Biến đổi biến áp

Trong ngành công nghiệp điện hiện đại, kỹ thuật vô tuyến, viễn thông, hệ thống tự động hóa, máy biến áp đã được sử dụng rộng rãi, được coi là một trong những loại thiết bị điện phổ biến. Phát minh ra máy biến áp là một trong những trang tuyệt vời trong lịch sử kỹ thuật điện. Gần 120 năm đã trôi qua kể từ khi tạo ra máy biến áp một pha công nghiệp đầu tiên, phát minh được chế tạo từ những năm 30 đến giữa thập niên 80 của thế kỷ XIX, các nhà khoa học, kỹ sư từ các quốc gia khác nhau.

Ngày nay, hàng ngàn thiết kế máy biến áp khác nhau đã được biết đến - từ thu nhỏ đến khổng lồ, để vận chuyển trong đó các nền tảng đường sắt đặc biệt hoặc thiết bị nổi mạnh mẽ được yêu cầu.

Như bạn đã biết, khi truyền điện qua một khoảng cách xa, điện áp hàng trăm ngàn volt được áp dụng. Nhưng người tiêu dùng, như một quy luật, không thể sử dụng điện áp lớn như vậy trực tiếp. Do đó, điện được tạo ra tại các nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện hoặc nhà máy điện hạt nhân trải qua quá trình biến đổi, do đó tổng công suất của máy biến áp cao hơn nhiều lần so với công suất lắp đặt của máy phát điện trong các nhà máy điện. Tổn thất năng lượng trong máy biến áp nên ở mức tối thiểu và vấn đề này luôn là một trong những vấn đề chính trong thiết kế của họ.

Việc tạo ra một máy biến áp trở nên khả thi sau khi phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ của các nhà khoa học xuất sắc của nửa đầu thế kỷ XIX. Người Anh M. Faraday và người Mỹ D. Henry. Kinh nghiệm của Faraday với một vòng sắt, trên đó hai cuộn dây cách ly với nhau, vết thương chính được kết nối với pin và thứ cấp với điện kế, mũi tên lệch khi mạch chính được mở và đóng, được biết đến rộng rãi. Chúng ta có thể giả định rằng thiết bị Faraday là nguyên mẫu của một máy biến áp hiện đại. Nhưng cả Faraday và Henry đều không phải là người phát minh ra máy biến áp. Họ không nghiên cứu vấn đề chuyển đổi điện áp, trong các thí nghiệm của họ, các thiết bị được cung cấp điện trực tiếp thay vì dòng điện xoay chiều và hoạt động không liên tục, nhưng ngay lập tức tại thời điểm dòng điện được bật hoặc tắt trong cuộn dây sơ cấp.

Các thiết bị điện đầu tiên sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ là cuộn dây cảm ứng. Khi cuộn dây sơ cấp được mở ra trong chúng, một EMF đáng kể đã được tạo ra ở cuộn thứ cấp, gây ra tia lửa lớn giữa hai đầu của cuộn dây này. Trong những năm 1835, 18181818, hàng chục thiết bị như vậy đã được cấp bằng sáng chế. Cao cấp nhất là cuộn dây cảm ứng của nhà vật lý người Đức G.D. Rumkorf.

Cuộn cảm ứng bảo vệ Kronstadt

Việc sử dụng thành công đầu tiên của một cuộn dây cảm ứng được thực hiện vào đầu những năm 40 của thế kỷ XIX bởi nhà học giả người Nga B.S. Jacobi (1801 Ảo1874) để đánh lửa điện tích của các mỏ điện dưới nước. Các bãi mìn ở Vịnh Phần Lan, được xây dựng dưới sự lãnh đạo của ông, đã chặn đường đến Kronstadt bởi hai phi đội Anh-Pháp, được biết rằng trong cuộc chiến này, việc bảo vệ bờ biển Baltic có tầm quan trọng rất lớn. Một phi đội Anh-Pháp khổng lồ, bao gồm 80 tàu với tổng số 3600 khẩu súng, đã cố gắng không thành công để đột nhập vào Kronstadt. Sau khi chiếc hạm Merlin va chạm với một mỏ điện dưới nước, phi đội buộc phải rời khỏi biển Baltic.

Những kẻ ngưỡng mộ kẻ thù đã thừa nhận một cách tiếc nuối: "Hạm đội Đồng minh không thể làm bất cứ điều gì quyết định: cuộc chiến chống lại các công sự hùng mạnh của Kronstadt sẽ chỉ gây nguy hiểm cho số phận của các con tàu." Tờ báo tiếng Anh nổi tiếng Herald đã cười nhạo Phó đô đốc Nepir: "Ông ta đến, nhìn thấy và ... không thắng ... Người Nga đang cười, và chúng tôi thực sự hài hước".Các mỏ điện, chưa được biết đến ở châu Âu, đã buộc hạm đội tráng lệ nhất từng xuất hiện trên biển phải rút lui, như một tờ báo khác viết, không chỉ có tác dụng đẩy cuộc chiến về phía trước mà còn giành chiến thắng mà không giành được một chiến thắng nào.

Cuộn dây cảm ứng lần đầu tiên được sử dụng như một máy biến áp của kỹ sư điện và nhà phát minh tài năng người Nga Pavel Nikolayevich Yablokov (1847 Quay1894).

Năm 1876, ông đã phát minh ra "cây nến điện" nổi tiếng - nguồn ánh sáng điện đầu tiên, được sử dụng rộng rãi và được gọi là "ánh sáng Nga". Do tính đơn giản của nó, cây nến điện của Trời đã lan rộng khắp châu Âu trong vài tháng và thậm chí đã đến được các phòng của Shah Ba Tư và Quốc vương Campuchia.

Để bao gồm đồng thời một số lượng lớn nến trong mạng điện, Yablochkov đã phát minh ra một hệ thống "nghiền năng lượng điện" bằng các cuộn dây cảm ứng. Anh ta đã nhận được bằng sáng chế cho nến Nến và kế hoạch đưa họ vào năm 1876 tại Pháp, nơi anh ta buộc phải rời khỏi Nga để không phải vào nhà tù của Nợ. (Anh ấy sở hữu một xưởng điện nhỏ và thích thử nghiệm các thiết bị mà anh ấy đã sửa chữa, không phải lúc nào cũng trả tiền cho các chủ nợ đúng hạn.)

Trong hệ thống nghiền năng lượng điện tử do Yablochkov phát triển, các cuộn dây chính của cuộn dây cảm ứng được nối nối tiếp với mạng hiện tại và một số nến nến khác có thể được đưa vào cuộn dây thứ cấp, chế độ hoạt động không phụ thuộc vào chế độ của các cuộn dây thứ cấp khác. Như đã nêu trong bằng sáng chế, một mạch điện như vậy có thể "cung cấp năng lượng riêng cho một số thiết bị chiếu sáng với cường độ ánh sáng khác nhau từ một nguồn điện duy nhất". Rõ ràng là trong mạch này, cuộn dây cảm ứng làm việc ở chế độ máy biến áp.

Nếu một máy phát điện trực tiếp được bao gồm trong mạng chính, Yablochkov cung cấp cho việc lắp đặt một bộ ngắt đặc biệt. Bằng sáng chế cho việc đưa nến qua máy biến thế đã được Yablochkov ở Pháp (1876), Đức và Anh (1877), ở Nga (1878). Và khi một vài năm sau đó, một cuộc tranh cãi bắt đầu về việc ai là người ưu tiên phát minh ra máy biến áp, xã hội Pháp "Điện chiếu sáng", đã đưa ra một thông điệp vào ngày 30 tháng 11 năm 1876, đã xác nhận ưu tiên của Yablochkov: trong bằng sáng chế "... nguyên tắc hoạt động và phương pháp bật máy biến áp đã được mô tả" . Nó cũng được báo cáo rằng "ưu tiên Yablochkov xông được công nhận ở Anh."

Kế hoạch "nghiền năng lượng điện" bằng máy biến áp đã được trình diễn tại các triển lãm điện ở Paris và Moscow. Cài đặt này là một nguyên mẫu của một mạng điện hiện đại với các yếu tố chính: động cơ chính - máy phát - đường truyền - biến áp - máy thu. Những thành tựu nổi bật của Yablochkov trong việc phát triển kỹ thuật điện được đánh dấu bằng giải thưởng cao nhất của Pháp - Huân chương Quân đoàn danh dự.

Năm 1882, I.F. Usagin đã trình diễn tại Triển lãm công nghiệp ở Moscow về sơ đồ của Yablochkov trong khi nghiền nát, nhưng ông đã bao gồm nhiều máy thu khác nhau trong cuộn dây thứ cấp của cuộn dây: động cơ điện, cuộn dây đốt nóng, đèn hồ quang và nến điện. Khi làm như vậy, lần đầu tiên anh thể hiện sự linh hoạt của AC và được trao huy chương bạc.

Như đã lưu ý, trong quá trình lắp đặt Yablochkov, máy biến áp không có mạch từ kín, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật: khi cuộn dây sơ cấp được bật liên tục, bật và tắt một số người tiêu dùng trong cuộn dây thứ cấp không ảnh hưởng đến chế độ hoạt động của người khác.

Các phát minh của Yablochkov đã tạo động lực mạnh mẽ cho việc sử dụng dòng điện xoay chiều. Các doanh nghiệp kỹ thuật điện bắt đầu được tạo ra ở các quốc gia khác nhau để sản xuất máy phát điện và cải tiến bộ máy để chuyển đổi.

Khi cần truyền điện qua khoảng cách xa, việc sử dụng dòng điện cao áp trực tiếp cho các mục đích này là không hiệu quả. Việc truyền tải điện xoay chiều đầu tiên được thực hiện vào năm 1883 để chiếu sáng Tàu điện ngầm Luân Đôn, đường dây dài khoảng 23 km. Điện áp được tăng lên 1500 V với sự trợ giúp của các máy biến áp được tạo ra vào năm 1882 tại Pháp bởi L. Goliard và D. Gibbs. Những máy biến áp này cũng có mạch từ mở, nhưng chúng đã được dự định để chuyển đổi điện áp và có hệ số biến đổi khác với sự thống nhất. Một số cuộn dây cảm ứng được gắn trên giá đỡ bằng gỗ, các cuộn dây chính được nối tiếp. Cuộn dây thứ cấp được phân vùng và mỗi phần có hai dây dẫn để kết nối máy thu. Các nhà phát minh đã cung cấp cho việc mở rộng các lõi để điều chỉnh điện áp trên cuộn dây thứ cấp.

Máy biến áp hiện đại có một mạch từ khép kín và cuộn dây sơ cấp của chúng được kết nối song song. Khi các máy thu được kết nối song song, việc sử dụng mạch từ mở không hợp lý về mặt kỹ thuật. Người ta thấy rằng một máy biến áp có mạch từ kín có hiệu suất tốt hơn, ít tổn thất hơn và hiệu quả cao hơn. Do đó, khi khoảng cách truyền tăng lên và điện áp tăng trong các đường dây, họ bắt đầu thiết kế một máy biến áp mạch kín vào năm 1884 ở Anh bởi hai anh em John và Edward Hopkinson. Lõi từ được rút ra từ các dải thép cách ly với nhau, giúp giảm tổn thất dòng xoáy. Các cuộn dây có điện áp cao và thấp được bố trí xen kẽ trên mạch từ. Sự thiếu chính xác khi vận hành máy biến áp với mạch từ kín khi các cuộn dây sơ cấp được nối tiếp lần đầu tiên được kỹ sư điện người Mỹ R. Kennedy chỉ ra vào năm 1883, nhấn mạnh rằng sự thay đổi tải trong mạch thứ cấp của một máy biến áp sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của người tiêu dùng khác. Điều này có thể được loại bỏ bởi các cuộn dây song song. Bằng sáng chế đầu tiên cho các máy biến áp như vậy đã được nhận bởi M. Deri (vào tháng 2 năm 1885). Trong các sơ đồ truyền tải điện cao áp tiếp theo, các cuộn dây sơ cấp bắt đầu được kết nối song song.

Các máy biến áp một pha tiên tiến nhất có mạch từ kín được phát triển vào năm 1885 bởi các kỹ sư điện người Hungary: M. Deri (1854 trừ1934), O. Blati (1860, 191919) và K. Tsipernovsky (1853 Nott1942). Đầu tiên họ sử dụng thuật ngữ "máy biến áp". Trong ứng dụng bằng sáng chế, họ đã chỉ ra vai trò quan trọng của mạch từ tính phí kín, đặc biệt là đối với các máy biến áp điện mạnh. Họ cũng đề xuất ba sửa đổi máy biến áp được sử dụng cho đến nay: vòng, áo giáp và que. Những máy biến áp như vậy được sản xuất bởi nhà máy điện máy Ganz & Co. ở Budapest. Chúng chứa tất cả các yếu tố của máy biến áp hiện đại.

Bộ tự động chuyển đổi đầu tiên được tạo ra bởi W. Stanley, một thợ điện của công ty Westinghouse của Mỹ, vào năm 1885, thử nghiệm thành công của nó đã diễn ra tại Pittsburgh.

Tầm quan trọng lớn trong việc cải thiện độ tin cậy của máy biến áp là sự ra đời của việc làm mát dầu (cuối những năm 1880, D. Swinburne). Swinburn đặt các máy biến áp đầu tiên trong các bình gốm chứa đầy dầu, làm tăng đáng kể độ tin cậy của cách điện của cuộn dây. Tất cả điều này góp phần vào việc sử dụng rộng rãi các máy biến áp một pha cho mục đích chiếu sáng. Việc lắp đặt mạnh mẽ nhất của công ty Ganz & Co. được xây dựng tại Rome vào năm 1886 (15.000 kVA). Một trong những nhà máy điện đầu tiên được xây dựng bởi công ty ở Nga là nhà ga ở Odessa để bao phủ nhà hát opera mới, được biết đến rộng rãi ở châu Âu.

Chiến thắng AC. Hệ thống ba pha

Những năm 80 của thế kỷ XIX đi vào lịch sử kỹ thuật điện dưới cái tên "trận chiến máy biến áp".Hoạt động thành công của máy biến áp một pha đã trở thành một lý lẽ thuyết phục ủng hộ việc sử dụng dòng điện xoay chiều. Nhưng chủ sở hữu của các công ty điện lớn sản xuất thiết bị dòng điện trực tiếp không muốn mất lợi nhuận và bằng mọi cách ngăn chặn sự ra đời của dòng điện xoay chiều, đặc biệt là truyền tải điện đường dài.

Các nhà báo được trả tiền hào phóng lan truyền tất cả các loại truyện ngụ ngôn về dòng điện xoay chiều. Nhà phát minh nổi tiếng người Mỹ T.A cũng phản đối AC. Edison (1847, 191919). Sau khi tạo ra máy biến áp, anh từ chối tham dự thử nghiệm của mình. Càng không, không, anh ấy đã thốt lên, hiện tại xen kẽ là vô nghĩa mà không có tương lai. "Tôi không chỉ không muốn kiểm tra động cơ AC, mà còn biết về nó!" Các nhà viết tiểu sử của Edison tuyên bố rằng, đã sống một cuộc đời dài, nhà phát minh đã bị thuyết phục về quan điểm sai lầm của mình và sẽ cung cấp rất nhiều để lấy lại lời nói của mình.

Sự nhạy bén của các trận chiến máy biến áp được viết theo nghĩa bóng của nhà vật lý nổi tiếng người Nga A.G. Stoletov vào năm 1889 trên tạp chí Điện lực: Tôi đã vô tình nhớ lại cuộc đàn áp mà các máy biến áp ở nước ta phải chịu về dự án gần đây của Ganz & Co. để chiếu sáng một phần của Moscow. Cả trong các báo cáo miệng và trong các bài báo, hệ thống này đã bị lên án là một thứ dị giáo, phi lý, và dĩ nhiên, gây tử vong: chứng minh rằng máy biến áp đã bị cấm hoàn toàn ở tất cả các nước phương Tây đàng hoàng và chỉ có thể chịu đựng được sự rẻ tiền ở một số nước Ý. Không phải ai cũng biết rằng sự ra đời của điện giật ở bang New York vào năm 1889 sử dụng dòng điện xoay chiều điện áp cao, các doanh nhân từ ngành kỹ thuật điện cũng tìm cách sử dụng AC để thỏa hiệp với một người đe dọa đến tính mạng.

Việc tạo ra các máy biến áp một pha đáng tin cậy đã mở đường cho việc xây dựng các nhà máy điện và một đường dây truyền tải một pha, được sử dụng rộng rãi cho chiếu sáng điện. Nhưng liên quan đến sự phát triển của công nghiệp, việc xây dựng các nhà máy và nhà máy lớn, nhu cầu về một động cơ điện kinh tế đơn giản ngày càng trở nên gay gắt. Như bạn đã biết, động cơ xoay chiều một pha không có mô-men xoắn khởi động ban đầu và không thể được sử dụng cho mục đích truyền động điện. Vì vậy, vào giữa những năm 80 của thế kỷ XIX. một vấn đề năng lượng phức tạp nảy sinh: cần phải tạo ra các hệ thống truyền tải điện cao áp tiết kiệm trong khoảng cách xa và phát triển thiết kế động cơ điện xoay chiều đơn giản và kinh tế cao, đáp ứng các yêu cầu của dây điện công nghiệp.

Nhờ những nỗ lực của các nhà khoa học và kỹ sư từ các quốc gia khác nhau, vấn đề này đã được giải quyết thành công trên cơ sở hệ thống điện đa pha. Các thí nghiệm cho thấy rằng thích hợp nhất trong số họ là một hệ thống ba pha. Thành công lớn nhất trong việc phát triển hệ thống ba pha đã đạt được bởi kỹ sư điện nổi tiếng người Nga M.O. Dolivo-Dobrovolsky (1862 Vang1919), bị buộc phải sống và làm việc ở Đức trong nhiều năm. Năm 1881, ông bị trục xuất khỏi Học viện Bách khoa Riga vì tham gia phong trào cách mạng sinh viên mà không có quyền vào học tại một cơ sở giáo dục đại học ở Nga.

Năm 1889, ông đã phát minh ra một động cơ cảm ứng lồng sóc ba pha đơn giản đáng ngạc nhiên, thiết kế, theo nguyên tắc, đã tồn tại cho đến ngày nay. Nhưng để truyền tải điện ở điện áp cao, cần có ba máy biến áp một pha, làm tăng đáng kể chi phí cho toàn bộ lắp đặt. Trong cùng năm 1889, Dolivo-Dobrovolsky, đã cho thấy một trung tính phi thường, tạo ra một máy biến áp ba pha.

Nhưng ông đã không ngay lập tức đến với thiết kế, giống như một động cơ cảm ứng, về nguyên tắc, đã tồn tại cho đến hiện tại. Lúc đầu, nó là một thiết bị có sự sắp xếp theo hướng xuyên tâm.Thiết kế của nó vẫn giống như một cỗ máy điện không có khe hở không khí với các cực nhô ra, và cuộn dây rôto được truyền đến các thanh. Sau đó, có một số công trình thuộc loại "lăng trụ". Cuối cùng, vào năm 1891, nhà khoa học đã nhận được bằng sáng chế cho máy biến áp ba pha với sự sắp xếp song song các lõi trong một mặt phẳng, tương tự như hiện đại.

Thử nghiệm chung về hệ thống ba pha sử dụng máy biến áp ba pha là bộ truyền tải điện Laufen-Frankfurt nổi tiếng, được chế tạo vào năm 1891 tại Đức với sự tham gia tích cực của Dolivo-Dobrovolsky, người đã phát triển các thiết bị cần thiết cho nó. Gần thị trấn Laufen, gần thác nước trên sông Neckar, một trạm thủy điện đã được xây dựng, tuabin thủy điện có thể phát triển công suất hữu ích khoảng 300 hp Vòng quay được truyền đến trục của máy phát đồng bộ ba pha. Bằng máy biến áp ba pha có công suất 150 kVA (trước đây chưa có ai chế tạo máy biến áp như vậy), điện ở điện áp 15 kV được truyền qua đường dây ba dây trên một khoảng cách rất lớn (170 km) tại thời điểm đó tại Frankfurt, nơi triển lãm kỹ thuật quốc tế đã mở. Hiệu suất truyền vượt quá 75%. Tại Frankfurt, một máy biến áp ba pha đã được lắp đặt tại khu triển lãm, làm giảm điện áp xuống 65 V. Triển lãm được thắp sáng bởi 1000 đèn điện. Một động cơ không đồng bộ ba pha có công suất khoảng 75 mã lực đã được lắp đặt trong hội trường, điều khiển một bơm thủy lực cung cấp nước cho một thác nước trang trí rực rỡ. Có một loại chuỗi năng lượng: một thác nước nhân tạo được tạo ra bởi năng lượng của một thác nước tự nhiên, cách nơi đầu tiên 170 km. Khách tham quan ấn tượng đến triển lãm đã bị sốc bởi khả năng kỳ diệu của năng lượng điện.

Sự chuyển giao này là một chiến thắng thực sự của các hệ thống ba pha, được thế giới công nhận về những đóng góp nổi bật cho kỹ thuật điện được thực hiện bởi M.O. Dolivo-Dobrovolsky. Từ năm 1891, điện khí hóa hiện đại đã bắt đầu.

Với sự tăng trưởng của công suất máy biến áp, việc xây dựng các nhà máy điện và hệ thống năng lượng bắt đầu. Các ổ điện, vận chuyển điện, công nghệ điện đang nổi lên và phát triển nhanh chóng. Thật thú vị khi lưu ý rằng nhà máy điện mạnh nhất đầu tiên trên thế giới có máy phát điện và máy biến áp ba pha là trạm dịch vụ của doanh nghiệp công nghiệp đầu tiên của Nga có thiết bị điện ba pha. Đó là một thang máy Novorossiysk. Công suất của máy phát đồng bộ của nhà máy điện là 1200 kVA, động cơ không đồng bộ ba pha có công suất từ ​​3,5 đến 15 kW cung cấp cho các cơ chế và máy móc khác nhau, và một phần điện được sử dụng để thắp sáng.

Dần dần, điện khí hóa ảnh hưởng đến tất cả các nhánh mới của VET, truyền thông, cuộc sống và y học - quá trình này được đào sâu và mở rộng, điện khí hóa đã diễn ra trên quy mô lớn.

Trong thế kỷ XX. Liên quan đến việc tạo ra các hệ thống điện tích hợp mạnh mẽ, sự gia tăng phạm vi truyền năng lượng điện và tăng điện áp của các đường dây điện, yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và vận hành của máy biến áp tăng lên. Trong nửa sau của thế kỷ XX. Tiến bộ đáng kể trong việc sản xuất máy biến áp mạnh mẽ có liên quan đến việc sử dụng thép điện cán nguội cho mạch từ, giúp tăng khả năng cảm ứng và giảm tiết diện và trọng lượng của lõi. Tổng thiệt hại trong máy biến áp đã giảm xuống 20%. Hóa ra là có thể giảm kích thước bề mặt làm mát của các thùng dầu, dẫn đến giảm lượng dầu và giảm tổng trọng lượng của máy biến áp. Công nghệ và tự động hóa sản xuất máy biến áp đã liên tục được cải tiến, các phương pháp mới đã được giới thiệu để tính toán cường độ và độ ổn định của cuộn dây, và khả năng chống biến áp của các tác động của lực trong các mạch ngắn.Một trong những vấn đề cấp bách của việc xây dựng máy biến áp hiện đại là thành tựu của sự ổn định động của máy biến áp mạnh.

Triển vọng lớn để tăng sức mạnh của máy biến áp điện được mở ra bằng cách sử dụng công nghệ siêu dẫn. Theo các chuyên gia, việc sử dụng một loại vật liệu từ tính mới - hợp kim vô định hình, có thể làm giảm đến 70% tổn thất năng lượng trong lõi.

Máy biến áp trong dịch vụ điện tử vô tuyến và viễn thông

Sau khi phát hiện ra sóng điện từ của G. Hertz (1857 Chế1894) vào năm 1888 và việc tạo ra các ống điện tử đầu tiên vào năm 1904 Quay1907, các điều kiện tiên quyết thực sự đã xuất hiện cho giao tiếp không dây, nhu cầu ngày càng tăng. Một yếu tố không thể thiếu của các mạch để tạo ra sóng điện từ có điện áp và tần số cao, cũng như để khuếch đại dao động điện từ, đã trở thành một máy biến áp.

Một trong những nhà khoa học đầu tiên nghiên cứu về sóng Hertzian là nhà khoa học tài năng người Serbia Nikola Tesla (1856 Ném1943), người sở hữu hơn 800 phát minh trong lĩnh vực kỹ thuật điện, kỹ thuật vô tuyến và điện từ và được người Mỹ gọi là vua điện. Trong bài giảng của mình tại Đại học Franklin ở Philadelphia năm 1893, ông hoàn toàn nói về khả năng ứng dụng thực tế của sóng điện từ. Tôi muốn nói, một nhà khoa học, ông nói một vài từ về chủ đề này, điều này thường xuyên xuất hiện trong tâm trí tôi, điều này ảnh hưởng đến phúc lợi của tất cả chúng ta. Tôi có nghĩa là việc truyền các tín hiệu có ý nghĩa, thậm chí có thể năng lượng đến bất kỳ khoảng cách mà không có bất kỳ dây nào cả. Mỗi ngày tôi càng bị thuyết phục về tính khả thi thực tế của kế hoạch này. "

Thử nghiệm các dao động tần số cao và cố gắng thực hiện ý tưởng "giao tiếp không dây", Tesla vào năm 1891 tạo ra một trong những thiết bị nguyên bản nhất trong thời đại của ông. Nhà khoa học đã nghĩ ra một ý tưởng vui vẻ - kết hợp trong một thiết bị các tính chất của máy biến áp biến áp cộng hưởng, đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển của nhiều ngành kỹ thuật điện, kỹ thuật vô tuyến và được biết đến rộng rãi là máy biến áp Tesla. Nhân tiện, với bàn tay nhẹ của các thợ điện và nhà điều hành vô tuyến Pháp, máy biến áp này được gọi đơn giản là "Tesla".

Trong thiết bị Tesla, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được điều chỉnh để cộng hưởng. Cuộn dây sơ cấp được bật thông qua khe hở tia lửa với cuộn dây cảm ứng và tụ điện. Trong quá trình phóng điện, sự thay đổi từ trường trong mạch sơ cấp gây ra dòng điện có điện áp và tần số rất lớn trong cuộn dây thứ cấp, bao gồm một số lượng lớn các vòng.

Các phép đo hiện đại đã chỉ ra rằng sử dụng máy biến áp cộng hưởng, có thể thu được điện áp chất lượng cao với biên độ lên tới một triệu volt. Tesla chỉ ra rằng bằng cách thay đổi điện dung của tụ điện, có thể thu được sóng điện từ với các bước sóng khác nhau.

Nhà khoa học đề nghị sử dụng một máy biến áp cộng hưởng để kích thích một máy phát điện dây dẫn, có thể nâng cao trên mặt đất và có khả năng truyền năng lượng tần số cao mà không cần dây dẫn. Rõ ràng, "bộ phát" của Tesla là ăng ten đầu tiên tìm thấy ứng dụng rộng nhất trong thông tin vô tuyến. Nếu một nhà khoa học đã tạo ra một máy thu sóng điện từ nhạy cảm, anh ta sẽ tìm đến phát minh ra radio.

Các nhà viết tiểu sử của Tesla tin rằng trước A.S. Popov và G. Marconi Tesla là người gần nhất với khám phá này.

Vào năm 1893, một năm trước tia X, Tesla đã phát hiện ra "những tia đặc biệt" xuyên qua các vật thể mờ đục với ánh sáng thông thường. Nhưng anh ấy đã không hoàn thành các nghiên cứu này cho đến cuối cùng, và mối quan hệ thân thiện đã được thiết lập giữa anh ấy và Roentgen trong một thời gian dài. Trong loạt thí nghiệm thứ hai, tia X được sử dụng Biến áp cộng hưởng Tesla.

Năm 1899, Tesla quản lý với sự giúp đỡ của bạn bè để xây dựng một phòng thí nghiệm khoa học ở Colorado. Tại đây, ở độ cao hai nghìn mét, anh bắt đầu nghiên cứu phóng điện sét và thiết lập sự hiện diện của một điện tích của trái đất.Ông đã đưa ra thiết kế ban đầu của một máy phát khuếch đại cải tiến, giống như một máy biến áp và cho phép bạn nhận được điện áp lên đến vài triệu volt với tần số lên tới 150 nghìn chu kỳ mỗi giây. Đến cuộn dây thứ cấp, anh ta nối một cột buồm cao khoảng 60 m. Khi máy phát Tesla được bật, anh ta đã quan sát được những tia sét lớn, phóng điện dài tới 135 feet và thậm chí là sấm sét. Anh lại quay trở lại ý tưởng sử dụng dòng điện tần số cao để chiếu sáng, sưởi ấm, di chuyển xe điện trên mặt đất và trên không, nhưng, một cách tự nhiên, anh không thể nhận ra ý tưởng của mình vào thời điểm đó. Máy biến áp cộng hưởng của Tesla đã tìm thấy ứng dụng của nó trong công nghệ vô tuyến từ đầu thế kỷ 20. Việc sửa đổi cấu trúc của nó được thực hiện bởi công ty Marconi dưới tên "jigger" (bộ sắp xếp) và cũng được sử dụng để xóa tín hiệu khỏi nhiễu.

Các vấn đề về phạm vi truyền thông đã được giải quyết với sự ra đời của các bộ khuếch đại. Máy biến áp được sử dụng rộng rãi trong các mạch khuếch đại dựa trên việc sử dụng kỹ sư vô tuyến Ldion, được phát minh vào năm 1907 bởi kỹ sư vô tuyến Mỹ.

Vào thế kỷ XX. Điện tử đã đi một chặng đường dài từ các thiết bị ống cồng kềnh đến công nghệ bán dẫn, vi điện tử và quang điện tử. Và luôn luôn máy biến áp vẫn là một yếu tố bất biến của nguồn cung cấp năng lượng và các mạch chuyển đổi khác nhau. Trong nhiều thập kỷ, công nghệ sản xuất máy biến áp công suất thấp (từ một phần watt đến vài watt) đã được cải thiện. Sản xuất hàng loạt của họ yêu cầu sử dụng các vật liệu điện đặc biệt, đặc biệt là ferrites, để sản xuất lõi từ tính, cũng như máy biến áp corless để lắp đặt tần số cao. Nghiên cứu đang tiếp tục để tìm ra các thiết kế hiệu quả hơn bằng cách sử dụng khoa học và công nghệ mới nhất.

Điện khí hóa luôn là nền tảng của tiến bộ khoa học và công nghệ. Trên cơ sở của nó, công nghệ liên tục được cải tiến trong công nghiệp, giao thông, nông nghiệp, truyền thông và xây dựng. Thành công chưa từng có đã đạt được bằng cách cơ giới hóa và tự động hóa các quy trình sản xuất. Thành tựu của năng lượng thế giới sẽ là không thể nếu không có sự ra đời của một loạt các máy biến áp năng lượng cao và đặc biệt.

Nhưng từ quy luật khách quan của sự phát triển của khoa học và công nghệ, theo sau, cho dù ngày nay các thiết kế tiên tiến được tạo ra như thế nào, chúng chỉ là một bước trên con đường tạo ra các máy biến áp mạnh mẽ và độc đáo hơn nữa.

Jan Schneiberg