Первый трансформатор яблочкова: как изобретение трансформатора связано с именем Павла Яблочкова — РТ на русском

как изобретение трансформатора связано с именем Павла Яблочкова — РТ на русском

30 ноября исполняется 140 лет трансформатору — устройству, которое преобразует переменный ток с одним напряжением в переменный ток с другим. Именно в этот день прибор запатентовал русский изобретатель Павел Николаевич Яблочков, более известный как автор свечи Яблочкова, одной из первых электрических ламп. О жизни основоположника эры бытового электричества и созданных им аппаратах — в материале RT.

Юность изобретателя

Павел Яблочков родился в Саратовской губернии 14 сентября 1847 года. Судьба не баловала будущего изобретателя: он принадлежал к весьма знатной, но обедневшей семье, а «в наследство» ему досталась не только интеллигентность предков, но и слабое здоровье — от отца.

Сложное финансовое положение Яблочковых привело к тому, что 15-летний гимназист, который демонстрировал удивительную одарённость в точных науках, был вынужден покинуть учебное заведение, не окончив его. Родители Павла не хотели оставлять сына недоучкой, поэтому решили отдать в Николаевское инженерное училище, где готовили специалистов для русской армии.

Но даже столь талантливый молодой человек, как Павел Яблочков, не мог обладать достаточными знаниями для поступления в престижное училище, не окончив и пяти классов гимназии. На счастье, обучение в Подготовительном пансионе военного инженера и композитора Цезаря Антоновича Кюи стоило дешевле, чем в Саратовской гимназии. Здесь меньше чем за год Павел смог блестяще подготовиться ко вступительным испытаниям и, что важнее, ещё больше пристраститься к науке, интерес к которой возник у него в раннем детстве.

В этом ему помог наставник Цезарь Антонович, дружба с которым продлилась до самой смерти Яблочкова в 1894 году. Именно ему юноша показал свои первые изобретения, предназначавшиеся для сельского хозяйства. Впоследствии они вполне успешно использовались саратовскими крестьянами.

30 сентября 1863 года Павел Яблочков был зачислен в младший кондукторский класс Николаевского инженерного училища. Юноше предстояло пройти два этапа обучения: само училище и недавно объединённую с ним академию. Несмотря на то, что выпускные экзамены по окончании училища будущий изобретатель сдал на отлично, получив чин инженера-подпоручика, продолжать обучение он не стал.

Военная служба, на которую юный офицер поступил после окончания училища, не вдохновляла Яблочкова, поэтому, сославшись на слабое здоровье, он ушёл в отставку, чтобы заняться научной деятельностью. Однако вскоре Яблочков понял, что в области электричества все передовые разработки принадлежат как раз армии, и вернулся на службу. В 1868 году он перебрался в Киевскую крепость.

«Русский свет» в парижских гостиных

Однако мечтам родителей о блестящей офицерской карьере сына не суждено было сбыться: в 1872 году Павел Николаевич навсегда покидает армию. Незадолго до этого он женился. Яблочков отучился в единственной российской электротехнической школе — Техническом гальваническом заведении — и решил податься в Политехнический музей Москвы. Это был центр электротехнических разработок. Чтобы прокормить семью, Яблочков устроился работать начальником телеграфа Московско-Курской железной дороги. Именно здесь он получил возможность проявить свои изобретательские таланты.

Начальство железной дороги решило произвести впечатление на царскую семью: паровоз, на котором она ехала из Москвы в Крым, с помощью Яблочкова был оснащён прожектором с дуговой лампой с регулятором Фуко, который действовал с помощью трёх пружин и требовал непрерывного внимания. Павел Николаевич провёл рядом с лампой более 20 часов, поправляя регулятор для поддержания свечения. Изобретатель понял: источник электрического света в том виде, в котором он использовался на паровозе, существовать не может. Регулятор из системы нужно убирать, но заниматься этим в России не получалось — не было финансирования. Отправив семью в Саратовскую губернию, изобретатель начинает своё путешествие в поисках удобного для работы места: сначала он отправляется в США, потом во Францию. Городом, где впервые зажёгся «русский свет», стал Париж.

Свеча Яблочкова, ставшая главным детищем изобретателя, была проще и надёжней дуговой лампы с регулятором. Она состояла из двух стержней, разделённых изоляцией. Каждый из стержней зажимался в отдельной клемме подсвечника. На верхних концах зажигался дуговой разряд, и пламя дуги ярко светило, постепенно сжигая угли и испаряя изоляционный материал.

С 1876 по 1881 год «русские свечи» Яблочкова горели во всех европейских столицах, обещая своему создателю долгожданный финансовый успех. Однако, по словам второй жены Павла Николаевича Марии, «менее практического человека, чем Яблочков, трудно было встретить, и выбор сотрудников был неудачный… Деньги были истрачены, мысль об устройстве русского общества с капиталом извне не удалась, и дело в России заглохло».

Он создал трансформатор

Между тем в 1876 году появилось ещё одно, не менее важное изобретение Яблочкова, которое, правда, не было названо его именем. Это был трансформатор. Изобретатель использовал стальной сердечник с двумя катушками. На одну из них подавался переменный ток, который, порождая магнитный поток, бесконтактно возбуждал ток и на второй катушке. Однако на ней — другое количество витков, поэтому напряжение на катушках было разным. На практике, по словам Яблочкова, «эта схема позволяет осуществлять раздельное питание нескольких осветительных приборов с разной силой света от единого источника электричества».

«Соавторами» изобретённого трансформатора можно назвать и других учёных. В первую очередь это британец Майкл Фарадей — первооткрыватель явления электромагнитной индукции, лежащего в основе работы трансформатора. В 1831 году Фарадей обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного потока появляется электрический ток. Он же нарисовал схему трансформатора, которая, правда, не отмечала изменение напряжения тока между катушками. А француз Генрих Румкорф создал прообраз изобретения Яблочкова: его индукционная катушка особой конструкции преобразовывала постоянный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения.

Однако именно появление трансформатора Яблочкова подтолкнуло развитие приборов переменного тока. Его изобретение в дальнейшем старательно совершенствовали другие учёные. И именно благодаря ему трансформаторы переменного тока являются сегодня важной частью самых разнообразных электрических систем.

Юлия Попова

История изобретения трансформатора | Великие открытия человечества

Трансформатор — устройство, преобразовывающее переменный ток одного в переменный ток другого напряжения. Он состоит из катушек (или обмоток), которые наматываются на каркас с помощью изолированного провода. Размещены катушки на магнитопроводе из пластин специальной стали. Вряд ли можно найти электронное устройство, где не использовался бы электрический трансформатор. Он является также одной из основных составляющих в системе подачи электроэнергии на расстояние. В основу работы трансформатора положено открытие Фарадеем в 1831 году электромагнитной индукции. Правда, главное свойство трансформатора — преобразование токов и напряжений откроют значительно позже.

Французским изобретателем Г. Румкорфом была создана в 1852 году индукционная катушка — прообраз первого трансформатора. С помощью катушки он получил колебания тока высокого напряжения. Для превращения постоянного тока, не поддающегося трансформации, в переменный, изобретатель включил прерыватель последовательно с первичной катушкой. При замыкании во вторичной обмотке напряжение выше первичного в таком соотношении, в каком было количество витков во вторичной обмотке по отношению к первичной. При размыкании тока первичной обмотки возникало еще большее напряжение во вторичной. Чем быстрее размыкание, тем больше его величина. В роли прерывателя была пружинная пластинка. Она размыкала цепь, притянутая сердечником катушки. На частоту прерываний влияла масса и упругость пружины, напряжение батареи. Практическое применение индукционные катушки получили лишь в 70-х годах.

Трансформатор Яблочкова

Датой рождения трансформатора принято считать 30 ноября 1876 года. В этот день русскому ученому П. Н. Яблочкову вручили патент на трансформатор с разомкнутым сердечником катушки. Сердечником был стержень, на который были намотаны обмотки. Столкнувшись с проблемой «дробления» электричества, Яблочков предложил решить проблему с помощью индукционных катушек. При таком соединении в цепь включались последовательно первичные обмотки катушек, работавшие в режиме трансформатора, и выдавали необходимое напряжение на выходе. Во вторичную обмотку включали одну, две и более свечей. При потухании одной лампы цепь не разрывалась и другие свечи продолжали гореть. В 1882 году изобретатели Голяр и Гиббс запатентовали трансформатор, используемый также и для преобразования напряжения. Вскоре было отмечено, что можно повысить КПД и уменьшить потери энергии, насадив на единый сердечник вторичную и первичную катушки.

Трансформатор с замкнутым сердечником был впервые создан братьями Гопкинсонами в 1884 году. Сердечник набирался из стальных полос или проволок, которые разделялись изоляционным материалом. Это помогало уменьшить потери энергии. На сердечник поочередно размещали катушки высшего напряжения и низшего. В 1885 году электротехник Дери запатентовал параллельный способ включения трансформаторов в цепь. Это стало началом массового выпуска трансформаторов однофазного тока. Благодаря изобретенному Свинберном в конце 80-х способу масляного охлаждения трансформатора возросла надежность обмоток.

Трехфазный трансформатор Доливо-Добровольского

Русским ученым Доливо-Добровольским в 1889 году была предложена система трехфазного переменного тока и был изобретен первый трехфазный трансформатор. Конструкция трехфазного трансформатора с расположенными в одной плоскости параллельными стержнями оказалась довольно удачной и сохранилась без существенных изменений до наших дней. Трансформаторы находят сегодня широчайшее использование в быту и промышленности. Силовые электрические трансформаторы передают переменный ток на огромные расстояния по линиям электропередач. Существуют трансформаторы-карлики, которые применяют в телевизорах, радиоприемниках, телефонных аппаратах, магнитофонах и т.д.

история создания и развития, первое устройство

Сегодня попросту нельзя представить себе работу любого оборудования, потребляющего электроэнергию без трансформатора. Главная его задача состоит в том, что он способствует преобразованию переменного тока в другое напряжение. Именно благодаря трансформатору осуществляется стабильная подача тока, если в электросети возникают его скачки. Кто изобрел непосредственно трансформатор, и кто считается первым создателем обозначенного устройства, и что послужило основанием для его изобретения, следует рассмотреть более подробно.

Предпосылки к созданию изобретения

Предпосылками создания трансформатора считается изучение действия электромагнитной индукции, которую в 1831 году придумал Фарадей. На основании этого, французский механик Генрих Даниель Румкорф в 1848 году начал работу над созданием индукционной катушки. Предпосылкой стало необходимость преобразования постоянного тока в переменный. Г.Д. Румкорф один из первых, кто обратил внимание, что благодаря изобретению Фарадея можно создавать токи с достаточно высоким напряжением.

Конструкция и принцип действия первого трансформатора

Изначально хочется отметить, что идея преобразования постоянного тока была начата в 1848 году, но изобретатель Румкорф только спустя несколько лет смог представить своим коллегам работающую модель. Главная сложность в процессе работы заключалась в намотке тончайшей проволоки непосредственно для вторичную обмотку. Кроме этого, ему пришлось произвести изолирование тонкой, как волос проволоки, а потом ее намотать на катушку. Конструкция первого трансформатора, а вернее индукционной катушки была простейшей. Состояла она из:

1. Сердечника, который представлял собой стержень, изготовленный из нарезанных кусков стальной проволоки.
2. На сердечник наматывалось небольшое количество витков из толстой проволоки предварительно обмотанной изолирующим материалом.
   Это была первичная обмотка.
3. На вторичной обмотке была применена тончайшая проволока, которая изначально изолировалась. В данном случае количество витков могло быть от 16 000 до 1 000 000.

Что касается принципа действия, то оно заключалось в том, Генрих Румкорф применил специальный прерыватель, который способствовал включению последовательности работы катушки. При использовании обозначенного переключателя происходило переменное замыкание, которое увеличивало напряжение во вторичной обмотке. Величина зависела от количества витков непосредственно на вторичной обмотке. То есть, например, если на первичной обмотке было 28 витков, то на вторичной их было в 20 раз больше.

Соответственно напряжение увеличивалось в 2 и больше раза. Для того чтобы происходило необходимое прерывание, использовалась специальная пружинная пластина, которая в последствии размыкала цепь постоянного тока. Но для этого требовалось наличие магнитного поля. С этой целью был применен сердечник изготовленный из материала, который удерживал магнитное поле.

Подключалась индукционная катушка к батарее элементов, благодаря специальному переключателю, ток батареи проходя по первичной обмотке катушки намагничивает сердечник. Далее процесс заключался в том, что:

1. Намагнитившийся сердечник притягивал к себе переключатель, тем самым разрывая цепь первичной обмотки.
2. Притянутый переключатель способствовал размагничиванию сердечника, который в последующем возвращался в исходное положение.

Благодаря происходящему в процессе замыкания получался прерывистый ток. Кроме этого, в результате изменения магнитного поля в первичной обмотке, пересекая витки вторичной обмотки индуктирует в ней электродвижущую силу (ЭДС).

Важно! Патент на трансформатор был вручен непосредственно П.Н. Яблочкову 30 ноября 1876 года. Именно эта дата считается днем рождения трансформатора.

Как развивались технологии дальше

Открытие французского механика относительно устройства переменного тока получило широкое применение только в 70-х года ХХ века.

Все дело в том, что он только изобрел первый трансформатор, хотя изобретение требовало совершенствование. На основании созданного прототипа другие ученые занимались его дальнейшей разработкой. В 1876 году П.Н. Яблочков представил усовершенствованную модель трансформатора. Хотя нужно сказать, что были внесены немного изменений и дополнений. К примеру:

1. В качестве сердечника ученый использовал специальный стержень, на который непосредственно осуществлялась намотка обмотки.
2. Вместо, ранее используемой пружинной пластины за основу он взял индукционную катушку.

Благодаря внесенным изменениям работа первичной обмотки осуществлялась согласно обусловленной последовательности, тем самым предоставляя напряжение, которое требовалось для работы электроприборов.

Но следует сказать, что совершенствование первого трансформатора осуществлялось и другими учеными. Непременно необходимо упомянуть, что Яблочков сделал преобразующее ток устройство с разомкнутыми сердечниками, что в свою очередь предусматривало большие затраты электроэнергии. Спустя некоторое время братья Гопкинсоны в 1882 году сделали трансформатор с замкнутыми сердечниками и это послужило стартом для экономии потребления электричества в будущем.

Сутью совершенствования стало то, что они поставили на сердцевину катушки, имеющие высокое и низкое напряжение. А вот сам стержень состоял из проволоки и стальных полосок, которые разделялись между собой материалом с изоляционными характеристиками.

В дальнейшем работы по усовершенствованию трансформаторов продолжались. Основанием этого являлось уменьшение потребления электроэнергии, поскольку предыдущие устройства ее расходовали достаточно много. Немаловажным открытием считается изобретение трехфазного трансформатора русским инженером Доливо-Добровольским в 1890 году. На основании произведенных ним расчетов он доказал, что благодаря трехфазному трансформатору можно экономить потребляемую электроэнергию.

Современная история развития кратко

Сегодня в быту и в производстве применяется огромное количество оборудования, которое работает благодаря электроэнергии. Чтобы снизить ее расходование используются современные технологии, а также осуществляется:

• сокращение расхода изоляционных материалов;
• использование специального трансформаторного масла;
• применяется другой металл и масса обмоток.

Следует сказать, что современные трансформаторы имеют непосредственно замкнутый сердечник, а их первичные обмотки включаются только параллельно. Сегодня оборудование также продолжают совершенствовать, но только сердечники. То есть цель состоит в том, чтобы создать материал, который поможет снизить потери энергии, а также увеличить эффективность преобразовательного устройства.

Преимущества современных трансформаторов

В современном мире все со временем только совершенствуется. Хотя за основу берутся открытия, которые имеют многовековую историю. Это же касается и современных трансформаторов. Чтобы понять, в чем состоят главные преимущества обозначенного устройства, следует отметить несколько значимых фактов:

1. Первые трансформаторы были достаточно увесистые, а сейчас они могут весить меньше 100 граммов.
2. Раньше обозначенные устройства имели значительные габариты. Современные трансформаторы некоторых типов могут свободно поместиться в ладошке.
3. Изначально происходила большая потеря электроэнергии, сейчас же можно ее экономить.
4. На текущее время преобразовательное устройство тока может использоваться в различных бытовых и промышленных оборудованиях.
5. Совершенствование технологий позволяет экономить на материалах для изготовления трансформаторов.
6. Долговечность современных устройств.
7. В силу увеличения потребляемой энергии из-за развития разного рода производства можно сделать преобразовательные устройства различных размеров, даже самых огромных

Одним из немаловажных показателей считается то, что современные трансформаторы отличаются от своих предшественников малым количеством выбросов парниковых газов.

В завершение непременно нужно сказать, что благодаря изобретению трансформатора можно быть уверенным, что оборудование, которое потребляет электроэнергию, будет работать, согласно требуемого ему напряжению. Все дело в том, что подаваемое исходное напряжение превышает, то, которое требуется разным электроприборам.

С помощью преобразования тока исключается риск порчи приобретенного оборудования из-за замыкания и не допускает его возгорания.

Развитие трансформаторов

Дата публикации: 21 сентября 2015.
Категория: Статьи.

Описана история развития трансформаторов, начиная с открытия электромагнитной индукции, и заканчивая созданием трехфазного трансформатора.

Восьмидесятые годы XIX века вошли в историю техники под названием периода “трансформаторных битв”. Такое необычное название они получили потому, что изобретение трансформатора явилось одним из сильнейших аргументов в пользу переменного тока. А настоящая битва шла между сторонниками постоянного и переменного токов и отражала поиски путей выхода из назревшего энергетического кризиса, связанного с проблемой централизованного производства электроэнергии и передачей её на большие расстояния.

Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своем приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока.

Открытие электромагнитной индукции Майклом Фарадеем

Итак, явление, лежащее в основе действия электрического трансформатора, было открыто английским физиком Майклом Фарадеем в 1831 году при проведении им основополагающих исследований в области электричества. Это событие стало настоящей революцией в молодой тогда области электротехники, связанной с созданием цепей электрического освещения.

В своих экспериментах Фарадей опирался на результаты датского физика Ханса Кристиана Эрстеда, который в 1820 году установил, что ток, проходящий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. Открытие Эрстеда было воспринято с большим интересом, поскольку электричество и магнетизм считались до этого проявлениями совершенно различных и независимых друг от друга сил. И уж если электрический ток мог порождать магнитное поле, то казалось вполне вероятным, что магнитное поле в свою очередь могло порождать электрический ток.

В 1831 году Фарадей показал, что для порождения магнитным полем тока в проводнике необходимо, чтобы поле было переменным. Фарадей изменял напряженность магнитного поля, замыкая и размыкая электрическую цепь, порождающую поле. Тот же эффект достигается, если воспользоваться переменным током, т. е. током, направление которого меняется со временем. Это явление взаимодействия между электрическими и магнитными силами получило название электромагнитной индукции.

Эксперименты с индукторами

После своего открытия Фарадей не стал детально исследовать открытое явление, полагая, что его работу продолжат другие. Однако в действительности оказалось, что в течение нескольких последующих десятилетий устройства, подобные трансформаторам, не нашли широкого практического применения.

Особый интерес представляли первые эксперименты с “индукторами”, состоящими из провода, намотанного на железный сердечник, в частности, изучение способности этих устройств порождать искры, когда ток в обмотке прерывался.

Среди известных ученых, занимавшихся этим явлением, был американец Джозеф Генри, первый секретарь и директор Смитсоновского института (Smithsonian Institution).

В этих экспериментах выяснилось, что токи, циркулирующие в сплошных металлических сердечниках, рассеивали энергию. Чтобы свести к минимуму эти так называемые вихревые токи, сердечники стали делать непроводящими в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям трансформатора. Теперь сердечники представляли собой “связку” изолированных железных проводов.

Первый трансформатор и электрическое освещение

Заслуга в разработке первого в мире прообраза трансформатора, принадлежит нашему соотечественнику, русскому инженеру-электротехнику Павлу Николаевичу Яблочкову.

В годы пребывания во Франции Павел Николаевич работал не только над изобретением и усовершенствованием электрической свечи, известной под названием “свеча Яблочкова”, но и над решением других практических задач.

Во-первых, Яблочков сконструировал первый генератор переменного тока, который, в отличие от постоянного тока, обеспечивал равномерное выгорание угольных стержней в отсутствие регулятора, первым применил переменный ток для промышленных целей.

Видео 1. Свеча Яблочкова

Во-вторых, Яблочков отчетливо понял роль индукционной катушки как средства электрического разделения цепей переменного тока. Даже самим фактом патентования системы “дробления света” во многих странах он так подчеркивал важность нового предложения. Бобины, как их тогда называли, имели одинаковое число витков в первичной и вторичной обмотках, стальной сердечник был разомкнутым и представлял собой стержень, на который наматывались обмотки.

30 ноября 1876 года, дата получения Яблочковым патента на системы “дробления света”, считается датой рождения первого трансформатора.

Рисунок 1. Трансформатор Яблочкова (первоначальный вид) с присоединением к нему каолиновой лампой Яблочкова

Свечи Яблочкова, работавшие по такой схеме, зажглись в Москве и Подмосковье, Ораниенбауме, Киеве, Нижнем Новгороде, Гельсингфорсе (Хельсинки), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске, Архангельске, Полтаве, Красноводске, Саратове и других городах России.

С наибольшим интересом изобретение Павла Николаевича Яблочкова было встречено в учреждениях военно-морского флота. К середине 1880 года в России было установлено около 500 фонарей со свечами Яблочкова. Из них больше половины было установлено на военных судах и на заводах военного и военно-морского ведомств. Например, на Кронштадтском пароходном заводе было установлено 112 фонарей, на царской яхте “Ливадия” – 48 фонарей, на других судах флота – 60 фонарей, при этом установки для освещения улиц, площадей, вокзалов и садов имели каждая не более 10-15 фонарей.

Становилось все яснее, что система электроснабжения на постоянном токе не имеет перспектив. Из опыта эксплуатации дуговых источников света было установлено оптимальное напряжение питания свечей равное 110 В. Из-за этого, радиус электроснабжения не превышал нескольких сотен метров. Нужно было решать вопрос эффективного распределения электроэнергии, который не требовал бы больших затрат на прокладку проводов большого сечения.

Рисунок 2. Схема распределения переменного тока с трансформаторами Яблочкова (из русской привилегии 1877 года)

Изобретение Голара и Гиббса

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 году Голаром и Гиббсом. Запатентованное ими устройство они назвали – “вторичный генератор”.

Видео 2. Вторичный генератор Голарда и Гиббса

Французский изобретатель Люсьен Голар и английский промышленник Джон Гиббс воспользовались трансформаторами для подсоединения ламп накаливания к осветительной системе на дуговых лампах. Поскольку дуговые лампы соединялись последовательно, первичные обмотки трансформаторов находились в последовательном соединении с дуговыми лампами.

То есть трансформаторы Голара и Гиббса предназначались уже для преобразования напряжения, и имели коэффициент трансформации отличный от единицы. Трансформаторы с разомкнутым сердечником в 1883 году устанавливаются на подстанциях Лондонского метрополитена, а 1884 году – в Турине (Италия).

Вторичный генератор не нашел широкого применения, однако он стимулировал создание других устройств.

Среди тех, кто заинтересовался работой Голара и Гиббса, были три венгерских инженера Микша Дери, Отто Титус Блажи и Карой Циперновский, из будапештской фирмы Ganz and Company. Они присутствовали при демонстрации действия вторичного генератора в Италии и пришли к выводу, что последовательное соединение имеет серьезные недостатки.

По возвращении в Будапешт  Дери, Блажи и Циперновский сконструировали и изготовили несколько трансформаторов для систем параллельного соединения с генератором.

Их трансформаторы (с замкнутыми железными сердечниками, которые значительно лучше подходили для параллельного соединения, чем “связки” железных проводов с открытыми концами) были двух типов. В первом типе провод наматывался на тороидальный сердечник, во втором, наоборот, железные провода сердечника наматывались вокруг тороидальной “связки” проводников.

В мае 1885 г. Дери, Блажи и Циперновский продемонстрировали на национальной выставке в Будапеште свою систему, которую принято считать прототипом современных осветительных систем. Она состояла из 75 параллельно соединенных трансформаторов, подводивших питание к 1067 лампам накаливания Эдисона от генератора переменного тока с напряжением 1350 В. Трансформаторы имели тороидальные железные сердечники.

Нужно отметить, что впервые предложения о параллельном включении трансформаторов высказал Р. Кеннеди в 1883 году, но более всесторонне этот способ соединения был все же изучен Микшей Дери, который в 1885году получил патент на параллельное включение первичных и вторичных обмоток трансформаторов и показал преимущество такого включения.

Независимо от него аналогичный патент в Англии получил Себастиан Циани Ферранти.

Система Голара и Гиббса произвела также впечатление на американца по имени Джордж Вестингауз. В 80-х годах Вестингауз был уже признанным изобретателем и промышленником. В то время он работал над системой распределения природного газа для освещения. После успехов, достигнутых Эдисоном, Вестингауз заинтересовался новым источником энергии, но сомневался в возможности ее широкого применения.

Его скептицизм был в достаточной степени оправданным. В параллельных системах увеличение нагрузки требовало увеличения силы тока, а нагрузка в масштабах целого города потребовала бы колоссальных токов. Однако передача электроэнергии при больших токах неэффективна. Нужно было либо передавать ток по очень толстым медным проводам, либо строить электростанции в непосредственной близости от потребителя, разбросав множество мелких генераторов по всей территории города.

Трансформаторы используются в системах передачи электроэнергии

Многие специалисты искали способы передачи электроэнергии при более высоком напряжении по сравнению с тем, которое требовалось в потребляющих устройствах.

В 1884 г. Вестингауз нанял молодого инженера Уильяма Стэнли, у которого возникла идея воспользоваться трансформатором для решения проблемы передачи электроэнергии. Узнав о работе Голара и Гиббса, он посоветовал Вестингаузу приобрести патенты на трансформатор.

Стэнли был убежден в преимуществах параллельных схем соединения, и к началу лета 1885 года им уже было создано несколько трансформаторов с сердечниками замкнутой формы.

Вскоре в связи с ухудшившимся состоянием здоровья Стэнли вынужден был уехать вместе со своей лабораторией из промышленного задымленного Питтсбурга. С одобрения Вестингауза он переселился в Грейт-Бэррингтон, штат Массачусетс, где продолжал работать над трансформаторами.

Тем временем Вестингауз, еще не до конца убежденный в эффективности параллельного соединения, экспериментировал с различными комбинациями вторичных генераторов Голара и Гиббса вместе с другим пионером в области электротехники Оливером Блэкберном Шелленбергером.

Трансформаторы Стенли – Вестингауза

К декабрю 1885 года успехи, достигнутые Стэнли, наконец, убедили Вестингауза и он вместе с Шелленбергером и еще одним блестящим инженером Альбертом Шмидом приступил к усовершенствованию трансформатора Стэнли, с тем, чтобы он (в отличие от венгерского тороидального устройства) стал простым и дешевым в производстве.

Сначала сердечник изготавливался из тонких железных пластин в форме буквы Н. Обмотки из изолированной медной проволоки наматывались на горизонтальную часть сердечника, свободные концы которого замыкались дополнительными слоями железных полосок.

Стэнли предложил изготавливать железные пластины в форме буквы Ш, чтобы центральный стержень можно было легко вставлять в заранее намотанную катушку. Ш-образные пластины укладывались в чередующихся противоположных направлениях, а на концы пластин укладывались прямые железные полоски для замыкания магнитной цепи. Эта конструкция трансформатора применяется и в наши дни.

Сердечники первых трансформаторов Стэнли – Вестингауза состояли из тонких пластин листовой стали и характеризовались значительными потерями на гистерезис – так называется эффект “запоминания” в магнитных материалах, уменьшающий коэффициент полезного действия трансформатора. Эти потери постепенно стали снижаться за счет тщательного подбора сортов стали.

Создание трехфазного трансформатора

Передача электрической энергии переменным током высокого напряжения оказалась возможной после создания однофазного трансформатора с замкнутой магнитной системой.
Русский инженер Доливо-Добровольский выступил с предложением применять для целей передачи и эксплуатации электроэнергии разработанную им систему трехфазного переменного тока. Доливо-Добровольский показал, что в отношении передачи электроэнергии система трехфазного тока, по сравнению с системой двухфазного тока, является более экономичной, но решающее преимущество трехфазной системы он видел “в превосходных качествах” разработанных им трехфазных асинхронных двигателей. В этом направлении он провел огромную творческую работу: доказал, что при помощи трехфазного тока можно создать в машине такое же вращающееся магнитное поле, как и при помощи двухфазного тока, разработал основные модификации трехфазного асинхронного двигателя. Параллельно с этим Доливо-Добровольский разработал конструкцию трехфазного трансформатора сначала, в 1890 году, с расположением сердечников по кругу и кольцевыми ярмами, а затем с обычным в настоящее время расположением стержней в одной плоскости. А так как, кроме этого, Доливо-Добровольский много работал в области теории, расчета и конструирования электрических машин, то можно сказать, что он разработал собственно все элементы трехфазной системы. Предложенная Доливо-Добровольским система трехфазного тока вызвала живейший интерес и привлекла к себе повсеместное внимание. Несмотря на ряд возражений, ее технические достоинства были настолько велики и очевидны, что уже в ближайшее время она заняла ведущее место в ряду других систем.

Видео 3. Трансформаторы и их применение

Рисунок 3. 1 – Подсвечник 2 – коммутатор Яблочкова

Идея ламп накаливания, предложенная Яблочковым, таков в лампе накаливания Яблочкова же, что и в запатентованной 20 лет спустя и имевшей крупнейший успех лампы физика-химика В. Нернста.

Яблочков считал, что лампы накаливания вообще очень невыгодны. Он совершенно не верил в возможность их успешного применения в широком масштабе и поэтому не использовал этого своего открытия в полной мере.

Зажигание электрической дуги в свече Яблочкова первоначально достигалось помещением между концами основных углей специальных уголёчков, служивших запалом. Вскоре Яблочков стал применять в качестве запала полоску из какого-либо металла, наносимого на верхнюю грань изолирующего угли тела. Яблочков стал также примешивать к изолирующей массе, помещённой между углями, порошки металла, например цинка.

При сгорании угля изолирующая масса испарялась, а находившийся в ней металл выделялся на её поверхности в виде полоски. Это позволяло, возобновляя подачу тока, повторно зажигать свечу. Прибавление различных металлов отзывалось также на яркости пламени дуги и позволяло придавать цвету этого пламени тот или иной приятный для общего освещения оттенок.

Свечи Яблочкова хватало на полтора часа горения. В каждом фонаре на так называемом подсвечнике укреплялось по нескольку свечей. Из них горела всегда только одна, именно та, для которой условия горения были наиболее благоприятны. Эти наиболее благоприятные условия заключались в том, что горела та свеча, омическое сопротивление которой было наименьшим. Когда она погасала, загоралась следующая и т. д.

При работе на постоянном токе температура раскалённого конца того из двух углей электрической дуги, который соединён с положительным полюсом источника тока, много выше, чем температура раскалённого конца второго угля, соединённого с отрицательным полюсом источника тока.

Для того чтобы при этих условиях оба угля укорачивались одинаково быстро, обеспечивая этим постоянную длину дуги, Яблочкову пришлось делать диаметр положительного угля примерно в два раза больше, чем диаметр отрицательного. Неудобство, вызываемое необходимостью точного подбора диаметров углей, Яблочков обошёл тем, что предложил пользоваться для питания дуги переменным током вместо общепринятого тогда постоянного тока. При работе на переменном токе концы обоих углей имеют одну и ту же температуру и сгорают с одной и той же скоростью.

Рис. 4. Общая схема электрического освещения Яблочкова: 1 фонарь; 2 коммутатор; 3 динамоэлектрическая машина

Задачу дробления электрического света Яблочков решил несколькими различными способами. В противоположность фонарям с регуляторами свечей Яблочкова можно было включать последовательно в одну электрическую цепь. Кроме того, он предложил включать в основную электрическую цепь машины последовательно первичные обмотки нескольких индукторных катушек, а цепи с последовательно включёнными свечами питать токами, наведёнными во вторичных обмотках тех же катушек, как это показано на рис. 4.

При пользовании машинами постоянного тока необходимо было включать в первичную цепь прерыватель. При переходе на переменный ток дело опять сильно упростилось, так как прерыватели были уже не нужны и вся схема работала на принципе трансформатора. Таким образом, П. Н. Яблочков впервые применил этот принцип для практических целей. Несколькими годами позже лаборант физического кабинета Московского университета И. Ф. Усагин построил для осуществления идеи Яблочкова вместо индукторных катушек специальные приборы, явившиеся уже настоящими трансформаторами.

Третий предложенный Яблочковым способ дробления света заключался в применении для этой цели конденсаторов. По схеме, изображённой на рис. 5, одна из обкладок каждого конденсатора присоединялась к общему проводу, соединённому с одним из полюсов динамомашины переменного тока. Другая обкладка того же конденсатора заземлялась через одну или несколько последовательно включённых свечей Яблочкова. Второй полюс динамо-машины также был заземлён непосредственно или через конденсаторы и свечи, как показано на рисунке.

Рисунок 5. Схема Яблочкова – дробление электрического света при помощи трансформаторов: 1 – трансформаторы, 2 – держатели свечей

Рисунок 6. Схема Яблочкова – дробление электрического света при помощи трансформаторов: а) включение свечей Яблочкова без посредства земли, б) свечи включены между наружной обкладкой лейденской банки (конденсатором) и землей. Перекрещенным прямоугольником показано положение динамомашины переменного тока.

Тотчас же после изобретения и лабораторного испробования свечи Яблочков придал всей горелке техническое оформление, допускавшее её применение на практике.

В 1876 году он выезжал в Лондон на выставку точных и физических приборов. Свеча Яблочкова имела большой успех на этой выставке. После возвращения изобретателя из Лондона он познакомился с одним предприимчивым французом, владельцем мастерских, изготовлявших водолазные приборы. Тот предоставил в распоряжение Яблочкова свои мастерские для серийного производства свечей и необходимой аппаратуры.

В то же время было учреждено достаточно мощное акционерное Общество изучения электрического освещения по методам Яблочкова. Были организованы испытания по освещению некоторых первоклассных парижских магазинов и больших улиц при помощи свечей Яблочкова. Эти испытания расширялись со всё большим и большим успехом. Началось широкое распространение нового электрического освещения не только в Париже, но и в других крупных европейских центрах Лондоне, Петербурге, Мадриде, Неаполе, Берлине.

Это было поистине триумфальное шествие свечи Яблочкова по Европе. На востоке она распространилась, по выражению современников, до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи. Парижане, привыкшие к тусклому свету керосиновых и газовых горелок и стеариновых свечей, были поражены блеском и яркостью нового освещения и всюду восторгались русским светом, как они его называли.

Современники Яблочкова красочно описывают, как каждый вечер в начале сумерек на площади Оперы собиралась большая толпа народа. Все глаза были устремлены на два ряда белых матовых шаров, подвешенных на высоких столбах по обе стороны проспекта Оперы. Внезапно эти гирлянды шаров загорались приятным светом. Публика, собиравшаяся там, сравнивала их с нитью жемчуга на фоне чёрного бархата.

В современных Яблочкову журналах мы находим изображения помещений, ипподрома, улиц, гавани, гостиниц, ярко озарённых русским светом. Это название было выгравировано по желанию Яблочкова на оправе всех его фонарей. На парижской выставке 1878 года свечи Яблочкова имели громадный успех.

Соперники дуговой свечи

В то время как Яблочков прокладывал дорогу своей свече, не имея ни серьёзных технических помощников, ни досуга для детальной разработки её и усовершенствования, Эдисон в Америке работал над лампой накаливания в спокойной обстановке, располагая средствами и значительной группой помощников. Имеются данные, что Эдисону были известны успехи Лодыгина, так как инженер русского флота Хотинский несколько удачных экземпляров ламп Лодыгина увёз в Америку. Таким образом, Лодыгин сконструировал первую практически пригодную электрическую лампу накаливания, а Эдисон лишь усовершенствовал её.

В 1879 году лампы накаливания достигли стадии, на которой стало возможно их массовое производство. Лампы накаливания начали быстро распространяться. Качественные показатели лампы с угольными волосками цветность и экономичность были хуже, чем у свечи Яблочкова, но в пользу лампы накаливания говорили простота её использования и долговечность при сравнительно невысокой стоимости, а также чрезвычайно простое и широкое решение вопроса о разделении света.

Переход к более мощным лампам накаливания всё более суживал область применения дуговых фонарей и горелок. Уже в 1880 году появление лампы накаливания, сопровождаемое громкой рекламой, начало неблагоприятно отзываться на дальнейших успехах электрической дуги.

На электротехнической выставке 1881 года в Париже свечи Яблочкова имели громадный успех. Яблочков все ещё был победителем: его свечи и способ электрического освещения были признаны вне конкурса, т. е. получили высшую оценку международного жюри. Но на этой же выставке была полностью показана практическая применимость ламп накаливания и показаны преимущества, которыми они обладали в отношении простоты обращения, схемы включения, срока службы и более мелкого дробления света.

На Парижской выставке 1889 года свеча Яблочкова играла уже второстепенную роль. Былая слава её погасла. Великолепное, по отзыву современников, освещение парижского проспекта Оперы свечами Яблочкова было прекращено ещё в 1882 году. Освещение Дворцового моста в Петербурге прекратилось тотчас после истечения срока десятилетнего контракта, заключённого в 1879 году между Петербургским городским управлением и товариществом Яблочков-изобретатель и компания.

Капцов Н. А. “Яблочков – слава и гордость русской электротехники”

«Русский свет» П.Н. Яблочкова

Среди тех, кто своими исследованиями и изобретениями впервые проложил путь к широкому применению электричества для освещения, был русский инженер, один из пионеров мировой электротехники и светотехники Павел Николаевич Яблочков.

Он прославил свое имя и родину изобретением электрической свечи, названной за границей “русским светом”

П.Н. Яблочков родился 14 (26) сентября 1847 года в Саратовской губернии, в семье обедневшего мелкопоместного дворянина. С детства увлекался конструированием: придумал прибор для землемерных работ, которым потом крестьяне окрестных сел пользовались при земельных переделах; устройство для отсчета пути, пройденного телегой – прообраз современных одометров. 

Образование получил сначала в Саратовской мужской гимназии, затем в Николаевском инженерном училище в Санкт-Петербурге. В январе 1869 года П.Н. Яблочков был командирован в Техническое гальваническое заведение в Кронштадте, в то время это была единственная в России школа, которая готовила военных специалистов в области электротехники. Закончив учебу, он был назначен начальником гальванической команды 5-го сапёрного батальона, а через три года службы уволился в запас. 

После П.Н. Яблочков работал на Московско-Курской железной дороге начальником службы телеграфа, здесь он создал «чернопишущий телеграфный аппарат». 

П.Н. Яблочков являлся членом кружка электриков-изобретателей и любителей электротехники при Московском политехническом музее. Здесь он узнал об опытах А. Н. Лодыгина по освещению улиц и помещений электрическими лампами. После чего решил заняться усовершенствованием существовавших тогда дуговых ламп. Свою изобретательскую деятельность он начал с попытки усовершенствовать наиболее распространённый в то время регулятор Фуко. Регулятор был очень сложный, действовал с помощью трёх пружин и требовал к себе непрерывного внимания.

Весной 1874 года Павлу Николаевичу представилась возможность практически применить электрическую дугу для освещения. Из Москвы в Крым должен был следовать правительственный поезд. Администрация Московско-Курской дороги в целях безопасности движения задумала осветить этому поезду железнодорожный путь ночью и обратилась к Яблочкову как инженеру, интересующемуся электрическим освещением. Впервые в истории железнодорожного транспорта на паровозе установили прожектор с дуговой лампой — регулятором Фуко. Яблочков, стоя на передней площадке паровоза, менял угли, подкручивал регулятор; а когда меняли паровоз – перетаскивал свой прожектор и провода с одного локомотива на другой и укреплял их. Это продолжалось весь путь, и хотя опыт удался, он ещё раз убедил Яблочкова, что широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может и нужно упрощать регулятор.

Уйдя в 1874 году со службы на телеграфе, Яблочков открыл в Москве мастерскую физических приборов. По воспоминаниям одного из современников:

«Это был центр смелых и остроумных электротехнических мероприятий, блестевших новизной и опередивших на 20 лет течение времени».

Совместно с электротехником Н. Г. Глуховым Яблочков проводил опыты по усовершенствованию электромагнитов и дуговых ламп. Большое значение он придавал электролизу растворов поваренной соли. Сам по себе незначительный факт сыграл большую роль в дальнейшей изобретательской судьбе П. Н. Яблочкова. В 1875 году во время одного из многочисленных опытов по электролизу параллельно расположенные угли, погружённые в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга. Между ними вспыхнула электрическая дуга, на короткий миг осветившая ярким светом стены лаборатории. Именно в эти минуты у П.Н. Яблочкова возникла идея более совершенного устройства дуговой лампы (без регулятора межэлектродного расстояния) — будущей «свечи Яблочкова».

Осенью 1875 года П. Н. Яблочков уезжает в Париж, где к началу весны 1876 года завершил разработку конструкции электрической свечи. 23 марта он получил на неё французский патент за № 112024. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктом в истории развития электро- и светотехники.

Свеча Яблочкова оказалась проще, удобнее и дешевле в эксплуатации, чем угольная лампа А. Н. Лодыгина, не имела ни механизмов, ни пружин. Она представляла собой два стержня, разделённых изоляционной прокладкой из каолина. Каждый из стержней зажимался в отдельной клемме подсвечника. На верхних концах зажигался дуговой разряд, и пламя дуги ярко светило, постепенно сжигая угли и испаряя изоляционный материал. Яблочкову пришлось очень много поработать над выбором подходящего изолирующего вещества и над методами получения подходящих углей. Позднее он пытался менять окраску электрического света, прибавляя в испаряющуюся перегородку между углями различные металлические соли.

15 апреля 1876 года в Лондоне открылась выставка физических приборов, на которой П.Н. Яблочков экспонировал свою свечу и провел ее публичную демонстрацию. На невысоких металлических постаментах Яблочков поставил четыре свечи, обёрнутых в асбест и установленных на большом расстоянии друг от друга. К светильникам подвёл по проводам ток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом рукоятки ток был включен в сеть, и тотчас обширное помещение залил очень яркий, чуть голубоватый электрический свет. Многочисленная публика пришла в восторг. Так Лондон стал местом первого публичного показа нового источника света.

Успех свечи Яблочкова превзошёл все ожидания. Мировая печать пестрела заголовками: 

«Вы должны видеть свечу Яблочкова»
«Изобретение русского отставного военного инженера Яблочкова — новая эра в технике» 
«Свет приходит к нам с Севера — из России»
«Северный свет, русский свет, — чудо нашего времени» 
«Россия — родина электричества»

Компании по коммерческой эксплуатации «свечи Яблочкова» были основаны во многих странах мира. Сам Павел Николаевич, уступив право на использование своих изобретений владельцам французской «Генеральной компании электричества с патентами Яблочкова», как руководитель её технического отдела, продолжал трудиться над дальнейшим усовершенствованием системы освещения, довольствуясь более чем скромной долей от огромных прибылей компании.

Свечи Яблочкова появились в продаже и начали расходиться в громадном количестве, каждая свеча стоила около 20 копеек и горела 1½ часа; по истечении этого времени приходилось вставлять в фонарь новую свечу. Впоследствии были придуманы фонари с автоматической заменой свечей.

В феврале 1877 года электрическим светом были освещены фешенебельные магазины Лувра. Не меньшее восхищение вызывало освещение огромного парижского крытого ипподрома. Его беговая дорожка освещалась 20 дуговыми лампами с отражателями, а места для зрителей — 120 электрическими свечами Яблочкова, расположенными в два ряда.

Новое электрическое освещение с исключительной быстротой завоёвывает Англию, Францию, Германию, Бельгию и Испанию, Португалию и Швецию. В Италии им осветили развалины Колизея, Национальную улицу и площадь Колона в Риме, в Вене — Фольскгартен, в Греции — Фалернскую бухту, а также площади и улицы, морские порты и магазины, театры и дворцы в других странах.

Сияние «русского света» перешагнуло границы Европы. Свечи Яблочкова появились в Мексике, Индии и Бирме. Даже персидский шах и король Камбоджи осветили «русским светом» свои дворцы.

В России первая проба электрического освещения по системе Яблочкова была проведена 11 октября 1878 года. В этот день были освещены казармы Кронштадтского учебного экипажа и площадь у дома, занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. 4 декабря 1878 года свечи Яблочкова, 8 шаров, впервые осветили Большой театр в Петербурге. Как писала газета «Новое время» в номере от 6 декабря:

«Внезапно зажгли электрический свет, по зале мгновенно разлился белый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краски женских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при дневном свете. Эффект был поразительный»

Ни одно из изобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкого распространения, как свечи Яблочкова.

В годы пребывания во Франции П.Н. Яблочков работал не только над изобретением и усовершенствованием электрической свечи, но и над решением других практических задач.
 
Только за первые полтора года — с марта 1876 по октябрь 1877 — он подарил человечеству ряд других выдающихся изобретений и открытий: сконструировал первый генератор переменного тока, который, в отличие от постоянного тока, обеспечивал равномерное выгорание угольных стержней в отсутствие регулятора; первым применил переменный ток для промышленных целей, создал трансформатор переменного тока (30 ноября 1876 года, дата получения патента, считается датой рождения первого трансформатора), электромагнит с плоской обмоткой и впервые использовал статические конденсаторы в цепи переменного тока. Открытия и изобретения позволили Яблочкову первому в мире создать систему «дробления» электрического света, то есть питания большого числа свечей от одного генератора тока, основанную на применении переменного тока, трансформаторов и конденсаторов.

В 1877 году русский морской офицер А. Н. Хотинский принимал в Америке крейсеры, строящиеся по заказу России. Он посетил лабораторию Эдисона и передал ему лампу накаливания А. Н. Лодыгина и «свечу Яблочкова» со схемой дробления света. Эдисон внёс некоторые усовершенствования и в ноябре 1879 года получил на них патент как на свои изобретения. Яблочков выступил в печати против американцев, заявив, что Томас Эдисон украл у русских не только их мысли и идеи, но и их изобретения. Профессор В. Н. Чиколев писал тогда, что способ Эдисона не нов и обновления его ничтожны.

В 1878 году Яблочков решил вернуться в Россию, чтобы заняться проблемой распространения электрического освещения. Вскоре после приезда изобретателя в Петербург была учреждена акционерная компания «Товарищество электрического освещения и изготовления электрических машин и аппаратов П. Н. Яблочков-изобретатель и Ко». Свечи Яблочкова зажглись во многих городах России. К середине 1880 года было установлено около 500 фонарей со свечами Яблочкова. Однако электрическое освещение в России такого широкого распространения, как за границей, не получило. Причин для этого было много: русско-турецкая война, отвлекавшая много средств и внимания, техническая отсталость России, инертность городских властей. Не удалось создать и сильную компанию с привлечением крупного капитала, недостаток средств ощущался всё время. Немаловажную роль сыграла неопытность в финансово-коммерческих делах самого П.Н. Яблочкова.

К тому же, к 1879 году Т. Эдисон в Америке довел до практического совершенства лампу накаливания, которая полностью вытеснила дуговые лампы. Выставка, которая открылась 1 августа 1881 года в Париже показала, что свеча Яблочкова и его система освещения начали терять своё значение. Хотя изобретения Яблочкова получили высокую оценку и были признаны постановлением Международного жюри вне конкурса, сама выставка явилась триумфом лампы накаливания, которая могла гореть 800—1000 часов без замены. Её можно было много раз зажигать, гасить и снова зажигать. К тому же она была и экономичнее свечи. Всё это оказало сильное влияние на дальнейшую работу Павла Николаевича и с этого времени он целиком переключился на создание мощного и экономичного химического источника тока. В ряде схем химических источников тока Яблочков впервые предложил для разделения катодного и анодного пространства деревянные сепараторы. Впоследствии такие сепараторы нашли широкое применение в конструкциях свинцовых аккумуляторов.

Работы с химическими источниками тока оказались не только малоизученными, но и опасными для жизни. Проводя эксперименты с хлором, Павел Николаевич сжёг себе слизистую оболочку лёгких. В 1884 году во время опытов произошел взрыв натровой батареи, П.Н. Яблочков чуть не погиб, и перенёс после этого два инсульта.
 
Последний год жизни он провел с семьей в Саратове, где 19 (31) марта 1894 года скончался. 23 марта его прах был похоронен на окраине села Сапожок (ныне Ртищевский район), в ограде Михайло-Архангельской церкви в фамильном склепе.

В конце 1930-х годов Михайло-Архангельскую церковь разрушили, при этом пострадал и фамильный склеп Яблочковых. Затерялась и сама могила изобретателя свечи. Но накануне 100-летия учёного президент АН СССР С. И. Вавилов принял решение уточнить место захоронения Павла Николаевича. По его инициативе была создана комиссия. Её члены объехали более 20 сёл Ртищевского и Сердобского районов, в архивах Саратовского областного загса им удалось отыскать метрическую книгу приходской церкви села Сапожок. По решению АН СССР на могиле П. Н. Яблочкова был воздвигнут памятник, открытие которого состоялось 26 октября 1952 года. На памятнике выбиты слова П.Н. Яблочкова:

«Электрический ток будет подаваться в дома как газ или вода».

Дата публикации: 05.02.2016 14:56:00
Теги: энергетика

Трансформация трансформатора Ян Шнейберг – статья о развитии трансформаторов

ТРАНСФОРМАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА   

Ян Шнейберг

 

В современной электроэнергетике, радиотехнике, электросвязи, системах автоматики широчайшее применение получил трансформатор, который по праву считается одним из распространенных видов электрического оборудования. Изобретение трансформатора – одна из замечательных страниц в истории электротехники. Прошло почти 120 лет после создания первого промышленного однофазного трансформатора, над изобретением которого трудились начиная с 30-х и до середины 80-х годов XIX века ученые, инженеры разных стран.

В наше время известны тысячи разнообразных конструкций трансформаторов – от миниатюрных до гигантских, для транспортировки которых требуются специальные железнодорожные платформы или мощные плавучие средства.

Как известно, при передаче электроэнергии на большое расстояние применяется напряжение в сотни тысяч вольт. Но непосредственно использовать такие огромные напряжения потребители, как правило, не могут. Поэтому электроэнергия, вырабатываемая на ТЭС, ГЭС или АЭС, подвергается трансформации, вследствие чего общая мощность трансформаторов в несколько раз превышает установленную мощность генераторов на электростанциях. Потери энергии в трансформаторах должны быть минимальными, и эта проблема всегда была одной из главных при их конструировании.

Создание трансформатора стало возможным после открытия явления электромагнитной индукции выдающимися учеными первой половины XIX в. англичанином
М. Фарадеем (1831) и американцем Д. Генри (183). Широко известен опыт Фарадея с железным кольцом, на котором были намотаны две изолированные друг от друга обмотки, первичная, соединенная с батареей, и вторичная – с гальванометром, стрелка которого отклонялась при размыкании и замыкании первичной цепи. Можно считать, что устройство Фарадея представляло собой прообраз современного трансформатора. Но ни Фарадей, ни Генри не были изобретателями трансформатора. Они не занимались исследованием проблемы преобразования напряжения, в их опытах приборы питались постоянным, а не переменным током и действовали не непрерывно, а мгновенно в моменты включения или выключения тока в первичной обмотке.

Первыми электрическими приборами, в которых использовалось явление электромагнитной индукции, были индукционные катушки. В них при размыкании первичной обмотки во вторичной наводилась значительная по величине ЭДС, вызывавшая между концами этой обмотки большие искры. Таких приборов в течение 1835–1844 годов было запатентовано несколько десятков. Наиболее совершенной была индукционная катушка немецкого физика Г.Д. Румкорфа1.

Индукционная катушка защищает Кронштадт

Первое успешное применение индукционной катушки было осуществлено в начале 40-х годов XIX века российским академиком
Б.С. Якоби (1801–1874) для воспламенения пороховых зарядов подводных электрических мин. Сооруженные под его руководством минные заграждения в Финском заливе преградили путь к Кронштадту двум англо-французским эскадизвестно, что в ходе этой войны большое значение имела оборона Балтийского побережья. Огромная англо-французская эскадра, состоявшая из 80 кораблей с общим числом орудий 3600, безуспешно пыталась прорваться к Кронштадту. После того как флагманский корабль «Мерлин» столкнулся с подводной электрической миной, эскадра была вынуждена покинуть Балтийское море.

Вражеские адмиралы с сожалением признали: «Союзный флот не может предпринять ничего решительного: борьба с могучими укреплениями Кронштадта подвергла бы только бесполезному риску судьбу кораблей». Известная английская газета «Геральд»
посмеивалась над вице-адмиралом Непиром: «Пришел, увидел и… не победил… Русские смеются, и мы смешны, в самом деле». Электрические мины, неизвестные в Европе, заставили отступить великолепнейший флот, какой когда-либо появлялся в море, он, как писала другая газета, не только «не подвинул вперед войны, но возвратился, не одержав ни одной победы».

Впервые индукционная катушка в качестве трансформатора была применена талантливым русским электротехником-изобретателем Павлом Николаевичем Яблоковым (1847–1894).

В 1876 г. он изобрел наменитую «электрическую свечу» – первый источник электрического света, получивший широкое применение и известный под названием «русского света». Благодаря своей простоте «электрическая свеча» в течение нескольких месяцев распространилась по всей Европе и даже достигла покоев персидского шаха и короля Камбоджи.

Для одновременного включения в электрическую сеть большого числа свечей Яблочков изобрел систему «дробления электрической энергии» посредством индукционных катушек (рис. 1). Патенты на «свечу» и схему их включения он получил в 1876 г. во Франции, куда вынужден был уехать из России, чтобы не попасть в «долговую» тюрьму. (Он владел небольшой электротехнической мастерской и увлекался экспериментированием с приборами, которые брал для ремонта, не всегда вовремя расплачиваясь с кредиторами.)

В разработанной Яблочковым системе «дробления электрической энергии» первичные обмотки индукционных катушек включались последовательно в сеть переменного тока, а во вторичные
обмотки могло включаться различное число «свечей», режим работы которых не зависел от режима других. Как указывалось в патенте, такая схема позволяла «осуществлять раздельное питание нескольких осветительных приборов с разной силой света от единого источника электричества». Совершенно очевидно, что в этой схеме индукционная катушка работала в режиме трансформатора.

Если в первичную сеть включался генератор постоянного тока, Яблочков предусматривал установку специального прерывателя. Патенты на включение свечей посредством трансформаторов были получены Яблочковым во Франции (1876), Германии и Англии (1877), в России (1878). И когда несколько лет спустя начался спор о том, кому принадлежит приоритет в изобретении трансформатора, французское общество «Электрическое освещение», выдавшее 30 ноября 1876 г.ообщении подтверждало приоритет Яблочкова: в патенте «…был описан принцип действия и способы включения трансформатора». Сообщалось также, что «приоритет Яблочкова признан и в Англии».

Схема «дробления электрической энергии» посредством трансформаторов демонстрировалась на электрических выставках в Париже и Москве. Эта установка была прообразом современной электрической сети с основными элементами: первичный двигатель – генератор – линия передачи – трансформатор – приемник. Выдающиеся заслуги Яблочкова в развитии электротехники были отмечены высшей наградой Франции – Орденом Почетного легиона.

В 1882 г. лаборант Московского университета И.Ф. Усагин демонстрировал на Промышленной выставке в Москве схему «дробления» Яблочкова, но во вторичные обмотки катушек включил различные приемники: электродвигатель, нагревательную спираль, дуговую лампу, электрические свечи. Этим он впервые продемонстрировал универсальность переменного тока и был награжден серебряной медалью.

Как уже отмечалось, в установке Яблочкова трансформатор не имел замкнутого магнитопровода, что вполне удовлетворяло техническим требованиям: при последовательном включении первичных обмоток включение и выключение одних потребителей во вторичных обмотках не влияло на режим работы других.

Изобретения Яблочкова дали мощный толчок применению переменного тока. В разных странах стали создаваться электротехнические предприятия для изготовления генераторов переменного тока и совершенствования аппаратов для его трансформации.

Когда возникла необходимость передачи электроэнергии на большие расстояния, использование для этих целей постоянного тока высокого напряжения оказалось неэффективным. Первая электропередача на переменном токе была осуществлена в 1883 г. для освещения Лондонского метрополитена, длина линии составляла около
23 км. Напряжение повышалось до 1500 В с помощью трансформаторов, созданных в 1882 г. во Франции Л. Голяром и Д. Гиббсом. Эти трансформаторы также были с разомкнутым магнитопроводом, но предназначались уже для преобразования напряжения и имели
коэффициент трансформации, отличный от единицы. На деревянной подставке укреплялось несколько индукционных катушек, первичные обмотки которых соединялись последовательно (рис. 2). Вторичная обмотка была секционирована, и каждая секция имела два вывода для подключения приемников. Изобретатели предусмотрели выдвижение сердечников для регулирования напряжения на вторичных обмотках.

Современные трансформаторы имеют замкнутый магнитопровод и их первичные обмотки включены параллельно. При параллельном включении приемников применение разомкнутого магнитопровода технически не оправданно. Было установлено, что трансформатор с замкнутым магнитопроводом обладает лучшими рабочими характеристиками, имеет меньшие потери и больший КПД. Поэтому по мере увеличения дальности электропередачи и повышения напряжения в линиях стали конструировать трансформатор с замкнутым магни1884 г. в Англии братьями Джоном и Эдуардом
Гопкинсонами (рис. 3). Магнитопровод был набран из стальных изолированных друг от друга полос, что снижало потери на вихревые токи. На магнитопроводе располагались, чередуясь, катушки высокого (2) и низкого (3) напряжения. На нецелесообразность эксплуатации трансформатора с замкнутым магнитопроводом при последовательном соединении первичных обмоток впервые указал американский электротехник Р. Кеннеди в 1883 г., подчеркнув, что изменение нагрузки во вторичной цепи одного трансформатора будет влиять на работу других потребителей. Это возможно устранить при параллельном включении обмоток. Первый патент на такие трансформаторы получил М. Дери (в феврале 1885 г.). В последующих схемах электропередачи высокого напряжения первичные обмотки стали включаться параллельно.

Наиболее совершенные однофазные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом были разработаны в 1885 г. венгерскими электротехниками: М. Дери (1854–1934), О. Блати (1860–1939) и К. Циперновским (1853–1942). Они же впервые применили термин «трансформатор». В патентной заявке они указали на важную роль замкнутого шихтованного магнитопровода, в особенности для мощных силовых трансформаторов. Ими же были предложены три модификации трансформаторов, применяющихся до настоящего времени: кольцевой, броневой и стержневой (рис. 4). Такие трансформаторы серийно выпускались электромашиностроительным заводом «Ганц и Ко» в Будапеште. Они содержали все элементы современных трансформаторов.
Первый автотрансформатор был создан электриком американской фирмы «Вестингауз» В. Стенлеем в 1885 г., его успешное испытание состоялось в г. Питсбурге.

Большое значение для повышения надежности трансформаторов имело введение масляного охлаждения (конец 1880-х годов,
Д. Свинберн). Первые трансформаторы Свинберн помещал в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повышало надежность изоляции обмоток. Все это способствовало широкому применению однофазных трансформаторов в целях освещения. Наиболее мощная установка фирмы «Ганц и Ко» была сооружена в Риме в 1886 г. (15000 кВА). Одной из первых электростанций, построенных фирмой в России, была станция в Одессе для освещения нового оперного театра, широко известного в Европе.

Триумф переменного тока. Трехфазные системы

80-е годы XIX в. вошли в историю электротехники под названием «трансформаторных битв». Успешная эксплуатация однофазных трансформаторов стала убедительным аргументом в пользу применения переменного тока. Но владельцы крупных электротехнических фирм, выпускавших оборудование на постоянном токе, не желали терять прибыли и всячески препятствовали внедрению переменного тока, особенно для электропередачи на большие расстояния.

Щедро оплачиваемые журналисты распространяли о переменном токе всяческие небылицы. Противником переменного тока выступил и знаменитый американский изобретатель Т.А. Эдисон (1847–1931). После создания тн отказался присутствовать на его испытании. «Нет, нет, – воскликнул он, – переменный ток – это вздор, не имеющий будущего. Я не только не хочу осматривать двигатель переменного тока, но и знать о нем!» Биографы Эдисона утверждают, что, прожив долгую жизнь, изобретатель убедился в своих ошибочных взглядах и много бы отдал, чтобы вернуть свои слова обратно.

Об остроте трансформаторных битв образно писал известный русский физик А.Г. Столетов в 1889 г. в журнале «Электричество»:
«Невольно вспоминается та травля, которой подвергались трансформаторы в нашем отечестве по поводу недавнего проекта фирмы «Ганц и Ко» осветить часть Москвы. И в устных докладах, и в газетных статьях система обличалась как нечто еретическое, ненациональное и, безусловно, гибельное: доказывалось, что трансформаторы начисто запрещались во всех порядочных государствах Запада и терпятся разве в какой-нибудь Италии, падкой на дешевизну». Далеко не всем известно, что введение казни на электрическом стуле в штате Нью-Йорк в 1889 г. с использованием переменного тока высокого напряжения бизнесмены от электротехники также стремились использовать для компрометации переменного тока, опасного для жизни человека.

Создание надежных однофазных трансформаторов открыло дорогу строительству электростанций и линии передач однофазного тока, который стал широко использоваться для электрического освещения. Но в связи с развитием промышленности, строительством крупных заводов и фабрик все более остро стала ощущаться потребность в простом экономичном электродвигателе. Как известно, однофазные двигатели переменного тока не имеют начального пускового момента и не могли использоваться для целей электропривода. Так в середине 80-х годов XIX в. возникла комплексная энергетическая проблема: необходимо было создать установки для экономичной передачи электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния и разработать конструкцию простого и высокоэкономичного электродвигателя переменного тока, удовлетворявшего требованиям промышленного электропровода.

Благодаря усилиям ученых и инженеров разных стран эта проблема была успешно решена на базе многофазных электрических систем. Эксперименты показали, что наиболее целесообразной из них является трехфазная система. Наибольших успехов в разработке трехфазных систем добился выдающийся русский электротехник М.О. Доливо-Добровольский (1862–1919), вынужденный долгие годы жить и работать в Германии. В 1881 г. он был отчислен из Рижского политехнического института за участие в студенческом революционном движении без права поступления в высшее учебное заведение России.

В 1889 г. он изобрел удивительно простой трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, конструкция которого в принципе сохранилась и до наших дней. Но для передачи электроэнергии при высоком напряжении нужно было три однофазных трансформатора, что значительно удорожало всю установку. В том же 1889 г. Доливо-Добровольский, проявив незаурядныеретателя, создает трехфазный трансформатор.

Но к той конструкции, которая подобно асинхронному двигателю в принципе сохранилась до настоящего времени, он пришел не сразу. Вначале это был аппарат с радиальным расположением сердечников. Его конструкция еще напоминает электрическую машину без воздушного зазора с выступающими полюсами, а обмотки ротора перенесены на стержни. Затем было несколько конструкций «призматического» типа. Наконец, в 1891 г. ученый получил патент на трехфазный трансформатор с параллельным расположением сердечников в одной плоскости, подобный современному (рис. 5: а, б, в).

Генеральным испытанием трехфазной системы с использованием трехфазных трансформаторов стала знаменитая Лауфен-Франкфуртская электропередача, сооруженная в 1891 г. в Германии при активном участии Доливо-Добровольского, разработавшего для нее необходимое оборудование. Близ местечка Лауфен у водопада на реке Неккар была сооружена гидростанция, гидротурбина которой могла развивать полезную мощность около 300 л.с. Вращение передавалось на вал трехфазного синхронного генератора. Посредством трехфазного трансформатора мощностью 150 кВА (таких трансформаторов ранее никто не изготавливал), электроэнергия при напряжении 15 кВ передавалась по трехпроводной линии
передач на огромное для того времени расстояние (170 км) во Франкфурт-на-Майне, где открывалась международная техническая выставка. КПД передачи превышал 75%. Во Франкфурте на выставочной площадке был установлен трехфазный трансформатор, понижавший напряжение до 65 В. Выставку освещало 1000 электрических ламп. В зале установили трехфазный асинхронный двигатель мощностью около 75 кВт, приводивший в действие гидравлический насос, который подавал воду для ярко освещенного декоративного водопада. Налицо была своеобразная энергетическая цепь: искусственный водопад создавался энергией естественного водопада, удаленного от первого на 170 км. Впечатлительные посетители выставки были потрясены чудесными способностями электрической энергии.
Эта передача явилась подлинным триумфом трехфазных систем, мировым признанием выдающегося вклада в электротехнику, сделанного М.О. Доливо-Добровольским. С 1891 г. ведет свое начало современная электрификация.

С ростом мощности трансформаторов начинается строительство электростанций и энергетических систем. Зарождается и стремительно развивается электропривод, электротранспорт, электротехнология. Небезынтересно заметить, что первой самой мощной в мире электростанцией с трехфазными генераторами и трансформаторами была станция обслуживания первого в России промышленного предприятия с трехфазным электрооборудованием. Это был Новороссийский элеватор. Мощность синхронных генераторов электростанции составляла 1200 кВА, трехфазные асинхронные двигатели мощностью от 3,5 до 15 кВт приводили в действие различные механизмы и машины, а часть электроэнергии использовалась для освещения.

Постепенно электрификация затрагивала все новые отрасли птво, связь, быт, медицину – этот процесс углублялся и расширялся, электрификация принимала массовый характер.

В течение XX в. в связи с созданием мощных объединенных энергосистем, увеличением дальности передачи электрической энергии, повышением напряжения ЛЭП возрастали требования к техническим, эксплуатационным характеристикам трансформаторов. Во второй половине XX в. значительный прогресс в производстве мощных силовых трансформаторов был связан с применением для магнитопроводов холоднокатаной электротехнической стали, что позволило увеличить индукцию и уменьшить сечение и вес сердечников. Суммарные потери в трансформаторах снижались до 20%. Оказалось возможным уменьшить размеры охлаждающей поверхности масляных баков, что привело к уменьшению количества масла и снижению общего веса трансформаторов. Непрерывно совершенствовалась технология и автоматизация производства трансформаторов, внедрялись новые методы расчета прочности и устойчивости обмоток, стойкости трансформаторов к воздействию усилий при коротких замыканиях. Одна из актуальных проблем современного трансформаторостроения – достижение динамической стойкости мощных трансформаторов.

Огромные перспективы на пути увеличения мощности силовых трансформаторов открываются при использовании сверхпроводниковой технологии. Применение нового класса магнитных материалов – аморфных сплавов, по оценкам специалистов, может снизить потери энергии в сердечниках до 70%.

Трансформатор на службе радиоэлектроники и электросвязи

После открытия Г. Герцем (1857–1894) в 1888 г. электромагнитных волн и создания в 1904–1907 годах первых электронных ламп появились реальные предпосылки для осуществления беспроводной связи, необходимость в которой все возрастала. Неотъемлемым элементом схем для генерирования электромагнитных волн высокого напряжения и частоты, а также для усиления электромагнитных колебаний стал трансформатор.

Одним из первых ученых, исследовавших волны Герца, был талантливый сербский ученый Никола Тесла (1856–1943), которому принадлежит более 800 изобретений в области электротехники, радиотехники и телемеханики и которого американцы называли «королем электричества». В своей лекции, прочитанной во Франклиновском университете в Филадельфии в 1893 г., он вполне определенно высказался о возможности практического применения электромагнитных волн. «Я хотел бы, – говорил ученый, – сказать несколько слов о предмете, который все время у меня на уме, который затрагивает благосостояние всех нас. Я имею в виду передачу осмысленных сигналов, быть может, даже энергии на любое расстояние вовсе без проводов. С каждым днем я все больше убеждаюсь в практической осуществимости этой схемы».

Экспериментируя с колебаниями высокой частоты и стремясь осуществить идею «беспроводной связи», Тесла в 1891 г. создает один из самых оригинальных приборов своего времени. Ученому пришла счастливая мысль – соединить в одном приборе свойства трансформаторй «резонанс-трансформатор», сыгравший огромную роль в развитии многих отраслей электротехники, радиотехники и широко известный под названием «трансформатора Теслы». Между прочим, с легкой руки французских электриков и радистов этот трансформатор назывался просто «Тесла».

В приборе Теслы первичная и вторичная обмотка были настроены в резонанс. Первичная обмотка (рис. 6) была включена через разрядник с индукционной катушкой и конденсаторами. При разряде изменение магнитного поля в первичной цепи вызывает во вторичной обмотке, состоящей из большого числа витков, ток весьма большого напряжения и частоты.

Современные измерения показали, что с помощью резонансного трансформатора можно получить высококачественные напряжения с амплитудой до одного миллиона вольт. Тесла указал, что, изменяя емкость конденсатора, можно получить электромагнитные колебания с различной длиной волны.

Ученый предлагал использовать резонанс-трансформатор для возбуждения «проводника-излучателя», поднятого высоко над землей и способного передавать энергию высокой частоты без проводов. Очевидно, что «излучатель» Теслы был первой антенной, нашедшей широчайшее применение в радиосвязи. Если бы ученый создал чувствительный приемник электромагнитных волн, он бы пришел к изобретению радио. Биографы Теслы считают, что до А.С. Попова и Г. Маркони Тесла был ближе всех к этому открытию.

В 1893 г., за год до Рентгена, Тесла обнаружил «особые лучи», проникающие через предметы, непрозрачные для обычного света. Но он не довел эти исследования до конца, и между ним и Рентгеном надолго установились дружеские отношения. Во второй серии опытов Рентген использовал резонанс-трансформатор Теслы.

В 1899 г. Тесле удалось с помощью друзей соорудить научную лабораторию в Колорадо. Здесь на высоте двух тысяч метров он занялся изучением грозовых разрядов и установлением наличия электрического заряда земли. Он придумал оригинальную конструкцию «усиливающего передатчика», напоминающего трансформатор и позволяющего получать напряжения до нескольких миллионов вольт при частоте до 150 тысяч периодов в секунду. К вторичной обмотке он присоединил мачту высотой около 60 м. При включении передатчика Тесле удалось наблюдать огромные молнии, разряд длиной до 135 футов и даже гром. Он снова возвращался к мысли об использовании токов высокой частоты для «освещения, нагрева, передвижения электрического транспорта на земле и в воздухе», но, естественно, реализовать свои идеи он в то время не мог. Резонанс-трансформатор Теслы нашел свое применение в радиоприемной технике начала XX в. Его конструктивная модификация изготовлялась фирмой «Маркони» под названием «джиггера» (сортировщика) и использовалась также для очищения сигнала от помех.

Проблемы дальности связи удалось решить с появлением усилителей. Трансформатор получил широкое применение в схемах усилителей, основанных на использовании изобретенной в 1907 г. американским радиотехником
Лдионом». На рис. 7 изображена схема триода, используемого в качества усилителя передаваемых сигналов. Электрические колебания, подводимые к триоду, значительно увеличиваются с помощью управляющей сетки и через выходной трансформатор поступают в линию связи. Если в линии через определенные промежутки устанавливать усилители (теперь они уже не ламповые, а полупроводниковые), то дальность связи значительно возрастает.

В XX в. электроника прошла огромный путь от громоздких ламповых устройств до полупроводной техники, микроэлектроники и
оптоэлектроники. И всегда неизменным элементом блоков питания и разных преобразовательных схем оставался трансформатор. За многие десятилетия усовершенствовалась технология изготовления маломощных (от доли ватта до нескольких ватт) трансформаторов. Их массовое производство потребовало применения специальных электротехнических материалов, в частности ферритов, для изготовления магнитопроводов, а также трансформаторов без сердечников для высокочастотных установок. Продолжаются исследования для изыскания более эффективных конструкций с использованием новейших достижений науки и техники.

Электрификация всегда являлась основой научно-технического прогресса. На ее базе непрерывно совершенствуются технологии в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве, связи и строительстве. Невиданных успехов достигла механизация и автоматизация производственных процессов. Достижения мировой энергетики были бы невозможны без внедрения разнообразных и высокоэкономичных силовых и специальных трансформаторов.
Но из объективных законов развития науки и техники следует, что какие бы совершенные конструкции ни были созданы сегодня, они являются лишь ступенью на пути создания еще более мощных и уникальных трансформаторов.

 

Посмотреть цены >>>

AppCraft | AppCraft – студия разработки мобильных приложений

Наша цель – не выполнять технические требования, а создавать продукты.

Это непросто: дизайн и программирование – это лишь небольшая часть необходимой работы. Во-первых, нужно проанализировать рынок и понять, что именно нужно, а что не нужно. После этого необходимо разработать маркетинговую стратегию для охвата аудитории и мира. Техническое задание на разработку должно отражать как выводы аналитики, так и маркетинговые идеи.

Дизайн, UX, тестирование, мягкий запуск, циклические обновления – все должно работать вместе для достижения общей цели удовлетворения потребностей пользователей. Отсутствие такой согласованности – основная проблема российского рынка разработки мобильных приложений. Бизнесу не нужен код, простой факт появления в магазинах или трафик. Ему нужен продукт – инструмент для решения проблем людей – и для зарабатывания денег.

Мы хотим изменить рынок, предлагая услуги по созданию готового продукта, а не только его частей, которые может быть сложно собрать в один инструмент, особенно когда части изготавливаются разными людьми, ориентированными на отдельные конкретные задачи.Пока каждое действие находится в разработке, от цвета кнопки до возможности ответить на уведомление, это маркетинг.

Частью этого плана является создание лаборатории – инкубатора, где будут работать вместе специалисты в области технологий, маркетинга и бизнеса. Единственный способ хорошо выполнять свою работу – любить то, что вы делаете. Поэтому при выборе кандидатов на собеседование, при принятии трудных решений о повышении по службе, изменении условий работы и увольнении специалистов мы в первую очередь ориентируемся на страсть человека к своей работе.Конечно, важны многие факторы, но, если нет внутреннего интереса, ничего хорошего из этого не выйдет.

В конечном итоге мы выстраиваем полный цикл разработки и привлекаем инвесторов, заинтересованных в продуктах наших клиентов, вместе делаем отличные истории.

Трансформаторы. 30 ноября 1876 года, датой получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора.

Презентация на тему: «Трансформаторы.30 ноября 1876 года, датой получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора. »- Протокол предъявления:

ins [data-ad-slot = “4502451947”] {display: none! important;}} @media (max-width: 1000 пикселей) {# place_14> ins: not ([data-ad-slot = “4502451947”]) {display: none! important;}} @media (max-width: 1000 пикселей) {# place_14 {width: 250px;}} @media (max-width: 500 пикселей) {# place_14 {width: 120px;}} ]]>

1 Трансформеры

2 30 ноября 1876 года, датой получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора.Это был трансформатор с открытым сердечником, представляющий собой стержень, намотанный на обмотку.

3 Трансформатор – это электрическое устройство, которое передает электрическую энергию между двумя или более цепями посредством электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция создает электродвижущую силу внутри проводника, который подвергается воздействию изменяющихся во времени магнитных полей. Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения переменного напряжения в электроэнергетике.электромагнитная индукция магнитные поля

4

5 трансформаторное устройство. Две катушки с разным числом витков в стальном изнашиваемом сердечнике Катушка подключена к источнику – первичной катушке. (N1, U1, I1) Катушка подключена к потребителю – вторичной катушке. (N2, U2, I2) N-количество витков. U-напряжение.Я-ампераж.

6 Трансформатор основан на двух основных принципах: изменяющийся во времени электрический ток создает изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм). Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создает в этой обмотке ЭДС (электромагнитная индукция) на одной из обмоток, так называемая первичная обмотка питается от внешнего источника. Протекающий через первичную обмотку переменного тока создает переменный магнитный поток в ярме.В результате электромагнитной индукции переменный магнитный поток в ярме создает все обмотки, включая электродвижущую силу первичной индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, синусоидальный ток смещается на 90 ° в противоположном направлении по отношению к магнитному потоку. . В некоторых трансформаторах, работающих на высоких и сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать.

7 Коэффициент трансформации Вывод: если K N1 или U2> U1, трансформатор повышающий; Если K> 1 Если N2

8 Для состояния трансформатора I 1 U 1 ≈I 2 U 2 Во сколько раз увеличивается напряжение в трансформаторе, на столько же уменьшается сила тока.

9

Ранние системы уличного освещения

СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ РАННЕГО УЛИЦА Стратегии раннего освещения Необходимость освещения улиц и переулков понимали много веков назад древние греки и римляне.Ночью горели масляные фонари, чтобы помочь пешеходам и наездникам избежать аварий и отпугнуть грабителей. По мере развития технологий улицы по всему миру начали освещаться угольно-газовыми лампами, а также бензиновыми и спиртовыми лампами. В то время газовые лампы обычно давали наибольшее количество света на лампу и были предпочтительнее там, где была доступная подача газа. Однако даже при относительной яркости множества горящих газовых мантий газовые лампы по-прежнему обеспечивали ограниченное освещение, поэтому для эффективного освещения большой оживленной улицы требовалось множество светильников. Эти ранние лампы также требовали много труда. Кто-то должен был зажигать каждую лампу каждый вечер и гасить их все утром. Пришлось долить спиртосодержащие и масляные лампы. Фитили, плащи и механизмы ламп нужно было регулярно обслуживать. Все эти расходы считались частью расходов на содержание города. Первым практичным уличным фонарем с настоящим блеском стала дуговая лампа.Еще в 1801 году сэр Хамфри Дэйви продемонстрировал, что он может создать светящуюся дугу между двумя углями, питаемыми батареей на 2000 ячеек. Однако из-за трудности создания постоянного тока устройство Дэйви было по большей части новинкой. К середине 19 века изобретатели начали производить практические генераторы и динамо-машины, которые могли производить энергию в течение ночи, а в некоторых случаях и 24 часа в сутки. В 1875 году русский инженер Павел Яблочков разработал первую практическую дуговую лампу, которую можно было использовать для освещения городских улиц.В 1878 году в Париже было установлено 80 свечей «Яблочков», чтобы осветить Большой магазин Лувра, благодаря чему Париж получил прозвище «Город огней». Свеча Яблочкова давала яркий, хотя и резкий свет. Одиночные фонари, расположенные на относительно высоком уровне, могли освещать большие улицы на расстоянии в сотни ярдов. С успехом лампы Яблочкова изобретатели принялись за работу. повысить надежность дуговых ламп. Углеродные стержни, используемые в этих лампах, расходуются во время работы, поэтому было выдвинуто по крайней мере сто идей по автоматическому регулированию дугового зазора путем перемещения одного или нескольких электродов с угольными стержнями по мере их использования.Правильный зазор имел решающее значение для поддержания рабочей дуги. Дуговые лампы также требовали значительного ухода по сравнению с лампами накаливания, появившимися позже. Дуговые лампы требовали регулярного обслуживания стержневых угольных электродов и удаления золы. Однако у них было преимущество в том, что многие лампы управлялись из одной точки через последовательные цепи, и требовалось гораздо меньше ламп, чтобы обеспечить такое же освещение, как газовые или масляные лампы. Томас Эдисон разработал первую практичную лампу накаливания в 1878 году, однако количество света, производимого его ранними лампами с углеродной нитью, было намного меньше, чем количество света, производимого дуговыми лампами.Тем не менее лампы Эдисона нашли свой путь на многих улицах, часто на относительно коротких столбах в группах ламп на более узких жилых улицах, где требовалось меньше освещения и резкая сила дуговых ламп была менее желательной. Несмотря на то, что лампы накаливания могли работать на “домашнем токе”, электричество с обычным линейным напряжением не передавалось на большие расстояния без значительных потерь напряжения. В результате системы с несколькими лампами, использующие обычное сетевое напряжение, могли обеспечивать питание только нескольких ламп, расположенных на небольшой площади.Чтобы увеличить расстояние, на которое может проходить цепь (по всему городу, а не ограничиваться парой кварталов), в основном использовались цепи последовательного высоковольтного освещения. Эти цепи обычно работают при уровнях 2000 вольт или более, при этом лампы расположены последовательно друг с другом. При последовательном соединении ламп фактическое напряжение на каждой лампочке обычно было менее 50 вольт. Поэтому почти все цепи, состоящие из более чем нескольких ламп, были включены последовательно, что позволяло управлять многими лампами от одного источника, но при этом сила тока оставалась достаточно низкой, чтобы цепь могла работать на относительно небольших проводниках. Последовательные схемы также производили больше света на ватт потребляемой мощности, чем схемы с «линейным напряжением» из нескольких или одной лампы. (Пожалуйста, посмотри Общие сведения о последовательных схемах для подробного объяснения того, как эти схемы работают.) С появлением вольфрамовой лампы накаливания Mazda ограничение на количество света, которое могла производить лампа накаливания, было снято, и более яркие лампы накаливания начали заменять неудобные угольные дуговые лампы во всем мире. Управление цепями В 1800-х годах фотоэлектрические элементы управления не были изобретены, поэтому гирлянды ламп приходилось включать вручную или с помощью таймеров. Поскольку большинство крупных осветительных цепей работали последовательно, многие коммунальные предприятия снабжали их специальными динамо-машинами, которые запускались в сумерках и отключались на рассвете.Однако для этого варианта требовалось, чтобы все цепи освещения исходили от «центральной станции» коммунального предприятия или от электростанции. Для цепей, удаленных от центральной станции, серийные уличные фонари обычно питались от первичных цепей высокого напряжения. В этих установках ток к уличным фонарям будет подаваться с помощью регулирующего трансформатора постоянного тока (обычно называемого просто «регулятором»). Напряжение, необходимое для работы последовательной цепи, будет варьироваться в зависимости от количества ламп, работающих в цепи. . Регулятор постоянно регулировал напряжение в цепи в зависимости от количества работающих ламп. Такие цепи можно было включать и выключать с помощью ручного переключателя, таймера или управляющего провода, идущего к регулятору от центральной станции. Эти элементы управления, в свою очередь, будут управлять реле высокого напряжения, называемым масляным выключателем, которое включает и выключает питание регулятора. Серьезная техническая проблема с последовательными цепями заключалась в том, что, поскольку лампы были соединены гирляндной цепочкой, при выходе из строя одной лампы вся цепочка погасла.Чтобы решить эту проблему, использовались автотрансформаторы или выключатели для автоматического отключения вышедших из строя ламп и поддержания цепи в рабочем состоянии. Для полного обсуждения различных шунтирующих трансформаторов и выключателей, используемых в последовательных цепях, см. Общие сведения о шунтах . Для небольших групп ламп, которые не оправдывали затрат на стабилизатор постоянного тока, часто применялись системы с «несколькими» цепями более низкого напряжения. Поскольку от одного источника низкого напряжения можно было запитать только несколько ламп, были добавлены схемы управления, в которых большое количество ламп могло управляться одним переключателем, но отдельные лампы или небольшие группы ламп могли питаться локально и управляться средствами реле.Ранние реле были установлены на столбах. Более поздние разработки включали реле, встроенные в сами светильники. Несколько цепей также можно соединить гирляндой, чтобы распределить нагрузку по большему количеству трансформаторов. Первоначальная группа ламп, питаемая одним локальным трансформатором, будет управляться переключателем или часами, или, возможно, позже, фотоуправлением, и «контрольный провод» будет проходить от этой группы к реле, которое управляет другой группой ламп, питаемых другим локальным трансформатор. Контрольное лидерство из этой группы может затем распространиться на еще одну группу и так далее. В конечном итоге было обнаружено, что схемы последовательного типа более эффективны в целом и на самом деле производят больше люмен света на потребляемый ватт, поэтому несколько схем использовались гораздо реже. Если у вас есть комментарии, вы видите ошибку или думаете о том, что следует добавить в этот раздел, пожалуйста, Напишите мне .

Трансформатор – Энциклопедия Нового Света

Трехфазный понижающий трансформатор, установленный на опоре.

Трансформатор – это устройство, которое передает электрическую энергию от одной цепи к другой посредством магнитной связи, не требуя относительного движения между ее частями. Обычно он состоит из двух или более связанных обмоток и, в большинстве случаев, сердечника для концентрации магнитного потока.

Переменное напряжение, приложенное к одной обмотке, создает изменяющийся во времени магнитный поток в сердечнике, который индуцирует напряжение в других обмотках. Изменение относительного числа витков между первичной и вторичной обмотками определяет соотношение входного и выходного напряжений, таким образом преобразует напряжение, повышая или понижая его между цепями.

Принцип трансформатора был продемонстрирован в 1831 году Фарадеем, хотя практические разработки не появлялись до 1880-х годов. ^[1] Менее чем за десять лет трансформатор сыграл важную роль во время «Войны токов», когда системы переменного тока одержали победу над своими аналогами постоянного тока, и в этой позиции они остались доминирующими. С тех пор трансформатор сформировал отрасль электроснабжения, позволяя экономично передавать электроэнергию на большие расстояния.Вся электроэнергия в мире, за исключением небольшой, проходит через серию трансформаторов к тому времени, когда достигает потребителя.

Среди самых простых электрических машин трансформатор также является одним из самых эффективных, ^[2] с большими агрегатами, производительность которых превышает 99,75 процента. ^[3] Трансформаторы бывают разных размеров: от миниатюрного трансформатора связи, спрятанного внутри сценического микрофона, до огромных блоков с номинальной мощностью гига ВА, используемых для соединения частей национальных электрических сетей.Все они работают с одними и теми же основными принципами и имеют много общего в своих частях, хотя существуют различные конструкции трансформаторов, которые выполняют специализированные функции в доме и в промышленности.

История

Майкл Фарадей построил первый трансформатор в 1831 году, хотя он использовал его только для демонстрации принципа электромагнитной индукции и не предвидел его практического использования. ^[1] Русский инженер Павел Яблочков в 1876 году изобрел систему освещения на основе набора индукционных катушек, в которой первичные обмотки были подключены к источнику переменного тока, а вторичные обмотки могли быть подключены к нескольким «электрическим свечам».В патенте утверждалось, что система может «обеспечивать раздельное питание нескольких осветительных приборов с разной силой света от одного источника электроэнергии». Очевидно, индукционная катушка в этой системе работала как трансформатор.

Люсьен Голар и Джон Диксон Гиббс, которые впервые продемонстрировали устройство с открытым железным сердечником, названное «вторичным генератором», в Лондоне в 1882 г. ^[4] , а затем продали идею американской компании Westinghouse. Возможно, это был первый практический силовой трансформатор.Они также выставили изобретение в Турине в 1884 году, где оно было применено для системы электрического освещения.

Исторический трансформатор Стэнли.

Уильям Стэнли, инженер Westinghouse, построил первое коммерческое устройство в 1885 году после того, как Джордж Вестингауз купил патенты Голарда и Гиббса. Ядро было сделано из соединенных друг с другом железных пластин Е-образной формы. Эта конструкция впервые была использована в коммерческих целях в 1886 году. ^[1] Венгерские инженеры Зиперновски, Блати и Дери из компании Ganz в Будапеште создали эффективную модель с закрытым сердечником «ZBD» в 1885 году на основе конструкции Голарда и Гиббса.В их заявке на патент впервые было использовано слово «трансформатор». ^[4] Русский инженер Михаил Доливо-Добровольский разработал первый трехфазный трансформатор в 1889 году. В 1891 году Никола Тесла изобрел катушку Тесла, двухканальный резонансный трансформатор с воздушным сердечником для генерации очень высоких напряжений на высокой частоте.

Преобразователи звуковой частоты (в то время называемые повторяющимися катушками) использовались первыми экспериментаторами при разработке телефона. В то время как новые технологии сделали трансформаторы в некоторых электронных устройствах устаревшими, трансформаторы все еще используются во многих электронных устройствах.Трансформаторы необходимы для передачи электроэнергии высокого напряжения, что делает передачу на большие расстояния экономически целесообразной. Это преимущество было основным фактором при выборе передачи переменного тока в «Войне токов» в конце 1880-х годов. ^[1] Многие другие имеют патенты на трансформаторы.

Основные принципы

Муфта взаимной индукции

Идеальный понижающий трансформатор, показывающий магнитный поток в сердечнике

Принципы трансформатора иллюстрируются рассмотрением гипотетического идеального трансформатора, состоящего из двух обмоток с нулевым сопротивлением вокруг сердечника с незначительным сопротивлением. ^[5] Напряжение, приложенное к первичной обмотке, вызывает ток, который развивает магнитодвижущую силу (МДС) в сердечнике. Ток, необходимый для создания MMF, называется током намагничивания; в идеальном трансформаторе он считается незначительным. MMF управляет потоком вокруг магнитной цепи сердечника. ^[5]

На каждой обмотке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), эффект, известный как взаимная индуктивность. ^[6] Обмотки в идеальном трансформаторе не имеют сопротивления, поэтому ЭДС равны по величине измеренным напряжениям на клеммах.В соответствии с законом индукции Фарадея они пропорциональны скорости изменения потока:

vP = NPdΦPdt {\ displaystyle {v_ {P}} = {N_ {P}} {\ frac {d \ Phi _ {P}} {dt}}} и vS = NSdΦSdt {\ displaystyle {v_ {S} } = {N_ {S}} {\ frac {d \ Phi _ {S}} {dt}}}

где:

В идеальном трансформаторе весь поток, создаваемый первичной обмоткой, также связывает вторичную, ^[7] и, следовательно, ΦP = ΦS {\ displaystyle \ Phi _ {P} = \ Phi _ {S} \,}, откуда хорошо известное уравнение трансформатора:

vPvS = NPNS {\ displaystyle {\ frac {v_ {P}} {v_ {S}}} = {\ frac {N_ {P}} {N_ {S}}} \, \!}

отношение первичного напряжения к вторичному, следовательно, такое же, как отношение количества витков; ^[5] в качестве альтернативы, что вольты на виток одинаковы в обеих обмотках.

Под нагрузкой

Идеальный трансформатор как элемент схемы

Если сопротивление нагрузки подключено к вторичной обмотке, ток будет течь во вторичной цепи, созданной таким образом. Ток создает MMF по вторичной обмотке в противоположность первичной обмотке, таким образом подавляя магнитный поток в сердечнике. ^[7] Теперь уменьшенный поток уменьшает первичную ЭДС, заставляя ток в первичной цепи увеличиваться, чтобы точно компенсировать влияние вторичной MMF, и возвращая магнитный поток к его прежнему значению. ^[8] Таким образом, поток сердечника остается неизменным независимо от вторичного тока, при условии, что первичное напряжение поддерживается. ^[7] Таким образом, электрическая энергия, подаваемая в первичный контур, передается во вторичный контур.

Первичный и вторичный MMF отличаются только величиной пренебрежимо малого тока намагничивания и могут быть приравнены, так что: iPNP = iSNS {\ displaystyle {i_ {P}} {N_ {P}} = {i_ {S}} {N_ {S}} \!}, Из которого вытекает соотношение тока трансформатора:

iSiP = NPNS {\ displaystyle {\ frac {i_ {S}} {i_ {P}}} = {\ frac {N_ {P}} {N_ {S}}}}

С учетом напряжения и текущих соотношений, можно легко показать, что импеданс в одной цепи преобразуется квадратом , отношения витков, ^[7] вторичным импедансом ZS {\ displaystyle Z_ {S} \!}, таким образом проявляясь для первичного схема должна иметь значение ZS (NPNS) 2 {\ displaystyle Z_ {S} \! \ left (\! {\ tfrac {N_ {P}} {N_ {S}}} \! \ right) ^ {2} \! \!}.

Практические соображения

Утечка потока

Утечка потока в двухобмоточном трансформаторе

Идеальная модель трансформатора предполагает, что весь поток, создаваемый первичной обмоткой, связывает все витки каждой обмотки, включая ее самого. На практике некоторый поток проходит по путям, выводящим его за пределы обмоток. Такой поток называется потоком рассеяния и проявляется как самоиндукция последовательно с взаимно соединенными обмотками трансформатора. ^[9] Утечка сама по себе не является прямым источником потери мощности, но приводит к ухудшению регулирования напряжения, в результате чего вторичное напряжение не может быть прямо пропорционально первичному, особенно при большой нагрузке. ^[9] Распределительные трансформаторы обычно имеют очень низкую индуктивность рассеяния.

Однако в некоторых приложениях утечка может быть желательным свойством, и длинные магнитные пути, воздушные зазоры или магнитные байпасные шунты могут быть намеренно введены в конструкцию трансформатора для ограничения подаваемого им тока короткого замыкания. Негерметичные трансформаторы могут использоваться для питания нагрузок с отрицательным сопротивлением, таких как электрические дуги, ртутные лампы и неоновые вывески; или для безопасного обращения с грузами, которые периодически замыкаются накоротко, например, в аппаратах для электродуговой сварки.Воздушные зазоры также используются для предотвращения насыщения трансформатора, особенно трансформаторов звуковой частоты, в которые добавлен компонент постоянного тока.

Влияние частоты

Член с производной по времени в законе Фарадея означает, что поток в сердечнике является интегралом приложенного напряжения. Идеальный трансформатор, по крайней мере, гипотетически, работал бы при возбуждении постоянным током, при этом магнитный поток в сердечнике линейно увеличивался со временем. На практике магнитный поток очень быстро возрастет до точки, где произойдет магнитное насыщение сердечника, и трансформатор перестанет функционировать как таковой.Поэтому все применяемые трансформаторы должны работать в условиях переменного (или импульсного) тока.

Трансформатор универсальный уравнение ЭДС

Если магнитный поток в сердечнике синусоидальный, соотношение для любой из обмоток между его среднеквадратичной ЭДС E и частотой питания f , числом витков N , площадью поперечного сечения сердечника a и пиковым магнитным потоком плотность B определяется универсальным уравнением ЭДС: ^[5]

E = 2πfNaB2 = 4.44fNaB {\ displaystyle E = {\ frac {2 \ pi fNaB} {\ sqrt {2}}} \! = 4.44fNaB}

ЭДС трансформатора при данной плотности магнитного потока увеличивается с частотой, эффект, предсказываемый универсальным уравнением ЭДС трансформатора. ^[5] Работая на более высоких частотах, трансформаторы могут быть физически более компактными, не достигая насыщения, и данный сердечник может передавать больше мощности. Однако эффективность снижается из-за того, что такие свойства, как потери в сердечнике и скин-эффект в проводнике, также увеличиваются с увеличением частоты.В самолетах и ​​военной технике традиционно используются источники питания 400 Гц, поскольку снижение эффективности более чем компенсируется уменьшением веса сердечника и обмотки.

Как правило, работа трансформатора при расчетном напряжении, но с более высокой частотой, чем предполагалось, приведет к уменьшению тока намагничивания. На частоте ниже проектного значения при приложенном номинальном напряжении ток намагничивания может возрасти до чрезмерного уровня. Эксплуатация трансформатора на частоте, отличной от его расчетной, может потребовать оценки напряжений, потерь и охлаждения, чтобы установить, является ли безопасная работа практичной.Например, трансформаторы могут нуждаться в оборудовании реле избыточного возбуждения «вольт на герц» для защиты трансформатора от перенапряжения с частотой выше номинальной.

Энергетические потери

Идеальный трансформатор не будет иметь потерь энергии и, следовательно, будет иметь 100-процентный КПД. Несмотря на то, что трансформатор является одним из самых эффективных электрических машин, а экспериментальные модели с использованием сверхпроводящих обмоток достигают КПД 99,85%, ^[10] энергия рассеивается в обмотках, сердечнике и окружающих конструкциях.Более крупные трансформаторы, как правило, более эффективны, а трансформаторы, рассчитанные на распределение электроэнергии, обычно работают лучше, чем 95 процентов. ^[11] Небольшой трансформатор, такой как подключаемый «силовой блок», используемый для маломощных [[потребитель электроника]] может быть менее 85 процентов.

Потери в трансформаторе обусловлены несколькими причинами и могут различаться между потерями в обмотках, иногда называемыми потерями в меди , и потерями в магнитной цепи, иногда называемыми потерями в стали , Потери зависят от тока нагрузки и кроме того, могут быть выражены как потери «без нагрузки», «при полной нагрузке» или при промежуточной нагрузке.Сопротивление обмотки преобладает над потерями нагрузки, тогда как потери на гистерезис и вихревые токи составляют более 99 процентов потерь холостого хода.

Потери в трансформаторе возникают из-за:

Сопротивление обмотки

Ток, протекающий по обмоткам, вызывает резистивный нагрев проводников. На более высоких частотах скин-эффект и эффект близости создают дополнительное сопротивление обмотки и потери.

Вихревые токи

Ферромагнитные материалы также являются хорошими проводниками, и твердый сердечник, сделанный из такого материала, также представляет собой один короткозамкнутый виток по всей своей длине.Таким образом, индуцированные вихревые токи циркулируют внутри сердечника в плоскости, перпендикулярной потоку, и ответственны за резистивный нагрев материала сердечника.

Гистерезис потерь

Каждый раз, когда магнитное поле меняется на противоположное, небольшое количество энергии теряется на гистерезис внутри магнитного сердечника, причем количество зависит от конкретного материала сердечника.

Магнитострикция

Магнитный поток в сердечнике заставляет его физически расширяться и слегка сжиматься под действием переменного магнитного поля, эффект, известный как магнитострикция.Это производит знакомый жужжащий звук и, в свою очередь, вызывает потери из-за нагрева от трения в чувствительных сердечниках.

Механические потери

Помимо магнитострикции, переменное магнитное поле вызывает колебания электромагнитных сил между первичной и вторичной обмотками. Они вызывают вибрацию в ближайших металлических конструкциях, усиливают гудение и потребляют небольшое количество энергии.

Случайные потери

Не все магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, перехватывается вторичной обмоткой.Часть потока рассеяния может индуцировать вихревые токи в соседних проводящих объектах, таких как опорная конструкция трансформатора, и преобразовываться в тепло.

Система охлаждения

Силовые трансформаторы большой мощности могут быть оснащены охлаждающими вентиляторами, масляными насосами или теплообменниками с водяным охлаждением, предназначенными для отвода тепла. Мощность, используемая для работы системы охлаждения, обычно считается частью потерь трансформатора.

Эквивалентная цепь

Физические ограничения практического трансформатора могут быть сведены воедино в виде модели эквивалентной схемы, построенной на идеальном трансформаторе без потерь. ^[12] Потери мощности в обмотках зависят от тока и легко представлены в виде последовательно соединенных сопротивлений R _P и R _S . Рассеивание магнитного потока приводит к падению части приложенного напряжения, не влияя на взаимную связь, и, таким образом, может быть смоделировано как самоиндуктивности X _P и X _S последовательно с идеально связанной областью. Потери в стали вызваны в основном гистерезисом и эффектами вихревых токов в сердечнике и, как правило, пропорциональны квадрату потока сердечника для работы на данной частоте. ^[13] Поскольку поток сердечника пропорционален приложенному напряжению, потери в стали могут быть представлены сопротивлением R _C параллельно с идеальным трансформатором.

Сердечник с конечной магнитной проницаемостью требует тока намагничивания I _M для поддержания взаимного потока в сердечнике. Ток намагничивания находится в фазе с потоком; Эффекты насыщения делают отношения между ними нелинейными, но для простоты этот эффект имеет тенденцию игнорироваться в большинстве эквивалентов схем. ^[13] При синусоидальном питании поток сердечника отстает от наведенной ЭДС на 90 °, и этот эффект можно смоделировать как намагничивающее реактивное сопротивление X _M параллельно с составляющей потерь в сердечнике. R _C и X _M иногда вместе называют ветвью намагничивания модели. Если вторичная обмотка разомкнута, ток, потребляемый ветвью намагничивания, представляет собой ток холостого хода трансформатора.{2} \! \!}.

Полученную модель иногда называют «точной эквивалентной схемой», хотя она сохраняет ряд приближений, таких как предположение о линейности. ^[12] Анализ можно упростить, переместив ветвь намагничивания влево от первичного импеданса, неявно предположив, что ток намагничивания низкий, а затем суммируя первичный и приведенный вторичный импедансы.

Типы и применение трансформаторов

Для определенных инженерных приложений было создано множество специализированных конструкций трансформаторов.Многочисленные области применения трансформаторов позволяют классифицировать их по многим параметрам:

• По уровню мощности : от долей вольт-ампера (ВА) до более тысячи МВА;
• По диапазону частот : мощность, аудио или радиочастота;
• По классу напряжения : от нескольких вольт до сотен киловольт;
• По типу охлаждения : с воздушным, масляным, вентиляторным или водяным охлаждением;
• С помощью прикладной функции : например, источник питания, согласование импеданса или изоляция цепи;
• По конечному назначению : распределительное устройство, выпрямитель, дуговая печь, выход усилителя;
• Соотношение витков обмотки : повышающее, понижающее, изолирующее (почти равное соотношение), переменное.

Строительство

Ядра

Трансформатор с ламинированным сердечником, показывающий край пластин в верхней части блока.

Стальной стержень

Трансформаторы

для использования на мощных или звуковых частотах обычно имеют сердечники из высокопроницаемой кремнистой стали. ^[14] За счет концентрации магнитного потока, большая его часть соединяет первичную и вторичную обмотки, и ток намагничивания значительно снижается. Первые разработчики трансформаторов вскоре поняли, что сердечники, построенные из твердого железа, приводят к недопустимым потерям на вихревые токи, и их конструкции смягчали этот эффект с помощью сердечников, состоящих из пучков изолированных железных проводов. ^[4] В более поздних конструкциях сердечник строился путем наложения слоев тонких стальных пластин, принцип, который используется до сих пор. Каждая пластина изолирована от соседей слоем непроводящей краски. Уравнение универсального трансформатора указывает минимальную площадь поперечного сечения сердечника, чтобы избежать насыщения.

Эффект расслоения заключается в ограничении вихревых токов высокоэллиптическими путями, которые ограничивают небольшой поток, и, таким образом, уменьшают их величину. Более тонкие листы уменьшают потери, ^[14] , но их строительство более трудоемко и дорого. ^[15] Тонкие пластинки обычно используются в высокочастотных трансформаторах, при этом некоторые типы очень тонких стальных пластин могут работать на частотах до 10 кГц.

Конструкция сердечника E-I без обмоток

Одна общая конструкция многослойного сердечника состоит из чередующихся стопок стальных листов Е-образной формы, покрытых I-образными деталями, что и привело к названию «трансформатор E-I». ^[15] Резаный сердечник или С-образный сердечник получают путем наматывания стальной полосы вокруг прямоугольной формы и последующего соединения слоев.Затем его разрезают на две части, образуя две С-образные формы, и сердцевину собирают, связывая две С-половинки вместе стальной лентой. ^[15] Их преимущество в том, что поток всегда направлен параллельно металлическим зернам, что снижает сопротивление.

Остаточная намагниченность стального сердечника означает, что он сохраняет статическое магнитное поле при отключении питания. Когда затем снова подается питание, остаточное поле вызовет высокий пусковой ток до тех пор, пока эффект остаточного магнетизма не уменьшится, обычно после нескольких циклов приложенного переменного тока.Устройства защиты от сверхтоков, такие как предохранители, должны быть выбраны так, чтобы обеспечить прохождение этого безвредного броска тока. На трансформаторах, подключенных к длинным воздушным линиям электропередачи, индуцированные токи из-за геомагнитных возмущений во время солнечных бурь могут вызвать насыщение сердечника и ложное срабатывание устройств защиты трансформатора.

Распределительные трансформаторы могут обеспечить низкие потери без нагрузки за счет использования сердечников, сделанных из кремнистой стали с низкими потерями, высокой проницаемости и аморфной (некристаллической) стали, так называемого «металлического стекла».«Высокая начальная стоимость материала сердечника компенсируется в течение срока службы трансформатора более низкими потерями при малой нагрузке.

Твердые сердечники

Сердечники из порошкового железа используются в схемах (например, импульсных источниках питания), работающих на частотах выше сетевых и до нескольких десятков килогерц. Эти материалы сочетают высокую магнитную проницаемость с высоким удельным объемным электрическим сопротивлением. Для частот, выходящих за пределы диапазона VHF, распространены сердечники, изготовленные из непроводящих магнитных керамических материалов, называемых ферритами. ^[15] Некоторые радиочастотные трансформаторы также имеют подвижные сердечники (иногда называемые «пробками»), которые позволяют регулировать коэффициент связи (и полосу пропускания) настроенных радиочастотных цепей.

Сердечники воздушные

В высокочастотных трансформаторах также могут использоваться воздушные сердечники. Это устраняет потери из-за гистерезиса в материале сердечника. Такие трансформаторы поддерживают высокую эффективность связи (низкие потери поля рассеяния) за счет перекрытия первичной и вторичной обмоток.

Сердечники тороидальные

Различные трансформаторы.Верхний правый тороидальный. Внизу справа – источник питания от настенных бородавок на 12 В переменного тока.

Тороидальные трансформаторы построены вокруг кольцевого сердечника, который изготовлен из длинной полосы кремнистой стали или пермаллоя, намотанной в катушку, из порошкового железа или феррита, в зависимости от рабочей частоты. Ленточная конструкция обеспечивает оптимальное выравнивание границ зерен, повышая эффективность трансформатора за счет уменьшения сопротивления сердечника. Форма замкнутого кольца устраняет воздушные зазоры, присущие конструкции сердечника E-I.Поперечное сечение кольца обычно квадратное или прямоугольное, но доступны и более дорогие сердечники с круглым поперечным сечением. Первичная и вторичная обмотки часто наматываются концентрически, чтобы покрыть всю поверхность сердечника. Это сводит к минимуму необходимую длину провода, а также обеспечивает экранирование, чтобы минимизировать магнитное поле сердечника от создания электромагнитных помех.

Ферритовые тороидальные сердечники используются на более высоких частотах, обычно от нескольких десятков килогерц до мегагерц, для уменьшения потерь, физических размеров и веса импульсных источников питания.

Тороидальные трансформаторы более эффективны, чем более дешевые ламинированные E-I типы аналогичного уровня мощности. Другие преимущества по сравнению с типами EI включают меньший размер (около половины), меньший вес (около половины), меньший механический гул (что делает их лучше в усилителях звука), более низкое внешнее магнитное поле (около одной десятой), низкие потери без нагрузки. (что делает их более эффективными в резервных цепях), монтаж на одном болте и больший выбор форм. Этот последний пункт означает, что для заданной выходной мощности можно выбрать либо широкий плоский тороид, либо высокий узкий тороид с одинаковыми электрическими свойствами, в зависимости от доступного пространства.Основные недостатки – более высокая стоимость и ограниченный размер.

Недостатком конструкции тороидального трансформатора является более высокая стоимость обмоток. Как следствие, редко встречаются тороидальные трансформаторы мощностью выше нескольких кВА. Небольшие распределительные трансформаторы могут достичь некоторых преимуществ тороидального сердечника, разделив его и заставив открыть, а затем вставив катушку, содержащую первичную и вторичную обмотки.

При установке тороидального трансформатора важно избегать непреднамеренного короткого замыкания сердечника.Это может произойти, если стальной крепежный болт в середине сердечника коснется металлоконструкций с обоих концов, образуя петлю из проводящего материала, которая проходит через отверстие в тороиде. Такая петля может привести к протеканию в болте опасно большого тока.

Обмотки

Условные обозначения

	Трансформатор с двумя обмотками и железным сердечником.
	Понижающий или повышающий трансформатор.Символ показывает, у какой обмотки больше витков, но обычно не указывает точное соотношение.
	Трансформатор с тремя обмотками. Точки показывают относительную конфигурацию обмоток.
	Трансформатор с электростатическим экраном, предотвращающим емкостную связь между обмотками.

Проводящий материал, используемый для обмоток, зависит от области применения, но во всех случаях отдельные витки должны быть электрически изолированы друг от друга и от других обмоток. ^[16] Для небольших силовых и сигнальных трансформаторов катушки часто наматываются из эмалированного магнитного провода, такого как провод Formvar. Большие силовые трансформаторы, работающие при высоком напряжении, могут быть намотаны проволочными, медными или алюминиевыми прямоугольными проводниками, изолированными пропитанной маслом бумагой. ^[17] Ленточные проводники используются для очень сильных токов. Высокочастотные трансформаторы, работающие на частотах от десятков до сотен килогерц, будут иметь обмотки из литцовой проволоки, чтобы минимизировать потери на скин-эффект в проводниках. ^[16] В силовых трансформаторах большой мощности также используются многожильные проводники, поскольку даже при низких частотах мощности в противном случае в сильноточных обмотках могло бы существовать неравномерное распределение тока. ^[17] Каждая жила изолирована по отдельности, и жилы расположены так, что в определенных точках обмотки или по всей обмотке каждая часть занимает разные относительные положения в проводнике в целом. Эта перестановка уравнивает ток, протекающий в каждой жилке проводника, и снижает потери на вихревые токи в самой обмотке.Многожильный проводник также более гибкий, чем одножильный провод аналогичного размера, что облегчает производство. ^[17]

Для сигнальных трансформаторов обмотки могут быть расположены таким образом, чтобы минимизировать индуктивность рассеяния и паразитную емкость для улучшения высокочастотной характеристики. Это можно сделать, разделив каждую катушку на секции, и эти секции будут размещены слоями между секциями другой обмотки. Это известно как многослойная обмотка или перемежающаяся обмотка.

Как первичная, так и вторичная обмотки силовых трансформаторов могут иметь внешние соединения, называемые ответвлениями, с промежуточными точками на обмотке, чтобы обеспечить возможность выбора соотношения напряжений.Отводы могут быть подключены к автоматическому переключателю ответвлений под нагрузкой для регулирования напряжения в распределительных цепях. Преобразователи звуковой частоты, используемые для передачи звука на громкоговорители громкоговорителей, имеют ответвители, позволяющие регулировать импеданс каждого динамика. Трансформатор с центральным отводом часто используется в выходном каскаде усилителя мощности звука в двухтактной схеме. Трансформаторы модуляции в передатчиках AM очень похожи.

Изоляция обмотки

Витки обмоток должны быть изолированы друг от друга, чтобы ток проходил по всей обмотке.Разность потенциалов между соседними витками обычно невелика, поэтому для трансформаторов малой мощности может хватить эмалевой изоляции. Дополнительная листовая или ленточная изоляция обычно используется между слоями обмотки в более крупных трансформаторах.

Трансформатор также можно погружать в трансформаторное масло, которое обеспечивает дополнительную изоляцию. Хотя масло в основном используется для охлаждения трансформатора, оно также помогает уменьшить образование коронного разряда внутри высоковольтных трансформаторов. При охлаждении обмоток изоляция не так легко разрушается из-за тепла.Чтобы предотвратить ухудшение изоляционных свойств трансформаторного масла, корпус трансформатора полностью герметичен от проникновения влаги. Таким образом, масло служит как охлаждающей средой для отвода тепла от сердечника и змеевика, так и частью системы изоляции.

Обмотки некоторых силовых трансформаторов защищены эпоксидной смолой. Пропитывая трансформатор эпоксидной смолой в вакууме, воздушные пространства внутри обмоток заменяются эпоксидной смолой, тем самым герметизируя обмотки и помогая предотвратить возможное образование короны и поглощение грязи или воды.Таким образом производятся трансформаторы, подходящие для влажной или грязной среды, но с повышенными производственными затратами.

Базовый уровень импульсной изоляции (BIL)

Наружные электрические распределительные системы подвержены ударам молнии. Даже если молния ударяет в линию на некотором расстоянии от трансформатора, скачки напряжения могут распространяться по линии и попадать в трансформатор. Выключатели высокого напряжения и автоматические выключатели также могут создавать аналогичные скачки напряжения при размыкании и замыкании. Оба типа скачков имеют крутые волновые фронты и могут нанести серьезный ущерб электрическому оборудованию.Чтобы свести к минимуму влияние этих скачков, электрическая система защищена осветительными разрядниками, но они не полностью исключают попадание скачков на трансформатор. Базовый уровень импульса (BIL) трансформатора измеряет его способность выдерживать эти скачки. Все трансформаторы на 600 В и ниже рассчитаны на 10 кВ BIL. Трансформаторы на 2400 и 4160 вольт рассчитаны на 25 кВ BIL.

Экранирование

Если трансформаторы предназначены для минимальной электростатической связи между первичной и вторичной цепями, между обмотками может быть помещен электростатический экран для уменьшения емкости между первичной и вторичной обмотками.Экран может быть однослойной металлической фольгой, изолированной там, где он перекрывается, чтобы предотвратить его действие как закороченный виток, или однослойной обмоткой между первичной и вторичной обмотками. Экран подключен к заземлению.

Трансформаторы также могут быть заключены в магнитные экраны, электростатические экраны или и то, и другое, чтобы предотвратить влияние внешних помех на работу трансформатора или предотвратить влияние трансформатора на работу близлежащих устройств, которые могут быть чувствительны к полям рассеяния, таким как ЭЛТ. .

Охлаждающая жидкость

Сухой трехфазный трансформатор со снятой крышкой; номинальная мощность около 200 кВА, 480 В.

Малосигнальные трансформаторы не выделяют значительного количества тепла. Силовые трансформаторы мощностью до нескольких киловатт используют естественное конвективное воздушное охлаждение. Особые меры должны быть предусмотрены для охлаждения трансформаторов большой мощности. Трансформаторы, работающие с большей мощностью или имеющие большой рабочий цикл, могут охлаждаться вентилятором.

Некоторые сухие трансформаторы заключены в герметичные резервуары и охлаждаются азотом или газообразным гексафторидом серы.

Обмотки мощных или высоковольтных трансформаторов погружены в трансформаторное масло – минеральное масло высокой степени очистки, устойчивое при высоких температурах. В больших трансформаторах, используемых в помещении, должна использоваться негорючая жидкость. Раньше использовался полихлорированный бифенил (ПХБ), поскольку он не представлял опасности возгорания в силовых трансформаторах внутри помещений и очень стабилен. Из-за стабильности и токсического воздействия побочных продуктов ПХБ, а также их накопления в окружающей среде, это больше не допускается в новом оборудовании.Старые трансформаторы, которые все еще содержат ПХБ, следует еженедельно проверять на предмет утечек. В случае обнаружения утечки ее следует заменить и профессионально обеззаразить или утилизировать экологически безопасным способом. Сегодня можно использовать нетоксичные, стабильные масла на основе силикона или фторированные углеводороды, если стоимость огнестойкой жидкости компенсирует дополнительные затраты на строительство хранилища трансформатора. Могут использоваться и другие менее воспламеняющиеся жидкости, такие как масло канолы, но все огнестойкие жидкости имеют некоторые недостатки в производительности, стоимости или токсичности по сравнению с минеральным маслом.

Масло охлаждает трансформатор и обеспечивает часть электрической изоляции между внутренними частями, находящимися под напряжением. Он должен быть стабильным при высоких температурах, чтобы небольшое короткое замыкание или дуга не привели к пробою или возгоранию. Бак, заполненный маслом, может иметь радиаторы, через которые масло циркулирует за счет естественной конвекции. Очень большие или мощные трансформаторы (мощностью в миллионы ватт) могут иметь охлаждающие вентиляторы, масляные насосы и даже масляные теплообменники. Масляные трансформаторы подвергаются длительным процессам сушки с использованием парофазной теплопередачи, электрического самонагрева, создания вакуума или их комбинации, чтобы гарантировать полное отсутствие водяного пара в трансформаторе перед подачей охлаждающего масла.Это помогает предотвратить электрический пробой под нагрузкой.

Масляные силовые трансформаторы могут быть оснащены реле Бухгольца, которые представляют собой предохранительные устройства, которые обнаруживают скопление газа внутри трансформатора (побочный эффект электрической дуги внутри обмоток) и, таким образом, отключают трансформатор.

Экспериментальные силовые трансформаторы в диапазоне 2 МВА были построены со сверхпроводящими обмотками, которые исключают потери в меди, но не потери в стали сердечника. Они охлаждаются жидким азотом или гелием.

Клеммы

Очень маленькие трансформаторы будут иметь провода, подключенные непосредственно к концам катушек и выведенные к основанию блока для подключения цепей. Более крупные трансформаторы могут иметь тяжелые болтовые клеммы, шины или высоковольтные изолированные вводы из полимеров или фарфора. Большой ввод может иметь сложную конструкцию, поскольку он должен обеспечивать электрическую изоляцию, не допуская утечки масла из трансформатора.

Корпус

Небольшие трансформаторы часто не имеют корпуса.Трансформаторы могут иметь защитный кожух, как описано выше. Более крупные блоки могут быть закрыты для предотвращения контакта с токоведущими частями и для содержания охлаждающей среды (масла или сжатого газа).

См. Также

Банкноты

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3} J.W. Колтман, “Трансформатор” Scientific American 1 (январь 1988 г.): 86-95
2. ↑ Уильям Фланаган. 1993. Справочник по проектированию и применению трансформаторов. (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0070212910).
3. ↑ ENERGIE. Возможности энергосбережения в ЕС за счет использования энергоэффективных распределительных трансформаторов 1999 г. [1]. Проверено 25 июня 2007 года.
4. ↑ ^{4,0 4,1 4,2} Д.Дж. Аллан, «Силовые трансформаторы – второй век» Power Engineering Journal IEE (1991)
5. ↑ ^{5,0 5,1 5,2 5,3 5,4} М.Г. Сэй. 1983. Машины переменного тока, 5 изд. (Лондон, Великобритания: Pitman), 13-14.
6. ↑ Нэйв, C.R. HyperPhysics Государственный университет Джорджии, 2005; Проверено 25 июня 2007 года.
7. ↑ ^{7,0 7,1 7,2 7,3} Уильям Флэнаган. 1993. Справочник по проектированию и применению трансформаторов. (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу-Хилл), 2
8. ↑ Джон Хиндмарш. 1977. Электрические машины и их применение, 4-е изд.(Эксетер, Великобритания: Пергаммон), 142-143.
9. ↑ ^{9,0 9,1} Питер Макларен. 1984. Элементарная электроэнергетика и машины. (Западный Сассекс, Великобритания: Эллис Хорвуд), 68-74
10. ↑ H. Riemersma, et al. 1981. Применение сверхпроводящей технологии в силовых трансформаторах. Транзакции IEEE по силовым аппаратам и системам PAS-100 (7): 3398-3407 [2] дата обращения 25 июня 2007 г.
11. ↑ Т. Кубо, Х. Sachs, S. Nadel. 2001. Возможности внедрения новых стандартов эффективности бытовой техники и оборудования. Американский совет по энергоэффективной экономике [3], 39. Дата доступа 25 июня 2007 г.
12. ↑ ^{12,0 12,1 12,2} A.R. Дэниелс, 1985. Введение в электрические машины. (Лондон, Великобритания: Macmillan. ISBN 0333196279)
13. ↑ ^{13,0 13,1} M.G. Сказать. 1983. Машины переменного тока, 5 изд. . (Лондон, Великобритания: Pitman), 142-143.
14. ↑ ^{14,0 14,1} Джон Хиндмарш.1977. Электрические машины и их применение. (Сент-Луис, Миссури: Пергамон. ISBN 0080305733), 29-31.
15. ↑ ^{15,0 15,1 15,2 15,3} Полковник Уильям Маклайман. 2004. Справочник по проектированию трансформаторов и индукторов. (Уорминстер, Пенсильвания: CRC. ISBN 0824753933), 3.9–3.14.
16. ↑ ^{16,0 16,1} Ллойд Диксон, Вихретоковые потери в обмотках трансформаторов и проводке. Техас Инструменты .Проверено 25 июня 2007 года.
17. ↑ ^{17,0 17,1 17,2} Центральное генерирующее управление. 1982. Практика современной электростанции. (Сент-Луис, Миссури: Пергамон. ISBN 0080164366).

Список литературы

• Центральное электрогенерирующее управление 1982. Практика современной электростанции. Оксфорд, Великобритания: Пергамон. ISBN 0080164366.
• Дэниэлс, А. 1985. Введение в электрические машины | издатель. Саут-Ярра, Виктория, Австралия: Макмиллан.ISBN 0333196279.
• Fitzgerald, A. 1983. Electric Machinery, 4-е изд. Колумбус, Огайо: Макгроу-Хилл. ISBN 0070211450.
• Фланаган, Уильям. 1993. Справочник по проектированию и применению трансформаторов. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0070212910.
• Heathcote, MJ. 1998. J&P Transformer Book, 12-е изд. Оксфод, Великобритания: Newnes. ISBN 0750611588.
• Hindmarsh, J. 1984. Электрические машины и их приложения, 4-е изд.Оксфорд, Великобритания: Пергамон. ISBN 0080305725.
• Макларен, Питер. 1984. Элементарная электроэнергетика и машины. Западный Сассекс, Великобритания: Эллис Хорвуд. ISBN 047020057X.
• Маклайман, полковник Уильям. 2004. Справочник по проектированию трансформаторов и индукторов. Уорминстер, Пенсильвания: CRC. ISBN 0824753933.
• Нил, Дж. П. 1960. Основы электротехники. Колумбус, Огайо: Макгроу-Хилл. ASIN B000BSOZ66. (Раздел 7-9 о взаимной индуктивности, 301).
• Сэй, М.1983. Машины переменного тока, 5-е изд. Лондон, Великобритания: Питман. ISBN 0273019694.
• Шеперд, Мортон Дж. И А. Х. Спенс. 1970. Высшая электротехника. Nominet, Великобритания: Pitman Publishing. ISBN 0273400258.

Внешние ссылки

Все ссылки получены 25 марта 2020 г.

Кредиты

New World Encyclopedia Писатели и редакторы переписали и завершили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников New World Encyclopedia, , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в энциклопедию Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Павел Яблочков – Да будет свет! :: Жемчужины российской науки :: Образование и наука :: Россия-Инфоцентр

Яблочков Павел Николаевич, русский электротехник, изобретатель и предприниматель, родился 2 сентября 1847 года в селе Жадовка Саратовской области. Его отец – дворянин, семья которого обанкротилась и потеряла почти все деньги. С детства Павел увлекается строительством, еще мальчиком изобретает угловой прибор для измерения земли и счетчик дистанции вагона.Родители Павла хотят, чтобы их ребенок был хорошо образован, поэтому в 1859 году отправляют его во второй класс Саратовской народной школы. Однако Яблочков уходит из школы через три года, проводит несколько месяцев на довузовских курсах и поступает в Николаевское инженерное училище. в Санкт-Петербурге следующей осенью. Этот колледж славится своей системой обучения и выпуском военных инженеров. После окончания училища в 1866 году Павел Николаевич зачислен в Киевский гарнизон для военно-офицерской службы.К сожалению, слабое здоровье вынуждает Павла уйти в отставку в первый год службы. В 1868 году Павел Яблочков возвращается на действительную службу и поступает в Технический гальванический институт в Кронштадте, который окончил в 1869 году. В то время это учреждение было единственным учебным заведением в России, которое готовило военных специалистов в области электротехники.

В 1871 году Яблочков заканчивает военную службу и переезжает в Москву, где устраивается помощником начальника телеграфа Московско-Курской железной дороги.В то время в Московском политехническом музее работает общество электротехников, изобретателей и инженеров-любителей, которые любят делиться своим опытом в этой новой области. Эти энтузиасты науки рассказывают Яблочкову об опытах А.Н. Лодыгина, пытавшегося осветить улицы и темные комнаты электрическими лампами. Эти смелые эксперименты побуждают Яблочкова улучшать существующие дуговые лампы.

В 1874 году Яблочков оставляет телеграфную должность и открывает в Москве мастерскую физических устройств.Современники описывают его мастерскую как центр смелых и сложных электротехнических мероприятий, сияющих новизной и опережающих его время на двадцать лет. В 1875 году в ходе эксперимента с электролизом поваренной соли угольными электродами Павлу Николаевичу пришла в голову идея усовершенствовать дуговую лампу без регулирования расстояния между электродами будущую свечу Яблочкова.

В конце 1875 года его мастерская с трудом переживает финансовый кризис, и Павел Яблочков переезжает в Париж, где ему предлагается место в мастерских известного академика Л.Бреге, выдающегося французского специалиста по телеграфии. Яблочков занимается электрическим освещением, а в 1876 году получает патент на свою электрическую свечу. Свеча Яблочкова состоит из двух стержней, разделенных изолирующей прокладкой. Каждая штанга закреплена в отдельной клемме люстры. Верхние концы несут дугу, и пламя дуги ярко светит, медленно горят угольные стержни и испаряется изоляционный материал. Успех свечи Яблочкова превосходит все ожидания СМИ всего мира пишут об изобретении русского физика.В 1876 году Яблочков разрабатывает и внедряет систему электрического освещения на однофазном переменном токе, которая в отличие от постоянного тока обеспечивает устойчивое горение угольных стволов без использования регуляторов. Более того, Павел Николаевич разрабатывает метод разделения электрического света (т.е.питания множества свечей от одного генератора тока), предлагая три решения этой проблемы, включая первое в истории применение трансформатора и конденсатора. Световая система Яблочкова (Русские огни), выставленная на Всемирной выставке, проходившей в Париже в 1878 году, пользуется огромной популярностью во всем мире.Яблочков продает права на свое изобретение французской компании General Electric с патентами Яблочкова и работает руководителем ее технического отдела, улучшая свою систему за более чем скромную зарплату.

В 1878 году Павел Николаевич Яблочков решает вернуться в Россию и заняться проблемой электрического светораспределения. Земляки с восторгом встречают изобретателя. В 1879 году Павел Яблочков основывает Электросветовое товарищество П.Н. Яблочков и Ко и открывает в Санкт-Петербурге электротехнический завод по производству световых систем для военных кораблей и заводов.Несмотря на коммерческий успех своей деятельности, Яблочков недоволен. Физик видит, что в России не хватает возможностей для реализации новых технических идей, в частности электрических машин. Более того, в 1879 году американский изобретатель Томас Эдисон представляет почти идеальную лампу накаливания, полностью заменяющую дуговые лампы.

Павел Яблочков возвращается в Париж в 1880 году и начинает подготовку к Первой электротехнической ярмарке, намеченной на 1881 год. Жюри ярмарки признает изобретения Яблочкова, но ярмарка становится триумфом лампы накаливания.С этого времени Яблочков занимается вопросами энергетики, работает с динамо-машинами и гальваническими элементами.

В конце 1893 года здоровье Павла Николаевича ухудшается, и изобретатель возвращается в Россию после 13-летнего отсутствия. Спустя несколько месяцев российский ученый умирает от сердечного приступа и похоронен в семейной могиле в Саратовской области.

Источник:
Ricolor.org

Кизилова Анна

---

яблочков – английское определение, грамматика, произношение, синонимы и примеры

В 1876 году русский инженер Павел Яблочков изобрел систему освещения на основе набора индукционных катушек, в которой первичные обмотки были подключены к источнику переменного тока.

WikiMatrix

С середины 1880-х годов Яблочков в основном занимался проблемами выработки электроэнергии.

WikiMatrix

Павел Яблочков и Александр Лодыгин были великими пионерами электротехники и изобретателями первых электрических ламп.

WikiMatrix

В 1876 году русский инженер Павел Яблочков изобрел систему освещения, в которой наборы индукционных катушек были установлены вдоль высоковольтной линии переменного тока.

WikiMatrix

Классическую свечу Яблочкова повторно зажечь нельзя, так как перегорела плавкая проволока между электродами.

WikiMatrix

Александр Лодыгин и Павел Яблочков были пионерами электрического освещения, а Михаил Доливо-Добровольский представил первые трехфазные системы электроснабжения, широко используемые сегодня.

WikiMatrix

Яблочков Свечи превосходили регулирующие дуговые лампы Лонтина-Серрина, каждая из которых требовала отдельного генератора Грамма.

WikiMatrix

Свеча Яблочков состоит из двух длинных углеродных блоков, примерно 6 на 12 миллиметров в поперечном сечении, разделенных блоком из инертного материала, такого как гипс или каолин.

WikiMatrix

Катушки Яблочкова использовались в основном как трансформаторы.

WikiMatrix

Некоторые из них, такие как дуговые лампы Yablochkov , представленные в 1878 году, лучше работали на переменном токе, и разработка этих ранних систем генерации переменного тока сопровождалась первым использованием слова «генератор переменного тока».

WikiMatrix

Свеча Яблочкова (иногда электрическая) – это разновидность электродуговых угольных ламп, изобретенных в 1876 году Павлом Яблочковым .

WikiMatrix

Площадка для строительства трамвайной электростанции была выделена на территории Государственного винно-соляного двора, где в 1880-х годах инженер Павел Яблочков планировал построить электростанцию ​​для освещения Храма Христа Спасителя.

WikiMatrix

В 1879 году Яблочков учредил «Электросветотехническую компанию» П.Н. Яблочков Изобретатель и компания »и электротехнический завод в Петербурге, который впоследствии будет производить осветительные приборы для военных кораблей и заводов.

WikiMatrix

Остальным двум, агентам ГРУ Анатолию , Яблочкову (также известному как Белашков) и Василию Пугачеву (иногда с ошибками), предъявили обвинения в убийстве Яндарбиева, покушении на его сына Дауда Яндарбиева и контрабанде оружия в Катар.

WikiMatrix

Яблочков участвовал в электротехнических выставках в России (1880 и 1882), Париже (1881 и 1889), Первом международном конгрессе электриков (1881).

WikiMatrix

Примеры включают котел, восстановленный отцом и сыном Черепановыми; электрическая лампочка, Яблочков , и Лодыгин; радио – Попова; и самолет Можайского.

Обычное сканирование

Один из них, первый секретарь посольства России в Катаре, Александр Фетисов, был освобожден в марте в связи с его дипломатическим статусом, а остальные двое, агенты ГРУ Анатолий Яблочков (также известный как Белашков) и Василий Пугачев (иногда с орфографическими ошибками) Богачёв) были обвинены в убийстве Яндарбиева, покушении на его сына Дауда Яндарбиева и контрабанде оружия в Катар.

WikiMatrix

Вскоре после открытия на мосту установили электрическое освещение – изобретение русского изобретателя Павла Яблочкова .

WikiMatrix

Электродуговое освещение было установлено по всей улице Avenue de l’Opera и Place de l’Opera, а в июне был включен выключатель, и территория была освещена электрическими дуговыми лампами Yablochkov , работающими от динамо-машин Zénobe Gramme.

WikiMatrix

В 1947 году в СССР была учреждена премия Яблочкова за лучшую работу в области электротехники.

WikiMatrix

Использование индукционных катушек для передачи энергии между электрическими цепями существовало около 40 лет: Павел Яблочков использовал их в своей системе освещения в 1876 году, а Люсьен Голлар и Джон Диксон Гиббс использовали принцип создания понижающего трансформатора в 1882 году, но конструкция была не очень эффективной.

WikiMatrix

Page 67 – Мой FlipBook

  В 1876 году русский инженер Павел Яблочков изобрел систему освещения на основе набора
 индукционные катушки, в которых первичные обмотки были подключены к источнику переменного тока.
 ток и вторичные обмотки можно было подключить к нескольким «электрическим свечам» (дуговая
 лампы) собственной разработки.Катушки, которые использовал Яблочков, по сути, работали как
 трансформаторы.  В 1878 году компания Ganz в Венгрии начала производство оборудования для электрических
 освещения и к 1883 году установил более пятидесяти систем в Австро-Венгрии. Их системы
 использовали исключительно переменный ток и включали те, которые включают дугу и
 лампы накаливания, генераторы и другое оборудование.  Люсьен Голар и Джон Диксон Гиббс впервые представили устройство с открытым железным сердечником.
 в Лондоне в 1882 году назвал его «вторичным генератором», а затем продал идею Westinghouse
 компания в США.