【知識科普】世界變壓器發展史

一、什麼是變壓器

變壓器(Transformer)是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置,主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯(磁芯)。主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓(磁飽和變壓器)等。

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二、世界變壓器的發展歷史

(1) 發明階段(1831~1885)
變壓器是利用電磁感應原理來變換電能的設備,故變壓器一定在電磁感應原理髮現後出現。
1831年英國人法拉第(M.Farady)在鐵環上纏繞兩個閉合線圈, 在一個線圈中突然接上或斷開電池, 另一
個線圈所接儀表指針發生偏轉, 從而發現電磁感應原理。

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法拉第實驗裝置原理圖(1831年8月29日)

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法拉第感應線圈

1837年英國人曼生(Masson)用薄鐵片做電磁線圈的鐵心, 從而減少損耗。

1881年法國人愛維(Jaewin) 發現磁滯現象, 美國人斯坦曼茨(C.P.Steimetz)發現磁滯損耗是磁密的1.6
次方成正比例。
1882年英國人格拉特 ( Goulard)和吉普斯(J.D.Jibbs)製成15kVA1.5kV的開路鐵心的單相變壓器。同年


法欒(S.Z.Ferranti)和湯姆生 (A.Tomson) 製成電流互感器。
1884年英國人戈普生兄弟開始採用具有閉合鐵心的變壓器作照明電源。
1884年9月16日匈牙利人布拉提(O.Blathy)和但利(M.Dery)和齊彼爾斯基K.Zipernovsky)在匈牙利的甘
茲(Ganz)工廠製造一臺1400 VA 120 / 72 V 40 Hz單相閉合磁路的變壓器。至1887年底甘茲(Ganz)工廠
就生產24臺總容量達3000 kVA。

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第一臺真正意義上的變壓器

1885年才把這種電器叫做”變壓器”。


(2) 完善階段(1886~1930)
1887年英國人配萊(Belry)發明了單相多軛的分佈式鐵心。
1888年俄國人多利沃—多勃羅沃爾斯基 ( M.O.Dolivo-Dobrowolsky ) 提出交流三相制。並於1890年
發明了三相變壓器。同年布朗(Brown)又製造出第一臺油冷、油絕緣變壓器。

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三相變壓器鐵心

1890年德國人威士頓(Wenstrom)做成對稱三相鐵心。
1891年德國西門子(Siemens Sohucrerf) 做成不對稱三相鐵心。美國人斯汀蘭(W.Stanley)在西屋公司


(Westing House) 做成單相殼式鐵心。瑞士的勃朗—鮑佛利(B.B.C)公司的創始人勃朗(E.F.Brown) 做
成三相殼式鐵心。
1891年德國生產30kVA的油浸變壓器(1878年美國人勃勞克斯(D.Brdoks)開始用油做絕緣。)
1900年德國人夏拉(Schalley)做成三相五柱式鐵心。
1900年英國人哈特菲爾德(Hodfeild)發明了硅鋼片, 1903年開始用硅鋼片製造變壓器鐵心。
(德國在1904年, 美國在1906年, 俄國在1911年, 日本在1922年分別用硅鋼片製造變壓器鐵心)
1905年德國人洛果夫斯基(W. Rowgowski)研究漏磁場提出漏磁係數。
1915年華納(K.W.Wagner)研究線圈內部電磁振盪的基本理論,提出了過電壓保護一種方式。
1922年美國人維特(J. M. Weed)研究過電壓理論時, 提出了過電壓保護另一種方式。
1930年前後變壓器的基本理論已基本形成。
(3) 提高階段(1930~至今)
1930年以後變壓器進入改進提高階段, 即採用新材料、改進結構、改進工藝、不斷擴大變壓器的使用範
圍,交流輸電電壓和容量快速增長,目前,交流變壓器的最高電壓等級為1000kV,直流為±1100kV。

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世界首臺1000kV變壓器


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