Уильям Стэнли-младший

Уильям Стэнли-младший (англ. William Stanley Jr.; 28 ноября 1858, Бруклин, Нью-Йорк — 14 мая 1916, Грейт-Баррингтон, Массачусетс) — американский инженер, изобретатель и предприниматель, наиболее известный созданием первого практичного трансформатора переменного тока, а также разработкой и внедрением системы распределения электроэнергии переменного тока. Его работы заложили основу для современной электроэнергетики, позволив передавать электричество на большие расстояния с минимальными потерями.

Биография

Ранние годы и образование

Уильям Стэнли родился 28 ноября 1858 года в Бруклине, штат Нью-Йорк, в семье юриста и издателя Уильяма Стэнли-старшего и Элизабет Бирч. В детстве проявил интерес к механике и электричеству, самостоятельно собирал модели паровых машин и электрических устройств. После окончания школы поступил в Йельский университет, где изучал право по настоянию отца, но параллельно посещал лекции по физике и химии. В 1881 году он оставил юридическую карьеру и устроился на работу в компанию «Western Union Telegraph Company» в Нью-Йорке, где занимался ремонтом и усовершенствованием телеграфного оборудования.

Работа в компании «Swan Electric Light Company»

В 1882 году Стэнли перешёл в компанию «Swan Electric Light Company» (дочернее предприятие британской фирмы Джозефа Свана), где занимался установкой и обслуживанием дуговых ламп. В этот период он заинтересовался проблемой передачи электроэнергии на расстояние. В 1883 году он разработал первую систему автоматического регулирования напряжения для дуговых ламп, что позволило стабилизировать их работу. Однако из-за финансовых трудностей компания обанкротилась, и Стэнли остался без работы.

Сотрудничество с Джорджем Вестингаузом

В 1884 году Стэнли обратился к изобретателю и промышленнику Джорджу Вестингаузу, который искал инженеров для развития своей компании «Westinghouse Electric Company». Вестингауз, впечатлённый идеями Стэнли, нанял его на должность главного инженера. В 1885 году Стэнли начал эксперименты с трансформаторами переменного тока, используя разработки венгерских инженеров Отто Блати, Микши Дери и Кароля Циперновского (компания «Ganz»), которые в 1885 году создали первый трансформатор с замкнутым сердечником.

Создание первого практичного трансформатора

В 1885 году Стэнли усовершенствовал конструкцию трансформатора, предложив использовать сердечник из набора изолированных друг от друга стальных пластин (шихтованный сердечник), что значительно снизило потери на вихревые токи. Он также разработал систему параллельного включения трансформаторов в сеть, что позволило подключать несколько потребителей к одному генератору. В 1886 году Стэнли построил первый в США трансформатор переменного тока, способный работать в промышленных масштабах.

Демонстрация системы в Грейт-Баррингтоне

В 1886 году Вестингауз поручил Стэнли продемонстрировать возможности системы переменного тока. Стэнли установил генератор переменного тока мощностью 500 Вт на реке Хусатоник в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс. С помощью трансформатора он повысил напряжение до 3000 В, передал электроэнергию по линии длиной около 1,2 км, а затем понизил напряжение до 500 В для питания 23 магазинов и офисов в центре города. Эта демонстрация стала первой в мире практической системой распределения электроэнергии переменного тока с использованием трансформаторов.

Основание собственной компании

В 1890 году из-за разногласий с Вестингаузом по поводу патентов и стратегии развития Стэнли покинул компанию и основал собственную фирму «Stanley Electric Manufacturing Company» в Питтсфилде, штат Массачусетс. Компания занималась производством трансформаторов, генераторов и другого электрооборудования. В 1903 году она была продана компании «General Electric», но Стэнли оставался её консультантом до конца жизни.

Изобретения и разработки

Трансформатор переменного тока

Основное изобретение Стэнли — трансформатор с шихтованным сердечником, который стал прототипом всех современных силовых трансформаторов. Он использовал замкнутый магнитопровод из тонких стальных пластин, изолированных лаком или бумагой, что резко уменьшило потери энергии. Стэнли также разработал методы расчёта обмоток и охлаждения трансформаторов.

Система распределения электроэнергии

Стэнли предложил схему, в которой высокое напряжение (до 10 кВ) передаётся по магистральным линиям, а затем понижается до безопасного уровня (110–220 В) с помощью понижающих трансформаторов, установленных непосредственно у потребителей. Эта система, известная как «трансформаторная подстанция», стала стандартом для городских электросетей.

Электродвигатели и генераторы

Стэнли разработал несколько типов электродвигателей переменного тока, в том числе асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (1890). Он также усовершенствовал конструкцию генераторов переменного тока, добавив систему автоматического регулирования напряжения.

Другие изобретения

• Электрический счётчик (1890) — устройство для учёта потреблённой электроэнергии переменного тока.
• Электрический предохранитель (1892) — плавкий предохранитель с калиброванной проволокой.
• Система электрического отопления (1895) — прототип электрического радиатора.

Война токов

Стэнли был ключевой фигурой в так называемой «войне токов» — противостоянии между сторонниками постоянного тока (Томас Эдисон) и переменного тока (Джордж Вестингауз и Никола Тесла). В 1888 году Стэнли публично продемонстрировал безопасность переменного тока, используя трансформатор для питания дуговых ламп с высоким напряжением, что опровергло утверждения Эдисона о смертельной опасности переменного тока. В 1893 году система переменного тока, разработанная при участии Стэнли, была выбрана для электроснабжения Всемирной выставки в Чикаго, что стало важной победой в «войне токов».

Поздние годы и смерть

После продажи своей компании в 1903 году Стэнли продолжал заниматься изобретательством, но уже в меньших масштабах. Он получил в общей сложности 129 патентов, в том числе на электрические печи, трансформаторы для радиосвязи и устройства для измерения электрических величин. Умер Уильям Стэнли-младший 14 мая 1916 года в Грейт-Баррингтоне от сердечного приступа. Похоронен на кладбище Маунт-Вернон в Бостоне.

Наследие и признание

• В 1913 году Стэнли был награждён медалью Эдисона Американского института инженеров-электриков (AIEE) за «выдающийся вклад в развитие электрической промышленности».
• В 1940 году его имя было включено в Зал славы инженеров-электриков.
• В 1960 году в Питтсфилде был установлен памятник Стэнли, а одна из улиц названа его именем.
• В 1995 году компания «General Electric» учредила стипендию имени Уильяма Стэнли для студентов-электротехников.

Интересные факты

• Стэнли лично руководил строительством первой в мире линии электропередачи переменного тока в Грейт-Баррингтоне, используя в качестве изоляторов фарфоровые тарелки, закреплённые на деревянных столбах.
• Он был одним из первых, кто применил трансформаторы для электропитания железных дорог (1890 год, линия Балтимор — Огайо).
• В свободное время Стэнли увлекался живописью и музыкой, играл на скрипке в любительском оркестре.

Источники

• «William Stanley Jr. — Inventor of the Transformer» — IEEE History Center
• «The Life and Work of William Stanley» — Journal of the Franklin Institute, 1917
• «A History of the Transformer» — The Electrician, 1900
• «The War of the Currents: Thomas Edison vs. George Westinghouse» — Smithsonian Institution
• Патенты США № 349 611, 349 612, 349 613 (1886)