|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Transformator. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Transformator - statyczne urządzenie elektromagnetyczne posiadające dwa lub więcej uzwojeń sprzężonych indukcyjnie w dowolnym obwodzie magnetycznym i przeznaczone do przekształcania jednego lub więcej systemów (napięć) prądu przemiennego w jeden lub więcej innych systemów (napięć) za pomocą indukcji elektromagnetycznej, bez zmiany częstotliwości . Transformator wykonuje konwersję napięcia przemiennego i/lub izolację galwaniczną w szerokim zakresie zastosowań - elektroenergetyce, elektronice i radiotechnice. Konstrukcyjnie transformator może składać się z jednego (autotransformator) lub kilku izolowanych uzwojeń drutowych lub taśmowych (cewek) pokrytych wspólnym strumieniem magnetycznym, nawiniętych z reguły na obwód magnetyczny (rdzeń) wykonany z ferromagnetycznego materiału magnetycznie miękkiego.
Fizyczną istotę zjawiska aktualnej przemiany opisano już w rozdziale poświęconym telefonowi. Trzeba jednak powiedzieć jeszcze kilka słów o wynalezieniu tego niezwykłego urządzenia, które umożliwiło rozwiązanie wielu dużych i małych problemów elektrotechniki. Logiczne jest stwierdzenie, że pierwszy transformator pojawił się jednocześnie z odkryciem zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Jednym z eksperymentów Faradaya było to, że przepuszczał prąd z akumulatora przez uzwojenia cewki. W tym przypadku w uzwojeniach drugiej cewki, która była w pobliżu, ale nie była w żaden sposób połączona z pierwszą, pojawił się prąd. Chwilowy przepływ prądu rejestrowano galwanometrem. Sam Faraday jednak nigdy nie wykorzystywał tego efektu do konwersji napięcia.
W 1848 roku Rumkorff jako pierwszy zwrócił uwagę fizyków na niesamowitą zdolność transformatora do wytwarzania prądów o bardzo wysokim napięciu. Ale minęło jeszcze kilka lat, zanim udało mu się stworzyć działający model tego urządzenia. W rezultacie w 1852 roku pojawiła się słynna cewka indukcyjna Ruhmkorffa, która odegrała ogromną rolę w historii techniki. Przy produkcji tego pierwszego transformatora wynalazca musiał pokonać znaczne trudności. Aby zwiększyć liczbę zwojów uzwojenia wtórnego, Ruhmkorff musiał użyć bardzo cienkiego drutu i jednocześnie uważnie obserwować, czy wysokie napięcie nie przebije jego izolacji. Kupiwszy kilka kilometrów drutu cienkiego jak włos, starannie go zaizolował, a następnie starannie nawinął zwój po zwoju na zwój. Za pomocą swojej cewki Ruhmkorf mógł generować bardzo wysokie oscylacje napięcia. Prąd stały nie podlega transformacji. Aby zamienić prąd stały akumulatora na prąd przemienny, Ruhmkorf włączył szeregowo z cewką pierwotną wyłącznik, który okresowo zamykał i otwierał prąd obwodu pierwotnego (zwykle z częstotliwością od kilkudziesięciu do kilkuset razy na druga). Gdy prąd pierwotny był zamknięty z akumulatora, w uzwojeniu wtórnym indukowano napięcie, które było wyższe od pierwotnego w stosunku liczby zwojów w uzwojeniu wtórnym i pierwotnym. Kiedy prąd pierwotny został otwarty, w obwodzie wtórnym indukowano jeszcze wyższe napięcie. Jego wartość była tym większa, im szybciej szedł prąd otwarcia. Jako przerywacz zastosowano płytkę sprężynową, która była przyciągana przez rdzeń cewki i otwierała obwód. Częstotliwość przerw zależała od masy i sprężystości sprężyny, liczby zwojów uzwojenia pierwotnego oraz napięcia akumulatora.
Przez kilkadziesiąt lat transformatory prawie nie były wykorzystywane w technologii i miały wyłącznie zastosowania naukowe. Dopiero pod koniec lat 70. cewki indukcyjne zaczęły być szeroko stosowane w telefonach i oświetleniu elektrycznym. Faktem jest, że po rozprzestrzenieniu się świecy Yablochkov w Europie inżynierowie elektrycy stanęli przed tak zwanym problemem „zmiażdżenia” energii elektrycznej. Była następująca. Z reguły wiele żarówek miało być zasilanych z jednego agregatu prądotwórczego. Tymczasem, gdy wiele świec zostało połączonych szeregowo, tryb pracy sieci stał się niestabilny. Wygaśnięcie tylko jednej świecy było równoznaczne z zerwaniem sieci, po czym zgasły pozostałe świece. Gdyby świece były połączone równolegle do obwodu, to zwykle zapalałaby się tylko ta o najmniejszym oporze (bo prąd, jak wiadomo, zawsze płynie po linii najmniejszego oporu). Gdy ta świeca całkowicie się wypaliła, zapaliła się następna, której opór był najmniejszy, i tak dalej. W obliczu tego problemu Yablochkov zasugerował użycie cewek indukcyjnych do „zmiażdżenia” energii. Przy takim połączeniu uzwojenia pierwotne cewek łączono szeregowo, aw uzwojeniu wtórnym można było umieścić jedną, dwie, trzy lub więcej świec, w zależności od jego parametrów. Cewki pracowały jednocześnie w trybie transformatorowym, dając na wyjściu wymagane napięcie. Gdy lampka zgasła, obwód nie został przerwany, dzięki czemu poszczególne świece nadal się paliły. Wraz z rozwojem technologii prądu przemiennego transformatory stały się ważne. W 1882 roku Golyar i Gibbs zdobyli patent na transformator, który służył nie tylko do „kruszenia” energii, ale także do konwersji napięcia.
Na drewnianym stojaku zamocowano szereg pionowych cewek indukcyjnych, których uzwojenia pierwotne połączono szeregowo. Uzwojenia wtórne podzielono na sekcje, a każda sekcja miała parę zacisków do podłączenia odbiorników prądu, które działały niezależnie od siebie. Rezystancję w obwodzie pierwotnym (a w konsekwencji natężenie prądu) można regulować, przesuwając rdzenie wewnątrz cewek. Rdzenie uzwojenia pierwotnego i wtórnego nie były ze sobą połączone, więc transformatory te miały otwarty układ magnetyczny. Szybko jednak zauważono, że jeśli uzwojenie wtórne i pierwotne zostaną umieszczone na jednym rdzeniu, transformator będzie działał znacznie lepiej - zmniejszą się straty energii, a sprawność wzrośnie. Pierwszy taki transformator z zamkniętym systemem magnetycznym został stworzony w 1884 roku przez angielskich wynalazców, braci Johnsa i Edwarda Hopkinsonów.
Rdzeń tego transformatora wykonano z taśm lub drutów stalowych oddzielonych materiałem izolacyjnym, co ograniczyło straty energii spowodowane prądami wirowymi. Na rdzeniu tym umieszczono naprzemiennie cewki o wyższym i niższym napięciu. W 1885 r. węgierski inżynier elektryk Dery udowodnił, że transformatory należy łączyć równolegle w obwód i opatentował ten sposób łączenia. Dopiero potem rozpoczęła się przemysłowa produkcja jednofazowych transformatorów prądu przemiennego. Ponieważ transformatory o dużej mocy ulegały znacznemu przegrzaniu podczas pracy, opracowano układ chłodzenia oleju (wewnątrz transformatora umieszczono naczynie ceramiczne z olejem). Transformatory okazały się niezwykle przydatne również w systemie trójfazowym. Ogólnie rzecz biorąc, system prądu trójfazowego nie byłby tak szeroko stosowany w pierwszych latach swojego istnienia, gdyby nie rozwiązywał problemów przesyłu energii na duże odległości. Jednak taka transmisja, jak zostanie pokazane poniżej, jest korzystna tylko przy wysokim napięciu, które w przypadku prądu przemiennego uzyskuje się za pomocą transformatora. System trójfazowy nie przedstawiał zasadniczych trudności w transformacji mocy, ale wymagał trzech transformatorów jednofazowych zamiast jednego z systemem jednofazowym. Taki wzrost liczby dość drogich urządzeń nie mógł nie wzbudzić chęci znalezienia bardziej satysfakcjonującego rozwiązania. W 1889 r. Dolivo-Dobrovolsky wynalazł trójfazowy transformator z promieniowym układem rdzeni. W tym przypadku uzwojenia wysokiego i niskiego napięcia każdej fazy znajdowały się na odpowiednich rdzeniach promieniowych, a strumień magnetyczny był na zewnętrznej powłoce (jarzmie zewnętrznym). Następnie Dolivo-Dobrovolsky stwierdził, że łatwiej jest umieścić pręty z uzwojeniami równolegle i połączyć końce prętów (rdzenie) tym samym jarzmem. Wtedy cały system okazał się bardziej zwarty. Ten typ transformatora nazywa się „pryzmatycznym”.
Wreszcie w październiku 1891 r. Dolivo-Dobrovolsky opatentował transformator trójfazowy z równoległymi prętami umieszczonymi w tej samej płaszczyźnie. Jego konstrukcja okazała się na tyle udana, że przetrwała do dziś bez zasadniczych zmian. Autor: Ryzhov K.V.
▪ Linotyp
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ LMX9838 — moduł Bluetooth z profilem portu szeregowego ▪ Stworzono kryształ, który załamuje światło lepiej niż wszystkie substancje
▪ sekcja witryny Rzeczy szpiegowskie. Wybór artykułów ▪ artykuł Jelito cienkie. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czym jest rosa? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Euonymus Europejski. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Elektroniczny poziom hydrauliczny. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony