MÁY BIẾN ÁP: Lịch sử quá trình nghiên cứu, chế tạo và phát triển
Tính chất cảm ứng điện từ đã được phát hiện từ những năm 1930 bởi Michael Faraday, nhưng máy biến áp được thiết kế sử dụng và đưa vào thương mại vào thời gian nào thì cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
MỤC LỤC
1. Ai đã phát minh ra máy biến áp?
2. Máy biến áp được phát minh khi nào?
3. Máy biến áp đầu tiên được sử dụng ở đâu?
4. Mốc thời gian phát triển máy biến áp
1. Ai đã phát minh ra máy biến áp?
Ottó Bláthy, Miksa Déri, Károly Zipernowsky của Đế chế Áo-Hung Lần đầu tiên thiết kế và sử dụng máy biến áp trong cả hệ thống thử nghiệm và thương mại. Sau đó Lucien Gaulard, Sebastian Ferranti và William Stanley đã hoàn thiện thiết kế.
Sebastian Ziani de Ferranti (Anh) William Stanley (Mỹ) Lucien Gaulard (Pháp)
2. Máy biến áp được phát minh khi nào?
Tính chất của cảm ứng được phát hiện vào những năm 1830 nhưng phải đến năm 1886, William Stanley , làm việc cho Westinghouse Chế tạo máy biến áp thương mại đáng tin cậy đầu tiên. Công trình của ông được xây dựng dựa trên một số thiết kế thô sơ của Công ty Ganz ở Hungary (ZBD Transformer 1878), Lucien Gaulard và John Dixon Gibbs ở Anh. Nikola Tesla đã không phát minh ra máy biến áp như một số nguồn đáng ngờ đã tuyên bố. Những người châu Âu nói trên đã làm công việc đầu tiên trên đồng ruộng. George Westinghouse, Albert Schmid, Oliver Shallenberger và Stanley đã sản xuất máy biến áp rẻ và dễ điều chỉnh cho mục đích sử dụng cuối cùng.
Máy biến áp năm 1885
Máy biến áp đầu tiên của William Stanley được chế tạo vào năm 1885. Nguồn điện xoay chiều một pha.
Máy biến áp năm 1886
Máy biến áp đầu tiên của Stanley được sử dụng trong quá trình điện khí hóa ở Great Barrington, Massachusetts vào năm 1886.
3. Máy biến áp đầu tiên được sử dụng ở đâu?
Hệ thống điện xoay chiều đầu tiên sử dụng máy biến áp hiện đại là ở Great Barrington, Massachusetts vào năm 1886. Các dạng trước đó của máy biến áp được sử dụng ở Áo-Hungary những năm 1878-1880 và 1882 trở đi ở Anh. Lucien Gaulard (người Pháp) đã sử dụng hệ thống AC của mình cho cuộc triển lãm điện Lanzo to Turin mang tính cách mệnh vào năm 1884 (miền Bắc nước Ý). Năm 1891, chủ nhân Mikhail Dobrovsky đã thiết kế và trình diễn máy biến áp 3 pha của mình tại Triển lãm Kỹ thuật Điện tại Frankfurt, Đức.
Bài viết tham khảo:
Máy biến áp mạnh nhất thế giới
4. Mốc thời gian phát triển máy biến áp
Những năm 1830 - Joseph Henry và Michael Faraday làm việc với nam châm điện và khám phá ra đặc tính của cảm ứng độc lập trên các lục địa riêng biệt.
Joseph Henry (bên trái) và Michael Faraday (bên phải)
1836 - Rev. Nicholas Callan của Đại học Maynooth, Ireland phát minh ra cuộn dây cảm ứng
1876 - Pavel Yablochkov sử dụng cuộn dây cảm ứng trong hệ thống chiếu sáng của mình
1878 -1883 - Công ty Ganz (Budapest, Hungary) sử dụng cuộn dây cảm ứng trong hệ thống chiếu sáng của họ với hệ thống sợi đốt AC. Đây là lần đầu tiên xuất hiện và sử dụng máy biến áp hình xuyến.
1881 - Charles F. Brush của Công ty Brush Electric ở Cleveland, Ohio phát triển thiết kế máy biến áp của riêng mình (nguồn: Brush Transformers Inc.)
1882 - Lucien Gaulard và John Dixon Gibbs lần đầu tiên chế tạo một "máy phát điện thứ cấp" hay theo thuật ngữ ngày nay là một máy biến áp bậc thang mà họ thiết kế với lõi sắt hở, phát minh này không hiệu quả lắm để sản xuất. Nó có một hình dạng tuyến tính không hoạt động hiệu quả. Nó được sử dụng lần đầu tiên trong một cuộc triển lãm công cộng ở Ý vào năm 1884 nơi máy biến áp hạ điện áp xuống cao để sử dụng cho đèn sợi đốt và đèn hồ quang. Sau đó, họ đã thiết kế một máy biến áp nâng cấp. Gaulard (người Pháp) là kỹ sư và Gibbs (người Anh) là doanh nhân đứng sau sáng kiến này. Họ đã bán các bằng sáng chế cho Westinghouse. Sau đó, họ mất quyền đối với bằng sáng chế khi Ferranti (cũng đến từ Anh) đưa họ ra tòa.
Ottó Bláthy, Miksa Déri, Károly Zipernowsky đã tạo ra "ZBD Transformer"
1884 - Ở Hungary, Ottó Bláthy đã đề xuất việc sử dụng lõi kín, Károly Zipernowsky sử dụng các kết nối shunt, và Miksa Déri đã thực hiện các thí nghiệm. Họ phát hiện ra lỗ hổng lớn của hệ thống Gaulard-Gibbs là đã thành công trong việc chế tạo mạch điện áp cao sử dụng song song các máy biến áp. Thiết kế có hình dạng hình xuyến khiến nó đắt tiền. Dây điện không thể dễ dàng quấn quanh nó bằng máy trong quá trình sản xuất.
1884 - Sử dụng hệ thống máy biến áp của Lucien Gaulard (một hệ thống nối tiếp) trong buổi triển lãm lớn đầu tiên về nguồn điện xoay chiều ở Turin, Ý. Sự kiện này đã lọt vào mắt xanh của William Stanley, làm việc cho Westinghouse. Westinghouse đã mua bản quyền thiết kế Gaulard và Gibbs Transformer. Đường dây dài 25 dặm chiếu sáng đèn hồ quang, đèn sợi đốt và cung cấp năng lượng cho đường sắt. Gaulard đã giành được giải thưởng từ chính phủ Ý trị giá 10.000 franc.
1885 - George Westinghouse đặt hàng một máy phát điện Siemens (máy phát điện xoay chiều) và một máy biến áp Gaulard và Gibbs. Stanley bắt đầu thử nghiệm với hệ thống này.
1885 - William Stanley làm cho máy biến áp trở nên thực dụng hơn do một số thay đổi về thiết kế: "Thiết kế được cấp bằng sáng chế đầu tiên của Stanley dành cho cuộn dây cảm ứng với lõi đơn bằng sắt mềm và các khoảng trống có thể điều chỉnh để điều chỉnh EMF có trong cuộn thứ cấp. Thiết kế này lần đầu tiên được sử dụng thương mại trong Hoa Kỳ năm 1886 ". William Stanley giải thích với Franklin L. Pope (cố vấn của Westinghouse và luật sư bằng sáng chế) đó là thiết kế có thể bán được và một cải tiến lớn. Pope không đồng ý nhưng Westinghouse quyết định tin tưởng Stanley.
Máy biến áp lõi E hiện đại dựa trên thiết kế của Stanley. Các tấm sắt dập hình chữ E có thể được lắp vào từ cả hai phía của cuộn dây.
George Westinghouse và William Stanley tạo ra một máy biến áp thực tế để sản xuất (dễ dàng gia công và cuộn dây theo hình vuông, tạo ra lõi của các tấm hình chữ E) và có cả các biến thể bậc lên và bậc xuống. George Westinghouse hiểu rằng để làm cho hệ thống điện xoay chiều thành công, thiết kế của Gaulard phải được thay đổi. Máy biến áp hình xuyến được sử dụng bởi Công ty Ganz ở Hungary và Gibbs ở Anh để sản xuất rất đắt tiền (không có cách nào dễ dàng để quấn dây quanh vòng sắt mà không cần lao động bằng tay).
1886 - William Stanley sử dụng máy biến áp của mình trong quá trình điện khí hóa trung tâm thành phố Great Barrington, MA. Đây là lần đầu tiên trình diễn hệ thống phân phối điện xoay chiều đầy đủ sử dụng máy biến áp bậc và bậc.
Sau những năm 1880 - Sau đó, Albert Schmid đã cải tiến thiết kế của Stanley, mở rộng các tấm hình chữ E để đáp ứng hình chiếu trung tâm.
1889 - Kỹ sư gốc Nga Mikhail Dolivo-Dobrovolsky phát triển máy biến áp ba pha đầu tiên ở Đức tại AEG. Ông đã phát triển máy phát điện ba pha đầu tiên một năm trước đó. Dobrovolsky đã sử dụng máy biến áp của mình trong hệ thống điện xoay chiều hoàn chỉnh đầu tiên (Máy phát điện + Máy biến áp + Máy phát + Máy biến áp + Động cơ điện và đèn) vào năm 1891.
Máy biến áp được sử dụng trên đường biểu diễn Lauffen đến Frankfurt (1891)
Thông tin:
-
3 pha dòng điện xoay chiều, 40 hz
-
Oerlikon Công ty
-
8 kV và 25 kV
-
Biến áp này được tạo ra cho việc truyền tải điện dài nhất cho đến nay: 109 dặm từ Lauffen am Neckar đến Frankfurt, Đức. Mikhail Dobrovolsky (hay còn gọi là Mikhail Dobrovolsky)
(Ảnh lịch sự của Bảo tàng Lịch sử Frankfurt)
Máy biến áp ba pha (loại lõi tròn) đầu tiên của Siemens và công ty Halske (1891)
Thông tin:
- 5,7kVA 1000/100V
- Máy biến áp này được tạo ra vào thời kỳ đầu của lưới điện hiện đại, cùng năm với Triển lãm Điện Frankfurt, nơi thể hiện khả năng truyền tải điện năng xa.
(Hiện vật này được trưng bày tại Bảo tàng Deutsches)
Những năm 1880 đến ngày nay - Máy biến áp được cải tiến bằng cách tăng hiệu suất, giảm kích thước và tăng công suất.
Hình bên trên cho thấy sự phát triển và tiến bộ của máy biến áp trong những năm qua.
William Stanley từng viết: “Tôi có một tình cảm rất riêng với một chiếc máy biến áp”. "Đây là một giải pháp hoàn chỉnh và đơn giản cho một vấn đề khó khăn. Nó khiến mọi nỗ lực máy móc trong việc điều tiết trở nên xấu hổ. Nó xử lý một cách dễ dàng, chắc chắn và tiết kiệm một lượng lớn năng lượng ngay lập tức được cấp hoặc lấy từ nó. Nó rất đáng tin cậy, mạnh mẽ và chắc chắn."
1895 Máy biến áp làm mát bằng không khí do William Stanley chế tạo cho trạm điện xoay chiều ba pha
Máy biến áp Westinghouse lớn từ năm 1917 tại nhà máy Thủy điện ở Folsom, California.
Trạm biến áp Inchicore năm 1930
Máy biến áp 1200kV - Ấn Độ (2011)
Máy biến áp 800kV (2014)
Máy biến áp lớn nhất thế giới năm 2017
Bài viết tham khảo:
Một số loại máy biến áp mà Công ty Biến thế MBT đã và đang phát triển:
Máy biến áp MBT
Tủ điện MBT
