История развития электротехники кратко

Обновлено: 04.07.2024

Фактически все, что нас с вами окружает, тем или иным образом связано с электричеством. Замечаем, что если где-то на подстанции выключили рубильник, то сразу меняется весь привычный мир. Электричество очень плотно внедрилось в нашу жизнь, а порою сама жизнь зависит от него. С электричеством существование человека гораздо комфортнее, легче и лучше.

К сожалению, история не донесла до нас подробного текстового описания жизнедеятельности предков современного человеческого общества. Мы лишь можем строить догадки и делать предположения, на основе археологических открытий.

Для нашего исторического времени эпохальным периодом начала мощного развития изучения и использования электрического тока стал период 17-19 столетия.

Один из патриархов стоящих у подножия изучения явлений, связанных с электроэнергией, немецкий физик, философ, инженер Отто фон Герике, во второй половине 17-ого века первым наблюдал электролюминесценцию. Он изобрёл один из первых электростатических генераторов, производящих электричество трением — шар из серы, натираемый руками. Герике обнаружил свойство отталкивания однополярно заряженных предметов.

У всех на слуху привычные названия единиц измерения из области электротехники, такие как ом, ампер, вольт, фарад, ватт, герц и т.д. которые мы слышим при покупках различных девайсов и бытовой техники. Свои названия эти единицы, в подавляющем большинстве, получили от имен ученых сделавших открытие или сформулировавших законы и закономерности.

Немецкий учёный Георг Симон Ом в 1826 году сформулировал закон описывающий зависимость таких величин как напряжение и сопротивление. Ом равен сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер. Единица сопротивления названа в честь этого ученого - Ом. Решением XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 году, ом введен в международную систему единиц (СИ).

Величайшие умы, такие как – Михаил Ломоносов, Алессандро Вольта, Луиджи Гальвани, Ампер Андре-Мари и другие, все они вносили вклад в тогда еще малоизвестную науку - электротехнику.

Наука никогда не стояла на месте, от теоретических и модельных разработок она прогрессировала, встраиваясь в реалии человеческой жизни, обрастая при этом новыми идеями и новыми открытиями.

Изобретения, члена Петербургской Академии наук, Бориса Семеновича Якоби, служат ярким примером перехода от теории к используемой в деятельности человека практике. Это создание первого электродвигателя, с непосредственным вращением вала. Якоби впервые осуществил движение бота при помощи электроэнергии. Он является изобретателем коллектора для выпрямления тока электрического, гальванопластики, стрелочного и электромагнитного пишущего телеграфных аппаратов, а также первого в мире буквопечатающего телеграфного аппарата.

Далее темпы эволюции электродвигателей шли гигантскими шагами. Благодаря гениальности, инженера, физика, Николы Теслы, им была разработана конструкция двухфазного электродвигателя и генератора. В непостижимо короткий промежуток времени, на основе разработок Теслы, Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским была создана электрическая трехфазная система.

Доливо-Добровольский создал трехфазный трансформатор, трехфазный асинхронный двигатель, доказал на практике преимущества передачи трехфазного тока на расстояния. Можно сказать, что благодаря ему, асинхронный двигатель стал основным и востребованным в производственной сфере, во всем мире, принципиально не изменившись до сих пор.

На протяжении всего срока своего существования, человечество копило знания и опыт в области теоретического и практического использования электричества. Когда-то проводимые простые эксперименты со статическим электричеством, постепенно переросли в целую науку, включающую в себя многочисленные развивающиеся отрасли. Название этой науки – ЭЛЕКТРОТЕХНИКА.

Электротехника развивается, внедряясь во все научные сферы, и уже давно стала неотъемлемой частью нашей жизни. Этот прогресс несет в себе новые открытия и новые возможности для человеческой расы.

Еще в седьмом веке до нашей эры, греческий философ Фалес Милетский заметил необычное свойство янтаря – при трении о шерсть камень начинал притягивать к себе нетяжелые предметы.

В более неопределённый период времени (между 250 годом до н. э. и 250 годом н. э) произошло изобретение багдадской батареи, которое некоторые ученые считают первым гальваническим элементом.

В 17 веке Отто фон Герике соорудил первую электростатическую машину - шар из серы, который натирается руками.

Однако, до девятнадцатого века сложно говорить об электротехнике, как о науке – скорее, это были наблюдения и первые предвестники, которые позже переросли в великие открытия и полностью перевернули жизнь человечества.

XIX век

В XIX веке произошел настоящий прорыв в изучении и освоении электричества. Условно, с точки зрения становления электротехники, в девятнадцатом столетии обозначаются несколько периодов.

Зарождение научных основ электротехники

Становление электротехники

Далее, вплоть до семидесятых годов XIX века, появляются первые электрические устройства.

Одно из важнейших открытий данного этапа – явление электромагнитной индукции, которое выявил Фарадей. Затем последовали изобретения первых электрических машин постоянного и переменного токов, Якоби построил первый электродвигатель с непосредственным вращением якоря.

В этот период сформировались законы Ленца и Кирхгофа, впервые были созданы источники электрического освещения и электрические приборы, происходит зарождение электроизмерительной техники.

Тем не менее в это время электрическая энергия не получает обширного применения, так как на тот момент еще не был изобретен экономичный электрический генератор.

Электротехника – самостоятельная отрасль

После 70-х годов XIX столетия начинается эра электротехники как самостоятельной отрасли техники. Новый этап открывает изобретение электромашинного генератора с самовозбуждением.

Дальнейшее развитие электрического освещения способствовало улучшению электрических машин и трансформаторов; ближе к концу века стартовало массовое производство однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой.

В конце XIX века происходят значительные события – начинается строительство центральных электростанций переменного тока, открывается первая в мире ГЭС, разработаны трёхфазная электрическая сеть, трехфазные электрические двигатели и трансформаторы. Огромный вклад в развитие электротехники в эти годы внесли Михаил Доливо-Добровольский, Никола Тесла, Чарльз Браун и другие.

Начинается эпоха электричества: повышаются мощности и напряжения, возникают новые образы и виды электрических машин. Электрическая энергия проникает в различные отрасли производства и получает огромное распространение в различных сферах жизни.

XX век и наши дни

В начале века в России положено начало Московскому энергетическому институту – он вырос из появившейся в 1905 году специальности по электротехнике, которую ввели в Московском высшем техническом училище.

С появлением специального образования, а, следовательно, и приумножением профессиональных кадров, электротехника продолжает получать широчайшее распространение. Таким образом, развивается преобразовательная техника, а в дальнейшем и необыкновенный рост промышленной электроники.

На основе электротехники разрабатываются первые электронные вычислительные машины, без которых сложно представить сегодняшний мир.

Одно из последних достижений электротехники – беспроводная передача электричества: изобретатели смогли зажечь обыкновенную лампочку с расстояния более двух метров.

Электротехника стала незыблемой частью жизни нашего общества, надежное функционирование которой обеспечивают современные цифровые устройства релейной защиты и автоматики (РЗА).

Электротехника – крайне обширная область знаний, которая включает в себя все, что связано с использованием электрической энергии. Это и разработка схем, устройств, оборудования и компонентов, и изучение электромагнитных явлений, их практическое использование. Область применения электротехники – все сферы нашей жизни.

С чего все начиналось

История развития электротехники крепко связана с человечеством на протяжении всей истории его развития. Людей интересовали природные явления, которые они не могли объяснить. История развития электротехники – постоянные попытки повторить то, что происходило вокруг.

Изучение продолжалось долгие и долгие столетия. Но лишь в семнадцатом веке история развития электротехники начала свой отсчет с реального использования человеком полученных знаний и навыков.

Теория

Ученые, внесшие вклад в развитие электротехники, – это тысячи и тысячи имен, всех их в рамках данной статьи указать невозможно. Но существуют личности, чьи исследования помогли сделать наш мир таким, каков он есть сейчас.

Исторические данные гласят: одним из первых, кто обратил свое внимание, что после того как янтарь потереть о шерсть, он сможет притягивать предметы, был греческий философ Фалес Милетский. Свои опыты он проводил в седьмом веке до нашей эры. Никаких фундаментальных выводов, к сожалению, он сделать не смог. Но все свои наблюдения он тщательно записал и передал потомкам.

Знаменитые ученые

Впоследствии начала электротехники положили такие известные ученые, как:

Стивен Грей, проводивший опыты по передаче электричества на расстоянии. Результатом его исследований стал вывод, что предметы по-разному передают заряд.
Шарль Дюфе, который выдвинул теорию о разных типах электричества.
Голландец Питер ван Мушенбрук. Он прославился изобретением конденсатора.
Активно изучали явление Георг Рихман и Михаил Ломоносов.
Бенджамин Франклин. Этот человек остался в истории как изобретатель громоотвода.
Луиджи Гальвани.
Василий Петров.
Шарль Кулон.
Ганс Эрстед.
Алессандро Вольта.
Андре Ампер.
Майкл Фарадей и многие другие.

Энергетика

Электротехника – наука, которая содержит четыре составляющих, первой и базовой из них является электроэнергетика. Это наука о генерации, передаче и потреблении энергии. Человечество смогло успешно использовать эту технологию для своих нужд лишь в 19-м веке.

Примитивные батареи позволяли приборам работать лишь какое-то время, что не удовлетворяло амбиций ученых. Изобретателем первого прообраза генератора стал венгр Аньош Йедлик в 1827 году. К сожалению, свое детище ученый не запатентовал, и его имя осталось лишь в учебниках по истории.

Позднее динамо-машину доработал Ипполит Пикси. Устройство несложное: статор, создающий постоянное магнитное поле, и набор обмоток.

История развития электротехники и энергетики не может обойтись без упоминания имени Майкла Фарадея. Именно он изобрел первый генератор, который позволял вырабатывать ток и постоянное напряжение. Впоследствии механизмы были усовершенствованы Эмилем Штерером, Генри Уайльдом, Зенобом Граммом.

Постоянный ток

В 1873 году на выставке в Вене был наглядно продемонстрирован запуск насоса от машины, находящейся более чем в километре от него.

Электричество уверенно завоевывало мир. Человечеству стали доступны такие неведомые ранее новинки, как телеграф, электрический двигатель на автомобилях и суднах, освещение городов. Огромные динамо-машины все чаще использовали для производства электрического тока в промышленных масштабах. В городах стали появляться первые трамваи и троллейбусы. Идею постоянного тока массово внедрял известный ученый Томас Эдисон. Однако у этой технологии были и свои недостатки.

Теоретическая электротехника в трудах ученых подразумевала покрытие как можно большего количества населенных пунктов и территорий электроэнергией. Но постоянный ток имел крайне ограниченный радиус действия – порядка двух-трех километров, после чего начинались огромные потери. Немаловажным фактором перехода на переменный ток стали и габариты генерирующих машин, размером с приличный завод.

Никола Тесла

Основоположником новой технологии считается сербский ученый Никола Тесла. Всю свою жизнь он посвятил изучению возможностей переменного тока, передачу его на расстояние. Электротехника (для начинающих это будет интересным фактом) построена на основных его принципах. Сегодня в каждом доме есть одно из творений великого ученого.

Изобретатель подарил миру многофазные генераторы, асинхронный электродвигатель, счетчик и многие другие изобретения. За годы работы в телеграфной, телефонной компаниях, лаборатории Эдисона и впоследствии на своих предприятиях Тесла получил огромный опыт вследствие проведения огромного количества экспериментов.

Человечество, к великому сожалению, не получило и десятой доли открытий ученого. Владельцы нефтяных месторождений были всячески против электрической революции и любыми доступными им способами пытались остановить её продвижение.

По слухам, Никола умел создавать и останавливать ураганы, передавать электричество без проводов в любую точку земного шара, телепортировал военный корабль, и даже спровоцировал падение метеорита в Сибири. Очень неординарным был этот человек.

Электромеханика

Второй из разделов электротехники, в котором объясняется принцип преобразования энергий из механической в электрическую и наоборот, называется электромеханикой.

Первым ученым, явившим миру свои работы по электромеханике, был швейцарский ученый Энгельберт Арнольд, который в 1891 году опубликовал труд, посвященный теории и проектированию обмоток для машин. Впоследствии мировая наука пополнилась результатами исследований Блонделя, Видмара, Костенко, Дрейфуса, Толвинского, Круга, Парка.

В 1942 году венгро-американец Габриэль Крон окончательно сумел сформулировать обобщенную теорию для всех электрических машин и объединить таким образом усилия множества исследователей за последнее столетие.

Электромеханика пользовалась стабильным интересом ученых во всем мире, и впоследствии из неё возникли такие науки, как электродинамика (изучает связь электрических и магнитных явлений), механика (изучает движение тел и взаимодействий между ними), а также теплофизика (теоретические основы энергетики, термодинамику, тепломассообмен) и другие.

Основными проблемами, которые изучались в рамках исследований, являлись изучение и разработка преобразователей, вращающегося магнитного поля, линейная токовая нагрузка, постоянная Арнольда. Основные темы – электрические и асинхронные машины, различные типы трансформаторов.

Постулаты электромеханики

Основными тремя постулатами электромеханики являются законы:

электромагнитной индукции Фарадея;
полного тока для магнитной цепи;
электромагнитных сил (он же Закон Ампера).

В результате исследований ученых-электромехаников, было доказано, что перемещение энергии невозможно без потерь, все машины могут работать как в режиме двигателя, так и в качестве генератора, а также то, что поля ротора и статора всегда неподвижны относительно друг друга.

Основными формулами являются уравнения:

электрической машины;
равновесия напряжений обмоток электрической машины;
электромагнитного момента.

Системы автоматического управления

Направление неизбежно стало популярным, после того как стало ясно, что машины с успехом могут заменить человеческий труд.

Автоматическое управление – возможность манипулировать работой иных устройств или даже целых систем. Управление может производиться температурой, скоростью, движением, углами и скоростью перемещения. Манипулирование может осуществляться как в полном автоматическом режиме, так и при участии человека.

Первой машиной подобного рода можно считать агрегат, сконструированный Чарльзом Бэбиджем. При помощи информации, заложенной в перфокарты, могло производиться управление насосами при помощи парового двигателя.

Первый компьютер был описан в трудах ирландского ученого Перси Ладгейта, которые были представлены общественности в 1909 году.

Аналоговые вычислительные устройства появились аккурат перед началом Второй мировой войны. Военные действия несколько затормозили развитие этой перспективной отрасли.

Первый прообраз современного компьютера был создан немцем Конрадом Цузе в 1938 году.

На сегодняшний день системы автоматического управления, как и было задумано их изобретателями, успешно заменяют людей на производствах, выполняя самую монотонную и опасную работу.

Электроника

Следующим этапом развития электротехники стали электронные устройства, которые в миллиарды раз точнее своих аналоговых собратьев.

Далее были калькуляторы и компьютеры.

На текущем этапе жизни с электроникой связывают телефоны и планшеты. А каким будет развитие наших устройств завтра, мы можем только гадать. Но ученые работают день и ночь лишь для того, чтобы удивить всех нас и сделать жизнь немого интереснее и проще.