Первые трансформаторы

50 лет назад —18 февраля 1885 г. — был выдан патент на имя трех изобретателей — Циперновского, Дери и Блати. Патент этот касался очень важного вопроса в электротехнике — трансформации (преобразования) энергии.

Если по проводу течет ток силой в 10 ампер при напряжении в 110 вольт, мощность его (т. е. количество энергии, какое он может отдать ежесекундно для каких-либо целей, например для освещения) равняется 1100 уатт (уатты получаются, если вольты умножить на амперы). Но можно получить ту же мощность, если пустить по проводам ток силой в 5 ампер при напряжении в 220 вольт, 1 ампер при 1100 вольтах и т д.

Это значит, что ток можно трансформировать — преобразовывать. В электротехнике трансформацию энергии производят при помощи «трансформаторов». Как раз это слово — трансформатор — и ввели изобретатели Циперновский, Блати и Дери 50 лет тому назад во втором своем патенте от 6 марта 1885 г.

Трансформаторы служат сейчас для передачи энергии на большие расстояния. Силовой трансформатор — один из важнейших агрегатов электрической станции. Он служит для преобразования слабого тока в сильный, или обратно. А само преобразование производится в целях экономии на поводах (при высоком напряжении можно брать тонкие провода).

Пятьдесят лет тому назад еще только начинались опыты по передаче энергии. Пионером в этом направлении был Марсель Депре. На его опыты обратил внимание Энгельс, предугадывая их огромное значение в будущем. Но Марсель Депре производил свои опыты с постоянным током, и потому отчасти его опыты были мало удачны.

Дело изменилось, когда стали передавать энергию, пользуясь переменным током. Как раз это и стало возможным с изобретением трансформатора.

Циперновский, Дери и Блати, изобретая трансформатор, разрешали однако совсем другую задачу. Их интересовал вопрос об умелом распределении энергии в осветительной цепи. Надо было найти способ, позволяющий по желанию включать или выключать приемники энергии (дуговые лампы, моторы, лампочки накаливания и пр.), так, чтобы это не отражалось бы на работе других приемников.

Такую задачу впервые решил в 1876 году русский электротехник П. Н. Яблочков. Он использовал для этой цели индукторы Румкорфа, включая их последовательно. Как известно, в индукторе Румкорфа имеются две цепи: первичная и вторичная. При прохождении тока по первичной цепи слабого напряжения, во вторичной цепи возбуждается ток высокого напряжения, а сила тока снижается. Таким образом мы видим, что индуктор Румкорфа является по сути дела трансформатором, т. е. преобразователем тока. Индуктор можно рассчитать таким образом, что они смогут обслуживать один или несколько приемников. Яблочков включал свои лампы во вторичные цепи индукторов, поэтому выключение одной или нескольких свечей не отражалось на работе других, так как такое выключение почти не влияло на первичную цепь.

Яблочков включал свои лампы (с) во вторичные цепи индукторов (в), соединенных между собой последовательно.

Но об этом изобретении Яблочкова скоро забыли и когда английские физики Голлард и Джибс демонстрировали в 1884 г. на Туринской выставке установки, аналогичные схеме Яблочкова, — они были премированы за это, как за изобретение. Вместо спиц из мягкого железа, как это делается в индукторе Румкорфа, в трансформаторах Голларда и Джибса был полый железный цилиндр. Посредством специальных ручек можно было поднимать или опускать эти цилиндры и тем регулировать состояние внешней цепи. Первичный ток был силой в 13 ампер, а вторичный в 40 ампер. Эти трансформаторы включались, как и в схеме Яблочкова, — последовательно.

В трансформаторах Голларда и Джибса сердечники были сделаны в виде полых железных цилиндров. Трансформаторы включались последовательно.

Изобретатели Циперновский, Дери и Блати в корне заменили все устройство и метод включения трансформаторов. Одним из недостатков трансформаторов Голларда и Джибса было то, что их индукторы имели вид вертикальных столбов. При таком устройстве происходила большая потеря магнитного потока. Циперновский и его товарищи поступили иначе, — они взяли сердечник в виде кольца, так что магнитному потоку (или как говорят иногда «магнитным силовым линиям») приходилось проходить только в железе. Это уменьшало потери. Кроме того они включали свои трансформаторы параллельно, как например включаются теперь электролампы в осветительную сеть. Благодаря этому и получалась совершенная независимость одного приемника от другого.

Трансформаторы Циперновского, Дери и Блати имели сердечник в виде кольца. Включались эти трансформаторы параллельно.