A transzformátor útja az ötlettől a megvalósításig

2014.08.18 21:03

Előzmények

 

Gaulard és Gibbs szekunder generátoros áramelosztó rendszere

 

 A két feltaláló első, 1882. évi keltezésű szabadalma szerint a primer vezeték nagyfeszültségű áramát korlátlan számú sorbakapcsolt indukciós készüléken vezették át azzal az elgondolással, hogy mindegyik szekunder áramokat indukáljon anélkül, hogy befolyásolnák a primer áram értékét. Indukciós készülékeiket szekunder generátornak nevezték el.

Áramelosztási rendszerüket 1883-ban a londoni Westminster Aquarium kis villamos kiállításán mutatták be. Indukciós készülékük nyitott vasmagos volt, a feszültséget a vasmag ki- illetve betolásával szabályozták. Vagyis a rendszer nem volt önszabályozó.

A korabeli vélemények közül a legtöbbet Rankin Kennedy 1883. évi írásából idéztek, amely bemutatta az elgondolás gyengeségeit. Bár cikkében Kennedy felveti a lehetőségét egy párhuzamos kapcsolású rendszernek, de a megoldatlan technikai problémák (pl.: vezeték méretezése) miatt elvetette az ötletet.

Gaulard és Gibbs azonban az ellenvélemények ellenére kitartott soros rendszere mellett, amelynek egy nagyobb arányú, de alapelveiben változatlan alkalmazására 1884-ben a londoni Metropolitan Railway (földalatti vasút), 12 km hosszú szakaszának villamos világításakor került sor. A szekunder generátorokat még ugyanezen év őszén Torinoban az Olasz Nemzeti Kiállításon is bemutatták.

A torinói kiállítás

 

Galileo Ferraris professzor ugyanis a kritikák mellett az értékeket is meglátta és támogatta egy kísérleti hálózat megvalósítását. A Torino-Lanzo vasútvonal állomásait világították meg egy 2000 V kapocsfeszültségű, 133 Hz frekvenciájú Siemens generátor által termelt villamos energiával.

Az ezután történtek kibogozása eléggé nehézkes, a források sem egyértelműek a kronológiai sorrendben:A Ganz gyár villamos részlege is részt vett a torinói kiállításon és kiállított váltakozóáramú generátorával a második díjat nyerte el. A gyárat Bláthy Ottó képviselte,akinek figyelmét elsősorban a Gaulard és Gibbs féle szekunder generátorok keltették fel.

„ A fiatal mérnök Torinóba küldése nem lehetett véletlen. Ismert, hogy a gyár kísérleti naplójában 1884. július 17-i és augusztus 7-i keltezéssel történtek feljegyzések zárt vasmagú indukciós készülékekről. Sajnos ezek a dokumentumok ma már nem lelhetők fel, mert a második világháború végén, Budapest ostromakor a Ganz gyár Lövőház utcai telephelye súlyosan károsodott és sok értékes irat is elpusztult. A gyártörténeti forrásmunkák azonban tényként hivatkoznak a fent említett két naplóbejegyzésre” (Lsd.:(1)81p)

„Bláthy a szekunder generátor nyitott vasmagja által okozott nagy mágneses szóródás és a soros kapcsolás hátrányait Gaulard és Gibbs elosztórendszerében felismerte és hazajövet beszámolt  Zipernowskynak  és  Dérinek  tapasztalatairól. Kísérleteik során  hamarosan megtalálták a helyes megoldást.” (Lsd.:(2)53p)

A világkiállítás 1884-ben áprilistól novemberig tartott. Életszerűtlen, hogy a Ganz cég mint kiállító (A váltakozóáramú generátorral 2. díjat nyert)csak a nyár végén, a kiállítás utolsó harmadában érkezzen meg. Ezért a második forrás által vázolt verzió valószínűbbek tűnik. Azt azonban, hogy Bláthynak az elképzelései már Torinóban is megvoltak a későbbi transzformátorról, korabeli beszámolók bizonyítják, amely szerint kifejezetten a konstrukcióra vonatkozó kérdést intézett Gaulardhoz, majd a kiállításon egy vasrúddal le is zárta az egyik szekunder generátor sarkait és megfigyelte ennek hatását.

 

Ötlettől a megvalósításig

 

A fejlesztés

 

Bláthy hazaérkezése után hatalmas fejlesztőmunka kezdődik a Ganz gyárban, mivel nyilvánvalóvá vált, hogy a váltakozó áramú villamos elosztás megvalósítása a küszöbön áll, és a cég nem akarta átadni az elsőbbséget.

A villamos energia elosztás kérdésének megoldása két lépésben, egymástól jól elkülöníthetően történt.

Az első lényege a primer oldali párhuzamos kapcsolás, a másodiké pedig a zárt vasmag. Azt, hogy miért így történt, a feltalálók soha nem indokolták meg, de van rá logikus magyarázat. A két vezető mérnök – Déry Miksa, illetve Bláthy Ottó – Zipernowsky Károly koordinálása alatt így tudta a leghatékonyabban megszervezni és kivitelezni a fejlesztési munkákat.

A párhuzamos kapcsolással összefüggő kísérleteket Déri végezte, Bláthy pedig, teljes titoktartás mellett a zárt vasmaggal foglalkozott. Csak ezzel magyarázható, hogy az 1884 őszén, illetve 1885 év elején csak nyílt vasmagú, Gaulard féle „szekunder generátort” gyártottak, miközben már a kiállításon is meg volt a végleges, zárt vasmagú transzformátor koncepciója.

Szabadalmak


Déri kísérleteinek befejeződése után, 1885. január 2-án, Zipernowsky és Déri osztrák szabadalmat kértek „Párhuzamos kapcsolású, tetszőleges áttételű induktorokon alapuló áramelosztó rendszer” címmel  Február 18-án Déri Németországban jelentette be igényét, majd márciusban, mindketten Angliában tettek szabadalmi bejelentést.

A szabadalmak benyújtásával szinte egy időben elkezdődött a találmány megismertetése a szakmai közönséggel. Az első nyilvános ismertetést Déri tartotta 1885. februárjában Bécsben a Technologisches Gewerbe Museumban, „Indukciós készülékeken nyugvó erőátviteli és elosztási rendszer” címmel.

A bemutató még ezúttal is nyitott vasmagú, készülékekkel történt. A közönség henger alakú berendezéseket láthatott, amelyek magjának a tekercseken túlnyúló vasdrótjai a tekercs másik vége felé vissza voltak hajlítva, közelítve a teljesen zárt kivitelhez. Tüskés alakjuk miatt a feltalálók „sün”-nek becézték őket. A többször megismételt bemutatón a közönség meggyőződhetett arról, hogy az áramkörben tetszőleges mennyiségű lámpa ki, illetve bekapcsolható, az üzemben maradók zavarása nélkül. Első ízben sikerült tehát a világon a feszültség állandósítása terhelésváltozás mellett.

 

Az új áramelosztó rendszer kialakításának második lépése, hivatalos formában 1885. március 2-án

született meg, amikor Zipernowsky, Déri és Bláthy osztrák szabadalmat nyújtottak be „Újítás elektromos áramok transzformálására szolgáló indukcziós készülékeken” címmel .

A német szabadalom keltezése március 6., az angol szabadalmat pedig április 27-én adták be.

A Bláthy által szinte gyártási utasítás-szerűen kidolgozott, ábrákkal részletesen illusztrált leírás már tartalmazta a transzformátor alapvető két szerkezeti megoldását, a köpeny, illetve mag kialakítást.

 

Bár rendkívülit alkotott, Bláthy a szabadalom bevezető soraiban meglepő szerénységgel írja, hogy Ő csak fejlesztette az elődök munkáját. Ezen leírás érdekessége még az is, hogy először itt fordul elő a transzformátor név alkalmazása:

„E találmány czélja az oly indukcziós tekercsek vagy transformátorok szerkezetét javítani, a melyek elektromos váltóáramok feszültségének és erősségének transformálására szolgálnak.”

„Az eddigi indukcziós tekercseknél a mágneses erő-vonalak oly körben keringenek, a melyek egy része vasból, más – még pedig nagyobb – része ellenben levegőből áll, a mit azonban czélszerű elkerülni, mert a levegő mágneses ellenállása több százszor akkora, mint a vasé.”

„A csupán vasból álló mágneses kör előnyeit már Faraday felismerte, s később többen alkalmaztak ily zárt vasmagú indukcziós készüléket távírói célra. A jelen találmány ezen elvet – a zárt vasmag alkalmazását – különböző szerkezetű transformátorok által valósítja meg, a mely készülékek feladata egy bizonyos váltóáramú elektromos energia feszültségét és áramerősségét lehetőleg kis veszteség árán átalakítani.”

Nézzük át még egyszer a szabadalmak kronológiáját, mivel tanulságos felismerésre juthatunk az időpontok tanulmányozásával!

 

Dátum

Áramelosztó rendszer

Transzformátor

1885.január 2

osztrák szabadalom

 

február

bemutató a bécsi Technologisches Gewerbe Museumban

„Sün” alkalmazása

Február 18

német szabadalom

 

1885. március 2

 

osztrák szabadalom

március 6

 

német szabadalom

március

angol szabadalom

 

március 31

Zipernowsky előadása a Magyar Mérnök és Építész Egylet gépészeti szakosztályának ülésén „Elektromos világítás izzólámpákkal központi alállomásokról” címen-

április 27

 

angol szabadalom

 

 

 

 Látható, hogy a gyár semmit nem bíz a véletlenre, mai szóhasználattal élve kiválóan felépített marketingstratégiával, a lehető legrövidebb idő alatt igyekeznek eladható terméket, és ezzel a lehető legnagyobb profitot létrehozni a találmányaikból. Ez a szemlélet egyébként jellemzi a cég egészét a második világháborút követő állomosításig.

 

A kész termék

 

 

Az első hét transzformátorról nem található forrás, azonban  8. sorszámú, köpenyszerkezetű, 60 W teljesítményű egyetlen izzólámpa táplálására  alkalmas készüléknek fennmaradt a dokumentációja. A minimális teljesítményből  feltételezhető, hogy kizárólag mintadarab lehetett.

Sajnos az eredeti nem maradt fenn. A transzformátor  rekonstrukcióját Dr. Újházy Géza a Ganz Taranszformátorgyár egykori vezető transzformátortervezője, a transzformátor történetének (amatőr) kutatója készítette el és az ma a Magyar Elektrotechnikai Múzeum állandó kiállításán tanulmányozható.

 

 

 

Az üzemelő rendszer

 

 

A Városligetben 1885. május 2-án megnyílt a budapesti Országos Kiállítás. Az események szerencsés összetalálkozása volt, hogy a transzformátoros rendszer szabadalmaztatása és az országos kiállítás, közel azonos időpontban valósultak meg.

A Ganz cég a kiállítás köztéri villamos világítását ívlámpákkal már az előkészítés során elvállalta. Ez nem is meglepő, hiszen a gyár bemutatója már az 1883. évi bécsi elektrotechnikai kiállításon is

nagy sikert aratott. Zipernowskyék szabadalmi bejelentései után azonban egy izzólámpás, belsőtéri világítási rendszer kiépítését is megajánlották. A megnyitás előtt mintegy két hónappal érkezett ajánlatot a rendezőség óvatosan fogadta és referenciát igényelt. Ilyen referenciával azonban sem a Ganz sem más cég nem rendelkezett. Ezért a transzformátoros rendszer főpróbájaként a kiállítás területén építettek fel egy kisméretű, 60 db izzólámpát tápláló villamos hálózatot, amelyben 6 db párhuzamosan kapcsolt transzformátor működött. Az erre az alkalomra készített 1:1 áttételű transzformátorok pedig lényegében felesleges, szükség esetén könnyen kiiktatható elemei voltak

a helyszínül szolgáló istálló világításának. Ezzel ténylegessé vált a siker, a transzformátor bebizonyította létjogosultságát és nélkülözhetetlenségét.

 

Irodalom:

1.       SITKEI GYULA: AZ ELEKTROTECHNIKA MAGYAR ALKOTÁSAI.

2.       ANTAL ILDIKÓ:A MAGYARORSZÁGI VILLAMOSIPAR 1918-IG (PhD értekezés) TÉMAVEZETŐ: DR. NÉMETH JÓZSEF

3.       VÁRKÖVI JÓZSEF: MAGYAR TUDÓSOK ÉS FELTALÁLÓK

(http://uni-obuda.hu/users/varkovi.jozsef/vj/mfelt/blathy.html)

4.       http://it.wikipedia.org/wiki/Borgo_e_rocca_medievali_di_Torino

http://hu.wikipedia.org/wiki/Bl%C3%A1thy_Ott%C3%B3_Titusz