Transformator-Transformation

In der modernen Elektroindustrie, in der Funktechnik, in der Telekommunikation und in Automatisierungssystemen werden häufig Transformatoren verwendet, die zu Recht als eine der gängigen Arten elektrischer Geräte angesehen werden. Die Erfindung des Transformators ist eine der großen Seiten in der Geschichte der Elektrotechnik. Fast 120 Jahre sind seit der Entwicklung des ersten industriellen Einphasentransformators vergangen, dessen Erfindung von den 30er bis Mitte der 80er Jahre des 19. Jahrhunderts von Wissenschaftlern und Ingenieuren aus verschiedenen Ländern durchgeführt wurde.

Heutzutage sind Tausende verschiedener Transformatorkonstruktionen bekannt - von Miniatur bis Riesen, für deren Transport spezielle Bahnsteige oder leistungsstarke schwimmende Geräte erforderlich sind.

Wie Sie wissen, wird bei der Übertragung von Elektrizität über große Entfernungen eine Spannung von Hunderttausenden von Volt angelegt. Aber Verbraucher können in der Regel eine so große Spannung nicht direkt nutzen. Daher wird der in Wärmekraftwerken, Wasserkraftwerken oder Kernkraftwerken erzeugte Strom einer Umwandlung unterzogen, wodurch die Gesamtleistung von Transformatoren um ein Vielfaches höher ist als die installierte Leistung von Generatoren in Kraftwerken. Die Energieverluste in Transformatoren sollten minimal sein, und dieses Problem war schon immer eines der Hauptprobleme bei ihrer Konstruktion.

Die Schaffung eines Transformators wurde möglich, nachdem herausragende Wissenschaftler der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts das Phänomen der elektromagnetischen Induktion entdeckt hatten. Engländer M. Faraday und Amerikaner D. Henry. Die Erfahrung von Faraday mit einem Eisenring, auf den zwei voneinander isolierte Wicklungen gewickelt waren, wobei die Primärwicklung mit der Batterie verbunden war und die Sekundärwicklung mit einem Galvanometer, dessen Pfeil beim Öffnen und Schließen des Primärkreises abwich, ist weithin bekannt. Wir können davon ausgehen, dass das Faraday-Gerät ein Prototyp eines modernen Transformators war. Aber weder Faraday noch Henry waren die Erfinder des Transformators. Sie untersuchten das Problem der Spannungsumwandlung nicht, in ihren Experimenten wurden die Geräte eher mit Gleichstrom als mit Wechselstrom gespeist und wirkten nicht kontinuierlich, sondern sofort in dem Moment, in dem der Strom in der Primärwicklung ein- oder ausgeschaltet wurde.

Die ersten elektrischen Geräte, die das Phänomen der elektromagnetischen Induktion nutzten, waren Induktionsspulen. Wenn die Primärwicklung in ihnen geöffnet wurde, wurde in der Sekundärwicklung eine signifikante EMF induziert, die große Funken zwischen den Enden dieser Wicklung verursachte. In den Jahren 1835–1844 wurden mehrere Dutzend solcher Geräte patentiert. Am perfektesten war die Induktionsspule des deutschen Physikers G.D. Rumkorf.

Induktionsspule schützt Kronstadt

Der erste erfolgreiche Einsatz einer Induktionsspule wurde in den frühen 40er Jahren des 19. Jahrhunderts vom russischen Akademiker B.S. Jacobi (1801–1874) zur Zündung von Pulverladungen von elektrischen Unterwasserminen. Die unter seiner Führung errichteten Minenfelder im Finnischen Meerbusen versperrten zwei anglo-französischen Staffeln den Weg nach Kronstadt. Es ist bekannt, dass während dieses Krieges die Verteidigung der Ostseeküste von großer Bedeutung war. Ein riesiges englisch-französisches Geschwader, bestehend aus 80 Schiffen mit insgesamt 3600 Kanonen, versuchte erfolglos, nach Kronstadt durchzubrechen. Nachdem das Flaggschiff Merlin mit einer elektrischen Unterwassermine kollidierte, musste das Geschwader die Ostsee verlassen.

Feindliche Admirale gaben bedauernd zu: "Die alliierte Flotte kann nichts Entscheidendes tun: Der Kampf gegen die mächtigen Befestigungen von Kronstadt würde nur das Schicksal der Schiffe gefährden." Die berühmte englische Zeitung Herald lachte über Vizeadmiral Nepir: "Er kam, sah und ... hat nicht gewonnen ... Die Russen lachen, und wir sind wirklich lustig."In Europa unbekannte Elektrominen zwangen die großartigste Flotte, die jemals im Meer aufgetaucht war, zum Rückzug. Wie eine andere Zeitung schrieb, "trieb er den Krieg nicht nur voran, sondern kehrte zurück, ohne einen einzigen Sieg zu erringen".

Die Induktionsspule wurde erstmals vom talentierten russischen Elektrotechniker und Erfinder Pavel Nikolayevich Yablokov (1847–1894) als Transformator verwendet.

1876 ​​erfand er die berühmte "elektrische Kerze" - die erste elektrische Lichtquelle, die weit verbreitet war und als "russisches Licht" bekannt ist. Aufgrund ihrer Einfachheit verbreitete sich die „elektrische Kerze“ mehrere Monate in ganz Europa und erreichte sogar die Kammern des persischen Schahs und des Königs von Kambodscha.

Für die gleichzeitige Aufnahme einer großen Anzahl von Kerzen in das Stromnetz erfand Yablochkov ein System zum "Zerkleinern elektrischer Energie" mittels Induktionsspulen. Er erhielt Patente für die „Kerze“ und das Programm für ihre Aufnahme im Jahr 1876 in Frankreich, wo er gezwungen war, Russland zu verlassen, um nicht im „Schuldengefängnis“ zu landen. (Er besaß eine kleine Elektrowerkstatt und experimentierte gern mit Geräten, die er für Reparaturen mitnahm, und zahlte die Gläubiger nicht immer pünktlich.)

In dem von Yablochkov entwickelten System der "Zerkleinerung elektrischer Energie" wurden die Primärwicklungen der Induktionsspulen in Reihe mit dem Wechselstromnetz geschaltet, und eine andere Anzahl von "Kerzen" konnte in die Sekundärwicklungen aufgenommen werden, deren Betriebsart nicht von der Art anderer abhing. Wie im Patent angegeben, ermöglichte eine solche Schaltung, "mehrere Beleuchtungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Lichtintensitäten von einer einzigen Stromquelle getrennt mit Strom zu versorgen". Es ist offensichtlich, dass in dieser Schaltung die Induktionsspule im Transformatormodus arbeitete.

Wenn ein Gleichstromgenerator im Primärnetz enthalten war, sah Yablochkov die Installation eines speziellen Leistungsschalters vor. Patente für den Einschluss von Kerzen durch Transformatoren wurden von Yablochkov in Frankreich (1876), Deutschland und England (1877) in Russland (1878) erhalten. Und als einige Jahre später ein Streit darüber begann, wer zur Priorität bei der Erfindung des Transformators gehört, bestätigte die französische Gesellschaft "Electric Lighting", die am 30. November 1876 eine Nachricht herausgab, Yablochkovs Priorität: Im Patent "... wurden das Funktionsprinzip und die Methoden zum Einschalten des Transformators beschrieben". . Es wurde auch berichtet, dass "Yablochkovs Priorität in England anerkannt wird".

Das Schema der "Zerkleinerung elektrischer Energie" mittels Transformatoren wurde auf elektrischen Ausstellungen in Paris und Moskau demonstriert. Diese Installation war ein Prototyp eines modernen Stromnetzes mit den Hauptelementen: Primärmotor - Generator - Übertragungsleitung - Transformator - Empfänger. Die herausragenden Leistungen von Yablochkov in der Entwicklung der Elektrotechnik wurden durch die höchste Auszeichnung Frankreichs gekennzeichnet - den Orden der Ehrenlegion.

Im Jahr 1882, I.F. Usagin demonstrierte auf der Industrieausstellung in Moskau das Schema von Yablochkovs "Zerkleinerung", aber er schloss verschiedene Empfänger in die Sekundärwicklungen der Spulen ein: einen Elektromotor, eine Heizspule, eine Bogenlampe und elektrische Kerzen. Dabei demonstrierte er zunächst die Vielseitigkeit von AC und erhielt eine Silbermedaille.

Wie bereits erwähnt, verfügte der Transformator in der Yablochkov-Installation nicht über einen geschlossenen Magnetkreis, der die technischen Anforderungen vollständig erfüllte: Wenn die Primärwicklungen nacheinander eingeschaltet wurden, hatte das Ein- und Ausschalten einiger Verbraucher in den Sekundärwicklungen keinen Einfluss auf den Betriebsmodus anderer.

Die Erfindungen von Yablochkov gaben der Verwendung von Wechselstrom einen starken Impuls. In verschiedenen Ländern wurden elektrotechnische Unternehmen gegründet, um Lichtmaschinen herzustellen und Geräte für deren Umbau zu verbessern.

Als es notwendig wurde, Elektrizität über große Entfernungen zu übertragen, war die Verwendung von Hochspannungsgleichstrom für diese Zwecke unwirksam. Die erste Wechselstromübertragung wurde 1883 durchgeführt, um die Londoner U-Bahn zu beleuchten. Die Strecke war etwa 23 km lang. Die Spannung wurde mit Hilfe von Transformatoren, die 1882 in Frankreich von L. Goliard und D. Gibbs hergestellt wurden, auf 1500 V erhöht. Diese Transformatoren hatten ebenfalls einen offenen Magnetkreis, waren jedoch bereits für die Spannungsumwandlung vorgesehen und hatten einen anderen Transformationskoeffizienten als Eins. Auf einem Holzständer waren mehrere Induktionsspulen montiert, deren Primärwicklungen in Reihe geschaltet waren. Die Sekundärwicklung war unterteilt, und jeder Abschnitt hatte zwei Leitungen zum Anschließen von Empfängern. Die Erfinder sahen die Verlängerung der Kerne vor, um die Spannung an den Sekundärwicklungen zu regeln.

Moderne Transformatoren haben einen geschlossenen Magnetkreis und ihre Primärwicklungen sind parallel geschaltet. Wenn die Empfänger parallel geschaltet sind, ist die Verwendung eines offenen Magnetkreises technisch nicht gerechtfertigt. Es wurde festgestellt, dass ein Transformator mit einem geschlossenen Magnetkreis eine bessere Leistung, weniger Verluste und einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Mit zunehmender Übertragungsentfernung und zunehmender Spannung in den Leitungen begannen sie 1884 in England von den Brüdern John und Edward Hopkinson mit der Entwicklung eines Transformators mit geschlossenem Stromkreis. Der Magnetkern wurde aus voneinander isolierten Stahlbändern gezogen, wodurch die Wirbelstromverluste verringert wurden. Auf dem Magnetkreis wurden abwechselnd Hoch- und Niederspannungsspulen angeordnet. Der amerikanische Elektrotechniker R. Kennedy wies 1883 erstmals auf die Unzweckmäßigkeit des Betriebs eines Transformators mit einem geschlossenen Magnetkreis mit Reihenschaltung der Primärwicklungen hin und betonte, dass eine Änderung der Last im Sekundärkreis eines Transformators den Betrieb anderer Verbraucher beeinträchtigen wird. Dies kann durch Parallelschaltung der Wicklungen beseitigt werden. Das erste Patent für solche Transformatoren erhielt M. Deri (im Februar 1885). In nachfolgenden Hochspannungs-Leistungsübertragungsschemata begannen die Primärwicklungen parallel geschaltet zu werden.

Die fortschrittlichsten Einphasentransformatoren mit geschlossenem Magnetkreis wurden 1885 von ungarischen Elektrotechnikern entwickelt: M. Deri (1854–1934), O. Blati (1860–1939) und K. Tsipernovsky (1853–1942). Sie verwendeten zuerst den Begriff "Transformator". In der Patentanmeldung wiesen sie auf die wichtige Rolle eines geschlossenen aufladbaren Magnetkreises hin, insbesondere für leistungsstarke Leistungstransformatoren. Sie schlugen auch drei Modifikationen von Transformatoren vor, die bisher verwendet wurden: Ring, Panzerung und Stab. Solche Transformatoren wurden seriell von der Ganz & Co. Electric Machine Building Plant in Budapest hergestellt. Sie enthielten alle Elemente moderner Transformatoren.

Der erste Spartransformator wurde 1885 von W. Stanley, einem Elektriker der amerikanischen Firma Westinghouse, entwickelt. Der erfolgreiche Test fand in Pittsburgh statt.

Von großer Bedeutung für die Verbesserung der Zuverlässigkeit von Transformatoren war die Einführung der Ölkühlung (Ende der 1880er Jahre, D. Swinburne). Swinburn platzierte die ersten Transformatoren in mit Öl gefüllten Keramikgefäßen, was die Zuverlässigkeit der Isolierung der Wicklungen erheblich erhöhte. All dies trug zur weit verbreiteten Verwendung von Einphasentransformatoren für Beleuchtungszwecke bei. Die leistungsstärkste Anlage der Firma Ganz & Co. wurde 1886 in Rom gebaut (15.000 kVA). Eines der ersten Kraftwerke des russischen Unternehmens war der Bahnhof in Odessa, der das in Europa weithin bekannte neue Opernhaus abdeckte.

AC Triumph. Dreiphasensysteme

80er Jahre des 19. Jahrhunderts trat in die Geschichte der Elektrotechnik unter dem Namen "Transformatorschlachten" ein.Der erfolgreiche Betrieb von Einphasentransformatoren ist zu einem überzeugenden Argument für die Verwendung von Wechselstrom geworden. Die Eigentümer großer Elektrizitätsunternehmen, die Gleichstromgeräte herstellen, wollten jedoch keine Gewinne verlieren und verhinderten in jeder Hinsicht die Einführung von Wechselstrom, insbesondere für die Fernstromübertragung.

Großzügig bezahlte Journalisten verbreiten alle möglichen Fabeln über Wechselstrom. Der berühmte amerikanische Erfinder T.A. war ebenfalls gegen AC. Edison (1847–1931). Nachdem er den Transformator erstellt hatte, weigerte er sich, an seinem Test teilzunehmen. "Nein, nein", rief er aus, "Wechselstrom ist Unsinn ohne Zukunft." "Ich möchte den Wechselstrommotor nicht nur nicht inspizieren, sondern auch wissen!" Edisons Biographen behaupten, dass der Erfinder nach einem langen Leben von seinen falschen Ansichten überzeugt war und viel geben würde, um seine Worte zurückzubekommen.

Die Schärfe von Transformatorschlachten wurde im übertragenen Sinne vom berühmten russischen Physiker A.G. Stoletov im Jahr 1889 in der Zeitschrift Electricity: „Ich erinnere mich unfreiwillig an die Verfolgung von Transformatoren in unserem Land wegen des jüngsten Projekts von Ganz & Co., einen Teil Moskaus zu beleuchten. Sowohl in mündlichen Berichten als auch in Zeitungsartikeln wurde das System als etwas Ketzerisches, Irrationales und natürlich Tödliches verurteilt: Es wurde bewiesen, dass Transformatoren in allen anständigen westlichen Ländern völlig verboten waren und nur in einigen Italiens Billigkeit tolerieren konnten. “ Nicht jeder weiß, dass Geschäftsleute aus der Elektrotechnik bei der Einführung des Stromschlags im Staat New York im Jahr 1889 mit Hochspannungswechselstrom auch versucht haben, mit Wechselstrom eine lebensbedrohliche Person zu gefährden.

Die Schaffung zuverlässiger einphasiger Transformatoren ebnete den Weg für den Bau von Kraftwerken und einer einphasigen Stromübertragungsleitung, die für die elektrische Beleuchtung weit verbreitet ist. Im Zusammenhang mit der Entwicklung der Industrie, dem Bau großer Fabriken und Fabriken wurde die Notwendigkeit eines einfachen wirtschaftlichen Elektromotors jedoch immer größer. Wie Sie wissen, haben einphasige Wechselstrommotoren kein anfängliches Anlaufdrehmoment und können nicht für elektrische Antriebszwecke verwendet werden. Also Mitte der 80er Jahre des 19. Jahrhunderts. Es entstand ein komplexes Energieproblem: Es war notwendig, Anlagen für die wirtschaftliche Übertragung von Hochspannungsstrom über große Entfernungen zu schaffen und das Design eines einfachen und hochwirtschaftlichen Wechselstrommotors zu entwickeln, der die Anforderungen eines industriellen Elektrokabels erfüllt.

Dank der Bemühungen von Wissenschaftlern und Ingenieuren aus verschiedenen Ländern konnte dieses Problem auf der Basis mehrphasiger elektrischer Systeme erfolgreich gelöst werden. Die Experimente zeigten, dass das am besten geeignete ein Dreiphasensystem ist. Den größten Erfolg bei der Entwicklung von Dreiphasensystemen erzielte der herausragende russische Elektrotechniker M.O. Dolivo-Dobrovolsky (1862–1919) musste viele Jahre in Deutschland leben und arbeiten. 1881 wurde er aus dem Polytechnischen Institut in Riga ausgeschlossen, weil er an der revolutionären Studentenbewegung teilgenommen hatte, ohne das Recht zu haben, eine Hochschuleinrichtung in Russland zu betreten.

1889 erfand er einen überraschend einfachen Dreiphasen-Käfigläufer-Induktionsmotor, dessen Konstruktion im Prinzip bis heute erhalten geblieben ist. Für die Übertragung von Elektrizität unter Hochspannung wurden jedoch drei einphasige Transformatoren benötigt, was die Kosten für die gesamte Installation erheblich erhöhte. Im selben Jahr 1889 schafft Dolivo-Dobrovolsky, der ein außergewöhnliches Neutrum gezeigt hat, einen Dreiphasentransformator.

Aber er kam nicht sofort zu diesem Entwurf, der wie ein Induktionsmotor im Prinzip bis heute erhalten geblieben ist. Anfangs war es ein Gerät mit einer radialen Anordnung von Kernen.Sein Design ähnelt immer noch einer elektrischen Maschine ohne Luftspalt mit hervorstehenden Polen, und die Rotorwicklungen werden auf die Stangen übertragen. Dann gab es mehrere Konstruktionen vom Typ "prismatisch". Schließlich erhielt der Wissenschaftler 1891 ein Patent für einen Dreiphasentransformator mit einer parallelen Anordnung von Kernen in einer Ebene, ähnlich der modernen.

Der allgemeine Test eines Dreiphasensystems mit Dreiphasentransformatoren war das berühmte Laufen-Frankfurt-Kraftgetriebe, das 1891 in Deutschland unter aktiver Beteiligung von Dolivo-Dobrovolsky gebaut wurde und die dafür erforderliche Ausrüstung entwickelte. In der Nähe der Stadt Laufen, in der Nähe des Wasserfalls am Neckar, wurde ein Wasserkraftwerk gebaut, dessen Wasserturbine eine Nutzleistung von etwa 300 PS entwickeln konnte Die Drehung wurde auf die Welle eines Drehstrom-Synchrongenerators übertragen. Mit einem Dreiphasentransformator mit einer Leistung von 150 kVA (bisher hatte noch niemand solche Transformatoren hergestellt) wurde für diese Zeit in Frankfurt, wo die internationale Fachausstellung eröffnet wurde, Strom mit einer Spannung von 15 kV über eine Dreileiter-Übertragungsleitung über eine große Entfernung (170 km) übertragen. Die Übertragungseffizienz überstieg 75%. In Frankfurt wurde auf dem Messegelände ein Drehstromtransformator installiert, der die Spannung auf 65 V reduzierte. Die Ausstellung wurde von 1000 elektrischen Lampen beleuchtet. In der Halle wurde ein dreiphasiger Asynchronmotor mit einer Leistung von ca. 75 kW installiert, der eine Hydraulikpumpe betätigte, die Wasser für einen hell beleuchteten dekorativen Wasserfall lieferte. Es gab eine Art Energiekette: Ein künstlicher Wasserfall wurde durch die Energie eines natürlichen Wasserfalls erzeugt, 170 km vom ersten entfernt. Beeindruckende Besucher der Ausstellung waren schockiert über die erstaunlichen Fähigkeiten der elektrischen Energie.

Diese Übertragung war ein wahrer Triumph der Dreiphasensysteme und die weltweite Anerkennung des herausragenden Beitrags von M.O. Dolivo-Dobrovolsky. Seit 1891 beginnt die moderne Elektrifizierung.

Mit dem Wachstum der Transformatorleistung beginnt der Bau von Kraftwerken und Energiesystemen. Der elektrische Antrieb, der elektrische Transport und die Elektrotechnik entstehen und entwickeln sich rasant. Es ist interessant festzustellen, dass das erste leistungsstärkste Kraftwerk der Welt mit dreiphasigen Generatoren und Transformatoren die Tankstelle von Russlands erstem Industrieunternehmen mit dreiphasigen elektrischen Geräten war. Es war ein Novorossiysk-Aufzug. Die Leistung der Synchrongeneratoren des Kraftwerks betrug 1200 kVA, dreiphasige Asynchronmotoren mit einer Leistung von 3,5 bis 15 kW versorgten verschiedene Mechanismen und Maschinen, und ein Teil des Stroms wurde für die Beleuchtung verwendet.

Allmählich betraf die Elektrifizierung alle neuen Bereiche der Berufsbildung, der Kommunikation, des Lebens und der Medizin - dieser Prozess wurde vertieft und erweitert, die Elektrifizierung nahm massiv zu.

Während des 20. Jahrhunderts. Im Zusammenhang mit der Schaffung leistungsfähiger integrierter Stromversorgungssysteme, einer Erhöhung des Übertragungsbereichs elektrischer Energie und einer Erhöhung der Spannung von Stromleitungen stiegen die Anforderungen an die technischen und betrieblichen Eigenschaften von Transformatoren. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Wesentliche Fortschritte bei der Herstellung leistungsstarker Leistungstransformatoren waren mit der Verwendung von kaltgewalztem Elektrostahl für Magnetkreise verbunden, wodurch die Induktion erhöht und der Querschnitt und das Gewicht der Kerne verringert werden konnten. Die Gesamtverluste bei Transformatoren wurden auf 20% reduziert. Es stellte sich heraus, dass es möglich war, die Größe der Kühlfläche der Öltanks zu verringern, was zu einer Verringerung der Ölmenge und einer Verringerung des Gesamtgewichts der Transformatoren führte. Die Technologie und Automatisierung der Transformatorherstellung wurde kontinuierlich verbessert, neue Methoden zur Berechnung der Festigkeit und Stabilität von Wicklungen sowie des Widerstands von Transformatoren gegen die Auswirkungen von Kräften bei Kurzschlüssen wurden eingeführt.Eines der dringenden Probleme des modernen Transformatoraufbaus ist das Erreichen der dynamischen Stabilität leistungsfähiger Transformatoren.

Durch den Einsatz der supraleitenden Technologie eröffnen sich große Perspektiven für die Leistungssteigerung von Leistungstransformatoren. Die Verwendung einer neuen Klasse magnetischer Materialien - laut Experten amorphe Legierungen - kann den Energieverlust in den Kernen um bis zu 70% reduzieren.

Transformator im Dienst der Funkelektronik und Telekommunikation

Nach der Entdeckung elektromagnetischer Wellen durch G. Hertz (1857–1894) im Jahr 1888 und der Schaffung der ersten Elektronenröhren in den Jahren 1904–1907 ergaben sich echte Voraussetzungen für die drahtlose Kommunikation, deren Bedarf zunahm. Ein integraler Bestandteil von Schaltkreisen zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen mit hoher Spannung und Frequenz sowie zur Verstärkung elektromagnetischer Schwingungen ist zu einem Transformator geworden.

Einer der ersten Wissenschaftler, der die Hertzschen Wellen untersuchte, war der talentierte serbische Wissenschaftler Nikola Tesla (1856–1943), der mehr als 800 Erfindungen auf dem Gebiet der Elektrotechnik, Funktechnik und Telemechanik besitzt und den die Amerikaner als „König der Elektrizität“ bezeichneten. In seinem Vortrag an der Franklin University in Philadelphia im Jahr 1893 sprach er ganz klar über die Möglichkeit der praktischen Anwendung elektromagnetischer Wellen. "Ich möchte", sagte der Wissenschaftler, "ein paar Worte zu dem Thema sagen, das ich ständig im Kopf habe und das das Wohlergehen von uns allen beeinflusst." Ich meine die Übertragung von bedeutungsvollen Signalen, vielleicht sogar Energie in jede Entfernung ohne Kabel. Mit jedem Tag bin ich mehr und mehr von der praktischen Machbarkeit dieses Programms überzeugt. "

Tesla experimentiert mit hochfrequenten Schwingungen und versucht 1891, die Idee der "drahtlosen Kommunikation" umzusetzen. Er schafft eines der originellsten Geräte seiner Zeit. Der Wissenschaftler hatte den glücklichen Gedanken, die Eigenschaften eines Resonanztransformators in einem Gerät zu kombinieren, der eine große Rolle bei der Entwicklung vieler Bereiche der Elektrotechnik und Funktechnik spielte und weithin als Tesla-Transformator bekannt ist. Übrigens wurde dieser Transformator mit der leichten Hand französischer Elektriker und Funker einfach "Tesla" genannt.

In der Tesla-Vorrichtung wurden die Primär- und Sekundärwicklung auf Resonanz abgestimmt. Die Primärwicklung wurde durch eine Funkenstrecke mit Induktionsspule und Kondensatoren eingeschaltet. Während einer Entladung verursacht eine Änderung des Magnetfelds im Primärkreis einen Strom mit einer sehr großen Spannung und Frequenz in der Sekundärwicklung, der aus einer großen Anzahl von Windungen besteht.

Moderne Messungen haben gezeigt, dass mit einem Resonanztransformator hochwertige Spannungen mit einer Amplitude von bis zu einer Million Volt erhalten werden können. Tesla wies darauf hin, dass es durch Ändern der Kapazität des Kondensators möglich ist, elektromagnetische Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen zu erhalten.

Der Wissenschaftler schlug vor, einen Resonanztransformator zu verwenden, um einen „Leiter-Emitter“ anzuregen, der hoch über dem Boden liegt und hochfrequente Energie ohne Drähte übertragen kann. Offensichtlich war der "Emitter" von Tesla die erste Antenne, die die breiteste Anwendung in der Funkkommunikation gefunden hat. Wenn ein Wissenschaftler einen empfindlichen Empfänger elektromagnetischer Wellen geschaffen hätte, wäre er zur Erfindung des Radios gekommen.

Tesla-Biographen glauben, dass vor A.S. Popov und G. Marconi Tesla waren dieser Entdeckung am nächsten.

Im Jahr 1893, ein Jahr vor der Röntgenaufnahme, entdeckte Tesla "spezielle Strahlen", die Objekte durchdringen, die für gewöhnliches Licht undurchsichtig sind. Aber er beendete diese Studien nicht bis zum Ende und es wurden lange Zeit freundschaftliche Beziehungen zwischen ihm und Röntgen hergestellt. In der zweiten Versuchsreihe wurde Röntgen verwendet Tesla-Resonanztransformator.

1899 gelang es Tesla mit Hilfe von Freunden, ein wissenschaftliches Labor in Colorado aufzubauen. Hier, in einer Höhe von zweitausend Metern, begann er, Blitzentladungen zu untersuchen und das Vorhandensein einer elektrischen Ladung auf der Erde festzustellen.Er entwickelte das ursprüngliche Design eines „Verstärkungssenders“, der einem Transformator ähnelt und es Ihnen ermöglicht, Spannungen von bis zu mehreren Millionen Volt mit einer Frequenz von bis zu 150.000 Perioden pro Sekunde zu empfangen. Er befestigte einen etwa 60 m hohen Mast an der Sekundärwicklung. Als der Sender eingeschaltet wurde, gelang es Tesla, riesige Blitzeinschläge, eine Entladung von bis zu 30 Metern Länge und sogar Donner zu beobachten. Er kehrte wieder zu der Idee zurück, hochfrequente Ströme zum „Beleuchten, Heizen, Bewegen von Elektrofahrzeugen am Boden und in der Luft“ zu verwenden, aber natürlich konnte er seine Ideen zu diesem Zeitpunkt nicht verwirklichen. Der Resonanztransformator von Tesla fand seit Beginn des 20. Jahrhunderts Anwendung in der Funktechnologie. Die strukturelle Änderung wurde von der Firma Marconi unter dem Namen „Jigger“ (Sortierer) vorgenommen und diente auch dazu, das Signal von Störungen zu befreien.

Die Probleme der Kommunikationsreichweite wurden mit dem Aufkommen von Verstärkern gelöst. Der Transformator wurde häufig in Verstärkerschaltungen verwendet, die auf dem Funkingenieur Ldion basieren, der 1907 vom amerikanischen Funkingenieur erfunden wurde. “

Im 20. Jahrhundert. Die Elektronik hat einen langen Weg von sperrigen Röhrengeräten zur Halbleitertechnologie, Mikroelektronik und Optoelektronik zurückgelegt. Und immer blieb der Transformator ein unveränderliches Element von Stromversorgungen und verschiedenen Umwandlungsschaltungen. Über viele Jahrzehnte hat sich die Technologie zur Herstellung von Transformatoren mit geringer Leistung (von einem Bruchteil eines Watt auf mehrere Watt) verbessert. Ihre Massenproduktion erforderte die Verwendung spezieller elektrischer Materialien, insbesondere Ferrite, zur Herstellung von Magnetkernen sowie kernloser Transformatoren für Hochfrequenzinstallationen. Die Forschung ist im Gange, um effizientere Designs unter Verwendung der neuesten Wissenschaft und Technologie zu finden.

Die Elektrifizierung war schon immer die Grundlage des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts. Auf dieser Basis werden Technologien in Industrie, Verkehr, Landwirtschaft, Kommunikation und Bauwesen ständig verbessert. Ein beispielloser Erfolg wurde durch die Mechanisierung und Automatisierung von Produktionsprozessen erzielt. Errungenschaften der Weltenergie wären ohne die Einführung einer Vielzahl hocheffizienter Energie- und Spezialtransformatoren nicht möglich.

Aus den objektiven Gesetzen der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie folgt jedoch, dass unabhängig davon, wie fortschrittlich Designs heute sind, sie nur ein Schritt auf dem Weg zu noch leistungsstärkeren und einzigartigeren Transformatoren sind.

Jan Schneiberg