Производство трансформаторов как отрасль промышленности имеет более чем 100-летнюю историю. Трансформатор, продукт этой отрасли, является результатом научных исследований и инженерной мысли целого поколения ученых и изобретателей. Сегодня они остаются важнейшим компонентом любой энергетической системы. Эти умные машины работают в самых разных областях современной энергетики и связи. Как все это начиналось? Об этом мы и поговорим сегодня. В 1820 году научный мир потрясло открытие датского физика Ханса Кристиана Ольстеда. Он экспериментально доказал, что электрический ток, проходящий через проводник, создает вокруг него магнитное поле. Это полностью опровергло идею ученых того времени о том, что электрические и магнитные силы являются совершенно отдельными и независимыми. Если электрические токи создают магнитные поля, то магнитные поля должны создавать и электрические токи". Существование взаимодействия между электрическими и магнитными полями было доказано в 1831 году британским физиком Майклом Фарадеем. Он доказал, что для того, чтобы магнитное поле вызвало электрический ток в проводнике, поле должно быть переменным.
Фарадей пытался изменить силу магнитного поля, замыкая и размыкая электрическую цепь, создающую поле. Тот же эффект был получен в экспериментах с переменными токами (токами, меняющими направление с течением времени). Это явление взаимодействия электричества и магнетизма было названо "электромагнитной индукцией". На этом явлении был основан только что изобретенный в то время трансформатор. Однако трансформатор был сконструирован лишь 45 лет спустя. К этому моменту устройство, способное передавать и принимать электрическую энергию в электрической цепи, было усовершенствовано и произвело революцию в электротехнике. Тем не менее, это было уже потом. В то время трансформатор Майкла Фарадея состоял из нескольких медных проводов, обернутых вокруг замкнутого тераоидного магнитопровода с железным сердечником. Сейчас можно с уверенностью сказать, что первый трансформатор Фарадея был однофазным. Этот трансформатор, прототип различных современных трансформаторов напряжения, состоит, по сути, из двух обмоток: первичной и вторичной: ток во вторичной обмотке создает электродвижущую силу в первичной обмотке и наоборот, первичная и вторичная обмотки взаимно индуцируются. Кроме того, поскольку каждая обмотка содержит силовую линию, первичная и вторичная обмотки создают электродвижущую силу в соответствующих обмотках.
Это явление, известное как самоиндукция и взаимная индукция, также лежит в основе работы трансформатора. Однако для эффективной работы устройства между обмотками должно быть установлено соединение, и каждая обмотка должна обладать высокой степенью самоиндукции. Этого можно достичь, намотав первичную и вторичную обмотки на железный сердечник, как это сделал Фарадей в своих ранних экспериментах. Он обнаружил, что железо увеличивает число линий магнитного поля примерно в 10 000 раз. Позже материалы с подобными свойствами были названы "материалами с высокой проницаемостью". В этой структуре железный сердечник локализует индуцированный магнитный поток, сохраняя обмотки трансформатора пространственно разделенными и индуктивно связанными. Таким образом, железный сердечник стал неотъемлемой частью всех силовых трансформаторов. Эта конструкция используется и сегодня. Провода, используемые в обмотках, должны быть изготовлены из материала с очень низким электрическим сопротивлением. В этом случае лучше всего подходит медь. Днем рождения" трансформатора считается 30 ноября 1876 года, когда Павлу Ябловкову был выдан французский патент, описывающий принцип действия и применение трансформатора. Позже свой вклад в развитие конструкции трансформаторов внесли русский Кролик (1882), британцы Голье и Гиббс (1885) и венгры Чиперновский, Дери и Брати (1885). С течением времени понятия переменного и постоянного тока приобретали все более четкие очертания. Основные свойства тока (мощность, частота и т.д.) были определены экспериментально и теоретически. Эксперименты Николы Теслы показали преимущество многофазной системы переменного тока, а изобретатель Михаил Дрибо-Дубровский определил трехфазную систему как наиболее подходящую для электротехники. Так родился трехфазный трансформатор. Изобретение прижилось в конце прошлого века. Последовало множество изменений в конструкции, но основной принцип - замкнутый магнитный контур и медные обмотки на нем - остался тем же, что и у Фарадея.
