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线圈的游戏——变压器
来源:欧洲杯线上买球   发布:2016/3/1

1831年8月29日,法拉第通过实验发现了电磁感应现象。法拉第进行这个实验的装置(法拉第感应线圈)实际上是世界上第一只变压器雏形,以后法拉第又作了数次实验,同年10月28日还制成了第一台圆盘式直流发电机。同年11月24日,法拉第向英国皇家学会报告了他的实验及其发现,从而使法拉第被公认为电磁感应现象的发现者,他也顺理成章地成为变压器的发明人。变压器根据电磁感应定律,将交流电变换为同频率、不同电压交流电,因此,变压器是随着电磁感应现象的发现而诞生,经过许多科学家不断完善、改进而形成的。

 现代变压器主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)。主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器(电炉变、整流变、工频试验变压器、调压器、矿用变、音频变压器、中频变压器、高频变压器、冲击变压器、仪用变压器、电子变压器、电抗器、互感器等)。

  实际上最早发明变压器的是美国著名科学家亨利。1830年8月,进行磁生电实验。实际上,亨利这个实验是电磁感应现象的非常直观的关键性实验,亨利这个实验装置也实际上是一台变压器的雏形。但是,亨利做事谨慎,他没有急于发表他的实验成果,他还想再做一些实验。然而假期已过,他只得将这件事搁置一旁。后来他又进行了多次实验,直到1832年才将实验论文发表在《美国科学和艺术杂志》第7期上。

但是,在此以前,法拉第首先公布了他的电磁感应实验,介绍了他的实验装置,因此电磁感应现象的发明权只能归法拉弟,变压器的发明权也非法拉弟莫属了。亨利虽然非常遗憾地与电磁感应现象的发现权和变压器的发明权擦肩而过,但他在电学上的贡献、对变压器发明的贡献则是有目共睹的。

特别值得一提的是,亨利实验装置比法拉弟感应线圈更接近于现代通用的变压器。从现代变压器原理来看,法拉弟感应线圈是一只单心闭合磁路双绕组式变压器。由于当时没有交流电源,所以它是一种原始的脉冲变压器,而亨利变压器则是一种原始的双心开路磁路双绕组式脉冲变压器。


       
现代变压器德国技师鲁姆科尔夫在变压器发明史上是一个贡献较大的人。他制造了一些优良的感应线圈。1851年,他提出第一个感应火花线圈(变压器)的专利,后来,鲁姆科尔夫对该线圈进行了改进,如将以前采用的水银开关改为酒精开关,不但可消除开关火花,而且可防止氧化;此外,他还在原边线圈接入电容器以提高感应电压。鲁姆科尔夫线圈由于功率较大,不但可用作实验,而且还可用于放电治疗。因此可以说,鲁姆科尔夫感应线圈是第一个有实用价值的变压器。

之后,许多人对感应线圈进行了研究,提出了一些改进建议。例如,美国人富勒在19世纪70年代初对感应线圈进行了理论研究,提出感应线圈应采用闭合铁心,原边线圈采用并联而不是当时大多数感应线圈所采用的串联。但是他的想法生前只向他的上司谈过,直到他死后不久,人们发现他的手稿。

1879年2月,人们将他的手稿整理发表,他关于感应线圈的设想才得以公诸于世。19世纪80年代后,交流电进入人类社会生活,变压器的原理也为许多人所了解,人们自然而然想到将变压器用于实际交流电路中。在这方面迈出第一步并做出重大贡献的是法国人高兰德和英国人吉布斯。

       1882年9月13日,它们在英国申请了第一个感应线圈及其供电系统的专利(№.4362),他们称这种感应线圈为“Secondary generator”(二次发电机)。1882年10月7日,他们制成了第一台3000V/100V的二次发电机,1983年又制成一台容量约5kVA的二次发电机在伦敦郊外一个小型电工展览会上展出表演。当年,他们为伦敦市区铁路提供了几台小型变压器。

1884年,他们在意大利都灵技术博览会上展出了他们的变压器,并表演了交流远距离输电。采用开磁路变压器串联交流输电系统,将30kW、133Hz的交流电输送到40km远处。应用广泛的变压器高兰德—吉布斯二次发电机(变压器)虽然开辟了变压器的实际应用领域,但早期这种变压器存在某些先天不足,如开路铁心、原边线圈串联等。

首先对此质疑和作出改进的是匈牙利岗茨工厂的三个年轻工程师布拉什、齐伯诺夫斯基和德里。1884年,意大利都灵技术博览会召开,布拉什和岗茨工厂一批技术人员参观了该博览会,见到了会上展出的高兰德—吉布斯二次发电机。布拉什当时敏锐地觉察到这种二次发电机有很大发展前途,注意到这种变压器的优点及不足之处。

1884年7月,布拉什从都灵回到布达佩斯后,立即将都灵博览会上的所见所闻告诉了齐伯诺夫斯基和达里,他们决定立即进行变压器的改进实验。布拉什建议采用闭路铁心,齐伯诺夫斯基建议将原边线圈串联改为并联,并和德里一道进行研究实验。

1885年5月1日,匈牙利布拉佩斯国家博览会开幕,一台150V、70Hz单相交流发电机发出的电流,经过75台岗茨工厂5kVA变压器(闭路铁心,并联,壳式)降压,点燃了博览会场的1067只爱迪生灯泡,其光耀夺目的壮观场面轰动了世界。

所以,后来人们把1885年5月1日作为现代实用变压器的诞生日而加以纪念。布达佩斯博览会使岗茨工厂名扬四海,博览会期间工厂就接到一批订单。压器的应用有利于远程输电减少损耗齐伯诺夫斯基—德里—布拉什(Z-D-B)变压器是变压器技术发展史上的重要里程碑,它所采用的闭路铁心、原边并联等基本结构一直沿用至今。

 

 可以说Z-D-B变压器已使现代变压器的结构基本定型,从此变压器正式进入交流电流的输电、配电领域,有力地推动了交流电流的普及应用,促进了现代交流电机的发展。

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