábrica de Gonz.
El 1 de mayo de 1885 se inauguró la Exposición Nacional Húngara en Brapes. La corriente generada por un alternador monofásico de 150 V y 70 Hz se reduce a través de 75 transformadores de 5 kVA (núcleo cerrado, paralelo, tipo carcasa) en la fábrica de Gonzales, iluminando 1.067 bombillas Edison en el recinto de la Expo. Es espectacular. Por lo tanto, más tarde se conmemoró el 1 de mayo de 1885 como la fecha de nacimiento de los transformadores prácticos modernos. La Feria de Budapest hizo famosa a la fábrica Gunz en todo el mundo y la fábrica recibió muchos pedidos durante la feria.
El transformador Ziberovsky-Delhi-Blache (Z-D-B) es un hito importante en la historia del desarrollo de la tecnología de transformadores. Su estructura básica, como el núcleo de circuito cerrado y la conexión en paralelo del lado primario, todavía se utiliza en la actualidad. . Se puede decir que el transformador Z-D-B básicamente dio forma a la estructura de los transformadores modernos. Desde entonces, los transformadores han entrado oficialmente en el campo de la transmisión y distribución de corriente CA, promoviendo efectivamente la popularización y aplicación de la corriente CA y promoviendo el desarrollo de motores de CA modernos.
En 1888, la fábrica Gunz transfirió los derechos de patente de transformadores a Siemens-Halske. Pronto, otras dos empresas alemanas también compraron los derechos de patente de transformadores de la fábrica de Gonzales. En 1890, empresas francesas y españolas también adquirieron la patente del transformador Gonz. A partir de finales de la década de 1980, los transformadores se hicieron rápidamente populares en Europa. En 1889, se produjeron un total de 1.000 transformadores y en 1899, el número superó los 10.000. Antes de la década de 1920, la fábrica de Gonzales seguía siendo líder mundial en la fabricación de transformadores.
¿La difusión y desarrollo de la tecnología de transformadores en Estados Unidos?
65438+A principios de la década de 1980, cuando los europeos trabajaban arduamente para mejorar los transformadores y explorar sus campos de aplicación, la American Edison Company, al otro lado del océano, estaba inmersa en el éxito del sistema DC y la Se ignoran los enormes beneficios que generó. Pero en ese momento, W. Westinghouse (1846 ~ 1914), que comenzó con los frenos de aire de los trenes, estaba tratando de involucrarse en el campo de las comunicaciones. En la primavera de 1885 viajó por Europa, visitó Londres y Budapest, y también se puso en contacto con inventores europeos de la época.
Estaba muy interesado en los generadores secundarios Gorland-Burgis e inmediatamente decidió comprar varios generadores secundarios. En mayo de 1885, Pantaleoni, un joven ingeniero de la Westinghouse Air Brake Company, regresó a Italia para asistir al funeral tras la muerte de su padre. Mientras visitaba a su profesor universitario en Turín, conoció a Gaulande, que estaba en la Feria Tecnológica de Turín. En aquella época Gauland estaba instalando un sistema de comunicación entre Lanzo y Circe. Pantalianli se mostró muy interesado e inmediatamente envió un telegrama a Westinghouse informando de sus impresiones. Westinghouse se lo tomó muy en serio y llamó a Pantaleni y le pidió que se pusiera en contacto con Gowland Company para comprar los derechos exclusivos de los transformadores solicitados por Gowland Company y Gibbs Company en los Estados Unidos. Después de negociaciones amistosas, Goland aceptó la solicitud de Westinghouse.
El 1 de septiembre de 1885, el generador secundario Camlan-Gibbs y el alternador monofásico Siemens encargados por la Westinghouse Air Brake Company fueron enviados desde Europa a Estados Unidos.
1885 165438+El 23 de octubre, R. Belfield llegó a Pittsburgh, EE. UU. como representante plenipotenciario de Goldland-Gibbs Company, transfirió la tecnología de transformadores a Westinghouse Air Brake Company y ayudó a la empresa a diseñar un nuevo ( circuito cerrado) núcleo) transformador. El 5 de octubre de 1886 (65438), fue a Great Barrington para ayudar a W. Stanley (entonces asistente en Westinghouse) en la construcción. Opera la línea de transmisión de CA de 3000 voltios de Great Barrington. El 20 de marzo de 1886, se completó y puso en funcionamiento la primera línea de transmisión de CA en los Estados Unidos, ¡lo que marcó el verdadero comienzo de la era eléctrica en los Estados Unidos!
Además de atraer talentos, comprar patentes, encargar equipos y desarrollar sistemas de CA y transformadores con la valentía de un industrial, Westinghouse también se dedicó a la investigación de transformadores. El 8 de octubre de 1886, 65438, fundó la Westinghouse Electric Company, logrando grandes avances en el campo eléctrico (principalmente corriente alterna) y entrando oficialmente en la investigación y producción industrial de transformadores. En febrero de 1886, se solicitaron dos patentes estadounidenses (℞. 342552 y ℞. 342553) para sistemas de distribución de energía y transformadores de núcleo de circuito cerrado. La Figura 23 muestra el primer transformador de Westinghouse. En 1888, Westinghouse fabricó 40 transformadores de luz de 2 kW. En 1891, Westinghouse fabricó el primer transformador lleno de aceite (voltaje de 10 kV) (Figura 24).
En marcado contraste con la exploración y el desarrollo activo de la industria de los transformadores por parte de Westinghouse, la indiferencia y la actitud miope de Edison hacia los transformadores. En ese momento, las luces eléctricas y los generadores de CC de Edison Electric Company dominaban el continente norteamericano y se exportaban a Europa. Edison se mostró complaciente, desdeñoso con el emergente sistema de suministro de energía de CA y un poco hostil (esto plantó las semillas para la futura guerra AC-DC en los Estados Unidos). En 1885, el representante de la Compañía Edison, J.W. Lieb, visitó la Exposición de Turín y vio en exhibición el sistema de distribución de energía de CA y los transformadores. Pero Li Bo, al igual que Edison, era un activista acérrimo de DC. Hizo una presentación a Edison, informándole de sus impresiones y criticando los sistemas de distribución de CA y los transformadores expuestos. Este informe también fortaleció la determinación de Edison de oponerse a la corriente alterna. En 1886, Blatche viajó a los Estados Unidos y conoció a Edison. Las dos partes firmaron un acuerdo y Edison Company invirtió 20.000 dólares estadounidenses para comprar los derechos exclusivos de patente de los transformadores aplicados por Ganz Factory en Estados Unidos. Sin embargo, Edison simplemente no quería desarrollar transformadores y sistemas de CA. La firma de este acuerdo es solo una estrategia para que otras empresas desarrollen sistemas y transformadores de CA. Por tanto, la consecuencia directa de este acuerdo en papel es obstaculizar la promoción y aplicación de los transformadores Z-D-B en Estados Unidos. Esta situación no cambió fundamentalmente hasta que Edison se fusionó con General Electric Company en 1892.
En la historia del desarrollo de transformadores en Estados Unidos, otras dos personas también hicieron contribuciones imborrables. Se trata de W. Stanley (1856 ~ 1927) y N. Tesla (1856 ~ 1943).
Stanley comenzó a contactar con AC en 1883 y mantuvo discusiones en profundidad sobre el papel de los transformadores en los sistemas de CA. En repetidas ocasiones llamó al transformador "el corazón del sistema de CA". De 1883 a 1884 trabajó en transformadores en su pequeño laboratorio. En febrero de 1884, Westinghouse Company lo contrató como su asistente, responsable del diseño y fabricación de sistemas de CA y transformadores.
El 29 de septiembre de 1885, se fabricó y probó en el taller de Westinghouse Air Brake Company el primer transformador en los Estados Unidos con un devanado primario paralelo y un núcleo de circuito magnético cerrado (Figura 25). En 1885, el 23 de octubre de 10, solicitó la primera patente (℞. 49612) sobre un transformador de núcleo de circuito cerrado en los Estados Unidos el 23 de octubre de 165438 del mismo año, presentó tres patentes, incluida una de potencia; sistema de distribución para transformadores Dos patentes (℞. 372943 y ℞. 372944) y una patente de transformador de núcleo de circuito abierto (℞. 3738+060). En 1885 65438 + febrero, presidió la construcción del primer sistema de transmisión de CA en los Estados Unidos: el sistema de transmisión de CA Great Barinto. El 20 de marzo de 1886, el sistema estuvo terminado y operativo. Dejó Westinghouse Electric Company en 1890. En 1891, fundó Stanley Electrical Manufacturing Company en Pittsfield para continuar desarrollando transformadores. La Figura 26 muestra el transformador comercial de Stanley. En 1891, Stanley Company construyó un transformador comercial de 25 kVA. En 1892, Stanley Company desarrolló un transformador de 15 kV, que permitió que el voltaje de transmisión de CA en los Estados Unidos superara los 10 kV de una sola vez, abriendo así la puerta a la transmisión de energía de alto voltaje. Stanley también se ganó la reputación de "padre de la transmisión eléctrica". En 1903, la empresa se fusionó con GE Corporation. En GE, continuó dirigiendo el desarrollo de transformadores de GE. Por lo tanto, las primeras tecnologías de transformadores de Westinghouse y GE son del mismo origen y ambas adoptan estructuras de transformadores de carcasa. No fue hasta 1918 que Ge cambió de opinión y se separaron.
Tesla es un científico croata estadounidense conocido como el "genio eléctrico". Sus contribuciones a los sistemas y motores de CA son mundialmente famosos. En 1888, fue contratado para trabajar para Westinghouse y también logró logros en el campo de los transformadores. En 1890, dejó Westinghouse para iniciar su propio negocio y continuó estudiando transformadores. La Figura 28 es el principio del transformador de alta frecuencia de Tesla inventado en 1891, y la Figura 29 es el diagrama de restauración del transformador de alta frecuencia de Tesla. El devanado primario del transformador consta de 12 vueltas de alambre de cobre de φ5 mm, enrollado en un tubo de vidrio de 55 mm. La bobina secundaria tiene 380 vueltas, alambre de cobre de 0,2 mm, enrollado en un tubo de vidrio de φ 113 mm. Las bobinas primaria y secundaria se colocan en un tubo de vidrio con una altura de 50 cm y un diámetro interior de φ16,5 cm, y se sumergen en aceite mineral aislante. La bobina primaria está conectada al circuito de oscilación y se puede obtener una corriente de alta frecuencia de 105 ~ 106 Hz en ambos extremos de la bobina secundaria y se pueden observar chispas obvias. Este transformador se ha utilizado para estudiar fenómenos de oscilación eléctrica de alta frecuencia y a través de él se ha observado el efecto piel.
El nacimiento del transformador trifásico
El generador secundario Gorant-Gibbs y el transformador Z-D-B son ambos transformadores monofásicos del científico ruso Dolivo, conocido como el "padre del transformador trifásico". corriente alterna" -Dobrowski inventó el transformador trifásico. En 1888, propuso que la corriente trifásica podría producir un campo magnético giratorio e inventó el generador síncrono trifásico y el motor trifásico de jaula de ardilla. En 1889, para solucionar el problema de la transmisión de corriente trifásica y el suministro de energía, comenzó a estudiar los transformadores trifásicos. Comparado con los transformadores monofásicos de la época, el transformador trifásico Dolivo-Dobrovski no tenía mucha diferencia entre el devanado primario y el devanado secundario. La principal diferencia era la disposición del núcleo. En ese momento, solicitó una patente para el núcleo del transformador trifásico n.° 1. Las tres columnas centrales están dispuestas vertical y simétricamente a lo largo de la dirección circunferencial y están conectadas hacia arriba y hacia abajo mediante dos anillos de yugo. Esta estructura es similar al monasterio de la Europa medieval, por eso se le llama "Tipo Tempel", como se muestra en la Figura 30(a). Posteriormente se desarrolló una estructura "parecida a un templo", como se muestra en la Figura 30(b) y la Figura 30(c). En 1891, Siemens adoptó por primera vez un núcleo de estructura de hierro, como se muestra en la Figura 30 (d).
El primer transformador trifásico del mundo apareció en 1891. En agosto de ese año se celebró la Exposición Universal en Frankfurt, Alemania. Para demostrar la transmisión y aplicación de corriente alterna, los organizadores instalaron un grupo electrógeno hidráulico trifásico (210 kVA, 175 km/min, a 445 km de distancia) en la planta de cemento Portland en Laufen, Alemania. Por ello, la empresa alemana General Electric (AEG) y la fábrica suiza de Oerlikon suministraron 4 y 2 transformadores trifásicos respectivamente para el proyecto Laufen-Frankfurt. En Laufen, AEG proporciona dos transformadores elevadores trifásicos (100 kVA cada uno, relación de transformación 1: 160, conexión Y-Y) y Oerlikon proporciona un transformador elevador (150 kVA, relación de transformación 1: 65433).
Las dos subestaciones reductoras en Frankfurt están equipadas respectivamente con dos transformadores reductores trifásicos fabricados por AEG (relación de transformación 123: 1) para suministrar energía al motor, y un transformador reductor trifásico (relación de transformación 116 : 1) producido por Oerlikon Factory para suministrar energía al motor accionado por. La eficiencia máxima del transformador probado alcanzó el 96%. La Figura 31 muestra un transformador trifásico producido por AEG.
6 ¿Otros transformadores?
Además de los Transformers mencionados anteriormente, a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, muchas personas también llevaron a cabo investigaciones sobre Transformers y produjeron varios Transformers, lo que hizo que los primeros Transformers fueran coloridos y proporcionaran a El desarrollo posterior de varios Transformers acumuló valiosas experiencias y lecciones.
El científico británico Ferrante (1864 ~ 1930) estudió los transformadores y obtuvo una patente para un transformador de circuito magnético cerrado en 1885. En 1888, se desarrolló un transformador que utilizaba láminas de hierro dobladas en círculos para formar un núcleo de hierro (Figura 32). En 1891, se produjo un transformador de gran capacidad de 10 kV/2 kV. Su núcleo de hierro estaba compuesto por 10 segmentos. Cada segmento del núcleo estaba compuesto por láminas de hierro circulares. Los espacios entre los segmentos se utilizaban para ventilación y disipación de calor (Figura 33). ).
En 1884, el electricista británico J. Hopkinson (1849 ~ 1898) y su hermano E. Hopkinson (1859 ~ 1922) solicitaron un circuito magnético cerrado.
En 1891, M.W. Mordey diseñó y fabricó un transformador de núcleo laminado para Blache Company (Figura 34).
El electricista estadounidense E. Thomson (1853 ~ 1937) estudió transformadores en el Franklin College ya en 1879. En 1886, fabricó el primer transformador de soldadura con devanado secundario de una sola vuelta. Pronto fabricó un transformador de corriente constante (Figura 35).
Disk y R. Kennedy inventaron una estructura de transformador con un núcleo en forma de H (Figura 36).
En 1889, Swinburne inventó el transformador sumergido en aceite "hedgehog", que todavía se utiliza en la actualidad.
Además, en las décadas de 1980 y 1990, hubo otras personas que estudiaron Transformers, como Mason, Feldman, W. Sturgeon, J.A Fleming, W.B Sons of Eade, I. Chenault, G. Felees, R. Luhrmann, W. Pekert, K. Zich. E. Hospital, F. Uppenborn, A. Urbanitzky, R. E. Crompton, K. D. Mackenzie, G. Forbes, S. Straub, F. Wilkin, M. A.A. Roiti, M. Swinburne, Kittler, etc.
Materiales de referencia:
/dlsb/bdsb/byq/200805/36184 html
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