变压器的发明——迎来交流电时代

信息来自：科普世界 · 作者： · 日期：24-02-2017

2014-05-08

爱迪生发明电灯时，输电距离仅在30千米以内，否则电压太低，电灯也就亮不起来了。而解决的办法，只能是在使用者附近建立发电站，而且每隔30千米的距离就要备有冒着浓烟、轰轰作响的发电机。

但是有了变压器，就可以将发电厂建在远离城市中心的偏僻地方，同时用高电压输送电流，以减少电在输电线路上的损耗。等电被输送到城市里以后，再用变压器将其降低到一定的电压，供给工厂和家庭使用。变压器是根据电磁感应定律，来改变交流电压的装置。它是随着电磁感应现象的发现而诞生，经过许多科学家不断完善、改进而形成的。

谈到变压器的发明，一般都从法拉第电磁感应原理讲起。1888年，英国著名物理学家弗莱明在他的名著《交流变压器》中开宗明义地说：“在一大批研究变压器的杰出人士中，领头的是巨人法拉弟和亨利，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。”

1831年8月法拉第进行了磁生电的实验，并通过这个实验发现了电磁感应现象。而当时法拉第进行这个实验的装置——法拉第感应线圈，实际上就是世界上第一只变压器雏形。同年11月，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。

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，时为纽约奥尔巴尼学院教授的亨利利用学院假期，进行着磁生电实验。实际上，亨利所作的实验是电磁感应现象非常直观的关键性实验，他的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》上。但是，在此以前，法拉第已经首先公布了他的电磁感应实验，介绍了他的实验装置。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弟感应线圈更接近于现代通用的变压器。

而后，许许多多科学家陆续进入变压器研究的领域中来。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和英国人吉布斯。

1882年9月，它们在英国申请了第一个感应线圈及其供电系统的专利，称这种感应线圈为二次发电机。高兰德和吉布斯的二次发电机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。首先对此质疑和做出改进的是匈牙利岗茨工厂的三个年轻工程师布拉什、齐伯诺夫斯基和德里。布拉什在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。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。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。

在美国变压器发展史上，有三个重要人物做出了不可磨灭的贡献。他们是威斯汀豪斯、斯坦利和斯特拉。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！斯坦利赢得了“电气传输之父”的美名。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。他发明的高频变压器可以提高或者是降低电压，副线圈的绕线圈数越多，感应电压就越高，原线圈和副线圈的绕线圈数比值，就是它们的电压比值，这也成了变压器的基本原理。

除了上述这些科学家以及他们的发明成果以外，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。自从有了变压器，人们也迎来了交流电时代。

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