小威廉·斯坦利。

变压器和交流配电的先驱者

斯坦利

威廉·斯坦利 (1858 - 1916)是一位发明家和工程师。他开发了第一个实用程序变压器(这刺激了交流电源的发展)以及其他发展;像一个改善电表第一个金属热水瓶(真空瓶)。他大半生都生活在马萨诸塞州西部,经营着自己的企业,当时正是电力发展的黄金时代。

斯坦利是交流电源最重要的发明者之一,他的工作使他可以与爱迪生、西屋电气、特斯拉、伊利胡·汤姆森、查尔斯·布拉什等同时代的主要人物相提并论。像那个时代其他伟大的先驱一样,他喜欢修补和设计,对专利诉讼的法律困境不屑一顾,并且在这个行业有自己的一群朋友和竞争对手。

斯坦利使变压器变得实用就像爱迪生使灯泡变得实用一样——历史学家汤姆·布劳克,2014年

生活和贡献

威廉·斯坦利出生于纽约布鲁克林,在进入耶鲁大学之前就读于私立学校。他21岁开始学习法律,但不到一个学期就离开了学校,在新兴的电力领域寻找工作。这一决定标志着他多产职业生涯的开始,他的成就包括发明了现代变压器,创建了后来成为通用电气(General Electric)匹茨菲尔德工厂(pittsburgh Works)的商业企业。

斯坦利的第一份工作是在一家早期制造电报钥匙和火灾报警器的公司当电工。之后,他在一家金属电镀公司工作,后来加入了机枪的发明者、电气工业的先驱海勒姆·马克西姆。作为马克西姆的助手,斯坦利在纽约第五大道的一家商店里指导安装了美国最早的电器设备之一。

1883-斯坦利的灵感来自查尔斯·f·布拉什关于电池的研究,其中涉及到电动势的研究。斯坦利在他的笔记本上开发了交流电源电路设计,但还没有机会建立原型。这为他理解电磁学——交流电路和仪器的基础奠定了基础。

斯坦利后来写道:
“当时我预见,朦胧,可以肯定的是,但仍与平凡准确性realisze soemthing的价值,交流电可以用来产生电路和电动势监管,代替电池电动势的部队建议刷和韦斯顿和汤姆森的反抗电动势的部队。我并不是想模仿那个时候我对这项发明有完全的了解——那是后来才有的——但它是我工作的起点,直到1885年,完整的系统被开发出来。”

斯坦利说,在1885年工业成功之前的时期,需要“明确的自我信念”来继续研究交流电源,这在实验中经历了许多挫折。没有关于这项技术的有用的书籍,他把交流电源称为被鄙视和拒绝的工作

1884- Stanley搬到匹兹堡和Westinghouse一起工作。他致力于解决交流配电的问题,但没有发电机可以使用。为了实验,他“浪费”了大量的时间试图将直流电转换为交流电。

1885——发明家和实业家乔治•威斯汀豪斯得知斯坦利的成就后,提拔他为匹兹堡工厂的总工程师。正是在这段时间,法国人卢西恩·戴高乐和英国人约翰·吉布斯发明了一种交流变压器。

春天,斯坦利去找乔治·西屋,请他从欧洲订购一台西门子发电机和戴高乐和吉布斯变压器。斯坦利认为,戴高乐和吉布斯变压器在商业上没有用处。他认为他可以解决现有系统中的问题,方法是让变压器的每个线圈在电路中独立运行,并使其在电动势和转换电流方面都能自我调节。
吉瓦
乔治•威斯汀豪斯。

西屋电气指导斯坦利和他的助手,阿尔伯特·施密德奥利弗·b·Shallenberger,进行测试,以确定戴高乐和吉布斯系统的商业价值。他还安排把一些变压器和一台西门子交流发电机从英国运到匹兹堡。

在威斯汀豪斯的指导下,斯坦利设计了一个进一步的改进,包括通过制作线圈芯来固定线圈的外壳e型板,每个连续板的中心凸出部分通过重绕线圈从相反的两侧交替插入,从而允许单独的绕线,从而使线圈的绝缘性更好。

这种形式被进一步改进了阿尔伯特·施密德他把E的两个手臂的末端伸出来,以满足中心的投影。当插入这些极板时,延伸部分会暂时向上弯曲,一旦释放,每个极板就会在线圈的两侧形成一个闭合的磁路。亚博体育官方app施密德是西屋电气公司的一名瑞士机械工程师,他曾在欧洲最早的发电机和弧光灯系统上工作过。

上图和下图:斯坦利的1885原型变压器在伯克希尔哈撒韦公司博物馆



威廉·斯坦利和阿尔伯特·施密德都了解欧洲的先进技术,然后开发了第一个可靠的变压器-它使用软铁芯和可调间隙来调节二次绕组的电磁场量。

变压器



斯坦利很快就对提供给他的西门子发电机感到不满。从1885年11月5日开始,他开发了自己的径向极式交流发电机,并将图纸送到匹兹堡。

从“煤烟之城”搬出来


1885年,健康状况不佳几乎中断了他的事业——有人说他工作太辛苦了。斯坦利一直在匹兹堡工作,那是安德鲁·卡内基的钢铁城,也是美国空气质量最差的城市,它也被称为“煤烟城”,这导致了威廉·斯坦利的健康状况不佳。搬家被证明是一件变相的好事,因为这迫使他不得不搬到位于马萨诸塞州大巴林顿的家中。在这些宁静的环境中,他能够开发出一些他两年前向他的雇主乔治·西屋斯(George Westinghouse,斯坦利实验室的资助人)提出的关于新型变压器的想法。

1886的原型
大巴林顿装置中使用的19个变压器之一。1886.


这项工作的结果是,1886年3月20日,一个使用斯坦利的并联变压器的高压传输原型系统的演示。这个系统被他用来为镇上主街上的办公室和商店提供照明。点击下面的链接了解更亚博体育官方app多信息:

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世界上第一个完全成功的交流配电系统!
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Stanley的变压器获得了一项专利:“感应线圈”,专利号为349611。

威廉·斯坦利解释道富兰克林。教皇(西屋公司顾问和专利律师)那就是设计很畅销,是一个很大的进步。Pope不同意,但Westinghouse还是决定信任Stanley。

这些各种各样的发明和发现在一年内导致了高效率和优良调节质量的变压器的商业生产。

这一发展在速度和质量上都是优良的工程性能。最重要的贡献来自斯坦利。他提出了一种并联方法,在这种方法中,变压器在恒电位交流系统中是并联的,而不是像戴高乐和吉布斯的方法那样是串联的。他获得了该方法的专利,包括在变压器的初级线圈中产生的反电动势实际上等于供电电路的电动势的构造。这在现在是显而易见的,但在1886年,当交流电的原理和特性实际上还不为人所知的时候,这是一项了不起的发明,具有革命性。斯坦利的名声很大程度上依赖于这项发明。当然,斯坦利并没有在别人之前发现或发明反电动势理论。这种基本的东西在发明中很少发生。他所声称的伟大的原创价值,是建立在发现了一种对他来说是全新的理论,并将其用于构建人类事务中极为重要的结构的基础上的。简而言之,现在制造的所有变压器,实际上都是建立在与西屋公司早期产品相同的原理上的。


威廉·斯坦利(由Alfred A. Costello拍摄)Housatonic河走伟大的巴林顿土地保护协会


西屋的不正常的“团队”


在19世纪80年代和90年代初,乔治·西屋拥有一支由世界上最优秀的工程师组成的团队:威廉·斯坦利、路易斯·史迪威、阿尔伯特·施密特、本杰明·拉姆、奥利弗·沙伦伯格和尼古拉·特斯拉。与此同时,JP摩根召集了他在交流领域能找到的最好的工程师,比如查尔斯·e·l·布朗,他是多相交流电源最早的支持者之一。西屋电气在控制世界上最赚钱的市场(北美)的大部分专利方面拥有明显的优势。然而,在这成功的表象之下,却是一堆古怪而古怪的人。沙伦伯格和史迪威合作得很好,但斯坦利与其中一些人存在分歧,而特斯拉与他们中的任何一个人都难以合作。无论是天才的自我意识、公司环境还是简单的反社会行为,最终的结果都是,发明家们在试图从版税中赚取尽可能多的利润的同时,放弃自己的发明去做自己的事情。

恶化的关系


“我们会毁了你的!”-西屋电气的不明人员

乔治·威斯汀豪斯带着随从前来参观大巴林顿的工作制度,他很高兴但随着时间的推移,威廉·斯坦利和威斯汀豪斯之间的关系开始恶化。最后斯坦利和乔治为钱的事吵了起来。据说西屋的律师富兰克林·波普说服西屋放弃了斯坦利的生意。讽刺的是,Pope后来在大巴林顿的地下室查看变形金刚时被Stanley的变形金刚杀死了。

斯坦利有雄心要建立自己的电力公司,规模足以与汤姆森-休斯顿公司、爱迪生公司和西屋电气公司相抗衡。他没有被西屋电气的某个人的威胁吓倒:如果他离开,“我们会毁了你!”他在马萨诸塞州皮茨菲尔德附近开了一家店。Stanley在Cummings C. Chesney和John Forrest Kelly的帮助下生产了高质量的大型变压器,并生产了变压器的SKC线。由于旷日持久的专利战,他对电气行业的幻想破灭后,他把自己卖给了罗布林家族。斯坦利失去了对公司的控制,公司成为通用电气的一部分。切斯尼搬到斯克内克塔迪继续他的工作,而凯利(有点孤独)更喜欢独自工作。史丹利独立时代的SKC变压器在100多年后继续在纽约中部瀑布等地使用。

变形金刚


通用电气(General Electric)年


斯坦利的天才继续影响着这个行业,他为通用电气(General Electric)生产了更新、更好的配电系统。位于匹茨菲尔德的斯坦利工厂在电网诞生之时开发了新的配电系统。斯坦利的空气爆炸变压器被用在福尔松的强国和其他通用电气交流电源系统。史丹利的天才被应用于制造交流配电系统尼亚加拉大瀑布该项目由西屋电气和通用电气共同承担。

马萨诸塞州皮茨菲尔德的斯坦利工厂

斯坦利厌倦了保护专利所需要的漫长的法律斗争。作为一名工程师,他发现这些程序让人精疲力竭,令人沮丧。他晚年(1900-1916年)一直在试验其他技术。他发明了一种更好的保温瓶。他有时会参加通用电气的荣誉仪式和照片拍摄,以表彰他一生的成就,但在他的最后几年里,他已经离开了匹茨菲尔德的主要变压器工作。

斯坦利变压器工厂的遗产一直存在于马萨诸塞州的匹茨菲尔德,直到1986年通用电气关闭了这家工厂。当时,他们正在为世界各地的客户生产一些世界上最大的变压器。这些工厂是盈利的,但作为通用电气重组的一部分,它们还是被关闭了。通用电气为西屋电气的变压器操作提供了100年的技术。西屋电气的工厂在印第安纳州,一些工人搬到了那里,但一年后关闭了。如今,美国仅存的主要变压器制造业务是尼亚加拉变压器公司

我们建议您参观伯克希尔哈撒韦公司博物馆来了解更多关于斯坦利的信息。亚博体育官方app




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文章由M.Whelan, Steve Rockwell和Thomas Blalock撰写

来源:
约翰·哈蒙德的《人与伏
约翰·米勒(John Miller)的《工程师工作室》(Workshop of Engineers)
大巴林顿历史学会
维基百科
www.pittsfield-ma.org/history
照片由史密斯斯诺尼、通用电气公司摄影师和爱迪生技术中心拍摄亚慱足球网址多少
《电力制造者:蒸汽、电力和发明现代美国的人》,毛利·克莱因著,2009。
乔治·威斯汀豪斯:非犹太人的天才。昆汀·r·斯克拉贝克著
采访历史学家汤姆·布劳克。亚慱足球网址多少爱迪生技术中心。Tech Reflections口述历史档案。2014年8月


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