變壓器是根據電磁感應定律，將交流電變換為同頻率、不同電壓交流電的非旋轉式電機。因此，變壓器是隨著電磁感應現象的發現而誕生，經過許多科學家不斷完善、改進而形成的。

1  變壓器的雛形—感應線圈

    1888年，英國著名物理學家弗來明(J.A.Fleming,1849-1945)在他的名著《The Alternating Current Transformers》(交流變壓器)中開宗明義地說：“At the head of this long line of illustrious investigators stand the pre-eminent names of Faraday and Henry. On the foundation-stons of truth laid done by them all subsequent builders have been content to rest”(在一大批研究變壓器的杰出人士中，領頭的是巨人法拉弟和亨利，他們奠定了真理的基石，而所有后來者則致力于大廈的完成)。

    所以，追溯變壓器的發明史，還得從法拉弟和亨利說起。

1831年8月29日，法拉第采用圖1所示的實驗裝置進行磁生電的實驗。圖1中，圓環用7/8英寸的鐵棍制成，圓環外徑6英寸；A是三段各24英尺長銅線繞成的線圈(三段間可根據需要串聯)；B是50英尺銅線繞成的2個線圈(2個線圈可以串聯)；1為電池；2為開關；3為檢流器。實驗時，當合上開關2后，法拉第發現檢流器3擺動，即線圈B和檢流器3中有電流流過。也就是說，法拉第通過這個實驗發現了電磁感應現象。法拉第進行這個實驗的裝置(法拉第感應線圈，圖2)實際上是世界上第一只變壓器雛形，以后法拉第又作了數次實驗，同年10月28日還制成了第一臺圓盤式直流發電機。同年11月24日，法拉第向英國皇家學會報告了他的實驗及其發現，從而使法拉第被公認為電磁感應現象的發現者，他也順理成章地成為變壓器的發明人。

圖1  法拉第實驗裝置原理圖(1831年8月29日)

但實際上最早發明變壓器的是美國著名科學家亨利。1830年8月，時為紐約奧爾巴尼(Albang)學院教授的亨利利用學院假期，采用圖3所示的實驗裝置進行磁生電實驗。當他合上開關K，發現檢流計P的指針擺動；打開開關K，又發現檢流計P的指針向相反方向擺動。實驗中，當打開開關K時，亨利還在線圈B的兩端間觀察到了火花。亨利還發現，改變線圈A和B的匝數，可以將大(Intensity)電流變為小(Quantity)電流，也可將小電流變為大電流。實際上，亨利這個實驗是電磁感應現象的非常直觀的關鍵性實驗，亨利這個實驗裝置也實際上是一臺變壓器的雛形。但是，亨利做事謹慎，他沒有急于發表他的實驗成果，他還想再做一些實驗。然而假期已過，他只得將這件事擱置一旁。后來他又進行了多次實驗，直到1832年才將實驗論文發表在《美國科學和藝術雜志》第7期上。但是，在此以前，法拉第

圖2  法拉第感應線圈

圖3  亨利實驗裝置原理圖(1830年8月)

首先公布了他的電磁感應實驗，介紹了他的實驗裝置，因此電磁感應現象的發明權只能歸法拉弟，變壓器的發明權也非法拉弟莫屬了。亨利雖然非常遺憾地與電磁感應現象的發現權和變壓器的發明權擦肩而過，但他在電學上的貢獻、對變壓器發明的貢獻則是有目共睹的。特別值得一提的是，亨利實驗裝置比法拉弟感應線圈更接近于現代通用的變壓器。

    從現代變壓器原理來看，法拉弟感應線圈是一只單心閉合磁路雙繞組式變壓器。由于當時沒有交流電源，所以它是一種原始的脈沖變壓器，而亨利變壓器則是一種原始的雙心開路磁路雙繞組式脈沖變壓器。

1835年，美國物理學家佩奇(C.J.Page,1812～1868)制成圖4所示的感應線圈，該線圈是世界上第一只自耦變壓器，利用自動錘的振動使水銀接通或斷開電路。在副邊線圈感生的電動勢能使一個真空管的電火花達4.5英寸長。

圖4  佩奇感應線圈原理圖

    1837年，英國牧師卡蘭(N.J.Callan)將佩奇變壓器分成無電氣連接的兩部分(圖5)，當打開開關M、斷開線圈A的電路時，則線圈B的兩端間S將會產生火花。

圖5  卡蘭感應線圈原理圖

    與法拉弟、亨利的變壓器一樣，佩奇和卡蘭變壓器都是利用斷續直流工作的設備，只能用于實驗觀察，都無實際應用價值。

    德國技師魯姆科爾夫(H.D.Ruhmkorff,1803～1877)在變壓器發明史上是一個貢獻較大的人。他生于德國，后到巴黎定居，并自設精密機械制造工場。魯姆科爾夫在理論上并無建樹，但他善于研究他人的建議，并利用他心靈手巧的特長付諸實踐，制造了一些優良的感應線圈。1842年，在Masson和Brequet的指導下，他開始對卡蘭變壓器進行研究。1850年制成第一只感應線圈(Inductorium)。1851年，他提出第一個感應火花線圈(變壓器)的專利，魯姆科爾夫感應線圈如圖6、圖7所示。鐵心用軟鐵絲制成，原邊線圈包繞在鐵心上，副邊線圈則包繞在原邊線圈上。原邊線圈由蓄電池供電，并通過一個磁化鐵心機構反復開、合水銀開關，使原邊線圈中通以脈動直流電反復改變方向。副邊線圈中則感應一個交變電流。與以前的感應線圈相比，魯姆科爾夫感應線圈有較大的改進。首先副邊線圈的絕緣更加可靠，線圈用涂漆銅線繞成，線圈層間用紙或漆稠絕緣，副邊線圈與原邊線圈則用一只玻璃管隔開；其次，魯姆科爾夫采用E.English和C.Bright的發明，將副邊線圈分成幾段，各段間彼此分開，然后串在一起。這樣可使電位差最大的點(出線端S—S)之間的距離最遠。后來，魯姆科爾夫對該線圈進行了改進，如將以前采用的水銀開關改為酒精開關，不但可消除開關火花，而且可防止氧化；此外，他還在原邊線圈接入電容器以提高感應電壓。魯姆科爾夫線圈由于功率較大，不但可用作實驗，而且還可用于放電治療。因此可以說，魯姆科爾夫感應線圈是第一個有實用價值的變壓器。 

圖6  魯姆科爾夫感應線圈示意圖

圖7  魯姆科爾夫感應線圈(1850年)

圖8  魯姆科爾夫感應線圈及復原圖

    為了獲得更大的火花，1856年，英國電工技師瓦里(C.F.Varley,1828～1883)也對卡蘭變壓器作了改進(圖9、圖10)，他采用一只雙刀雙擲開關來回改變電流方向，使線圈A中的電流交替改變方向，從而線圈B中感應出一個交變電流，因此可以說，瓦里感應線圈是交流變壓器的始祖。

圖9  瓦里感應線圈原理圖

圖10  瓦里感應線圈(1856年)

    1862年，莫里斯(Morris)、魏爾(Weave)和蒙克頓(Moncktom)取得一個將感應線圈用于交流電的專利權。

    1868年，英國物理學家格羅夫(W.R.Grove,1811～1896)采用圖9所示的裝置將交流電源V與線圈A相連，在線圈B中得到一個電壓不同的交流電流。因此格羅夫感應線圈實際上是世界上第一只交流變壓器。

圖11  格羅夫感應線圈原理圖(1868年)

    繼格羅夫之后，許多人對感應線圈進行了研究，提出了一些改進建議。例如，美國人富勒(J.B.Fuller)在19世紀70年代初對感應線圈進行了理論研究，提出感應線圈應采用閉合鐵心，原邊線圈采用并聯而不是當時大多數感應線圈所采用的串聯。但是他的想法生前只向他的上司談過，直到他死后不久，人們發現他的手稿。1879年2月，人們將他的手稿整理發表，他關于感應線圈的設想才得以公諸于世。

    1876年，俄國物理學家雅勃洛奇科夫(Л.Н.Яълочков，1847～1894)發明“電燭”，采用一只兩個繞組的感應線圈，原邊與交流電源相連，為高壓側，副邊低壓側的交流電向“電燭”供電。這只感應線圈實際上是一臺不閉合磁芯的單相變壓器。

    1882年，俄國工程師И.Ф.烏薩金在莫斯科首次展出了有升壓、降壓感應線圈的高壓變電裝置。

2  高蘭德—吉布斯二次發電機

    19世紀80年代后，交流電進入人類社會生活，變壓器的原理也為許多人所了解，人們自然而然想到將變壓器用于實際交流電路中。在這方面邁出第一步并做出重大貢獻的是法國人高蘭德(L.Gauland,1850～1888)和英國人吉布斯(J.D.Gibbs)。1882年9月13日，它們在英國申請了第一個感應線圈及其供電系統的專利(№.4362)，他們稱這種感應線圈為“Secondary generator”(二次發電機)。圖12為高蘭德—吉布斯二次發電機原理圖，原邊線圈數與副邊線圈數之比為1∶1，原邊線圈串聯，而副邊線圈均分為數段，分別與電燈1相連。高蘭德—吉布斯二次發電機(變壓器)是一種開路鐵心變壓器，它通過推進、拉出鐵心來控制電壓，原邊線圈他們仍堅持采用串聯(雖然麥克斯韋在1865年就證明，原邊線圈如果采用串聯，副邊電壓就不能單獨控制)。

圖12  高蘭德—吉布斯二次發電機原理圖

1—電燈  2—開關  3—交流電源

    1882年10月7日，他們制成了第一臺3000V/100V的二次發電機，1983年又制成一臺容量約5kVA的二次發電機在倫敦郊外一個小型電工展覽會上展出表演。當年，他們為倫敦市區鐵路提供了幾臺小型變壓器(圖13)。1884年，他們在意大利都靈技術博覽會上展出了

圖13  高蘭德—吉布斯二次發電機(1883年)

他們的變壓器，并表演了交流遠距離輸電。采用開磁路變壓器串聯交流輸電系統，將30kW、133Hz的交流電輸送到40km遠處。當年他們還售出了幾臺類似的變壓器，其中圖14為售給意大利物理學家費拉里斯(G.Ferraris,1847～1897)的實驗用變壓器。該變壓器鐵心為鐵絲組成的開路鐵心，原邊線圈由0.25mm厚銅片繞成的445個環(匝)組成，但它們在高度方向

圖14  高蘭德—吉布斯二次發電機(1884年)

分成4段，通過正前方的塞子將副邊線圈的4段串聯或并路，從而改變副邊的輸出電壓。圖15為另一種高蘭德—吉布斯二次發電機，這臺二次發電機可以通過調節輸出電壓而改變輸出功率的大小。

圖15  高蘭德—吉布斯二次發電機

1884年3月4日，高蘭德和吉布斯在美國申請第一個有關開路鐵心變壓器的專利(№.297924)—“產生和利用二次電流的裝置”(圖16)；

    1885年，高蘭德和吉布斯受崗茨工廠變壓器的啟發，研究采用閉路鐵心結構的變壓器。1886年3月6日，他們在美國申請有關閉合磁路變壓器的專利(№.351589)。圖17為1886年制造的閉路鐵心式高蘭德—吉布斯二次發電機。 

圖16  高蘭德—吉布斯在美國申請的第一個變壓器專利(№.297924)的附圖

圖17  高蘭德—吉布斯閉路鐵心式二次發電機(1886年)

3  齊伯諾夫斯基—德里—布拉什(Z-D-B)變壓器

    高蘭德—吉布斯二次發電機(變壓器)雖然開辟了變壓器的實際應用領域，但早期這種變壓器存在某些先天不足，如開路鐵心、原邊線圈串聯等。首先對此質疑和作出改進的是匈牙利崗茨工廠(Ganz)的三個年輕工程師布拉什(O.T.Blathy,1860～1939)、齊伯諾夫斯基(C.Zipernowsky, 1853～1942)和德里(M.Deri,1854～1938)。

    布拉什1883年進入崗茨工廠，長期擔任技術負責人。他一生發明頗豐，曾獲得100多項專利權，包括變壓器、電壓調整器、汽輪發電機等。布拉什是首次研究交流發電機并聯運行人之一，他還發明了許多電機設計程序和設計計算方法。另外，他在1885年首先引入單詞“Transformer”(變壓器)，這一簡明傳神的術語很快為人們所認同和接受，迅速取代以往采用的“感應線圈”、“二次發電機”等術語，一直沿用至今。

   齊伯諾夫斯基是1878年成立的崗茨工廠電氣部的奠基人之一。1893年，他提任匈牙利布達佩斯技術大學的電氣教授。他一生取得40多項專利權，曾任匈牙利電工學會主席30年。

    德里1882年加入崗茨工廠，他長期在銷售部工作，但對電機和變壓器頗有研究。他曾設計復激交流發電機，還發明了以他名字命名的雙電刷推斥式電動機—德里電動機。

    1884年，意大利都靈技術博覽會召開，布拉什和崗茨工廠一批技術人員參觀了該博覽會，見到了會上展出的高蘭德—吉布斯二次發電機。布拉什當時敏銳地覺察到這種二次發電機有很大發展前途，注意到這種變壓器的優點及不足之處。在博覽會上，布拉什曾問高蘭德：“為什么你們的二次發電機不采用閉路鐵心?”高蘭德不假思索地回答：“采用閉路鐵心非常危險，而且很不經濟。”

    1884年7月，布拉什從都靈回到布達佩斯后，立即將都靈博覽會上的所見所聞告訴了齊伯諾夫斯基和達里，他們決定立即進行變壓器的改進實驗。布拉什建議采用閉路鐵心，齊伯諾夫斯基建議將原邊線圈串聯改為并聯，并和德里一道進行研究實驗。1884年8月7日，他們在崗茨工廠實驗雜志上介紹了有關閉合磁路鐵心的變壓器(圖18)。

圖18  Z-D-B變壓器示意圖

1884年冬，德里在維也納貿易聯合會展示了他們的發明。1885年1月2日，齊伯諾夫斯基和德里在奧地利申請第一個有關并聯運行變壓器的專利(№.37/101)，圖19為該專利中的附圖。同年2月2日他們三人在奧地利和德國申請第二個變壓器專利(奧地利專利№.35/2446，德國專利№.40414)。

圖19  奧地利專利№.37/101的附圖

1884年9月16日，崗茨工廠制成的第一臺變壓器(1400W，f=Hz,120/72V，變比1.67)，它是一臺單相殼式、閉路鐵心(鐵絲)變壓器。同年，崗茨工廠還制造了另外4臺變壓器。圖20為最原始的Z-D-B變壓器。

    1885年5月1日，匈牙利布拉佩斯國家博覽會開幕，一臺150V、70Hz單相交流發電機發出的電流，經過75臺崗茨工廠5kVA變壓器(閉路鐵心，并聯，殼式)降壓，點燃了博覽會場的1067只愛迪生燈泡，其光耀奪目的壯觀場面轟動了世界。所以，后來人們把1885年5月1日作為現代實用變壓器的誕生日而加以紀念。布達佩斯博覽會使崗茨工廠名揚四海，博覽會期間工廠就接到一批訂單。

圖20  最原始的Z-D-B變壓器(1884年)

圖21和圖22分別為1885年和1887年的崗茨變壓器。從圖可以看出，它們均為心式變壓器，與現代變壓器已十分接近。

   21  Z-D-B為G.費蘭里斯實驗室制造的變壓器(1885年)(3000W，變比1∶2或1∶4)

  1885年6月至10月，Z-D-B變壓器參加了倫敦發明展覽會，并在會上作了演示。高蘭德—吉布斯公司的工程師貝爾費爾德(R.Belfield)參觀了倫敦發明展覽會，對Z-D-B變壓器很感興趣。1885年5月7日，齊伯諾夫斯基、德里和布拉什在美國申請第一個閉路鐵心

圖22  Z-D-B全金屬變壓器(1887年) (E形鐵片鐵心，4000VA，1926/105V，2.19/38A，42Hz)

變壓器及交流配電系統的專利(№.352105)。

   齊伯諾夫斯基—德里—布拉什(Z-D-B)變壓器是變壓器技術發展史上的重要里程碑，它所采用的閉路鐵心、原邊并聯等基本結構一直沿用至今。可以說Z-D-B變壓器已使現代變壓器的結構基本定型，從此變壓器正式進入交流電流的輸電、配電領域，有力地推動了交流電流的普及應用，促進了現代交流電機的發展。

1888年，崗茨工廠向德國西門子—哈爾斯克(Simens-Halske)公司轉讓變壓器專利權。不久，另外兩家德國公司也購買了崗茨工廠的變壓器專利權。1890年，法國、西班牙的公司也購買了崗茨的變壓器專利。從19世紀80年代后期開始，變壓器在歐洲迅速推廣，到1889年已總共生產1000臺變壓器，到1899年突破10000臺。在20世紀20年代前，崗茨工廠在變壓器制造領域一直保持世界領先水平。

4  變壓器技術在美國的傳播和發展

    19世紀80年代初，當歐洲人正致力于改進變壓器、探索變壓器應用領域的時候，大洋彼岸美國的愛迪生公司正沉醉于在直流電系統方面的成功及由此帶來的豐厚利潤之中，對交流電系統、對變壓器不屑一顧。但此時，由火車空氣制動器起家的威斯汀豪斯(W.Westinghouse,1846～1914)正想涉足交流電領域。1885年春，他漫游歐洲，參觀了倫敦和布達佩斯，與當時歐洲發明家也有接觸，對高蘭德—布吉斯二次發電機很感興趣，當即決定購買幾臺二次發電機。1885年5月，西屋空氣制動器公司的年輕工程師潘塔倫里(Pantaleoni)因父親病逝，回意大利奔喪，他到都靈拜會他的大學老師時，遇到正在都靈技術博覽會的高蘭德，當時高蘭德正安裝Lanzo和Circe間的交流系統。潘塔倫里對此十分感興趣，立即給威斯汀豪期打電報，報告他的觀感。威斯汀豪斯十分重視，回電潘塔倫里，要他與高蘭德聯系，買下高蘭德、吉布斯在美國申請的有關變壓器的獨家專有權。經友好協商，高蘭德同意了威斯汀豪斯的要求。

    1885年9月1日，西屋空氣制動器公司訂購的高蘭德—吉布斯二次發電機和西門子Siemens公司單相交流發電機從歐洲運到美國。

    1885年11月23日，貝爾費爾德(R.Belfield)作為高蘭德—吉布斯的全權代表到達美國匹茲堡，向西屋空氣制動器公司轉讓變壓器技術，并幫助該公司設計新型(閉路鐵心)變壓器。1886年1月5日，他到Great Barrington，幫助斯坦利(W.Stanley，時為威斯汀豪斯的助手)建設。運行Great Barrington 3000V交流輸電線。1886年3月20日，美國第一條交流輸電線建成投入運行，這標志美國電氣時代的真正開始!

    威斯汀豪斯除了以實業家膽識招攬人才、購買專利、訂購設備、發展交流電系統和變壓器外，還身體力行，潛心于變壓器的研究。1886年1月8日，他組建威斯汀豪斯電氣公司(西屋電氣公司)，大踏步地進入電氣(主要是交流電)領域，正式進入變壓器的研究和工業化生產。1886年2月，他申請了有關配電系統和閉路鐵心變壓器的2項美國專利(№.342552和№.342553)。圖23為西屋公司最早的變壓器。1888年，西屋公司制成40盞電燈用2kW變壓器。1891年，西屋公司制成第一臺充油變壓器(10kV電壓)(圖24)。

圖23  西屋公司早期變壓器

圖24  西屋公司充油變壓器(1891年)

    與威斯汀豪斯積極開拓、發展變壓器工業成為鮮明對照的，是愛迪生對變壓器的漠視和短視態度。當時，愛迪生電燈公司的電燈和直流發電機獨霸北美大陸，遠銷歐洲。愛迪生躊躇滿志，對剛剛出現的交流電供電系統既不屑一顧，又懷有一絲敵意(這為以后的美國交直流之戰埋下了種子)。1885年，愛迪生公司代表李博(J.W.Lieb)參觀都靈博覽會，見到了展出的交流電配電系統和變壓器。但李博與愛迪生一樣，是一名頑固的直流主義者，他向愛迪生打了一報告，報告了他的觀感，對會上展出的交流配電系統和變壓器橫加挑剔指責。這份報告也更堅定了愛迪生反對交流電的決心。1886年，布拉什到美國，會見愛迪生，雙方簽訂了一個協議，由愛迪生公司出資2萬美元購買崗茨工廠在美國申請的變壓器的的獨家專利使用權。但是，愛迪生公司出資壓根就不想發展交流電系統和變壓器，簽訂這項協議只不過是讓其它公司發展交流電、發展變壓器的一種策略。因此，這一紙協議的直接后果是阻礙了Z-D-B變壓器在美國的推廣應用。這種情況直到1892年，愛迪生公司合并為通用電氣公司后才得以根本改變。

    在美國變壓器發展史上，還有兩個人也作出了不可磨滅的貢獻。他們是斯坦利(W.Stanley,1856～1927)和斯特拉(N.Tesla,1856～1943)。

    斯坦利1883年開始接觸交流電，對變壓器在交流電系統中的作用有深刻的論述。他曾多次稱變壓器是“heart of the alternating current system”(交流電系統的心臟)。1883～1884年，他在自己的小型實驗室里就進行過變壓器的研究。1884年2月，他受雇于威斯汀豪斯，成為他的助手，主持設計制造交流系統及變壓器。1885年9月29日制成美國第一臺原邊線圈并聯、閉合磁路鐵心的變壓器(圖25)，并在西屋空氣制動器公司車間里進行了試驗。1885年10月23日，他在美國申請第一個有關閉路鐵心變壓器的專利(№.349612)；同年11月23日，他提出3個專利，其中2個帶變壓器的配電系統的專利(№.372943和№.372944)，1個是開路鐵心變壓器的專利(№.349611)，這4個專利都轉讓給了威斯汀豪斯。1885年12月，他主持建設美國第一個交流輸電系統—Great Barringto交流輸電系統。1886年3月20日，該系統建成投運。1890年他離開西屋電氣公司，1891年他在Pittsfield組建斯坦利電氣制造公司，繼續研制變壓器。圖26為斯坦利公司的一種商用變壓器。1891年，斯坦利公司制成25kVA商用變壓器(圖27)。1892年，斯坦利公司研制成15kV變壓器，使美國交流電輸電電壓一舉突破10kV，從而打開了高電壓輸電的大門。斯坦利也因而贏得了“電氣傳輸之父”的美名。1903年，他將公司并入GE公司。在GE公司，他繼續指導GE公司開發變壓器。因此使西屋公司和GE公司早期的變壓器技術同宗同源，都是采用殼式變壓器結構，直到1918年GE公司改用心式變壓器后，兩者才分道揚轆。

圖25  斯坦利主持設計制造的第一臺變壓器(1885年)(500V/100V)    

圖26  斯坦利公司商用變壓器

圖27  斯坦利公司25kVA變壓器(1891年)

特斯拉是譽為“電工天才”的美籍克羅地亞科學家，他在交流電系統和交流電動機方面的貢獻享譽世界。1888年，他受聘到西屋公司工作后也在變壓器方面作出了成績。1890年，他離開西屋公司自立門戶，繼續研究變壓器。圖28為1891年發明的特斯拉高頻變生器原理，圖29為特斯拉高頻變壓器復原圖。變壓器原邊線圈為12匝Φ5mm的銅線，繞在一個Φ55mm的玻璃管上。副邊線圈380匝，Φ0.2mm銅線，繞在一個Φ113mm的玻璃管上。原副邊線圈放入一個高1250px、內徑Φ412.5px的玻璃管內，浸入絕緣礦物油內。原邊線圈與振蕩電路相連，副邊線圈兩端可獲得10⁵～10⁶Hz的高頻電流，并可觀察到明顯的火花。這臺變壓器曾用于研究高頻電振蕩現象，并曾藉此觀察到集膚效應。

圖28  特斯拉高頻發生器原理圖(1891年)

5  三相變壓器的誕生

高蘭特—吉布斯二次發電機和Z-D-B變壓器都是單相變壓器，發明三相變壓器的則是被

圖29  特斯拉高頻變壓器(1891年)

　　譽為“三相交流電之父”的俄國科學家多利沃—多布羅夫斯基。1888年，他提出三相電流可以產生旋轉磁場，并發明三相同步發電機和三相鼠籠式電動機。1889年，他為解決三相電流的傳輸及供電問題，開始研究三相變壓器。與當時的單相變壓器相比，多利沃—多布羅夫斯基三相變壓器的原邊、副邊線圈并無太大差別，主要區別是在鐵心布置方面。當年，他申請第1個三相變壓器鐵心的專利，3個心柱在周向垂直對稱布置，上、下與兩個軛環相連。這種結構類似歐洲中世紀的修道院，故稱為“Tempeltype(寺院式)”，如圖30(a)所示。“寺院式”結構后來又發展出圖30(b)和圖30(c)式。1891年，西門子公司又首先采用了框式鐵心，見圖30(d)。

圖30  三相變壓器鐵心

　　世界上第一臺三相變壓器出現于1891年。當年8月，世界博覽會在德國法蘭克福(Frankfurt)召開，會議組織者為了展示交流電的輸送和應用，在175km外的德國勞芬(Lauffen)的波特蘭(Portland)水泥廠內裝設了一套三相水輪發電機組(210kVA，150r/min，40Hz，相電壓55V)，向博覽會上的1000盞電燈和一臺100馬力的三相感應電動機供電。為此，德國通用電氣公司(AEG)和瑞士奧立康(Oerlikon)廠分別為勞芬-法蘭克福工程提供了4臺和2臺三相變壓器。在勞芬，AEG公司提供了2臺三相升壓變壓器(每臺100kVA，變比為1∶160，Y-Y接)，Oerlikon工廠提供了一臺升壓變壓器(150kVA，變比為1∶155)；在法蘭克福的兩座降壓變電所，則分別裝有2臺AEG公司生產的三相降壓變壓器(變比為123∶1)向電動機供電，以及一臺Oerlikon工廠生產的三相降壓變壓器(變比為116∶1)向1000盞電燈供電。實測變壓器的最高效率已達到96%。圖31為AEG公司制造的三相變壓器。

6  其它變壓器

    除上面介紹的多種變壓器外，19世紀后期及20世紀初期，還有許多人也進行了變壓器的研究工作，制成了形形色色的變壓器，使早期變壓器異彩紛呈，也為后期各型變壓器的發展積累了寶貴的經驗和教訓。

英國科學家費蘭特(S.Z.Ferranti,1864～1930)對變壓器進行了研究，并于1885年取得有關閉合磁路變壓器專利權。1888年研制成鐵片彎成圓形組成鐵心的變壓器(圖32)。1891年制成一臺10kV/2kV的較大容量的變壓器，其鐵心由10段組成，每段鐵心均由彎成圓形的鐵片組成，各段鐵心間的間隙用作通風冷卻(圖33)。   

圖31  AEG公司三相變壓器(1891年)

圖32  費蘭特變壓器(1888年)

    1884年，英國電工學家J.霍普金森(J.Hopkinson,1849～1898)和他的弟弟E.霍普金森(E.Hopkinson,1859～1922)申請閉合磁路變壓器的專利。

    1891年，莫迪(M.W.Mordey)為布拉什(Brush)公司設計制成一臺采用疊片鐵心的變壓器(圖34)。

    美國電工學家湯姆森(E.Thomson,1853～1937)早在1879年就在弗朗克林(Franklin)學院研究過變壓器。1886年，他制成第一臺電焊變壓器，其副邊線圈為單匝，不久又制成恒流變壓器(圖35)。

迪克(Disk)和肯尼迪(R.Kennedey)發明了一種采用H形鐵心的變壓器結構(圖36)。

    1889年，英國斯溫伯恩(M.Swinburne)發明“刺猬式”油浸變壓器，這種變壓器現在仍有應用。

    除此之外，在19世紀80、90年代研究變壓器的人士還有Masson, Feldmann, W.Sturgeon, J.A.Fleming, W.B.Esson, I.Chenut, G.Ferrais, R.Ruhlman, W.Peukert, K.Zickier, G.Kapp, E.Hospitalier, F.Uppenborn, A.Urbanitzky, R.E.Crompton, K.D.Mackenzie, G.Forbes, S.Straub, F.Wilking, M.A.A.Roiti, M.Swinburne, Kittler,等等。 

圖33  費蘭特10kV/2kV變壓器(1891年)

 
圖34  莫迪疊片鐵心變壓器(1891年)

圖35  湯姆森恒流變壓器(1886年)

圖36  迪克—肯尼迪變壓器剖面圖