Історія трансформатора. Частина 4.

Трансформатори використовуються в системах передачі електроенергії

Багато фахівців шукали способи передачі електроенергії при більш високій напрузі в порівнянні з тим, що було потрібно в споживаючих пристроях.

У 1884 р Вестінгауз найняв молодого інженера Вільяма Стенлі, у якого виникла ідея скористатися трансформатором для вирішення електроенергії. Дізнавшись про роботу Голара і Гіббса, він порадив Вестінгауз придбати патенти на трансформатор.

Стенлі був переконаний у перевагах паралельних схем з'єднання, і до початку літа 1885 р їм вже було створено кілька трансформаторів з сердечниками замкнутої форми.

Незабаром в зв'язку з погіршенням стану здоров'я Стенлі змушений був виїхати разом зі своєю лабораторією з промислового задимленого Піттсбурга. З схвалення Вестінгауз він переселився в Грейт-Беррінгтон, шт. Массачусетс, де продовжував працювати над трансформаторами.

Тим часом Вестінгауз, ще не до кінця переконаний в ефективності паралельного з'єднання, експериментував з різними комбінаціями вторинних генераторів Голара і Гіббса разом з іншим піонером в області електротехніки Олівером Б. Шелленбергера.

Трансформатори Стенлі - Вестінгауз

До грудня 1885 р успіхи, досягнуті Стенлі, нарешті, переконали Вестінгауз і він разом з Шелленбергом і ще одним блискучим інженером Альбертом Шмідомм приступив до вдосконалення трансформатора Стенлі, з тим щоб він (на відміну від угорського тороідальний пристрої) став простим і дешевим у виробництві .

Спочатку сердечник виготовлявся з тонких залізних пластин у формі літери М. Обмотки з ізольованого мідного дроту намотувалися на горизонтальну частину сердечника, вільні кінці якого замикалися додатковими шарами залізних смужок.

Стенлі запропонував виготовляти залізні пластини у формі літери Ш, щоб центральний стрижень можна було легко вставляти в заздалегідь намотану котушку. Ш-образні пластини вкладалися в чергуються протилежних напрямках, а на кінці пластин вкладалися прямі залізні смужки для замикання магнітного ланцюга. Ця конструкція трансформатора застосовується і в наші дні.

Сердечники перших трансформаторів Стенлі - Вестінгауз складалися з тонких пластин листової сталі і характеризувалися значними втратами на гістерезис - так називається ефект "запам'ятовування" в магнітних матеріалах, що зменшує коефіцієнт корисної дії трансформатора. Ці втрати поступово стали знижуватися за рахунок ретельного підбору сортів стали.

Шлях до сучасних трансформаторів

На початку 1900-х років англійський дослідник-металург Роберт Хедфілд провів серію експериментів для встановлення впливу добавок на властивості заліза. Лише через кілька років йому вдалося поставити замовникам першу тонну трансформаторної сталі з добавками кремнію.

Наступний великий стрибок в технології виробництва сердечників був зроблений на початку 30-х років XX ст, коли американський металург Норман П. Гросс встановив, що при комбінованому впливі прокату і нагрівання у кременистої стали з'являються неабиякі магнітні властивості в напрямку прокатки: магнітне насичення збільшувалася на 50 %, втрати на гістерезис скорочувалися в 4 рази, а магнітна проникність зростала в 5 разів.

Втім, удосконалення трансформаторів і схем електроживлення радіоелектронних пристроїв, заснованих на їх застосуванні, триває донині.

Автор статті: Олександр Семенов. За матеріалами журналу Scientific American