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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
변신 로봇. 발명과 생산의 역사
변압기는 자기 회로에 두 개 이상의 유도 결합 권선이 있고 전자기 유도를 통해 하나 이상의 교류 시스템(전압)을 변경하지 않고 하나 이상의 다른 시스템(전압)으로 변환하도록 설계된 정적 전자기 장치입니다. 주파수. 변압기는 전력, 전자, 무선 공학 등 다양한 응용 분야에서 교류 전압 변환 및/또는 갈바닉 절연을 수행합니다. 구조적으로 변압기는 하나(자동 변압기) 또는 여러 개의 절연 와이어 또는 테이프 권선(코일)으로 구성될 수 있으며, 이는 일반적으로 강자성 연자성 재료의 자기 코어(코어)에 감겨 있으며 공통 자속으로 덮여 있습니다.
전류 변환 현상의 물리적 본질은 이미 전화 장에서 보고되었습니다. 그러나 전기 공학의 크고 작은 많은 문제를 해결할 수 있었던 이 놀라운 장치의 발명에 대해 몇 마디 더 말할 필요가 있습니다. 첫 번째 변압기가 전자기 유도 현상의 발견과 동시에 나타났다고 주장하는 것은 매우 논리적입니다. 패러데이의 실험 중 하나는 배터리의 전류가 코일의 권선을 통과하도록 하는 것이었습니다. 이 경우 근처에 있었지만 첫 번째 코일과 전혀 연결되지 않은 두 번째 코일의 권선에 전류가 발생했습니다. 전류의 순간 통과는 검류계에 의해 기록되었습니다. 그러나 패러데이 자신은 이 효과를 전압 변환에 사용하지 않았습니다.
1848년에 Ruhmkorff는 매우 높은 전압 전류를 생성하는 변압기의 놀라운 능력에 대해 물리학자들의 관심을 처음으로 끌었습니다. 그러나 그가 이 장치의 작동 모델을 만들기까지 몇 년이 더 지났습니다. 그 결과 1852년 기술사에서 큰 역할을 한 유명한 Ruhmkorff 유도 코일이 등장했습니다. 이 첫 번째 변압기의 제조에서 발명가는 상당한 어려움을 극복해야 했습니다. XNUMX차 코일 권선의 권수를 늘리기 위해 Ruhmkorff는 매우 가는 와이어를 사용하는 동시에 고전압이 절연체를 뚫지 않도록 주의 깊게 관찰해야 했습니다. 머리카락만큼 가는 몇 킬로미터의 철사를 사서 조심스럽게 절연한 다음 코일에 조심스럽게 코일을 감았습니다. 코일의 도움으로 Ruhmkorff는 매우 높은 전압 진동을 생성할 수 있었습니다. 직류는 변환할 수 없습니다. 배터리의 직류를 교류로 바꾸기 위해 Ruhmkorff는 XNUMX차 코일과 직렬로 연결된 차단기를 켰는데, 이 차단기는 주기적으로 XNUMX차 회로의 전류를 닫았다 열었습니다. 초). 배터리에서 XNUMX차 전류가 차단되면 XNUMX차 권선에 전압이 유도되는데, 이는 XNUMX차 권선과 XNUMX차 권선의 권수와 동일한 비율로 XNUMX차 권선보다 높았다. XNUMX차 전류가 개방되면 XNUMX차 전류에 훨씬 더 높은 전압이 유도됩니다. 그 가치가 클수록 전류의 개방이 빨라졌습니다. 스프링 플레이트는 코일의 코어에 끌려 회로를 개방하는 인터럽터로 사용되었습니다. 중단 빈도는 스프링의 질량과 탄성, XNUMX차 권선의 회전 수 및 배터리 전압에 따라 다릅니다.
수십 년 동안 변압기는 기술 분야에서 거의 사용되지 않았으며 독점적으로 과학적인 용도로 사용되었습니다. 70년대 후반이 되어서야 유도 코일이 전화기와 전기 조명에 널리 사용되기 시작했습니다. 사실은 유럽에서 Yablochkov 양초가 퍼진 후 전기 엔지니어가 전기 에너지를 "파쇄"하는 문제에 직면했다는 것입니다. 그녀는 다음과 같았다. 일반적으로 하나의 발전기 세트에서 많은 전구에 전력을 공급해야 했습니다. 한편, 많은 양초를 직렬로 연결하면 네트워크 작동 모드가 불안정해졌습니다. 하나의 양초만 꺼지는 것은 네트워크를 깨는 것과 같았고, 그 후에 나머지 양초가 꺼졌습니다. 양초가 회로에 병렬로 연결된 경우 일반적으로 저항이 가장 적은 양초만 켜집니다(알다시피 전류는 항상 저항이 가장 적은 선을 따라 흐르기 때문입니다). 이 촛불이 완전히 꺼지면 저항이 가장 작은 다음 촛불이 켜집니다. 이 문제에 직면하여 Yablochkov는 유도 코일을 사용하여 에너지를 "파쇄"할 것을 제안했습니다. 이 연결을 통해 코일의 XNUMX차 권선은 직렬로 연결되었으며 매개변수에 따라 XNUMX차 권선에 XNUMX개, XNUMX개, XNUMX개 또는 그 이상의 양초가 포함될 수 있습니다. 코일은 변압기 모드에서 동시에 작동하여 출력에 필요한 전압을 제공합니다. 램프가 꺼졌을 때 회로가 중단되지 않았으므로 개별 양초가 계속 켜져 있습니다. 교류 기술의 발전으로 변압기가 중요해졌습니다. 1882년에 Golyar와 Gibbs는 에너지를 "파쇄"할 뿐만 아니라 전압을 변환하는 데 사용되는 변압기에 대한 특허를 취득했습니다.
다수의 수직 유도 코일이 나무 스탠드에 고정되었으며, 그 중 XNUMX차 권선이 직렬로 연결되었습니다. XNUMX차 권선은 섹션으로 나뉘며 각 섹션에는 서로 독립적으로 작동하는 전류 수신기를 연결하기 위한 한 쌍의 단자가 있습니다. XNUMX차 회로의 저항(결과적으로 전류 강도)은 코일 내부의 코어를 이동하여 조정할 수 있습니다. XNUMX차 권선과 XNUMX차 권선의 코어가 서로 연결되어 있지 않았기 때문에 이 변압기는 개방형 자기 시스템을 사용했습니다. 그러나 XNUMX차 코일과 XNUMX차 코일이 단일 코어에 있으면 변압기가 훨씬 더 잘 작동하여 에너지 손실이 감소하고 효율성이 증가한다는 사실을 곧 알게 되었습니다. 폐쇄 자기 시스템을 가진 최초의 변압기는 1884년 영국 발명가인 Johns와 Edward Hopkinson 형제에 의해 만들어졌습니다.
이 변압기의 코어는 와전류로 인한 에너지 손실을 줄이기 위해 절연 재료로 분리된 강철 스트립 또는 와이어로 만들어졌습니다. 이 코어에 더 높은 전압과 더 낮은 전압의 코일이 교대로 배치되었습니다. 1885년 헝가리의 전기 기술자 Dery는 변압기가 회로에서 병렬로 연결되어야 함을 증명하고 이 연결 방법에 대한 특허를 받았습니다. 그 후에야 단상 AC 변압기의 산업 생산이 시작되었습니다. 강력한 변압기는 작동 중에 심각한 과열을 경험했기 때문에 오일 냉각 시스템이 개발되었습니다(오일이 담긴 세라믹 용기가 변압기 내부에 배치됨). 변압기는 XNUMX상 시스템에서도 매우 유용한 것으로 입증되었습니다. 일반적으로 XNUMX상 전류 시스템은 장거리 에너지 전송 문제를 해결하지 않았다면 존재 초기 몇 년 동안 널리 사용되지 않았을 것입니다. 그러나 아래에서 볼 수 있듯이 이러한 전송은 교류의 경우 변압기를 통해 얻어지는 고전압에서만 유리합니다. XNUMX상 계통은 전력변환에 있어 근본적인 어려움은 없었으나 단상계통 XNUMX개 대신에 XNUMX개의 단상변압기가 필요하였다. 이러한 다소 고가의 장치의 수의 증가는 보다 만족스러운 솔루션을 찾고자 하는 욕구를 불러일으킬 수 밖에 없습니다. 1889년 Dolivo-Dobrovolsky는 방사형 코어 배열을 가진 XNUMX상 변압기를 발명했습니다. 이 경우 각 상의 고전압 및 저전압 권선은 해당 방사형 코어에 위치하고 자속은 외부 쉘(외부 요크)에 있습니다. 그런 다음 Dolivo-Dobrovolsky는 권선이 있는 막대를 병렬로 배치하고 막대(코어)의 끝을 동일한 멍에로 연결하는 것이 더 쉽다는 것을 발견했습니다. 그런 다음 전체 시스템이 더 컴팩트 해졌습니다. 이러한 유형의 변압기를 "각형"이라고 합니다.
마침내 1891년 XNUMX월 Dolivo-Dobrovolsky는 동일한 평면에 평행 막대가 있는 XNUMX상 변압기에 대한 특허를 취득했습니다. 그 디자인은 너무나 성공적이어서 근본적인 변화 없이 오늘날까지 살아남았습니다. 저자: Ryzhov K.V.
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