變壓器發(fā)明簡史

1、變壓器發(fā)明簡史變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)定律，將交流電變換為同頻率、不同電壓交流電的非旋轉(zhuǎn)式電機(jī)因此，變壓器是隨著電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)而誕生，經(jīng)過許多科學(xué)家不斷完善、改進(jìn)而形成的1  變壓器的雛形感應(yīng)線圈 1888年，英國著名物理學(xué)家弗來明(J.A.Fleming,1849-1945)在他的名著The Alternating Current Transformers(交流變壓器)中開宗明義地說：“At the head of this long line of illustrious investigators stand the pre-eminent names of Faraday a

2、nd Henry. On the foundation-stons of truth laid done by them all subsequent builders have been content to rest”(在一大批研究變壓器的杰出人士中，領(lǐng)頭的是巨人法拉第和亨利，他們奠定了真理的基石，而所有后來者則致力于大廈的完成)所以，追溯變壓器的發(fā)明史，還得從法拉第和亨利說起1831年8月29日，法拉第采用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行磁生電的實(shí)驗(yàn)圖1中，圓環(huán)用7/8英寸的鐵棍制成，圓環(huán)外徑6英寸；A是三段各24英尺長銅線繞成的線圈(三段間可根據(jù)需要串聯(lián))；B是50英尺銅線繞成的2個線圈(2個線

3、圈可以串聯(lián))；1為電池；2為開關(guān)；3為檢流器實(shí)驗(yàn)時，當(dāng)合上開關(guān)2后，法拉第發(fā)現(xiàn)檢流器3擺動，即線圈B和檢流器3中有電流流過也就是說，法拉第通過這個實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象法拉第進(jìn)行這個實(shí)驗(yàn)的裝置(法拉第感應(yīng)線圈，圖2)實(shí)際上是世界上第一只變壓器雛形，以后法拉第又作了數(shù)次實(shí)驗(yàn)，同年10月28日還制成了第一臺圓盤式直流發(fā)電機(jī)同年11月24日，法拉第向英國皇家學(xué)會報(bào)告了他的實(shí)驗(yàn)及其發(fā)現(xiàn)，從而使法拉第被公認(rèn)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者，他也順理成章地成為變壓器的發(fā)明人圖1  法拉第實(shí)驗(yàn)裝置原理圖(1831年8月29日) 但實(shí)際上最早發(fā)明變壓器的是美國著名科學(xué)家亨利1830年8月，時為紐約奧爾巴尼(A

4、lbang)學(xué)院教授的亨利利用學(xué)院假期，采用圖3所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行磁生電實(shí)驗(yàn)當(dāng)他合上開關(guān)K，發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)P的指針擺動；打開開關(guān)K，又發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)P的指針向相反方向擺動實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)打開開關(guān)K時，亨利還在線圈B的兩端間觀察到了火花亨利還發(fā)現(xiàn)，改變線圈A和B的匝數(shù)，可以將大(Intensity)電流變?yōu)樾?Quantity)電流，也可將小電流變?yōu)榇箅娏鲗?shí)際上，亨利這個實(shí)驗(yàn)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的非常直觀的關(guān)鍵性實(shí)驗(yàn)，亨利這個實(shí)驗(yàn)裝置也實(shí)際上是一臺變壓器的雛形但是，亨利做事謹(jǐn)慎，他沒有急于發(fā)表他的實(shí)驗(yàn)成果，他還想再做一些實(shí)驗(yàn)然而假期已過，他只得將這件事擱置一旁后來他又進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，直到1832年才將實(shí)驗(yàn)論文發(fā)表在

5、美國科學(xué)和藝術(shù)雜志第7期上但是，在此以前，法拉第 圖2  法拉第感應(yīng)線圈圖3  亨利實(shí)驗(yàn)裝置原理圖(1830年8月) 首先公布了他的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，介紹了他的實(shí)驗(yàn)裝置，因此電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)明權(quán)只能歸法拉第，變壓器的發(fā)明權(quán)也非法拉第莫屬了亨利雖然非常遺憾地與電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)權(quán)和變壓器的發(fā)明權(quán)擦肩而過，但他在電學(xué)上的貢獻(xiàn)、對變壓器發(fā)明的貢獻(xiàn)則是有目共睹的特別值得一提的是，亨利實(shí)驗(yàn)裝置比法拉第感應(yīng)線圈更接近于現(xiàn)代通用的變壓器從現(xiàn)代變壓器原理來看，法拉第感應(yīng)線圈是一只單心閉合磁路雙繞組式變壓器由于當(dāng)時沒有交流電源，所以它是一種原始的脈沖變壓器，而亨利變壓器則是一種原始的雙心開路磁路

6、雙繞組式脈沖變壓器1835年，美國物理學(xué)家佩奇(C.J.Page,18121868)制成圖4所示的感應(yīng)線圈，該線圈是世界上第一只自耦變壓器，利用自動錘的振動使水銀接通或斷開電路在副邊線圈感生的電動勢能使一個真空管的電火花達(dá)4.5英寸長圖4  佩奇感應(yīng)線圈原理圖1837年，英國牧師卡蘭(N.J.Callan)將佩奇變壓器分成無電氣連接的兩部分(圖5)，當(dāng)打開開關(guān)M、斷開線圈A的電路時，則線圈B的兩端間S將會產(chǎn)生火花圖5  卡蘭感應(yīng)線圈原理圖 與法拉第、亨利的變壓器一樣，佩奇和卡蘭變壓器都是利用斷續(xù)直流工作的設(shè)備，只能用于實(shí)驗(yàn)觀察，都無實(shí)際應(yīng)用價值德國技師魯姆科爾夫(H.D.R

7、uhmkorff,18031877)在變壓器發(fā)明史上是一個貢獻(xiàn)較大的人他生于德國，后到巴黎定居，并自設(shè)精密機(jī)械制造工場魯姆科爾夫在理論上并無建樹，但他善于研究他人的建議，并利用他心靈手巧的特長付諸實(shí)踐，制造了一些優(yōu)良的感應(yīng)線圈1842年，在Masson和Brequet的指導(dǎo)下，他開始對卡蘭變壓器進(jìn)行研究1850年制成第一只感應(yīng)線圈(Inductorium)1851年，他提出第一個感應(yīng)火花線圈(變壓器)的專利，魯姆科爾夫感應(yīng)線圈如圖6、圖7所示鐵心用軟鐵絲制成，原邊線圈包繞在鐵心上，副邊線圈則包繞在原邊線圈上原邊線圈由蓄電池供電，并通過一個磁化鐵心機(jī)構(gòu)反復(fù)開、合水銀開關(guān)，使原邊線圈中通以脈動直流

8、電反復(fù)改變方向副邊線圈中則感應(yīng)一個交變電流與以前的感應(yīng)線圈相比，魯姆科爾夫感應(yīng)線圈有較大的改進(jìn)首先副邊線圈的絕緣更加可靠，線圈用涂漆銅線繞成，線圈層間用紙或漆稠絕緣，副邊線圈與原邊線圈則用一只玻璃管隔開；其次，魯姆科爾夫采用E.English和C.Bright的發(fā)明，將副邊線圈分成幾段，各段間彼此分開，然后串在一起這樣可使電位差最大的點(diǎn)(出線端SS)之間的距離最遠(yuǎn)后來，魯姆科爾夫?qū)υ摼€圈進(jìn)行了改進(jìn)，如將以前采用的水銀開關(guān)改為酒精開關(guān)，不但可消除開關(guān)火花，而且可防止氧化；此外，他還在原邊線圈接入電容器以提高感應(yīng)電壓魯姆科爾夫線圈由于功率較大，不但可用作實(shí)驗(yàn)，而且還可用于放電治療因此可以說，魯姆科

9、爾夫感應(yīng)線圈是第一個有實(shí)用價值的變壓器  圖6  魯姆科爾夫感應(yīng)線圈示意圖圖7  魯姆科爾夫感應(yīng)線圈(1850年) 圖8  魯姆科爾夫感應(yīng)線圈及復(fù)原圖為了獲得更大的火花，1856年，英國電工技師瓦里(C.F.Varley,18281883)也對卡蘭變壓器作了改進(jìn)(圖9、圖10)，他采用一只雙刀雙擲開關(guān)來回改變電流方向，使線圈A中的電流交替改變方向，從而線圈B中感應(yīng)出一個交變電流，因此可以說，瓦里感應(yīng)線圈是交流變壓器的始祖圖9  瓦里感應(yīng)線圈原理圖圖10  瓦里感應(yīng)線圈(1856年)1862年，莫里斯(Morris)、魏爾(Weave)

10、和蒙克頓(Moncktom)取得一個將感應(yīng)線圈用于交流電的專利權(quán)1868年，英國物理學(xué)家格羅夫(W.R.Grove,18111896)采用圖9所示的裝置將交流電源V與線圈A相連，在線圈B中得到一個電壓不同的交流電流因此格羅夫感應(yīng)線圈實(shí)際上是世界上第一只交流變壓器圖11  格羅夫感應(yīng)線圈原理圖(1868年)繼格羅夫之后，許多人對感應(yīng)線圈進(jìn)行了研究，提出了一些改進(jìn)建議例如，美國人富勒(J.B.Fuller)在19世紀(jì)70年代初對感應(yīng)線圈進(jìn)行了理論研究，提出感應(yīng)線圈應(yīng)采用閉合鐵心，原邊線圈采用并聯(lián)而不是當(dāng)時大多數(shù)感應(yīng)線圈所采用的串聯(lián)但是他的想法生前只向他的上司談過，直到他死后不久，人們發(fā)現(xiàn)

11、他的手稿1879年2月，人們將他的手稿整理發(fā)表，他關(guān)于感應(yīng)線圈的設(shè)想才得以公諸于世1876年，俄國物理學(xué)家雅勃洛奇科夫(.，18471894)發(fā)明“電燭”，采用一只兩個繞組的感應(yīng)線圈，原邊與交流電源相連，為高壓側(cè)，副邊低壓側(cè)的交流電向“電燭”供電這只感應(yīng)線圈實(shí)際上是一臺不閉合磁芯的單相變壓器1882年，俄國工程師.烏薩金在莫斯科首次展出了有升壓、降壓感應(yīng)線圈的高壓變電裝置2  高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)19世紀(jì)80年代后，交流電進(jìn)入人類社會生活，變壓器的原理也為許多人所了解，人們自然而然想到將變壓器用于實(shí)際交流電路中在這方面邁出第一步并做出重大貢獻(xiàn)的是法國人高蘭德(L.Gauland,1

12、8501888)和英國人吉布斯(J.D.Gibbs)1882年9月13日，它們在英國申請了第一個感應(yīng)線圈及其供電系統(tǒng)的專利(.4362)，他們稱這種感應(yīng)線圈為“Secondary generator”(二次發(fā)電機(jī))圖12為高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)原理圖，原邊線圈數(shù)與副邊線圈數(shù)之比為11，原邊線圈串聯(lián)，而副邊線圈均分為數(shù)段，分別與電燈1相連高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)(變壓器)是一種開路鐵心變壓器，它通過推進(jìn)、拉出鐵心來控制電壓，原邊線圈他們?nèi)詧?jiān)持采用串聯(lián)(雖然麥克斯韋在1865年就證明，原邊線圈如果采用串聯(lián)，副邊電壓就不能單獨(dú)控制)圖12  高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)原理圖 1電燈 

13、2開關(guān)  3交流電源1882年10月7日，他們制成了第一臺3000V/100V的二次發(fā)電機(jī)，1983年又制成一臺容量約5kVA的二次發(fā)電機(jī)在倫敦郊外一個小型電工展覽會上展出表演當(dāng)年，他們?yōu)閭惗厥袇^(qū)鐵路提供了幾臺小型變壓器(圖13)1884年，他們在意大利都靈技術(shù)博覽會上展出了圖13  高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)(1883年) 他們的變壓器，并表演了交流遠(yuǎn)距離輸電采用開磁路變壓器串聯(lián)交流輸電系統(tǒng)，將30kW、133Hz的交流電輸送到40km遠(yuǎn)處當(dāng)年他們還售出了幾臺類似的變壓器，其中圖14為售給意大利物理學(xué)家費(fèi)拉里斯(G.Ferraris,18471897)的實(shí)驗(yàn)用變壓器該變壓器鐵

14、心為鐵絲組成的開路鐵心，原邊線圈由0.25mm厚銅片繞成的445個環(huán)(匝)組成，但它們在高度方向圖14  高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)(1884年) 分成4段，通過正前方的塞子將副邊線圈的4段串聯(lián)或并路，從而改變副邊的輸出電壓圖15為另一種高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)，這臺二次發(fā)電機(jī)可以通過調(diào)節(jié)輸出電壓而改變輸出功率的大小圖15  高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī) 1884年3月4日，高蘭德和吉布斯在美國申請第一個有關(guān)開路鐵心變壓器的專利(.297924)“產(chǎn)生和利用二次電流的裝置”(圖16)；1885年，高蘭德和吉布斯受崗茨工廠變壓器的啟發(fā)，研究采用閉路鐵心結(jié)構(gòu)的變壓器1886年3月6日，他們

15、在美國申請有關(guān)閉合磁路變壓器的專利(.351589)圖17為1886年制造的閉路鐵心式高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)  圖16  高蘭德吉布斯在美國申請的第一個變壓器專利(.297924)的附圖  圖17  高蘭德吉布斯閉路鐵心式二次發(fā)電機(jī)(1886年) 3  齊伯諾夫斯基德里布拉什(Z-D-B)變壓器 高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)(變壓器)雖然開辟了變壓器的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，但早期這種變壓器存在某些先天不足，如開路鐵心、原邊線圈串聯(lián)等首先對此質(zhì)疑和作出改進(jìn)的是匈牙利崗茨工廠(Ganz)的三個年輕工程師布拉什(O.T.Blathy,18601939)、齊伯諾夫斯

16、基(C.Zipernowsky, 18531942)和德里(M.Deri,18541938)布拉什1883年進(jìn)入崗茨工廠，長期擔(dān)任技術(shù)負(fù)責(zé)人他一生發(fā)明頗豐，曾獲得100多項(xiàng)專利權(quán)，包括變壓器、電壓調(diào)整器、汽輪發(fā)電機(jī)等布拉什是首次研究交流發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行人之一，他還發(fā)明了許多電機(jī)設(shè)計(jì)程序和設(shè)計(jì)計(jì)算方法另外，他在1885年首先引入單詞“Transformer”(變壓器)，這一簡明傳神的術(shù)語很快為人們所認(rèn)同和接受，迅速取代以往采用的“感應(yīng)線圈”、“二次發(fā)電機(jī)”等術(shù)語，一直沿用至今齊伯諾夫斯基是1878年成立的崗茨工廠電氣部的奠基人之一1893年，他提任匈牙利布達(dá)佩斯技術(shù)大學(xué)的電氣教授他一生取得40多項(xiàng)

17、專利權(quán)，曾任匈牙利電工學(xué)會主席30年德里1882年加入崗茨工廠，他長期在銷售部工作，但對電機(jī)和變壓器頗有研究他曾設(shè)計(jì)復(fù)激交流發(fā)電機(jī)，還發(fā)明了以他名字命名的雙電刷推斥式電動機(jī)德里電動機(jī)1884年，意大利都靈技術(shù)博覽會召開，布拉什和崗茨工廠一批技術(shù)人員參觀了該博覽會，見到了會上展出的高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)布拉什當(dāng)時敏銳地覺察到這種二次發(fā)電機(jī)有很大發(fā)展前途，注意到這種變壓器的優(yōu)點(diǎn)及不足之處在博覽會上，布拉什曾問高蘭德：“為什么你們的二次發(fā)電機(jī)不采用閉路鐵心?”高蘭德不假思索地回答：“采用閉路鐵心非常危險(xiǎn)，而且很不經(jīng)濟(jì)”1884年7月，布拉什從都靈回到布達(dá)佩斯后，立即將都靈博覽會上的所見所聞告訴了齊伯

18、諾夫斯基和達(dá)里，他們決定立即進(jìn)行變壓器的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)布拉什建議采用閉路鐵心，齊伯諾夫斯基建議將原邊線圈串聯(lián)改為并聯(lián)，并和德里一道進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)1884年8月7日，他們在崗茨工廠實(shí)驗(yàn)雜志上介紹了有關(guān)閉合磁路鐵心的變壓器(圖18)圖18  Z-D-B變壓器示意圖1884年冬，德里在維也納貿(mào)易聯(lián)合會展示了他們的發(fā)明1885年1月2日，齊伯諾夫斯基和德里在奧地利申請第一個有關(guān)并聯(lián)運(yùn)行變壓器的專利(.37/101)，圖19為該專利中的附圖同年2月2日他們?nèi)嗽趭W地利和德國申請第二個變壓器專利(奧地利專利.35/2446，德國專利.40414)圖19  奧地利專利.37/101的附圖 188

19、4年9月16日，崗茨工廠制成的第一臺變壓器(1400W，f=Hz,120/72V，變比1.67)，它是一臺單相殼式、閉路鐵心(鐵絲)變壓器同年，崗茨工廠還制造了另外4臺變壓器圖20為最原始的Z-D-B變壓器1885年5月1日，匈牙利布拉佩斯國家博覽會開幕，一臺150V、70Hz單相交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流，經(jīng)過75臺崗茨工廠5kVA變壓器(閉路鐵心，并聯(lián)，殼式)降壓，點(diǎn)燃了博覽會場的1067只愛迪生燈泡，其光耀奪目的壯觀場面轟動了世界所以，后來人們把1885年5月1日作為現(xiàn)代實(shí)用變壓器的誕生日而加以紀(jì)念布達(dá)佩斯博覽會使崗茨工廠名揚(yáng)四海，博覽會期間工廠就接到一批訂單圖20  最原始的Z-D

20、-B變壓器(1884年) 圖21和圖22分別為1885年和1887年的崗茨變壓器從圖可以看出，它們均為心式變壓器，與現(xiàn)代變壓器已十分接近   圖21  Z-D-B為G.費(fèi)蘭里斯實(shí)驗(yàn)室制造的變壓器(1885年)(3000W，變比12或14)1885年6月至10月，Z-D-B變壓器參加了倫敦發(fā)明展覽會，并在會上作了演示高蘭德吉布斯公司的工程師貝爾費(fèi)爾德(R.Belfield)參觀了倫敦發(fā)明展覽會，對Z-D-B變壓器很感興趣1885年5月7日，齊伯諾夫斯基、德里和布拉什在美國申請第一個閉路鐵心圖22  Z-D-B全金屬變壓器(1887年) (E形鐵片鐵心，40

21、00VA，1926/105V，2.19/38A，42Hz) 變壓器及交流配電系統(tǒng)的專利(.352105)齊伯諾夫斯基德里布拉什(Z-D-B)變壓器是變壓器技術(shù)發(fā)展史上的重要里程碑，它所采用的閉路鐵心、原邊并聯(lián)等基本結(jié)構(gòu)一直沿用至今可以說Z-D-B變壓器已使現(xiàn)代變壓器的結(jié)構(gòu)基本定型，從此變壓器正式進(jìn)入交流電流的輸電、配電領(lǐng)域，有力地推動了交流電流的普及應(yīng)用，促進(jìn)了現(xiàn)代交流電機(jī)的發(fā)展1888年，崗茨工廠向德國西門子哈爾斯克(Simens-Halske)公司轉(zhuǎn)讓變壓器專利權(quán)不久，另外兩家德國公司也購買了崗茨工廠的變壓器專利權(quán)1890年，法國、西班牙的公司也購買了崗茨的變壓器專利從19世紀(jì)80年代后期

22、開始，變壓器在歐洲迅速推廣，到1889年已總共生產(chǎn)1000臺變壓器，到1899年突破10000臺在20世紀(jì)20年代前，崗茨工廠在變壓器制造領(lǐng)域一直保持世界領(lǐng)先水平4  變壓器技術(shù)在美國的傳播和發(fā)展19世紀(jì)80年代初，當(dāng)歐洲人正致力于改進(jìn)變壓器、探索變壓器應(yīng)用領(lǐng)域的時候，大洋彼岸美國的愛迪生公司正沉醉于在直流電系統(tǒng)方面的成功及由此帶來的豐厚利潤之中，對交流電系統(tǒng)、對變壓器不屑一顧但此時，由火車空氣制動器起家的威斯汀豪斯(W.Westinghouse,18461914)正想涉足交流電領(lǐng)域1885年春，他漫游歐洲，參觀了倫敦和布達(dá)佩斯，與當(dāng)時歐洲發(fā)明家也有接觸，對高蘭德布吉斯二次發(fā)電機(jī)很感

23、興趣，當(dāng)即決定購買幾臺二次發(fā)電機(jī)1885年5月，西屋空氣制動器公司的年輕工程師潘塔倫里(Pantaleoni)因父親病逝，回意大利奔喪，他到都靈拜會他的大學(xué)老師時，遇到正在都靈技術(shù)博覽會的高蘭德，當(dāng)時高蘭德正安裝Lanzo和Circe間的交流系統(tǒng)潘塔倫里對此十分感興趣，立即給威斯汀豪期打電報(bào)，報(bào)告他的觀感威斯汀豪斯十分重視，回電潘塔倫里，要他與高蘭德聯(lián)系，買下高蘭德、吉布斯在美國申請的有關(guān)變壓器的獨(dú)家專有權(quán)經(jīng)友好協(xié)商，高蘭德同意了威斯汀豪斯的要求1885年9月1日，西屋空氣制動器公司訂購的高蘭德吉布斯二次發(fā)電機(jī)和西門子Siemens公司單相交流發(fā)電機(jī)從歐洲運(yùn)到美國1885年11月23日，貝爾費(fèi)

24、爾德(R.Belfield)作為高蘭德吉布斯的全權(quán)代表到達(dá)美國匹茲堡，向西屋空氣制動器公司轉(zhuǎn)讓變壓器技術(shù)，并幫助該公司設(shè)計(jì)新型(閉路鐵心)變壓器1886年1月5日，他到Great Barrington，幫助斯坦利(W.Stanley，時為威斯汀豪斯的助手)建設(shè)運(yùn)行Great Barrington 3000V交流輸電線1886年3月20日，美國第一條交流輸電線建成投入運(yùn)行，這標(biāo)志美國電氣時代的真正開始!威斯汀豪斯除了以實(shí)業(yè)家膽識招攬人才、購買專利、訂購設(shè)備、發(fā)展交流電系統(tǒng)和變壓器外，還身體力行，潛心于變壓器的研究1886年1月8日，他組建威斯汀豪斯電氣公司(西屋電氣公司)，大踏步地進(jìn)入電氣(主要

25、是交流電)領(lǐng)域，正式進(jìn)入變壓器的研究和工業(yè)化生產(chǎn)1886年2月，他申請了有關(guān)配電系統(tǒng)和閉路鐵心變壓器的2項(xiàng)美國專利(.342552和.342553)圖23為西屋公司最早的變壓器1888年，西屋公司制成40盞電燈用2kW變壓器1891年，西屋公司制成第一臺充油變壓器(10kV電壓)(圖24)圖23  西屋公司早期變壓器圖24  西屋公司充油變壓器(1891年)與威斯汀豪斯積極開拓、發(fā)展變壓器工業(yè)成為鮮明對照的，是愛迪生對變壓器的漠視和短視態(tài)度當(dāng)時，愛迪生電燈公司的電燈和直流發(fā)電機(jī)獨(dú)霸北美大陸，遠(yuǎn)銷歐洲愛迪生躊躇滿志，對剛剛出現(xiàn)的交流電供電系統(tǒng)既不屑一顧，又懷有一絲敵意(這為以

26、后的美國交直流之戰(zhàn)埋下了種子)1885年，愛迪生公司代表李博(J.W.Lieb)參觀都靈博覽會，見到了展出的交流電配電系統(tǒng)和變壓器但李博與愛迪生一樣，是一名頑固的直流主義者，他向愛迪生打了一報(bào)告，報(bào)告了他的觀感，對會上展出的交流配電系統(tǒng)和變壓器橫加挑剔指責(zé)這份報(bào)告也更堅(jiān)定了愛迪生反對交流電的決心1886年，布拉什到美國，會見愛迪生，雙方簽訂了一個協(xié)議，由愛迪生公司出資2萬美元購買崗茨工廠在美國申請的變壓器的的獨(dú)家專利使用權(quán)但是，愛迪生公司出資壓根就不想發(fā)展交流電系統(tǒng)和變壓器，簽訂這項(xiàng)協(xié)議只不過是讓其它公司發(fā)展交流電、發(fā)展變壓器的一種策略因此，這一紙協(xié)議的直接后果是阻礙了Z-D-B變壓器在美國的

27、推廣應(yīng)用這種情況直到1892年，愛迪生公司合并為通用電氣公司后才得以根本改變在美國變壓器發(fā)展史上，還有兩個人也作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)他們是斯坦利(W.Stanley,18561927)和斯特拉(N.Tesla,18561943)斯坦利1883年開始接觸交流電，對變壓器在交流電系統(tǒng)中的作用有深刻的論述他曾多次稱變壓器是“heart of the alternating current system”(交流電系統(tǒng)的心臟)18831884年，他在自己的小型實(shí)驗(yàn)室里就進(jìn)行過變壓器的研究1884年2月，他受雇于威斯汀豪斯，成為他的助手，主持設(shè)計(jì)制造交流系統(tǒng)及變壓器1885年9月29日制成美國第一臺原邊線圈

28、并聯(lián)、閉合磁路鐵心的變壓器(圖25)，并在西屋空氣制動器公司車間里進(jìn)行了試驗(yàn)1885年10月23日，他在美國申請第一個有關(guān)閉路鐵心變壓器的專利(.349612)；同年11月23日，他提出3個專利，其中2個帶變壓器的配電系統(tǒng)的專利(.372943和.372944)，1個是開路鐵心變壓器的專利(.349611)，這4個專利都轉(zhuǎn)讓給了威斯汀豪斯1885年12月，他主持建設(shè)美國第一個交流輸電系統(tǒng)Great Barringto交流輸電系統(tǒng)1886年3月20日，該系統(tǒng)建成投運(yùn)1890年他離開西屋電氣公司，1891年他在Pittsfield組建斯坦利電氣制造公司，繼續(xù)研制變壓器圖26為斯坦利公司的一種商用變

29、壓器1891年，斯坦利公司制成25kVA商用變壓器(圖27)1892年，斯坦利公司研制成15kV變壓器，使美國交流電輸電電壓一舉突破10kV，從而打開了高電壓輸電的大門斯坦利也因而贏得了“電氣傳輸之父”的美名1903年，他將公司并入GE公司在GE公司，他繼續(xù)指導(dǎo)GE公司開發(fā)變壓器因此使西屋公司和GE公司早期的變壓器技術(shù)同宗同源，都是采用殼式變壓器結(jié)構(gòu)，直到1918年GE公司改用心式變壓器后，兩者才分道揚(yáng)轆圖25  斯坦利主持設(shè)計(jì)制造的第一臺變壓器(1885年)(500V/100V)     圖26  斯坦利公司商用變壓器 圖27  斯坦利公司2

30、5kVA變壓器(1891年)特斯拉是譽(yù)為“電工天才”的美籍克羅地亞科學(xué)家，他在交流電系統(tǒng)和交流電動機(jī)方面的貢獻(xiàn)享譽(yù)世界1888年，他受聘到西屋公司工作后也在變壓器方面作出了成績1890年，他離開西屋公司自立門戶，繼續(xù)研究變壓器圖28為1891年發(fā)明的特斯拉高頻變生器原理，圖29為特斯拉高頻變壓器復(fù)原圖變壓器原邊線圈為12匝5mm的銅線，繞在一個55mm的玻璃管上副邊線圈380匝，0.2mm銅線，繞在一個113mm的玻璃管上原副邊線圈放入一個高50cm、內(nèi)徑16.5cm的玻璃管內(nèi)，浸入絕緣礦物油內(nèi)原邊線圈與振蕩電路相連，副邊線圈兩端可獲得105106Hz的高頻電流，并可觀察到明顯的火花這臺變壓器

31、曾用于研究高頻電振蕩現(xiàn)象，并曾藉此觀察到集膚效應(yīng)圖28  特斯拉高頻發(fā)生器原理圖(1891年)5  三相變壓器的誕生 高蘭特吉布斯二次發(fā)電機(jī)和Z-D-B變壓器都是單相變壓器，發(fā)明三相變壓器的則是被圖29  特斯拉高頻變壓器(1891年)譽(yù)為“三相交流電之父”的俄國科學(xué)家多利沃多布羅夫斯基1888年，他提出三相電流可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并發(fā)明三相同步發(fā)電機(jī)和三相鼠籠式電動機(jī)1889年，他為解決三相電流的傳輸及供電問題，開始研究三相變壓器與當(dāng)時的單相變壓器相比，多利沃多布羅夫斯基三相變壓器的原邊、副邊線圈并無太大差別，主要區(qū)別是在鐵心布置方面當(dāng)年，他申請第1個三相變壓器鐵

32、心的專利，3個心柱在周向垂直對稱布置，上、下與兩個軛環(huán)相連這種結(jié)構(gòu)類似歐洲中世紀(jì)的修道院，故稱為“Tempeltype(寺院式)”，如圖30(a)所示“寺院式”結(jié)構(gòu)后來又發(fā)展出圖30(b)和圖30(c)式1891年，西門子公司又首先采用了框式鐵心，見圖30(d)  圖30  三相變壓器鐵心世界上第一臺三相變壓器出現(xiàn)于1891年當(dāng)年8月，世界博覽會在德國法蘭克福(Frankfurt)召開，會議組織者為了展示交流電的輸送和應(yīng)用，在175km外的德國勞芬(Lauffen)的波特蘭(Portland)水泥廠內(nèi)裝設(shè)了一套三相水輪發(fā)電機(jī)組(210kVA，150r/min，40Hz，相電壓55V)，向博覽會上的1000盞電燈和一臺100馬力的三相感應(yīng)電動機(jī)供電為此，德國通用電氣公司(AEG)和瑞士奧立康(Oerlikon)廠分別為勞芬-法蘭克福工程提供了4臺和2臺三相變壓器在勞芬，AEG公司提供了2臺三相升壓變壓器(每臺100kVA，變比為1160，Y-Y接)，Oerlikon工廠提供了一臺升壓變壓器(150kVA，變比為1155)；在法蘭克福的座降壓變電所，則分別裝有2臺AEG公司生產(chǎn)的三相降壓變壓器(變比為1231)向電動機(jī)供電，以及一臺Oerlikon工廠生產(chǎn)的三相降壓變壓器(變比為1161)向1000盞電燈供電實(shí)測變壓器的最高