Цифры не лгут. 71 факт, важный для понимания всего на свете (Смил) - страница 41

Трансформаторы: невоспетые труженики

Мне никогда не нравились преувеличенные заявления о грядущих научных и технических прорывах, таких как дешевый термоядерный синтез, недорогие путешествия со сверхзвуковой скоростью и освоение других планет. Но я всегда восхищался простыми устройствами, которые выполняют огромную работу в современной цивилизации, особенно самыми скромными – или даже невидимыми.


Крупнейший в мире трансформатор: Siemens для Китая


Лучше всего под это описание подходит трансформатор. Люди без инженерного образования могут лишь смутно догадываться о существовании этих устройств, не знают принципов их работы, а также того, насколько незаменимы они в повседневной жизни.

Теоретические основы для создания трансформатора бы- ли заложены в начале 1830-х гг., когда Майкл Фарадей и Джозеф Генри независимо друг от друга открыли явление электромагнитной индукции. Они показали, что переменное магнитное поле может индуцировать электрический ток более высокого напряжения («повышение») или более низкого («понижение»). Потребовалось еще полвека, прежде чем Люсьен Голар, Джон Диксон Гиббс, Чарльз Браш и Себастиан Циани де Ферранти смогли разработать первые рабочие прототипы трансформаторов. Затем три венгерских инженера – Отто Блати, Микша Дери и Карой Циперновский – усовершенствовали конструкцию, придумав тороидальный (в форме пончика) трансформатор, который был продемонстрирован в 1885 г.

На следующий год три американских инженера – Уильям Стэнли, Альберт Шмид и Оливер Шелленбергер, работавшие у Джорджа Вестингауза, – предложили еще более совершенную конструкцию. Устройство приняло классический вид трансформатора Стэнли, в неизменном виде дошедшего до наших дней: центральный железный сердечник, изготовленный из тонких пластин из кремнистой стали. Одну часть делали в форме буквы «E», а вторую – в форме буквы «I», чтобы облегчить укладку заранее свитых витков медной обмотки.

В 1912 г. в обращении к Американскому институту электротехников Стэнли справедливо восторгался тем, что устройство обеспечивает «столь абсолютное и столь простое решение трудной проблемы. Оно оставило далеко позади все механические попытки стабилизировать напряжение. Оно так легко, так уверенно и экономно управляет огромной энергией, которую мы мгновенно на него подаем или мгновенно у него отбираем. Оно необыкновенно надежное, мощное и точное. В этом соединении стали и меди могущественные силы сбалансированы так хорошо, – мы и не подозревали, что такое возможно».

Самые мощные современные воплощения этой неизменной конструкции позволили передавать электричество на огромные расстояния. В 2018 г. компания Siemens поставила первый из семи трансформаторов, превосходящих все прежние разработки: он рассчитан на рабочее напряжение 1100 киловольт (кВ) и обеспечит электроэнергией несколько китайских провинций с помощью высоковольтной линии постоянного тока длиной 3300 км.