Sejarah pembangunan transformer

Jul 15, 2021

Tinggalkan pesanan

Faraday mencipta "gelung induksi" pada 29 Ogos 1831, yang dipanggil "gegelung induksi Faraday", yang sebenarnya merupakan prototaip pertama dunia seorang pengubah. Tetapi Faraday hanya menggunakannya untuk menunjukkan prinsip induksi elektromagnak, dan tidak menganggap penggunaan praktikalnya.


Pada tahun 1881, Lucien Gaulard dan John Dixon Gibbs menunjukkan peranti yang dipanggil "penjana tangan sekunder" di London, dan kemudian menggunakan teknologi ini Dijual ke Westinghouse di Amerika Syarikat, ini mungkin pengubah kuasa praktikal pertama, tetapi ia bukan pengubah terawal.


Pada tahun 1884, Lusson Golar dan John Dixon Gibbs menunjukkan peralatan mereka di Turin, Itali, yang menggunakan pencahayaan elektrik. Transformer awal menggunakan teras linear, yang kemudiannya digantikan dengan teras toroidal yang lebih berkesan.


Jurutera Westinghouse William Steinley membina pengubah praktikal pertama pada tahun 1885 selepas membeli paten untuk pengubah dari George Westinghouse, Lucent Golar, dan John Dixon Gibbs. Transformer. Kemudian, teras pengubah dibuat dengan menyusun lembaran besi berbentuk E, dan penggunaan komersial bermula pada tahun 1886.


Prinsip transformasi transformer mula-mula ditemui oleh Faraday, tetapi ia tidak dimasukkan ke dalam kegunaan praktikal sehingga tahun 1880-an. Dalam persaingan bahawa loji kuasa harus output kuasa DC dan AC kuasa, keupayaan untuk menggunakan transformer untuk kuasa AC adalah salah satu kelebihannya. Pengubah boleh menukar tenaga elektrik ke dalam bentuk voltan tinggi dan rendah semasa, dan kemudian menukarnya kembali, dengan itu sangat mengurangkan kehilangan tenaga elektrik dalam proses penghantaran, menjadikan jarak penghantaran ekonomi tenaga elektrik mencapai lebih jauh. Dengan cara ini, loji kuasa boleh dibina jauh dari penggunaan elektrik. Kebanyakan elektrik di dunia sampai kepada pengguna selepas beberapa siri transformasi.

Pengubah terdiri daripada teras besi (atau teras magnektik) dan gelindung. Tanah mempunyai dua atau lebih penggulungan. Penggulungan yang disambungkan ke bekalan kuasa dipanggil penggulungan utama, dan baki penggulungan dipanggil penggulungan sekunder. Ia boleh mengubah voltan, arus dan impedans AC. Pengubah teras besi yang paling mudah terdiri daripada teras besi yang diperbuat daripada bahan magnik lembut dan dua gelumang dengan giliran yang tidak sama lengan pada teras besi, seperti yang ditunjukkan dalam angka.


Fungsi teras besi adalah untuk menguatkan gandingan magnet antara kedua-dua gelindung. Untuk mengurangkan kehilangan arus dan hysteresis semasa eddy dalam seterika, teras besi dilaminasi dengan lembaran keluli silikon dicat; tiada sambungan elektrik antara kedua-dua ekor, dan kuku luka oleh wayar tembaga terlindung (atau wayar aluminium). Satu gegelung yang disambungkan ke kuasa AC dipanggil gegelung utama (atau gegelung utama), dan gegelung lain yang disambungkan ke peralatan elektrik dipanggil gegelung sekunder (atau gegelung sekunder). Pengubah sebenar sangat rumit, dan tidak dapat dielakkan kehilangan tembaga (pemanasan rintangan gegelung), kehilangan besi (pemanasan teras besi) dan kebocoran magnet (wayar induksi magnet ditutup melalui udara), dan lain-lain. Untuk memudahkan perbincangan, hanya pengubah yang ideal diperkenalkan di sini. Syarat-syarat untuk penubuhan transformer yang ideal adalah: mengabaikan selesema kebocoran, mengabaikan rintangan ekor utama dan sekunder, mengabaikan kehilangan teras, dan mengabaikan arus tidak beban (arus di dalam duit syiling utama apabila duit syiling sekunder dibuka). Sebagai contoh, apabila pengubah kuasa beroperasi pada beban penuh (kuasa output bernilai duit syiling sekunder), ia hampir dengan keadaan pengubah yang ideal.


Transformer adalah peralatan elektrik statik yang dibuat oleh prinsip induksi elektromagnnetik. Apabila gelindung utama pengubah disambungkan ke bekalan kuasa AC, selesema magnet seli dijana dalam teras, dan magnet sarikata diwakili oleh φ. Tapak φ dalam gesel utama dan sekunder adalah sama, dan φ juga fungsi harmonik mudah, dinyatakan sebagai φ=φmsinωt. Menurut hukum induksi elektromagnet Faraday, daya elektromotif yang disebabkan dalam duit syiling utama dan sekunder adalah e1=-N1dφ/dt, e2=-N2dφ/dt. Dalam formula, N1 dan N2 adalah bilangan giliran duit syiling utama dan sekunder. Ia boleh dilihat dari angka bahawa U1=-e1, U2=e2 (kuantiti fizikal geung utama diwakili oleh subskrip 1 dan kuantiti fizikal gemuk sekunder diwakili oleh subskrip 2), nilai efektif kompleks adalah U1=-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Let k=N1/N2, iaitu nisbah transformasi pengubah. Dari formula di atas, U1/U2=-N1/N2=-k, iaitu nisbah nilai berkesan voltan penggulungan utama dan sekunder pengubah adalah sama dengan nisbah gilirannya dan perbezaan fasa antara voltan penggulungan utama dan sekunder adalah π.