|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Трансформатори. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Трансформатор - статичний електромагнітний пристрій, що має дві або більше індуктивно пов'язані обмотки на якому-небудь магнітопроводі і призначений для перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї або кількох систем (напруг) змінного струму одну або кілька інших систем (напруг), без зміни частоти. Трансформатор здійснює перетворення змінної напруги та/або гальванічну розв'язку в різних областях застосування - електроенергетиці, електроніці і радіотехніці. Конструктивно трансформатор може складатися з однієї (автотрансформатор) або кількох ізольованих дротяних, або стрічкових обмоток (котушок), що охоплюються загальним магнітним потоком, намотаних, як правило, на магнітопровід (сердечник) з феромагнітного магніто-м'якого матеріалу.
Про фізичну сутність явища трансформації струмів вже повідомлялося у розділі, присвяченому телефону. Потрібно, однак, сказати ще кілька слів про винахід цього чудового пристрою, що дозволило вирішити багато великих і малих проблем електротехніки. Цілком логічно стверджувати, що перший трансформатор з'явився одночасно з відкриттям явища електромагнітної індукції. Один із дослідів Фарадея полягав у тому, що він пускав струм від батареї через обмотки котушки. При цьому виникав струм в обмотках другої котушки, що знаходилася поблизу, але ніяк не була пов'язана з першою. Миттєве проходження струму реєструвалося гальванометром. Сам Фарадей, проте, ніколи не використовував цей ефект для перетворення напруги.
В 1848 Румкорф першим звернув увагу фізиків на дивовижні здатності трансформатора створювати струми дуже високої напруги. Але минуло ще кілька років, перш ніж йому вдалося створити модель, що працює, цього приладу. В результаті, в 1852 з'явилася знаменита індукційна котушка Румкорфа, яка відіграла величезну роль в історії техніки. При виготовленні першого трансформатора винахіднику довелося подолати значні труднощі. Для того, щоб збільшити кількість витків в обмотці вторинної котушки, Румкорф повинен був застосовувати дуже тонкий дріт і при цьому ретельно стежити, щоб висока напруга не пробила її ізоляції. Купивши кілька кілометрів тонкого, як волосся, дроту, він ретельно заізолював її, а потім акуратно навив на котушку виток до витка. За допомогою своєї котушки Румкорф міг отримувати коливання струму дуже високої напруги. Постійний струм не піддається трансформації. Для того щоб перетворити постійний струм батареї на змінний, Румкорф послідовно з первинною котушкою включив переривник, який періодично замикав і розмикав струм первинного ланцюга (зазвичай з частотою від декількох десятків до кількох сотень разів на секунду). При замиканні первинного струму від батареї у вторинній обмотці наводилося напруга, яка була вище первинного в такому ж відношенні, в якому знаходилася кількість витків у вторинній та первинній обмотках. При розмиканні струму первинної обмотки у вторинній наводилося ще вищу напругу. Величина його була тим більше, що швидше йшло розмикання струму. Як переривник застосовувалася пружинна пластинка, яка притягувалася сердечником котушки і розмикала ланцюг. Частота переривань залежала від маси та пружності пружини, від кількості витків у первинній обмотці та від напруги батареї.
Протягом кількох десятиліть трансформатори майже не використовувалися у техніці та мали виключно наукове застосування. Лише наприкінці 70-х років індукційні котушки стали широко використовуватися в телефонних апаратах та при влаштуванні електричного освітлення. Справа в тому, що після поширення свічки Яблочкова в Європі електротехніки зіткнулися із так званою проблемою "дроблення" електричної енергії. Вона полягала у наступному. Як правило, від однієї генераторної установки мало харчуватися безліч лампочок. Тим часом, при послідовному з'єднанні багатьох свічок режим роботи мережі ставав нестійким. Згасання лише однієї свічки було рівносильне розриву мережі, після чого гасли та інші свічки. Якщо свічки включалися в ланцюг паралельно, то зазвичай спалахувала тільки та з них, опір якої був найменшим (бо струм, як відомо, завжди йде по лінії найменшого опору). Коли ця свічка повністю вигоріла, спалахнула наступна, опір якої був найменшим, і так далі. Зіткнувшись із цією проблемою, Яблочков запропонував використовувати для "дроблення" енергії індукційні котушки. При цьому з'єднанні в ланцюг послідовно включалися первинні обмотки котушок, а вторинну обмотку, залежно від її параметрів, могли включатися одна, дві, три або більше свічок. Котушки працювали при цьому в режимі трансформатора, даючи на виході потрібну напругу. При згасанні лампи ланцюг не переривався, тож окремі свічки продовжували горіти. З розвитком техніки змінних струмів трансформатори набули важливого значення. У 1882 Голяр і Гіббс взяли патент на трансформатор, який використовувався вже не тільки для "дроблення" енергії, але і для перетворення напруги.
На дерев'яній підставці зміцнювалося кілька вертикальних індукційних котушок, первинні обмотки яких були з'єднані послідовно. Вторинні обмотки ділилися на секції, і кожна секція мала кілька висновків приєднання приймачів струму, які діяли незалежно друг від друга. Опір у первинному ланцюгу (а, отже, і силу струму) можна було регулювати, переміщуючи всередині котушок сердечники. Сердечники первинної та вторинної обмоток були з'єднані між собою, тому ці трансформатори мали розімкнуту магнітну систему. Однак незабаром було помічено, що якщо вторинну та первинну котушки насадити на єдиний сердечник, то трансформатор працюватиме набагато краще – втрати енергії скоротяться, а ККД підвищиться. Перший такий трансформатор із замкнутою магнітною системою був створений у 1884 році англійськими винахідниками братами Джонсом та Едуардом Гопкінсоном.
Серце цього трансформатора було набрано із сталевих смуг чи дротів, розділених ізоляційним матеріалом, що знижувало втрати енергії на вихрові струми. На цей сердечник, чергуючись, поміщали котушки вищої та нижчої напруги. У 1885 році угорський електротехнік Дері довів, що трансформатори повинні включатися в ланцюг паралельно і взяв патент на цей спосіб з'єднання. Лише після цього розпочався промисловий випуск трансформаторів однофазного змінного струму. Оскільки потужні трансформатори зазнавали при своїй роботі значний перегрів, була розроблена система їх олійного охолодження (всередину трансформатора почали поміщати керамічний посуд з маслом). Трансформатори виявилися надзвичайно корисними і за трифазної системи. Взагалі система трифазного струму не отримала б у перші ж роки свого існування такого широкого застосування, якби вона не вирішувала проблеми передачі енергії на великі відстані. Але така передача, як буде показано нижче, вигідна тільки при високій напрузі, яка, у разі змінного струму, виходить за допомогою трансформатора. Трифазна система не представляла принципових труднощів для трансформування енергії, але вимагала трьох однофазних трансформаторів замість одного за однофазної системи. Таке збільшення кількості досить дорогих апаратів не могло не викликати прагнення знайти задовільніше рішення. У 1889 р. Доливо-Добровольський винайшов трифазний трансформатор з радіальним розташуванням сердечників. В цьому випадку обмотки вищої та нижчої напруг кожної фази розташовувалися на відповідних радіальних сердечниках, а магнітний потік полягав на зовнішній оболонці (зовнішньому ярмі). Потім Доливо-Добровольський виявив, що простіше розмістити стрижні з обмотками паралельно, а торці стрижнів (сердечників) з'єднати однаковим ярмом. Тоді вся система виходила компактнішою. Цей тип трансформатора отримав назву "призматичного".
Нарешті, у жовтні 1891 року Доливо-Добровольський взяв патент на трифазний трансформатор із паралельними стрижнями, що у одній площині. Його конструкція виявилася настільки вдалою, що без важливих змін збереглася до наших днів. Автор: Рижов К.В.
▪ Папір ▪ танк ▪ Календар
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Дивовижні властивості винограду в мікрохвильовій печі. ▪ Наносенсор виявить пестициди на фруктах ▪ Модульний ноутбук Framework Laptop
▪ розділ сайту Блоки живлення. Добірка статей ▪ стаття Вікно до Європи. Крилатий вислів ▪ стаття Як росте спаржа? Детальна відповідь ▪ стаття Росічка стелиться. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Скелетно-щілинна антена: міфи та реальність. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Ізоляція електроустановок. Загальні вимоги. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page