Трансформаторные битвы

Восьмидесятые годы ХIХ века пошли в историю техники под названием периода "трансформаторных битв". Такое необычное название они получили потому что изобретение трансформатора было одним из сильнейших аргументов в пользу переменного тока. A настоящая бита шла между сторонниками систем постоянного и переменного токов и отражала поиски путей выхода из назревшего энергетического кризиса, связанного с проблемой централизованного производства электроэнергии и передачи ее на большие  расстояния.
   Схематическое изображение будущего трансформатора впервые создано в 1831 г. в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своем приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжении и токов, то есть трансформирования переменного тока. Они демонстрировали индукцию при замыкании и размыкании цепи постоянного тока.
   В 1836 г. ирландский физик Николас Каллан (1799—1864 гг.) изобрел индукционную катушку. В 1838 г. это изобретение повторил американский изобретатель Чарлз Пейдж, по наибольшую известность получил немецкий механик Генрих Румкорф (1803—1877), именем которого впоследствии стали называть индукционную катушку.
   Такие катушки предназначались для получении искрового разряда во вторичной цепи при прерывании постоянного тока и первичной цепи, Катушку Румкорфа применил для дистанционного взрывания мин Б. С. Якоби, В последней трети прошлого пека индукционные катушки получили широкое применение в системах зажигания двигателей внутреннего сгораний.
   П. Н. Яблочков отчетливо понял, роль индукционной катушки как средства электрического разделения цепей переменного тока. Даже самим фактом патентования системы "дробления света" во многих странах он как бы подчеркивал важность нового предложения. 
   Система «дробления света» П. Н. Яблочкова широко демонстрировалась два раза: на Парижской международной электрической выставке в 1881 г. и на Второй Петербургской электротехнической выставке в 1882 г (где всю систему разработал и экспонировал препаратор Московского университета И. Ф. Усагин).
   Бобины, как их тогда называли, имели одинаковое число витков в первичной и вторичной обмотках, а стальной сердечник был разомкнутым и представлял собой стержень, на который наматывались обмотки.   
   В начале 80-х годов становилось все яснее, что система электроснабжения на постоянном токе не имеет перспектив. Из опыта эксплуатации дуговых источников света было установлено оптимальное напряжение, но радиус электроснабжения не превышал нескольких сотен метров. Попытки расширить границы района электроснабжения привели к рождению так называемой трехпроводной системы постоянного тока (110x2=220 В).
   Но основным направлением развития электроэнергетики уже в 80-х годах становится система переменного тока. Новым шагом в использовании трансформаторов с разомкнутым сердечником для распределения электроэнергии явилась «система распределения электричества для производства света и двигательной силы», запатентованная во Франции в 1882 г. Голяром и Гиббсом. 
   Трансформаторы Голяра и Гиббса предназначались уже не только для «дробления» энергии, но и для преобразования напряжения, т.е. имели коэффициент трансформации, отличный от единицы.  в 1883 г. они устанавливаются на подстанциях Лондонского метрополитена, а в 1884 г. - в Турине (Италия). 
   Tрансформатор Голяра и Гиббса В системах дугового освещения, как правило, регулировался ток в цепи последовательно включенных потребителей, но после изобретения ламп накаливания и других приемников, для которых важно поддерживать постоянное напряжение, более целесообразным стало их параллельное включение. 
   Современные трансформаторы имеют замкнутый магнитный сердечник, их первичные обмотки включаются параллельно. Но для схемы «дробления» энергии, предложенной Яблочковым, трансформаторы с разомкнутым сердечником вполне удовлетворяли техническим требованиям, при последовательном соединении первичных обмоток включение и выключение одних потребителей не оказывало существенного влияния на режим работы других.
  При параллельном включении приемников применение трансформаторов с разомкнутыми сердечниками становилось технически не оправданным. Поэтому понятно стремление сконструировать трансформаторы с замкнутой магнитной системой, которые обладают значительно лучшими характеристиками (меньший намагничивающий ток, а следовательно, меньшие потеря и больший кпд).
   Такие трансформаторы были созданы в Англии в 1984 г. братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон. Сердечник этого трансформатора был набран из стальных полос или проводок, разделенных изоляционным материалом, что снижало потери на вихревые токи. На сердечнике помешались, чередуясь, катушки высшего и низшего напряжений.
   Впервые предложение о параллельном включении обмоток трансформаторов высказал Р. Кеннеди в 1883 г., но более всесторонне этот способ соединения был обоснован венгерским электротехником Максом Дери, который в 1885 г. получил патент на параллельное включение первичных и вторичных обмоток трансформаторов и показал преимущество такого включения. Независимо от него аналогичный патент в Англии получил С. Ц. Ферранти. Таковы предпосылки применения трансформаторов с замкнутым сердечником.
   Передача электрической энергии переменным током высокого напряжения оказалась возможной после создания однофазного трансформатора с замкнутой магнитной системой, имевшего достаточно хорошие эксплуатационные показатели. Такой трансформатор в нескольких модификациях (кольцевой, броневой и стержневой) был разработан в 1885 г. венгерскими электротехниками Блати, Дери и  Циперновским, впервые предложившими и сам термин "Трансформатор". В патентной заявке они отмечали важное значение замкнутого шихтованного сердечника, в особенности для мощных силовых трансформаторов. 
   Эти трансформатору содержали все основные элементы современных однофазных конструкций. Венгерские инженеры нашли оптимальные соотношения между расходом меди и стали в трансформаторах и обеспечили своей продукции широкий сбыт на мировом электротехническом рынке, в частности, основанная ими фирма "Ганц и К" осуществила в 1887 г. одну из первых в России установок переменного тока для освещения оперного театра в Одессе.
   На территории завода "Ганц и К", где сто лет назад создавала первый трансформатор, сегодня разместились корпуса завода «Ганц Моваг», выпускающего электропоезда и сложное электрооборудование для энергетики. На заводе есть музей, в котором главное место отведено историк создания трансформатора.
   В 1885 г. фирмой "Вестингауз" был построен первый автотрансформатор, который предложил У. Стенли.
   В конце 80-х годов Д. Свинберн предложил масляное охлаждение трансформаторов.
   Первые системы электроснабжения переменным током рождались в условиях ожесточенной конкурентной борьбы электротехнических фирм, причем эта борьба нередко принимала уродливые формы. За споряшими учеными стояли крупные фирмы. Так, непримиримым борцом против переменного тока в 80-х годах выступил знаменитый Эдисон. А инженер фирмы Эдисона Г. Браун, стремясь заполучить заказ на новый вид продукции, в пылу полемики вызвал публично соперника из фирмы "Вестингауз" на дуэль на электрических стульях. Исход дуэли должен был решить, какой же стул делать: на постоянном или на переменном токе.
   Острота и горький привкус борьбы эпохи трансформаторных битв звучат в следующих словах нашего физика А. Г. Столетова, опубликованных в его сообщении в журнале «Электричество» (1889, №13—14): "Невольно вспоминается та травля, которой подвергались трансформаторы в нашем отечестве, по поводу недавнего проекта фирмы "Ганц и К°" осветить часть Москвы.
   В ученых докладах и в газетных статьях система обличалась, как нечто еретическое, ненациональное и безусловно нерентабельное; доказывалось, что трансформаторы начисто запрещены во всех порядочных государствах Запада и терпятся разве в каком-нибудь Италии, падкой на дешевизну. Защитники "национальности в электричестве" забывали, что первую идею о трансформации тока в технике сами иностранцы приписывают Яблочкову..., что на Всероссийской выставке 1882 года в Москве ранее Голларда, Гиббса и др., весьма определенно демонстрировал г. Усагин, за что награжден медалью».
 
 
 
 






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.