变压器发明简史要点
变压器的发明
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变压器的发明
一、变压器是什么呢？
变压器啊，就像是一个神奇的小盒子。
它可以把电压变来变去，你说酷不酷？它在我们的生活里可太重要啦。
比如说我们家里用电，发电厂发出来的电电压可高啦，要是直接用到家里的电器上，那电器肯定受不了，就像给一个小婴儿喂一大碗饭一样，会撑坏的。
这时候变压器就出来发挥作用啦，它把高电压变成我们家里电器能承受的低电压，这样我们就能安心地看电视、吹空调啦。
二、谁发明了变压器呢？
其实是有好多聪明的脑袋一起努力的结果呢。
有个叫法拉第的科学家，他可是在电磁学方面超级厉害的人物。
他做了很多实验，发现了电磁感应现象，这个现象可是变压器能够工作的基本原理哦。
后来又有其他的科学家和工程师不断地改进和完善，才让变压器变得越来越实用。
三、变压器的发明有啥重大意义呢？
这意义可太大啦。
首先，从电力传输的角度来说，如果没有变压器，我们想要把电从发电厂送到很远的地方就超级困难。
因为高电压传输可以减少电能在传输过程中的损耗，有了变压器就可以很方便地把电压升高或者降低，这样就能让电在不同的地方都能合理地使用。
再从我们日常生活来说，各种各样的电器都依赖变压器来调整电压。
没有变压器，我们的手机充电器可能就没法工作啦，电脑也可能因为电压不合适而坏掉，那我们的现代生活可就乱套咯。
而且在工业上，很多大型设备也需要合适的电压才能运行，变压器就是保障这些设备正常运行的关键呢。
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变压器发展历史
变压器发展历史法拉第在1831年8月29日发明了一个“电感环”，称为“法拉第感应线圈”，实际上是世界上第一只变压器雏形。
但法拉第只是用它来示范电磁感应原理，并没有考虑过它可以有实际的用途。
法拉第感应线圈法拉第感应线圈1881年，路森·戈拉尔（Lucien Gaulard）和约翰·狄克逊·吉布斯（John Dixon Gibbs）在伦敦展示一种称为“二次手发电机”的设备，然后把这项技术卖给了美国西屋公司，这可能是第一个实用的电力变压器，但并不是最早的变压器。
1884年，路森·戈拉尔和约翰·狄克逊·吉布斯在采用电力照明的意大利都灵市展示了他们的设备。
早期变压器采用直线型铁心，后来被更有效的环形铁心取代。
西屋公司的工程师威廉·史坦雷从乔治·威斯汀豪斯、路森·戈拉尔与约翰·狄克逊·吉布斯买来变压器专利以后，在1885年制造了第一台实用的变压器。
后来变压器的铁心由E型的铁片叠合而成，并于1886年开始商业运用。
变压器变压原理首先由法拉第发现，但是直到十九世纪80年代才开始实际应用。
在发电场应该输出直流电和交流电的竞争中，交流电能够使用变压器是其优势之一。
变压器可以将电能转换成高电压低电流形式，然后再转换回去，因此大大减小了电能在输送过程中的损失，使得电能的经济输送距离达到更远。
如此一来，发电厂就可以建在远离用电的地方。
世界大多数电力经过一系列的变压最终才到达用户那里的。
工作原理变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。
它可以变换交流电压、电流和阻抗。
最简单的铁心变压器由一个软磁材料做成的铁心及套在铁心上的两个匝数不等的线圈构成，如图所示。
变压器原理变压器原理铁心的作用是加强两个线圈间的磁耦合。
为了减少铁内涡流和磁滞损耗，铁心由涂漆的硅钢片叠压而成;两个线圈之间没有电的联系，线圈由绝缘铜线（或铝线）绕成。
变压器简史
向配电网直接供电的配电变压器在国内外均属于应用量大面广的产品。
在我国，配电变压器的年产量达5000万KV A左右，约占全部变压器年产量l/3左右。
因此，配电变压器的运行可靠性、产品技术性能与经济指标都会直接影响国家的经济建设与城乡居民及企事业单位供电安全。
近几年，为适应国家在城乡电网改造的需求，发展了一批新型、优质的配电变压器，使配电网络的变压器装备更趋先进，供电更可靠，农村用电更趋低价。
近年发展的配电变压器的损耗值在不断下降，尤其空载损耗值下降更多，这主要归功于磁性材料导磁性能的改进，其次是导磁结构铁心型式的多样化。
如较薄高导磁硅钢片或非晶合金的应用，阶梯接缝全斜结构铁心、卷铁心(平面型、立体型)、退火工艺的应用等。
在降低损耗的同时也注意噪声水平的降低。
在干式配电变压器方面又将局部放电试验列为例行试验，用户又对局部放电量有要求，作为干式配电变压器运行可靠性的一项考核指标，这比国际电工委员会规定的现行要求要严格。
因此，在现有基础上预测我国各类配电变压器的发展趋势，推动配电变压器进一步发展应是一件比较重要工作。
本文将分类型预测配电变压器的发展。
2 干式变压器的发展趋势要求防火、防爆的场所，如商业中心、机场、地铁、高层建筑、水电站等，常选用干式配电变压器。
目前，国内已有几十个工厂能生产传统的环氧树脂浇注型干式配电变压器。
既有无励磁调压，又有有载调压。
正常运行时为自冷冷却方式，当装有吹风装置时提供急救条件(其他变压器有故障时起动风机)作为超铭牌容量运行。
在国内，最大三相单台容量可达20000kV A(35kV级)，最高电压等级可达110KV(单相10500kV A)。
干式变压器的年产量已占整个配电变压器年产量的20%。
鉴于环氧树脂浇注干式配电变压器还存在下列一些问题：(1)设计的自由度不大，每个绕组都要用模具才能挠注。
(2)一旦在高温中燃烧会产生大量烟雾。
(3)由于环氧树脂与导线的热膨胀系数不尽相同，如果缓冲层设置不当，易在冷热温度冲击下，浇注层开裂，局部放电量增加，部分企业的个别产品已有此类质量问题在运行中暴露。
中国变压器发展历史概述
中国变压器发展历史概述中国变压器发展历史概述引言：变压器是电力传输和配电系统中不可或缺的设备，它的出现和发展为电力产业的进步和发展做出了巨大的贡献。
本文将对中国变压器的发展历史进行概述，从早期的简单变压器到现代化高技术水平的变压器制造业，探讨中国在这一领域的成就和进展。
第一部分：早期的简单变压器早期，中国电力产业的发展相对较慢。
20世纪初，大部分的电力系统还只是简单的局部供电网络，变压器的使用也相对有限。
然而，随着中国工业的迅速发展，对电力的需求急剧增加，也催生了变压器技术的进步和发展。
最早期的变压器是基于简单的原理设计的，主要用于电力的传输和分配。
这些变压器通常由铁芯和线圈组成，通过变换电流的电压来实现对电力的传输和转换。
然而，由于当时的技术水平和材料限制，这些早期的变压器存在着体积庞大、效率低下和损耗大的问题。
第二部分：现代化的变压器制造业的发展随着技术的不断进步，中国的变压器制造业逐渐实现了现代化的发展。
首先，材料和制造工艺的改进使得变压器的体积和重量得到了显著减小。
新材料的应用和高效的线圈设计使得变压器的效率得到了大幅提高，降低了能源损耗，节约了电力资源。
其次，先进的技术和生产设备的引入，使得中国的变压器制造业能够生产高品质的变压器产品。
自动化生产线和质量控制系统确保了产品的一致性和可靠性。
中国的变压器制造企业还注重研发和创新，不断推出符合市场需求的新产品和解决方案。
第三部分：中国变压器行业的国际竞争力如今，中国的变压器制造业已经成为全球范围内领先的产业之一。
中国的变压器制造企业在技术水平、生产能力和产品质量上都取得了巨大的进步。
首先，中国的变压器制造企业凭借先进的技术和经验积累，设计和生产出了一系列高性能、高可靠的变压器产品。
这些产品具有较高的效率、较低的能耗和较长的使用寿命，得到了国内外市场的广泛认可。
其次，中国的变压器制造企业通过不断提升自身的竞争力，成功进军国际市场。
它们与国际大型能源公司合作，参与国际电力项目，并成功竞标了多个国际项目。
电力变压器培训资料(ppt 42页)
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六、油浸式电力变压器常见故障
变压器在运行中常见的故障有绕组、套管和分接 开关及铁芯、油箱及其它附件的故障等。
1．绕组故障 主要有匝间短路、绕组接地、相间短路，断线 及接头开焊 等。
2．套管故障 变压器套管积垢，在大雾或小雨时造成污闪， 使变压器高压侧单相接地或相间短路。
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5．过电压引起的故障 运行中的变压器受到雷击时，由于雷电的电
位很高，将造成变电压器外部过电压，当电力 系统的某些参数发生变化时，由于电磁振荡的 原因，将引起变压器内部过电压，这两类过电 压所引起的变压器损坏大多是绕组主绝缘击穿， 造成变压器故障。
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6．铁芯的故障 铁芯的故障大部分原因是铁芯柱的穿
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工作原理： 变压器正常工作时，继电器内充满变压器油，变压器
在运行中出现轻微故障时，因变压器油分解而产生的气 体将聚集在继电器容器的上部，迫使继电器浮子下降， 当降至预定高度时，接通轻瓦斯报警接点发出报警信号 。若变压器因为内部渗漏等原因使油面下降，同样会发 出报警信号。如果变压器内部发生严重故障，将会出现 油的涌浪，在管路内产生油流，冲击继电器的挡板运动 ，如果油流速超过预设值，会使重瓦斯跳闸接点接通， 发出跳闸信号，将变压器从线路中切除。
此为示意图 仅供参考
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五、净油器 是一个充有吸湿剂（硅胶）的
容器，安装在油箱侧壁，通过油 本身的循环吸收油中水分、和游 离酸等加速变压器油和固体绝缘 老化的氧化物等杂质。维护变压 器油的清洁，延长变压器的使用 寿命。
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具体结构：
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六、开关
变压器上用来调换绕组分接位置的一 种电压调节装置。
变压器基础知识
（5）成品变压器（TRANSFORMER） ）成品变压器（ ）
（1）环形铁芯 （CORE）
（2）已包好聚脂薄膜 （POLYESTER TAYE）的铁芯
（3）已绕好初级线圈 （PRIMARY）的变压器
（4）初级绝缘
（5）安装温控保护器 （FUSE ）
（6）已绕好次级等最后 绝缘 LABEL
需灌注环氧树脂（EPOXY） EPOXY
6、变压器温度额定值 、 标准中规定， 在 VDE标准中规定 ， 正常操作下对特定的绝缘 标准中规定 等级而言， 等级而言，最大的稳定化温度必须不超过绝缘等 级温度。绝缘等级分为七个等级： 级温度。绝缘等级分为七个等级：
Y A E B F H C
90℃
105℃
120℃
130℃
150℃
180℃
180℃以上
环型变压器的发展 1、 自米切尔·法拉第发明了变压器以来 法拉第发明了变压器以来， 自米切尔 法拉第发明了变压器以来，变压 器生产工艺和使用材料发生了重大改变。 器生产工艺和使用材料发生了重大改变。最初 由于线圈骨架上容易绕线， 由于线圈骨架上容易绕线，叠片变压器得到广 泛应用。但是由于叠片变压器的磁路有气隙， 泛应用。但是由于叠片变压器的磁路有气隙， 磁路的有效性不高。 型铁芯变压器虽然减小 磁路的有效性不高。C型铁芯变压器虽然减小 了气隙， 了气隙，并保留了线圈骨架上容易绕制线圈 的 优点，但是磁路中仍有气隙。 优点，但是磁路中仍有气隙。
变压器基础知识
主讲人： 主讲人：向寿勤
主要内容
1、变压器的基础知识。 、变压器的基础知识。 2、变压器的结构和材料特性。 、变压器的结构和材料特性。 3、变压器的主要功能和性能参数。 、变压器的主要功能和性能参数。 4、变压器相关安规要求（部份） 、变压器相关安规要求（部份）
高频变压器介绍
适用于天线线圈，及其他 高频大电流线圈、高频变 压器等。
线材介绍（3）
品种
型号
LITZ
温度 等级
130℃ 155℃ 180℃
特点
用途
绞线
将UEW线绞合而成。具很好 高频线圈、高频变压器等。 高频特性，可降低线间匝间 分布电容以及降低集肤效应。
三层绝缘线
TEX-E TEX-F TRW、
UL1007 UL1015 …
a
b
a >b-------NG a≦b------OK 正反结线
绕线要求：
六 理线工艺
3. 理线工法规定： ① 线径大于Φ0.8(含)或为多股绞线﹑丝包线时, 缠线须300°以上, 缺 口小于PIN 脚之直径。 ② 线径小于Φ0.8, 大于Φ0.4时,缠线须缠绕360°以上。 ③ 线径小于Φ0.4(含)时,缠线需缠绕两圈以上 。 ④ 同一PIN上挂线为两股以上时, 按其线径之和对应以上之单股线缠线 作业 。
挡墙胶带 Margin tape
PVC胶带
抗拉力、具较 好韧性
佳富珑薄膜胶 带
有极佳的耐高温 特性 棕黄色
特点
颜色
淡黄色、白色
各种颜色
绝缘电阻
击穿电压 相对电痕指数 温度等级
>1000 kΩ
5.5kV 600I 130℃
>1000 kΩ
5.5,10,15 kV 600II 130℃
>1000 kΩ
5.2kV
特点
直焊性，焊锡前无需先脱漆 膜。耐拉伸、耐弯折。
用途
电子变压器、电感线圈、 继电器、微电机及其他 电子仪表绕组
聚氨基甲酸酯漆包 线
尼龙复合聚氨基甲 酸酯漆包线
电力变压器基础知识讲座
1890年AEC（德国通用电气公司）发明了三相变压器。
最早用于变压器铁芯的材料是易于磁化和退磁的软熟铁，为了克服磁回路中由周期性磁化所 产生的磁阻损失和铁芯由于受交变磁通切割而产生的涡流，变压器铁芯是由铁线束制成，而不 是由整块铁构成。
U 1 n1 U 2 n2
1、n2 >n1 U2>U1——升压变压器 2、n2 <n1 U2 <U1——降压变压器
2013-5-14
p主pt讲课：件萍主变讲：陈伟明
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理想变压器的变压规律
原、副线圈中产生的感应电 动势分别是：
E1=n1/ t E2=n2/ t
E1 n1 E2 n2
2013-5-14
p主pt讲课：件萍主变讲：陈伟明
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变压器的发展历史
在解放前，中国仅有少量的修配变压器厂。由于帝国主义压榨，中国变压器工业 极为落后，落后西方列强100年有余。在伟大的党解放全中国后，中国变压器制造业 大有进步，在伟大领袖毛主席的光辉照耀下，中国与西方列强变压器制造技术差距缩 小到70年。
业务员知识普讲系列
油浸式电力变压器知识讲座
ppt课件主讲：陈伟明
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一、变压器的发展历史
2013-5-14
p主pt讲课：件萍主变讲：陈伟明
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变压器的发展历史
1882年高纳德和吉伯斯发明的交流供电系统在英国获得专利，他们使用一种“第2发电机” （具有开口铁心，是变压器的前身）的设备来升高和降低电压。
变压器发展历程
变压器发展历程变压器是一种重要的电力设备，经历了漫长的发展历程。
以下是变压器的主要发展阶段：第一阶段：早期实验变压器的概念最早出现在19世纪初，当时科学家们开始研究电能传输和变换。
英国科学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）在1831年发现了电磁感应现象，奠定了电磁学的基础。
此后，法拉第和其他科学家们进行了一系列实验，以探索电能的转换和传输方法。
第二阶段：实用化19世纪中叶，变压器的实用化工作取得了重大进展。
法国工程师赛瓦托·达尔塔（Sébastien Ferréol Darré）于1838年设计出了第一个可用的变压器原型，并成功将其应用于电力传输。
此后，德国工程师海曼·伏恩斯（Hermann von Helmholtz）和瑞典工程师托尔斯特·兰德斯特罗姆（Jonas Wenström）也分别提出了变压器的实际运用方法。
第三阶段：演进和改进20世纪初，变压器逐渐成为电力系统中不可或缺的组成部分。
随着电力需求的增长，对变压器的要求也越来越高。
德国工程师奥托·布鲁姆（Otto Blum）于1909年发明了自冷式变压器，解决了变压器冷却的问题，提高了功率传输效率。
此外，瑞士工程师乌戈·戈瓦尔特（Hugo Gouault）于1920年设计出了可调节的变压器，使电力系统可以根据需求进行调整。
第四阶段：现代化和智能化随着电力系统的现代化和智能化发展，变压器也在不断演化。
20世纪后期，数字化技术的应用使得变压器的监测、维护和控制更加精确和高效。
现代变压器采用了先进的数字信号处理和通信技术，能够实时监测功率传输和电压调整情况，提高了电力系统的稳定性和可靠性。
总的来说，变压器经历了从实验研究到实用化再到演进改进的过程，如今已经成为电力系统中必不可少的设备。
随着技术的不断进步，变压器仍在不断发展，以满足日益增长的电力需求。
变压器
1 变压器发展史
抗日战争胜利后，中央电工器材厂接收了 日伪产业，建立了七个分厂，其中从事变压器 生产的有上海、沈阳、昆明、湘潭和天津五个 分厂。
1 变压器发展史
1.2.2 新中国成立后的变压器制造业概述（至 1985年）
新中国建立初期，从事变压器生产的主要 厂家仍是原国民党政府资源委员会中央电工器 材厂所属上海、沈阳、昆明、湘潭、天津的五 个制造厂，后来分别改名为上海电机厂（以下 简称上机）、东北电工五厂（全称东北工业部 电器工业管理局第五厂）、昆明电机厂、湘潭 电机厂、天津电工器材西厂，以及集中于上海 的大小十几家私营电工厂。
1 变压器发展史
1966年沈变所，对纠结式线圈和薄纸筒小 油道的主绝缘结构提出了科研成果，并在产品 上得到采用。这样，110kV级及以上的高压变 压器完全改变了过去传统的仿苏绝缘结构，显 著地缩小了主纵绝缘尺寸，是高压变压器的技 术经济指标有了新的进步。 同年的变压器设计制造上，集中的采用了 自己的科技成果，例如：纠结式线圈和薄纸筒 小油道的主绝缘；线圈内部采用先进的油导向 结构；
1 变压器发展史
1.2.3.4 行业服务工作 从1958年沈变所建立开始，就积极开展行 业服务工作，组织行业厂际竞赛，开展先进经 验和新技术交流，编辑、出版变压器行业刊物， 编制行业产品目录、样本，组织统一设计，沟 通技术情报信息，开办各种专业技术学习班， 组织产品质量检查评比活动等。
1 变压器发展史
1 变压器发展史
华通电业机器厂创立于1919年。该厂凭借 创办人与英国上海电力公司的关系，到30年代 已发展为国内最大的综合电工厂，当时变压器 制造技术水平已经超过益中厂。1947年，制造 过两台2500kVA／6600V片式散热器的变压器， 安装在塘压器最早的官办企业是国民党政府 建设委员会，于1927年在上海高昌庙创建的电 机制造厂。1938年该厂并入国民党政府资源委 员会的中央电工器材厂。
变压器的发展历程
变压器的发展历程(1) 发明阶段(1831～1885)变压器是利用电磁感应原理来变换电能的设备,故变压器一定在电磁感应原理发现后出现。
1831年英国人法拉第(M.Farady)在铁环上缠绕两个闭合线圈, 在一个线圈中突然接上或断开电池, 另一个线圈所接仪表指针发生偏转, 从而发现电磁感应原理。
1837年英国人曼生(Masson)用薄铁片做电磁线圈的铁心, 从而减少损耗。
1881年法国人爱维(Jaewin) 发现磁滞现象, 美国人斯坦曼茨(C.P.Steimetz)发现磁滞损耗是磁密的1.6次方成正比例。
1882年英国人格拉特( Goulard)和吉普斯(J.D.Jibbs)制成15kVA1.5kV的开路铁心的单相变压器。
同年法栾(S.Z.Ferranti)和汤姆生(A.Tomson) 制成电流互感器。
1884年英国人戈普生兄弟开始采用具有闭合铁心的变压器作照明电源。
1884年9月16日匈牙利人布拉提(O.Blathy)和但利(M.Dery)和齐彼尔斯基K.Zipernovsky)在匈牙利的甘兹(Ganz)工厂制造一台1400 VA 120 / 72 V 40 Hz单相闭合磁路的变压器。
至1887年底甘兹(Ganz)工厂就生产24台总容量达3000 kVA。
1885年才把这种电器叫做”变压器”。
(2) 完善阶段(1886～1930)1887年英国人配莱(Belry)发明了单相多轭的分布式铁心。
1888年俄国人多利沃—多勃罗沃尔斯基( M.O.Dolivo－Dobrowolsky ) 提出交流三相制。
并于1890年发明了三相变压器。
同年布朗（Brown）又制造出第一台油冷、油绝缘变压器。
1890年德国人威士顿(Wenstrom)做成对称三相铁心。
1891年德国西门子(Siemens Sohucrerf) 做成不对称三相铁心。
美国人斯汀兰(W.Stanley)在西屋公司(Westing House) 做成单相壳式铁心。
固态变压器发展史
固态变压器发展史固态变压器是当今电力系统中的重要设备，可以实现高电压与低电压之间的转换。
本文将为大家介绍固态变压器的发展史。
固态变压器的概念最早可以追溯到19世纪末的电力系统发展中。
当时，人们发现传统的铁心变压器存在体积大、重量重的问题。
为了解决这一问题，研究人员开始开发使用硅控整流技术的固态变压器。
20世纪50年代，随着半导体技术的迅速发展，人们开始将半导体材料应用于固态变压器中。
这样的发展极大地改善了固态变压器的性能和效率。
然而，当时的固态变压器仍然存在很多问题，如尺寸较大、散热困难等。
随着电子技术的不断进步，20世纪80年代开始出现了尺寸小、重量轻的固态变压器。
这些变压器采用了新的材料和技术，如氮化镓、碳化硅等宽禁带半导体材料，以及直流-直流转换技术。
这些新材料和技术的应用使得固态变压器具备了更高的效率和更小的体积。
进入21世纪，固态变压器得到了普及和广泛应用。
随着电力系统的发展，对变压器的需求也越来越大。
传统的铁心变压器由于重量大、造价高等问题，逐渐被固态变压器所取代。
固态变压器的发展可以归纳为以下几个阶段：第一阶段是基础技术发展阶段。
在19世纪末至20世纪50年代，固态变压器的发展主要是通过对硅控整流技术的研究和应用。
这一阶段的成果为后续的发展奠定了基础。
第二阶段是半导体技术应用阶段。
20世纪50年代至80年代，固态变压器开始采用半导体材料，如二极管、晶闸管等。
这一阶段的发展大大提高了固态变压器的效率和性能。
第三阶段是新材料和新技术应用阶段。
20世纪80年代至今，固态变压器开始应用新的半导体材料和技术，如氮化镓、碳化硅等宽禁带半导体材料，以及直流-直流转换技术。
这些新材料和技术的应用进一步推动了固态变压器的发展。
未来几年，随着电力系统的智能化和可持续发展的要求，固态变压器将继续发展并得到更广泛的应用。
例如，人们正在研究开发具有更高功率密度和更小尺寸的固态变压器，以满足越来越复杂的电力需求。
法拉第发明了变压器
法拉第发明了变压器爱迪生发明了电灯，但是有一个问题使他很为难。
因为，当时输电距离不能超过3 千米，电流沿着电线走得太远以后，电压下降，不能把电灯点得雪亮，只能发出黄晕的光甚至不如煤气灯。
如果提高输电电压，靠近发电机的电灯就会被烧毁，为了解决这个难题，爱迪生在大约方圆3 千米的区域内，就建一个冒着浓烟、隆隆作响的发电厂。
居民常常抱怨发电机发出的噪音、震动和烟尘，但是，为了解决越来越多的需求，爱迪生还是投资建厂。
正当爱迪生计划建立大量的发电站的时候，因发明空气制动器发了横财的威斯汀豪斯察觉爱迪生的方法存在着很大的局限性，他不断地思考用什么更好的办法输电，恰好这时候他得知，法国的化学家和物理学家哥拉尔在1882 年发明了变压器，这为他解决这个问题提供了一把钥匙，他立即购买了他的专利。
变压器的原型应该是法拉第发明的，他曾经做过一个实验，就是把两组线圈绕在同一个软铁环上，当在一个线圈内通电的瞬间，会在另一个线圈上感应出电流来。
断电时也会感应出电流。
但是当稳定的直流电通过时，另一个线圈中什么电流也没有。
只有通以交流电，另一个线圈中才可以不断地感应出电流来。
这种大小和方向不断变化的电流，叫交流电。
虽然电流大小在变化，但是对点电灯是无妨的，因为电流瞬时间断，灯丝还没有来得及冷下来，又接通了，电灯一点也不会闪烁。
但是，当威斯汀豪斯买来了专利后发现，变压器的毛病百出，只好又组织专门的班子进行研究。
1885 年，正式成立了威斯汀豪斯电气公司，第二年春天就实现了用3 千伏高压输电6．4 千米的输电网。
新成果立即引起了大家的重视，公司的生意日益红火，威斯汀豪斯并不以此为满足，他得知在爱迪生的研究所里有一个叫特斯拉的年轻人，对交流电动机很有研究，就专程到纽约去拜访。
特斯拉出生于克罗地亚，在匈牙利格拉茨大学学习工程学，后来移居美国。
特斯拉是一个脾气有些古怪的人，他和爱迪生之间有些矛盾，后来特斯拉终止了与爱迪生的合作，威斯汀豪斯用100 万美元的代价买下了特斯拉的40 多件专利，以借助他的新技术发展交流电动机。
变压器发展历程
变压器发展历程变压器是一种通过电磁感应原理来变换交流电压的装置。
变压器的发展历程可以追溯到19世纪末，通过多位科学家和工程师的不断探索和改进，逐渐形成了现代的变压器。
在19世纪末，当时的电力系统主要采用直流电供电，但直流电输送距离较短，功耗较大。
为了解决这个问题，人们开始研究交流电输送。
1886年，法国工程师路易·法誓发明了交流变压器，也就是我们如今常说的变压器。
他的发明为电力输送提供了前所未有的便利。
在20世纪初的几十年里，变压器得到了广泛的应用和改进。
1903年，美国工程师M.G.沃特斯发明了自耦变压器，这种变压器利用变压器的一部分线圈来代替整个线圈，大大提高了电流的容量。
这种变压器在传输和配电系统中广泛使用，至今仍是一种重要的变压器类型。
到了20世纪20年代，电力系统的发展迅速，对变压器的需求也不断增加。
为了提高变压器的效率和可靠性，人们开始尝试新的材料和设计。
1924年，法国工程师洛伦茨·埃塞尔巴赫发明了油浸式变压器。
这种变压器使用油作为冷却介质，能更好地散热和绝缘，大大提高了变压器的可靠性和效率。
20世纪中叶，电力需求继续增长，人们开始研究更高功率的变压器。
1952年，美国工程师麦克·德西度发明了有载调压变压器。
这种变压器能实现变压器的负载调节，使变压器适应不同负载的需求，进一步提高了变压器的稳定性和效率。
此后，有载调压变压器成为了主流的变压器类型。
20世纪末，随着科技的发展，电力系统的要求也在不断提高。
人们开始研究更高电压、更大容量的变压器。
1990年，日本工程师木村克伦发明了超高压变压器。
超高压变压器能实现电压的更高变换，使输电损耗更小，能源利用更高效。
随着科技的不断发展，变压器的功能和效能也在不断提高。
如今，变压器已经成为电力系统中不可或缺的设备，它被广泛应用于输电网、配电网和各种电子设备中。
同时，人们也在不断研究和改进变压器的材料、结构和设计，以满足日益增长的电力需求。
变压器工作原理及技术发展
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容性负载
变压器的等效电路
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降低油箱及其结构件噪声——合理选用油箱壁厚度及布置加 强铁（数量、形状、焊装位置等）、防止油箱谐振；
降低冷却装置噪声——降低冷却风扇、散热器（如在油箱与 散热器之间设置防振接头）、油泵噪声；
在传播路径上采取隔声措施——油箱铺设隔声壁、高效隔声 板等；
在传播路径上采取消声措施——有源消声法（在变压器附近 放置若干个噪声发生器，使其产生的噪声与变压器的基频及二、 三、四次高频噪声相互抵消，抑制和衰减变压器噪声。）。
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干式变压器原理之欧阳治创编
干式变压器原理及运行维护第一节干式变压器的发展简史变压器发明于1886年，当时的变压器都是干式变压器(有时简称“干变”)，限于当时绝缘材料的水平，这时的干变难于实现高电压与大容量。
从19世纪末期起，人们发现采用变压器油可以大大提高变压器的绝缘和冷却性能，于是油浸变压器就逐步取代了干式变压器。
二战后，世界经济得以恢复与重建，尤其是在欧洲与美国更有了迅猛的发展，-些大城市以极高的速度向着现代化迈进。
随着城市供电负荷的不断增长，住宅的密集化以及高层建筑、地下建筑的增多，人们迫切需要一种既深入符合中心，又能防火、防爆且环保性能优越的变压器，于是干变又重新被重视和采用。
早期的干变都是浸渍式的，由于所用绝缘材料价格昂贵，加之防潮性能很差，因而它的绝缘水平较油变要低得多，故障率也较高，价格也较贵，从而影响它的广泛使用。
应当认为是形势的发展迫使人们去研究更新型的干式变压器。
从1964年德国AEG 公司研制出第一台400kVA、20kV的环氧浇注式干变起，干式变压器的发展就进入了一个新的阶段。
在以后的第二年，德国TU公司又研制出了第一代B级绝缘的环氧浇注式干变，以后环氧浇注干变不断有新的发展，生产出许多新的类型的产品，迄今在世界上环氧浇注式干变已成为干式变压器的主流型式。
尤其是到了20世纪70年代末期，由于考虑对环境的影响，在法律上禁止了聚氯联苯(PCBS)这种液体绝缘介质的使用，从而给发展环氧浇注干变提供了契机。
在1970年代后期，美国也不断发展并改进了采用NOMEX纸作为绝缘材料的浸渍式H级干变。
迄今为止，世界上的干式变压器主要是这两大类型。
据最新统计，目前干式变压器在世界变压器市场中所占比例，如表1-1和表1-2所示。
表1-1在世界变压器市场中各种变压器在容量上第二节干式变压器的类型和特点一、类型划分目前世界上的干式变压器主要有浸渍式与环氧树脂式(包括浇注式与绕包式)两大类型。
(一)浸渍式干变浸渍式干变的结构与油浸变压器的结构非常相似，就像-个没有油箱的油浸变压器的器身。
变压器(copy)
大型变压器铁芯叠装台
三、变压器的结构 （二）绕组 由绕组是变压器最基本的组成部分，它与铁心 合称电力变压器本体，是建立磁场和传输电能的电 路部分。电力变压器绕组由高压绕组，低压绕组， 对地绝缘层（主绝缘），高、低压绕组之间绝缘件 及由燕尾垫块，撑条构成的油道，高压引线，低压 引线等构成。
大型卧式绕线机
五、变压器的运行 （六）变压器的励磁涌流 变压器是通过直接合闸与电源电压连接来励磁 的，这种直接合闸有时会造成有电流冲击现象，其
三、变压器的结构 （三）绝缘 变压器的绝缘设计是以满足变压器能够长期安 全稳定运行为主要目标。决定变压器绝缘结构的是 变压器的电压等级和变压器容量。 主绝缘：绕组之间、绕组对油箱、绕组对铁芯 柱和异相绕组之间的绝缘。 纵绝缘：同一绕组的匝间、饼间及层间绝缘。
静电板包扎
三、变压器的结构 （四）外壳（油箱） 油浸式变压器的油箱是保护变压器器身的外壳 和盛油的容器，是装配变压器外部结构件的骨架。 用钢板加工制成，要求机械强度高、变形小、焊接 处无渗漏。还可将变压器的热量以对流和辐射的方 式散至大气中。
四、变压器的分类、型号与铭牌 （一）变压器的分类 变压器有不同的使用条件、安装环境、电压等 级、容量级别、结构形式和冷却方式，所以应按不 同原则进行分类。
（1）按绕组分为： 双绕组变压器
三绕组变压器 自耦（单绕组）变压器 （2）按相数分为： 单相变压器 三相变压器
四、变压器的分类、型号与铭牌 （3）按调压方式分为： 无励磁调压变压器 有载调压变压器 （4）按容量分为： 中小型变压器 大型变压器
瓦斯继电器
三、变压器的结构 5、冷却器 根据冷却介质分为风冷却器和水冷却器。冷却 器单台冷却容量确定以后，冷却器选用组数取决于 变压器的空载损耗和短路损耗。 6、速动油压继电器 变压器内部发生严重故障产生电弧时，测量油 箱内动态压力增长，防止油箱爆炸，避免故障扩大。 7、温度表 测量变压器油顶层温度 和绕组温度。
非晶变压器的发展史
非晶变压器的发展史自1885年匈牙利的冈茨工厂首先研制成第一台具有闭合磁路的单相变压器以来，铁心是一般碳素钢丝或碳素钢作为当时的导磁材料，铁心是卷铁芯结构。
1903年出现热轧硅钢片，铁心结构改为叠片式，空载损耗降低50%以上。
1935年美国阿尔姆柯公司向市场供应冷轧硅钢片。
1964年日本发明高导磁晶粒取向冷轧硅钢片。
1964年日本的新日铁公司开始市场供应这种硅钢片。
这样，变压器的空载损耗又一次大幅度下降，0.23mm厚经激光照射或等离子处理的高导磁晶粒取向冷轧硅钢片于50Hz及1.7T下的单位损耗已降到每公斤0.9瓦。
1960年美国加利福尼亚大学首先从金和硅合金中发现另一种导磁的非晶合金，1974年美国联信公司研制出铁基非晶合金，1974年美国GE公司发现它有较低单位损耗（1.5T60Hz下的单位损耗为0.44W/kg）。
从此，变压器行业开始注意非晶合金作为配电变压器导磁铁心的材料。
1978年美国研制出10KVA非晶铁心变压器，对外公开是1980年研制成的15kVA非晶铁心变压器。
此后，国外很多变压器制造厂开始研制这种变压器，我国也已研制成功非晶铁心变压器，有的厂已能批量生产。
目前，非晶铁心三相配电变压器的最大容量已达2500kVA。
非晶铁心变压器的投网运行，已获得可观的节能效果。
级配电变压器年需量约5000万KVA，若全部采用非晶合金变压器，一年可节电100亿kWh以上。
同时，还可带来良好的环保效益，少向大气排放CO2、SO2，减少核废料。
所以，推广发展非晶铁心配电变压器不但有良好的节能效益（同容量配电变压器的空载损耗可下降70%～80%），而且还有环保效益。
建议国家电力公司应大量采用非晶铁心配电变压器及非晶铁心组合式变压器。
一、非晶铁心变压器的特点非晶合金是一种厚度极薄，仅0.03mm厚的一种导磁材料，故设计成卷铁心结构是最佳的结构方案。
一般，单相变压器的卷铁心结构是一个框，三相变压器的卷铁心结构是由四个框合并成类似三相五柱式结构。
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变压器发明简史变压器是根据电磁感应定律，将交流电变换为同频率、不同电压交流电的非旋转式电机．因此，变压器是随着电磁感应现象的发现而诞生，经过许多科学家1 变压器的雏形—感应线圈1888年，英国著名物理学家弗来明(J.A.Fleming,1849-1945)在他的名著《The Alternating Current Transformers》(交流变压器)中开宗明义地说：“At the head of this long line of illustrious investigators stand thepre-eminent names of Faraday and Henry. On the foundation-stons of truth laid done by them all subsequent builders have been content to rest”(在一大批研究变压器的杰出人士中，领头的是巨人法拉第和亨利，他们奠定了真理的基石，而所有后来者则致力于大厦的完成)．所以，追溯变压器的发明史，还得从法拉第和亨利说起．1831年8月29日，法拉第采用图1所示的实验装置进行磁生电的实验．图1中，圆环用7/8英寸的铁棍制成，圆环外径6英寸；A是三段各24英尺长铜线绕成的线圈(三段间可根据需要串联)；B是50英尺铜线绕成的2个线圈(2个线圈可以串联)；1为电池；2为开关；3为检流器．实验时，当合上开关2后，法拉第发现检流器3摆动，即线圈B和检流器3中有电流流过．也就是说，法拉第通过这个实验发现了电磁感应现象．法拉第进行这个实验的装置(法拉第感应线圈，图2)实际上是世界上第一只变压器雏形，以后法拉第又作了数次实验，同年10月28日还制成了第一台圆盘式直流发电机．同年11月24日，法拉第向英国皇家学会报告了他的实验及其发现，从而使法拉第被公认为电磁感应现象的发现者，他也顺理成章地成为变压器的发明人．图1 法拉第实验装置原理图(1831年8月29日)但实际上最早发明变压器的是美国著名科学家亨利．1830年8月，时为纽约奥尔巴尼(Albang)学院教授的亨利利用学院假期，采用图3所示的实验装置进行磁生电实验．当他合上开关K，发现检流计P的指针摆动；打开开关K，又发现检流计P的指针向相反方向摆动．实验中，当打开开关K时，亨利还在线圈B 的两端间观察到了火花．亨利还发现，改变线圈A和B的匝数，可以将大(Intensity)电流变为小(Quantity)电流，也可将小电流变为大电流．实际上，亨利这个实验是电磁感应现象的非常直观的关键性实验，亨利这个实验装置也实际上是一台变压器的雏形．但是，亨利做事谨慎，他没有急于发表他的实验成果，他还想再做一些实验．然而假期已过，他只得将这件事搁置一旁．后来他又进行了多次实验，直到1832年才将实验论文发表在《美国科学和艺术杂志》第7期上．但是，在此以前，法拉第图2 法拉第感应线圈图3 亨利实验装置原理图(1830年8月)首先公布了他的电磁感应实验，介绍了他的实验装置，因此电磁感应现象的发明权只能归法拉第，变压器的发明权也非法拉第莫属了．亨利虽然非常遗憾地与电磁感应现象的发现权和变压器的发明权擦肩而过，但他在电学上的贡献、对变压器发明的贡献则是有目共睹的．特别值得一提的是，亨利实验装置比法拉第从现代变压器原理来看，法拉第感应线圈是一只单心闭合磁路双绕组式变压器．由于当时没有交流电源，所以它是一种原始的脉冲变压器，而亨利变压器则是一种原始的双心开路磁路双绕组式脉冲变压器．1835年，美国物理学家佩奇(C.J.Page,1812～1868)制成图4所示的感应线圈，该线圈是世界上第一只自耦变压器，利用自动锤的振动使水银接通或断开电路．在副边线圈感生的电动势能使一个真空管的电火花达4.5英寸长．图4 佩奇感应线圈原理图1837年，英国牧师卡兰(N.J.Callan)将佩奇变压器分成无电气连接的两部分(图5)，当打开开关M、断开线圈A的电路时，则线圈B的两端间S将会产生火花．图5 卡兰感应线圈原理图与法拉第、亨利的变压器一样，佩奇和卡兰变压器都是利用断续直流工作的设备，只能用于实验观察，都无实际应用价值．德国技师鲁姆科尔夫(H.D.Ruhmkorff,1803～1877)在变压器发明史上是一个贡献较大的人．他生于德国，后到巴黎定居，并自设精密机械制造工场．鲁姆科尔夫在理论上并无建树，但他善于研究他人的建议，并利用他心灵手巧的特长付诸实践，制造了一些优良的感应线圈．1842年，在Masson和Brequet的指导下，他开始对卡兰变压器进行研究．1850年制成第一只感应线圈(Inductorium)．1851年，他提出第一个感应火花线圈(变压器)的专利，鲁姆科尔夫感应线圈如图6、图7所示．铁心用软铁丝制成，原边线圈包绕在铁心上，副边线圈则包绕在原边线圈上．原边线圈由蓄电池供电，并通过一个磁化铁心机构反复开、合水银开关，使原边线圈中通以脉动直流电反复改变方向．副边线圈中则感应一个交变电流．与以前的感应线圈相比，鲁姆科尔夫感应线圈有较大的改进．首先副边线圈的绝缘更加可靠，线圈用涂漆铜线绕成，线圈层间用纸或漆稠绝缘，副边线圈与原边线圈则用一只玻璃管隔开；其次，鲁姆科尔夫采用E.English和C.Bright的发明，将副边线圈分成几段，各段间彼此分开，然后串在一起．这样可使电位差最大的点(出线端S—S)之间的距离最远．后来，鲁姆科尔夫对该线圈进行了改进，如将以前采用的水银开关改为酒精开关，不但可消除开关火花，而且可防止氧化；此外，他还在原边线圈接入电容器以提高感应电压．鲁姆科尔夫线圈由于功率较大，不但可用作实验，而且还可用于放电治疗．因此可以说，鲁姆科尔夫感应线圈是第一个有实用价值的变压器．图6图7 鲁姆科尔夫感应线圈(1850年)图8 鲁姆科尔夫感应线圈及复原图为了获得更大的火花，1856年，英国电工技师瓦里(C.F.Varley,1828～1883)也对卡兰变压器作了改进(图9、图10)，他采用一只双刀双掷开关来回改变电流方向，使线圈A中的电流交替改变方向，从而线圈B中感应出一个交变电流，因此可以说，瓦里感应线圈是交流变压器的始祖．图9 瓦里感应线圈原理图图10 瓦里感应线圈(1856年)1862年，莫里斯(Morris)、魏尔(Weave)和蒙克顿(Moncktom)取得一个将感应线圈用于交流电的专利权．1868年，英国物理学家格罗夫(W.R.Grove,1811～1896)采用图9所示的装置将交流电源V与线圈A相连，在线圈B中得到一个电压不同的交流电流．因此格罗夫感应线圈实际上是世界上第一只交流变压器．图11 格罗夫感应线圈原理图(1868年)继格罗夫之后，许多人对感应线圈进行了研究，提出了一些改进建议．例如，美国人富勒(J.B.Fuller)在19世纪70年代初对感应线圈进行了理论研究，提出感应线圈应采用闭合铁心，原边线圈采用并联而不是当时大多数感应线圈所采用的串联．但是他的想法生前只向他的上司谈过，直到他死后不久，人们发现他的手稿．1879年2月，人们将他的手稿整理发表，他关于感应线圈的设想才得以公诸于世．1876年，俄国物理学家雅勃洛奇科夫(Л.Н.Яълочков，1847～1894)发明“电烛”，采用一只两个绕组的感应线圈，原边与交流电源相连，为高压侧，副边低压侧的交流电向“电烛”供电．这只感应线圈实际上是一台不闭合磁芯的单相变压器．1882年，俄国工程师И.Ф.乌萨金在莫斯科首次展出了有升压、降压感应线圈的高压变电装置．2 高兰德—19世纪80年代后，交流电进入人类社会生活，变压器的原理也为许多人所了解，人们自然而然想到将变压器用于实际交流电路中．在这方面迈出第一步并做出重大贡献的是法国人高兰德(L.Gauland,1850～1888)和英国人吉布斯(J.D.Gibbs)．1882年9月13日，它们在英国申请了第一个感应线圈及其供电系统的专利(№.4362)，他们称这种感应线圈为“Secondary generator”(二次发电机)．图12为高兰德—吉布斯二次发电机原理图，原边线圈数与副边线圈数之比为1∶1，原边线圈串联，而副边线圈均分为数段，分别与电灯1相连．高兰德—吉布斯二次发电机(变压器)是一种开路铁心变压器，它通过推进、拉出铁心来控制电压，原边线圈他们仍坚持采用串联(虽然麦克斯韦在1865年就证明，原边线圈如果采用串联，副边电压就不能单独控制)．图12 高兰德—吉布斯二次发电机原理图1—电灯 2—开关 3—交流电源1882年10月7日，他们制成了第一台3000V/100V的二次发电机，1983年又制成一台容量约5kVA的二次发电机在伦敦郊外一个小型电工展览会上展出表演．当年，他们为伦敦市区铁路提供了几台小型变压器(图13)．1884年，他们在意大利都灵技术博览会上展出了图13 高兰德—吉布斯二次发电机(1883年)他们的变压器，并表演了交流远距离输电．采用开磁路变压器串联交流输电系统，将30kW、133Hz的交流电输送到40km远处．当年他们还售出了几台类似的变压器，其中图14为售给意大利物理学家费拉里斯(G.Ferraris,1847～1897)的实验用变压器．该变压器铁心为铁丝组成的开路铁心，原边线圈由0.25mm厚铜片绕成的445个环(匝)组成，但它们在高度方向图14 高兰德—吉布斯二次发电机(1884年)分成4段，通过正前方的塞子将副边线圈的4段串联或并路，从而改变副边的输出电压．图15为另一种高兰德—吉布斯二次发电机，这台二次发电机可以图15 高兰德—吉布斯二次发电机1884年3月4日，高兰德和吉布斯在美国申请第一个有关开路铁心变压器的专利(№.297924)—“产生和利用二次电流的装置”(图16)；1885年，高兰德和吉布斯受岗茨工厂变压器的启发，研究采用闭路铁心结构的变压器．1886年3月6日，他们在美国申请有关闭合磁路变压器的专利(№.351589)．图17为1886年制造的闭路铁心式高兰德—吉布斯二次发电机．图16 高兰德—吉布斯在美国申请的第一个变压器专利(№.297924)的附图图17 高兰德—吉布斯闭路铁心式二次发电机(1886年)3 齐伯诺夫斯基—德里—布拉什(Z-D-B)变压器高兰德—吉布斯二次发电机(变压器)虽然开辟了变压器的实际应用领域，但早期这种变压器存在某些先天不足，如开路铁心、原边线圈串联等．首先对此质疑和作出改进的是匈牙利岗茨工厂(Ganz)的三个年轻工程师布拉什(O.T.Blathy,1860～1939)、齐伯诺夫斯基(C.Zipernowsky, 1853～1942)和德里(M.Deri,1854～1938)．布拉什1883年进入岗茨工厂，长期担任技术负责人．他一生发明颇丰，曾获得100多项专利权，包括变压器、电压调整器、汽轮发电机等．布拉什是首次研究交流发电机并联运行人之一，他还发明了许多电机设计程序和设计计算方法．另外，他在1885年首先引入单词“Transformer”(变压器)，这一简明传神的术语很快为人们所认同和接受，迅速取代以往采用的“感应线圈”、“二次发电机”等术语，一直沿用至今．齐伯诺夫斯基是1878年成立的岗茨工厂电气部的奠基人之一．1893年，他提任匈牙利布达佩斯技术大学的电气教授．他一生取得40多项专利权，曾任匈牙利电工学会主席30年．德里1882年加入岗茨工厂，他长期在销售部工作，但对电机和变压器颇有研究．他曾设计复激交流发电机，还发明了以他名字命名的双电刷推斥式电动机—德里电动机．1884年，意大利都灵技术博览会召开，布拉什和岗茨工厂一批技术人员参观了该博览会，见到了会上展出的高兰德—吉布斯二次发电机．布拉什当时敏锐地觉察到这种二次发电机有很大发展前途，注意到这种变压器的优点及不足之处．在博览会上，布拉什曾问高兰德：“为什么你们的二次发电机不采用闭路铁心?”高兰德不假思索地回答：“采用闭路铁心非常危险，而且很不经济．”1884年7月，布拉什从都灵回到布达佩斯后，立即将都灵博览会上的所见所闻告诉了齐伯诺夫斯基和达里，他们决定立即进行变压器的改进实验．布拉什建议采用闭路铁心，齐伯诺夫斯基建议将原边线圈串联改为并联，并和德里一道进行研究实验．1884年8月7日，他们在岗茨工厂实验杂志上介绍了有关闭合磁路铁心的变压器(图18)．图18 Z-D-B变压器示意图1884年冬，德里在维也纳贸易联合会展示了他们的发明．1885年1月2日，齐伯诺夫斯基和德里在奥地利申请第一个有关并联运行变压器的专利(№.37/101)，图19为该专利中的附图．同年2月2日他们三人在奥地利和德国申请第二个变压器专利(奥地利专利№.35/2446，德国专利№.40414)．图19 奥地利专利№.37/101的附图1884年9月16日，岗茨工厂制成的第一台变压器(1400W，f=Hz,120/72V，变比1.67)，它是一台单相壳式、闭路铁心(铁丝)变压器．同年，岗茨工厂还制造了另外4台变压器．图20为最原始的Z-D-B变压器．1885年5月1日，匈牙利布拉佩斯国家博览会开幕，一台150V、70Hz单相交流发电机发出的电流，经过75台岗茨工厂5kVA变压器(闭路铁心，并联，壳式)降压，点燃了博览会场的1067只爱迪生灯泡，其光耀夺目的壮观场面轰动了世界．所以，后来人们把1885年5月1日作为现代实用变压器的诞生日而加以纪念．布达佩斯博览会使岗茨工厂名扬四海，博览会期间工厂就接到一批订单．图20 最原始的Z-D-B变压器(1884年)图21和图22分别为1885年和1887年的岗茨变压器．从图可以看出，它们均为心式变压器，与现代变压器已十分接近．图21 Z-D-B为G.费兰里斯实验室制造的变压器(1885年)(3000W，变比1∶2或1∶4)1885年6月至10月，Z-D-B变压器参加了伦敦发明展览会，并在会上作了演示．高兰德—吉布斯公司的工程师贝尔费尔德(R.Belfield)参观了伦敦发明展览会，对Z-D-B变压器很感兴趣．1885年5月7日，齐伯诺夫斯基、德里和布拉什在美国申请第一个闭路铁心图22 Z-D-B全金属变压器(1887年) (E形铁片铁心，4000VA，1926/105V，2.19/38A，42Hz)变压器及交流配电系统的专利(№.352105)．齐伯诺夫斯基—德里—布拉什(Z-D-B)变压器是变压器技术发展史上的重要里程碑，它所采用的闭路铁心、原边并联等基本结构一直沿用至今．可以说Z-D-B 变压器已使现代变压器的结构基本定型，从此变压器正式进入交流电流的输电、配电领域，有力地推动了交流电流的普及应用，促进了现代交流电机的发展．1888年，岗茨工厂向德国西门子—哈尔斯克(Simens-Halske)公司转让变压器专利权．不久，另外两家德国公司也购买了岗茨工厂的变压器专利权．1890年，法国、西班牙的公司也购买了岗茨的变压器专利．从19世纪80年代后期开始，变压器在欧洲迅速推广，到1889年已总共生产1000台变压器，到1899年突破10000台．在20世纪20年代前，岗茨工厂在变压器制造领域一直保持世界领先水平．419世纪80年代初，当欧洲人正致力于改进变压器、探索变压器应用领域的时候，大洋彼岸美国的爱迪生公司正沉醉于在直流电系统方面的成功及由此带来的丰厚利润之中，对交流电系统、对变压器不屑一顾．但此时，由火车空气制动器起家的威斯汀豪斯(W.Westinghouse,1846～1914)正想涉足交流电领域．1885年春，他漫游欧洲，参观了伦敦和布达佩斯，与当时欧洲发明家也有接触，对高兰德—布吉斯二次发电机很感兴趣，当即决定购买几台二次发电机．1885年5月，西屋空气制动器公司的年轻工程师潘塔伦里(Pantaleoni)因父亲病逝，回意大利奔丧，他到都灵拜会他的大学老师时，遇到正在都灵技术博览会的高兰德，当时高兰德正安装Lanzo和Circe间的交流系统．潘塔伦里对此十分感兴趣，立即给威斯汀豪期打电报，报告他的观感．威斯汀豪斯十分重视，回电潘塔伦里，要他与高兰德联系，买下高兰德、吉布斯在美国申请的有关变压器的独家专有权．经友好协商，高兰德同意了威斯汀豪斯的要求．1885年9月1日，西屋空气制动器公司订购的高兰德—吉布斯二次发电机和西门子Siemens公司单相交流发电机从欧洲运到美国．1885年11月23日，贝尔费尔德(R.Belfield)作为高兰德—吉布斯的全权代表到达美国匹兹堡，向西屋空气制动器公司转让变压器技术，并帮助该公司设计新型(闭路铁心)变压器．1886年1月5日，他到Great Barrington，帮助斯坦利(W.Stanley，时为威斯汀豪斯的助手)建设．运行Great Barrington 3000V 交流输电线．1886年3月20日，美国第一条交流输电线建成投入运行，这标志美国电气时代的真正开始!威斯汀豪斯除了以实业家胆识招揽人才、购买专利、订购设备、发展交流电系统和变压器外，还身体力行，潜心于变压器的研究．1886年1月8日，他组建威斯汀豪斯电气公司(西屋电气公司)，大踏步地进入电气(主要是交流电)领域，正式进入变压器的研究和工业化生产．1886年2月，他申请了有关配电系统和闭路铁心变压器的2项美国专利(№.342552和№.342553)．图23为西屋公司最早的变压器．1888年，西屋公司制成40盏电灯用2kW变压器．1891年，西屋公司制成第一台充油变压器(10kV电压)(图24)．图23图24 西屋公司充油变压器(1891年)与威斯汀豪斯积极开拓、发展变压器工业成为鲜明对照的，是爱迪生对变压器的漠视和短视态度．当时，爱迪生电灯公司的电灯和直流发电机独霸北美大陆，远销欧洲．爱迪生踌躇满志，对刚刚出现的交流电供电系统既不屑一顾，又怀有一丝敌意(这为以后的美国交直流之战埋下了种子)．1885年，爱迪生公司代表李博(J.W.Lieb)参观都灵博览会，见到了展出的交流电配电系统和变压器．但李博与爱迪生一样，是一名顽固的直流主义者，他向爱迪生打了一报告，报告了他的观感，对会上展出的交流配电系统和变压器横加挑剔指责．这份报告也更坚定了爱迪生反对交流电的决心．1886年，布拉什到美国，会见爱迪生，双方签订了一个协议，由爱迪生公司出资2万美元购买岗茨工厂在美国申请的变压器的的独家专利使用权．但是，爱迪生公司出资压根就不想发展交流电系统和变压器，签订这项协议只不过是让其它公司发展交流电、发展变压器的一种策略．因此，这一纸协议的直接后果是阻碍了Z-D-B变压器在美国的推广应用．这种情况直到1892年，爱迪生公司合并为通用电气公司后才得以根本改变．在美国变压器发展史上，还有两个人也作出了不可磨灭的贡献．他们是斯坦利(W.Stanley,1856～1927)和斯特拉(N.Tesla,1856～1943)．斯坦利1883年开始接触交流电，对变压器在交流电系统中的作用有深刻的论述．他曾多次称变压器是“heart of the alternating current system”(交流电系统的心脏)．1883～1884年，他在自己的小型实验室里就进行过变压器的研究．1884年2月，他受雇于威斯汀豪斯，成为他的助手，主持设计制造交流系统及变压器．1885年9月29日制成美国第一台原边线圈并联、闭合磁路铁心的变压器(图25)，并在西屋空气制动器公司车间里进行了试验．1885年10月23日，他在美国申请第一个有关闭路铁心变压器的专利(№.349612)；同年11月23日，他提出3个专利，其中2个带变压器的配电系统的专利(№.372943和№.372944)，1个是开路铁心变压器的专利(№.349611)，这4个专利都转让给了威斯汀豪斯．1885年12月，他主持建设美国第一个交流输电系统—Great Barringto交流输电系统．1886年3月20日，该系统建成投运．1890年他离开西屋电气公司，1891年他在Pittsfield组建斯坦利电气制造公司，继续研制变压器．图26为斯坦利公司的一种商用变压器．1891年，斯坦利公司制成25kVA 商用变压器(图27)．1892年，斯坦利公司研制成15kV变压器，使美国交流电输电电压一举突破10kV，从而打开了高电压输电的大门．斯坦利也因而赢得了“电气传输之父”的美名．1903年，他将公司并入GE公司．在GE公司，他继续指导GE公司开发变压器．因此使西屋公司和GE公司早期的变压器技术同宗同源，都是采用壳式变压器结构，直到1918年GE公司改用心式变压器后，两者才分道扬辘．图25 斯坦利主持设计制造的第一台变压器(1885年)(500V/100V)图26 斯坦利公司商用变压器图27 斯坦利公司25kVA变压器(1891年)特斯拉是誉为“电工天才”的美籍克罗地亚科学家，他在交流电系统和交流电动机方面的贡献享誉世界．1888年，他受聘到西屋公司工作后也在变压器方面作出了成绩．1890年，他离开西屋公司自立门户，继续研究变压器．图28为1891年发明的特斯拉高频变生器原理，图29为特斯拉高频变压器复原图．变压器原边线圈为12匝Φ5mm的铜线，绕在一个Φ55mm的玻璃管上．副边线圈380匝，Φ0.2mm铜线，绕在一个Φ113mm的玻璃管上．原副边线圈放入一个高50cm、内径Φ16.5cm的玻璃管内，浸入绝缘矿物油内．原边线圈与振荡电路相连，副边线圈两端可获得105～106Hz的高频电流，并可观察到明显的火花．这台变压器曾用于研究高频电振荡现象，并曾藉此观察到集肤效应．图28 特斯拉高频发生器原理图(1891年)5 三相变压器的诞生高兰特—吉布斯二次发电机和Z-D-B变压器都是单相变压器，发明三相变压器的则是被图29 特斯拉高频变压器(1891年)誉为“三相交流电之父”的俄国科学家多利沃—多布罗夫斯基．1888年，他提出三相电流可以产生旋转磁场，并发明三相同步发电机和三相鼠笼式电动机．1889年，他为解决三相电流的传输及供电问题，开始研究三相变压器．与当时的单相变压器相比，多利沃—多布罗夫斯基三相变压器的原边、副边线圈并无太大差别，主要区别是在铁心布置方面．当年，他申请第1个三相变压器铁心的专利，3个心柱在周向垂直对称布置，上、下与两个轭环相连．这种结构类似欧洲中世纪的修道院，故称为“Tempeltype(寺院式)”，如图30(a)所示．“寺院式”结构后来又发展出图30(b)和图30(c)式．1891年，西门子公司又首先采用了框式铁心，见图30(d)．图30 三相变压器铁心世界上第一台三相变压器出现于1891年．当年8月，世界博览会在德国法兰克福(Frankfurt)召开，会议组织者为了展示交流电的输送和应用，在175km 外的德国劳芬(Lauffen)的波特兰(Portland)水泥厂内装设了一套三相水轮发电机组(210kVA，150r/min，40Hz，相电压55V)，向博览会上的1000盏电灯和一台100马力的三相感应电动机供电．为此，德国通用电气公司(AEG)和瑞士奥立康(Oerlikon)厂分别为劳芬-法兰克福工程提供了4台和2台三相变压器．在劳芬，AEG公司提供了2台三相升压变压器(每台100kVA，变比为1∶160，Y-Y接)，Oerlikon工厂提供了一台升压变压器(150kVA，变比为1∶155)；在法兰克福的座降压变电所，则分别装有2台AEG公司生产的三相降压变压器(变比为123∶1)向电动机供电，以及一台Oerlikon工厂生产的三相降压变压器(变比为116∶1)向1000盏电灯供电．实测变压器的最高效率已达到96%．图31为AEG公司制造的三相变压器．6除上面介绍的多种变压器外，19世纪后期及20世纪初期，还有许多人也进行了变压器的研究工作，制成了形形色色的变压器，使早期变压器异彩纷呈，也为后期各型变压器的发展积累了宝贵的经验和教训．英国科学家费兰特(S.Z.Ferranti,1864～1930)对变压器进行了研究，并于1885年取得有关闭合磁路变压器专利权．1888年研制成铁片弯成圆形组成铁心的变压器(图32)．1891年制成一台10kV/2kV的较大容量的变压器，其铁心由10段组成，每段铁心均由弯成圆形的铁片组成，各段铁心间的间隙用作通风冷却(图33)．。