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A História do Transformador Elétrico

Atualizado: 29 de Ago de 2019


Transformador GE, fábrica da Harley Davidson, Milwaukee, WI, EUA, 1913

Em postagens anteriores abordamos “O que é um transformador?” e “Por que preciso de um transformador?”, agora vamos contar a sua história.


Grandes avanços tecnológicos aconteceram na segunda metade do século XIX, o período é conhecido como a “Segunda Revolução Industrial”.

Melhorias nos meios de comunicação e transporte interligaram o mundo, difundindo conhecimento, gerando grandes fluxos migratórios.

Aperfeiçoamentos na produção do aço permitiram o seu uso em larga escada na construção civil, ferrovias e maquinário pesado.

O desenvolvimento do refino de petróleo possibilitou o seu uso com fonte de energia, desdobrando nas invenções do motor a combustão interna, logo dos automóveis e aviões.

No final do século XIX era necessário a criação de um dispositivo elétrico que elevasse e rebaixasse os níveis de tensão para a transmissão de corrente alternada em sistemas de iluminação com lâmpadas incandescentes, o que hoje conhecemos como transformador elétrico.


Decidimos criar uma linha do tempo para demonstrar os eventos que desdobraram na sua invenção.


Linha do Tempo de 1831 a 1889


1831 - Michael Faraday (Inglaterra,1791-1867) e Joseph Henry (EUA, 1797-1878), comprovam experimentalmente e de forma independente o conceito de eletroímãs e as propriedades da indução eletromagnética



(Da esquerda para direita) Michael Faraday - Ilustração do experimento de Faraday (Ao introduzir o solenoide A no interior do solenoide B, se verificou o surgimento de uma corrente elétrica no solenoide B, conforme verificado pela indicação do galvanômetro C) - Joseph Henry - Eletroímã de Joseph Henry



1834 - Reverendo Nicholas Joseph Callan (Irlanda,1799-1864) influenciado pelos conceitos de Michael Faraday, começa a trabalhar na ideia de uma bobina de indução eletromagnética. O seu experimento é apresentado em 1836.



(Da esquerda para direita) Reverendo Nicholas Joseph Callan - Bobina de Indução Callan, 1836



1876 - Pavel Nikolayevich Yablochkov, também grafado como, Paul Jablochkoff, (Rússia, 1847-1894) como parte de suas patentes de iluminação de arco, descreveu um método de empregar o conceito de indução de Michael Faraday. A patente de seu sistema é reconhecida em 1877.



(Da esquerda para direita) Pavel Nikolayevich Yablochkov – Patente nº USRE9935, 1877/1891



1878 - A empresa Ganz Transelektro Co, Budapeste, Hungria usa o conceito da indução eletromagnética em seus sistemas de iluminação com lâmpadas de arco elétrico. O dispositivo tinha forma toroidal.



1880 - Sebastian Ziani de Ferranti (Inglaterra, 1864-1930) com William Thomson “Lord Kelvin” (Irlanda do Norte, 1824-1907), associados na empresa Ferranti, Thompson and Ince Limited, Hollinwood, Manchester, Inglaterra, projetam um dos primeiros sistemas iluminação em corrente alternada para a empresa London Electric Supply Corporation Limited (LESCo), faziam parte destes sistemas, bobinas de indução, então denominadas de *Flat Converter.



(Da esquerda para direita) Sebastian Ziani de Ferranti - William Thomson (Lord Kelvin) - Caderno de esboços Sebastian Ferranti, 1885 - *Flat Converter, 1886



1881 - Lucien Gaulard (França, 1850-1888) e seu financiador, John Dixon Gibbs (Inglaterra, 1834-1912), associados na empresa National Company for the Distribution of Electricity by Secondary Generators Limited, de Londres, Inglaterra, como parte de um sistema de iluminação, criam um dispositivo denominado de *Gerador Secundário. Demonstram seu protótipo no ano de 1883, no Royal Aquarium de Londres. Em 1884 o dispositivo foi apresentado na Exposição de Turim, Itália. O avanço tecnológico foi construir um núcleo de ferro deslizante que atuava como parte do circuito, alterando as características elétricas do dispositivo.



(Da esquerda para direita) Lucien Gaulard - Cartaz Exibição de Turim, 1884 - Ilustração *Gerador Secundário - *Gerador Secundário, 1883 - *Gerador Secundário, 1884.



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1881 - Charles Francis Brush (EUA, 1849-1929) em sua empresa a Brush Electric Co. em Cleveland, Ohio, EUA, desenvolve seu próprio projeto de sistema de iluminação com lâmpadas de arco elétrico, utilizando dispositivos de indução eletromagnética.


Charles Francis Brush


1882 - Gaulard e Gibbs recebem patente inglesa de seu *Gerador Secundário, sob o nº 4362. Posteriormente contestada, após uma disputa litigiosa, Gaulard e Gibbs perderam o direito a patente. Gaulard falece em 1888, Gibbs recorre da decisão, levando o caso a Câmara dos Lordes na Inglaterra no ano de 1900, a decisão é mantida. Relatos da época, afirmam que isso levou Gibbs a ruína financeira.



1883 - Em Londres, Inglaterra, o sistema Lowrie-Hall de distribuição de corrente alternada de média tensão para iluminação elétrica é implantado em pelas empresas Hammond and Co. e Eastbourne Electric Lighting Co. fazem parte deste o *Gerador Secundário de Gaulard e Gibbs.


*O termo "transformador" ainda não havia sido atribuído, só a partir de 1885 este passa a ser usado.



1885 - Ottó Bláthy (Hungria, 1860-1939), Miksa Déri (Servia, 1854-1938) e Károly Zipernowsky (Austria, 1853-1942), todos trabalhando para a empresa Ganz Transelektro Co, requerem a patente de seu dispositivo, denominado de “ZDB Transformer".



(Da esquerda para direita) Ottó Bláthy - Miksa Déri - Károly Zipernowsky - ZDB Transformer, 1885 - Patente nº US352105A, 1885



1885 - George Westinghouse Jr. (EUA, 1846-1914) adquire os projetos de Gaulard e Gibbs. Alguns *Geradores Secundários são levados para sede da empresa, Westinghouse Electric & Manufacturing Co. em Pittsburgh, Pensilvânia, EUA. O engenheiro William Stanley Jr. (EUA, 1858-1916) fica encarregado de melhorar o projeto para um sistema de iluminação elétrica em corrente alternada.



(Da esquerda para direita) George Westinghouse Jr. - William Stanley Jr.



1886 - William Stanley Jr. recebe a patente de seu dispositivo, “Induction-Coil”, está é cedida para George Westinghouse Jr.



(Da esquerda para direita) Protótipo, 1885 - Protótipo, 1886 - Patente “Induction-Coil” n° US 342553,1886



1886 – William Stanley Jr. e sua equipe na empresa Westinghouse, tornam a construção do transformador mais prática devido a aperfeiçoamentos em seu projeto, principalmente em relação ao núcleo magnético, este montado em lâminas de ferro com a forma de “E”, em intervalos ajustáveis de geometria quadrada, melhorando o fluxo magnético, tornando sua produção em série mais prática.


O transformador toroidal usado pela empresa Ganz Transelektro Co, e o Gerador Secundário de Goulard-Gibbs eram inviáveis para manufatura em larga escala, devido às limitações tecnológicas e produtivas da época.



1886 - William Stanley Jr. usa seus transformadores no sistema de iluminação da rua principal na cidade de Great Barrington, Massachusetts, EUA, essa foi uma das primeiras demonstrações de um sistema completo de distribuição de energia em corrente alternada usando transformadores elétricos.



(Da esquerda para direita) Ilustração “Lighting Main Street of Great Barrington” - Placa Comemorativa em Great Barrington, MA, EUA



1889 - Mikhail Dolivo-Dobrovolsky - (Rússia, 1861-1919), considerado com “o pai da tecnologia de corrente alternada trifásica”, então engenheiro chefe na Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft AG (AEG) de Berlin, Alemanha, em parceria com Charles Eugene Lancelot Brown (1863-1924) da empresa Maschinenfabrik Oerlikon (MFO) de Zurique, Suíça, desenvolvem o primeiro sistema de geração, transmissão e distribuição de energia em corrente alternada trifásica, ligando as cidades de Lauffen e Frankfurt, fazendo parte deste o primeiro transformador elétrico trifásico. O sistema é demostrado na Exposição de Frankfurt, Alemanha em 1891.



(Da esquerda para direita) Mikhail Dolivo-Dobrovolsky - Charles Eugene Lancelot Brown - Patente nº US422746,1990 - Cartaz Exposição Frankfurt, Alemanha, 1891



Conclusões Finais;


Definição;

Nos primeiros dispositivos a relação de transformação era de 1:1, não havia uma alteração de tensão, sua função era apenas de separação do circuito elétrico. A definição de “transformador” sugere uma diferença nesta relação, elevando ou rebaixando a tensão.


Quando o transformador foi inventado e por quem?


O conceito de indução eletromagnética foi comprovado experimentalmente em 1831, por Michael Faraday e Joseph Henry.


Entre os anos de 1876 a 1885 vários projetos foram utilizados nos sistemas de iluminação, porém sem viabilidade produtiva. Só em 1886, William Stanley Jr., então trabalhando para Westinghouse construiu o primeiro transformador produtivamente viável, aperfeiçoando projetos anteriores, concebidos por Lucien Gaulard, Sebastian Ferranti, Ottó Bláthy, Miksa Déri, Károly Zipernowsky.


O transformador trifásico que conhecemos hoje, foi concebido em 1889 por Mikhail Dolivo-Dobrovolsky e Charles Eugene Lancelot Brown.


(Da esquerda para direita) Transformador Trifásico 200 kVA 55V/20kV 40Hz - Gerador, comutação e transformador, hidrelétrica de Lauffen, Alemanha, 1891


Devemos citar os nomes de Nikola Tesla (Croácia, 1856-1943) o vencedor da "Guerra das Correntes”, que com o seu trabalho teórico e prático formam as bases para os modernos sistemas distribuição de energia em corrente alternada, impulsionando a Segunda Revolução Industrial e de Thomas Alva Edison (EUA, 1847-1931), inventor da lâmpada incandescente de filamento a vácuo, confiável e produtivamente viável em larga escala, que revolucionou os sistemas de iluminação. Suas contribuições para o desenvolvimento tecnológico e científico foram essenciais para revolução tecnológica do século XX.



(Da esquerda para direita) Nikola Tesla -Thomas Alva Edison


Na nossa opinião, não é possível apontar um único inventor, foi uma longa jornada de praticamente um século, com participação de muitas pessoas extraordinárias e que estavam muito a frente de seu tempo.


Os transformadores elétricos continuam seu processo de desenvolvimento com a evolução dos projetos e a aplicação de novos materiais, principalmente relacionados a sua isolação, com o uso da resina epóxi, nos núcleos de aço silício de alta performance, melhorando seu fluxo eletromagnético e também com os supercondutores, diminuindo a resistência em seus enrolamentos, tornando o transformador mais eficiente.



Com este relato esperamos ter ajudado a contar a “História do Transformador Elétrico”.


Até a próxima;



Fontes:

Sites;

The Edison Tech Center - http://edisontechcenter.org/

Grace's Guide to British Industrial History - https://www.gracesguide.co.uk/

Brush Transformers - https://www.brush.eu/transformers

Deutsches Museum, Munich, Germany - https://www.deutsches-museum.de/

The Berkshire Museum, Pittsfield, MA - https://berkshiremuseum.org/

Wikipedia - https://www.wikipedia.org/

TrafoWorld - http://www.trafoworld.com

Engineering and Technology History Wiki - https://ethw.org

History and Genealogy - http://www.schenectadyhistory.org

Institute of Electrical and Electronics Engineers - https://ieee.org

Livros e Artigos;

Wizard: The Life And Times Of Nikola Tesla - Autor Marc Seifer - 2016

The Power Makers: Steam, Electricity, and the Men Who Invented Modern America Paperback - Autor Maury Klein - 2009

Networks of Power Electrification in Western Society 1880-1930 – Autor Thomas Parke Hughes - 1983

Alternating Current Development in America - Journal of the Franklin Institute - Autor William Stanley - 1912

The Alternate Current Transformer - Autor J. A. Fleming- 1896

AEG - Little Chronology - 2009

History of The Transformer - Friedrich Uppenborn - 1889

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