История развития электромеханики реферат

Обновлено: 05.07.2024

Метод гармонического баланса как метод расчета нелинейных электрических цепей при периодических воздействиях был впервые введен французским ученым М. Жоли в 1911 г Кусочно-линейный метод интегрирования нелинейных дифференциальных уравнений электрических целей был предложен российским ученым Н. Д. Папалекси в 1912 г Графоаналитический метод интегрирования нелинейных дифференциальных уравнений был… Читать ещё >

теоретические основы электротехники. электромагнитное поле

П. История развития электротехники и становление курса тоэ ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Понятие проводника и непроводника электричества было введено С. Греем в 1729 г. Два вида электричества (которым впоследствии присвоили знаки + и -) установлены французским физиком Ш Ф Дюфс в 1733—1737 гг.

Французский ученый Ш. О. Кулон в 1785 г. сформулировал закон, получивший его имя. Им было введено понятие напряженности электрического поля. Понятие электрической цепи ввел итальянский физик А. Вольта в 1794 г., им же предложены электрометр и конденсатор. Вольтов столб датируют 1800 г. Серия опытов с электрической дугой, питаемой от батареи из 4200 медных и цинковых кружков, была предпринята русским академиком.

B. В. Петровым в 1802 г. Он же является основоположником электрохимии.

C. Д. Пуассоном в 1812 г.

Закон Джоуля—Ленца о тепловом действии тока сформулирован английским физиком Д. П. Джоулем (1841 г.), а также русским академиком Э. Х. Ленцем (1842 г.). В 1844 г. Э. Х. Лени сформулировал закон электромагнитной инерции. Законы (правила) Кирхгофа предложены немецким ученым ГР. Кирхгофом в 1845 г, им же впервые предложено понятие 5-функции, впоследствии (в 1937 г) использованное ПА. Дираком в работах по атомной физике.

Векторный потенциал А. индуктивность L и взаимную индуктивность И впервые применил немецкий ученый Ф Нейман в 1845 г Английский ученый Д. К. Максвелл в 1873 г. ввел понятие о токах смешения и сформулировал совокупность уравнений переменного электромагнитного поля, носящих его имя. Гипотеза Максвелла о токах смешения в совокупности с представлениями Фарадея о электромагнитном поле дала возможность Максвеллу сделать вывод о существовании электромагнитных волн, в том числе электромагнитных волн в вакууме. Теоретические работы Максвелла явились основой для того, чтобы рассматривать электромагнитное поле как самостоятельный вид материи. Однако и после работ Максвелла понадобилось еше около 25 лет, прежде чем окончательно восторжествовала точка зрения о том, что электромагнитное поле это самостоятельный вид материи.

Движение энергии в упругих средах было теоретически изучено российским ученым Н. А. Умовым в 1874 г. Понятие о массе и количестве движения электромагнитного поля введено немецким ученым М. Абрагамом в 1903 г. Первые опыты по передаче электрической энергии мощностью 4,4 кВт постоянным током на расстоянии 1 км были проведены российским инженером Ф. А. Лироиким в 1875 г. В 1882 г. французский инженер М. Дспре передавал электрическую энергию мощностью 2,2 кВт на расстояние 57 км при напряжении 2 кВ.

Движение энергии в электромагнитном поле теоретически было изучено английским ученым Д. Пойнтингом в 1884 г. Российский инженер и ученый М О. Доливо-Добровольский разработал все основные элементы трехфазной системы передачи энергии. Им был разработан к 1889 г. трехфазный двигатель, трехфазный генератор и трансформатор и осуществлена передача энергии трехфазным током на расстоянии в 175 км (напряжение 15 кВ, мощность установки 150 кВА).

Российский ученый А. Г. Столетов известен открытием фотоэффекта исследованием электрического разряда в газе и исследованием свойств ферромагнитных материалов (1872 г.) [16, "https://referat.bookap.info"].

Приведем сведения о времени появления до сих пор не упомянутых основополагающих математических и общетеоретических работ, имеющих непосредственное отношение к курсу ТОЭ.

Теорема свертки впервые была сформулирована российским ученым П. Л. Чебышевым в 1867 г. Интеграл Дюамеля (французский ученый) датируют 1883 г. Основы теории устойчивости движения были созданы российским академиком А. М. Ляпуновым в 1892 г Операторный метод на основе преобразования Коши был введен в электротехнику английским ученым О Хевисайдом в 1892—1912 гг. В тот же период Хевисайдом была введена в обращение единичная функция. Спектральные представления функций времени и связь спектра функции с энергией — теорему Рейли — датируют 1894 г. Одним из первых, кто применил спектральные представления к электрическим колебаниям, был российский ученый Н. Н Андреев (1915 г).

Символический (комплексный) метод расчета электрических цепей синусоидального тока предложен американским ученым Ч. Штейнметцем в 1894 г. Штейнметц известен также своими исследованиями ферромагнитных материалов и другими работами.

В.Г. Мироновым, начиная с 1970 г, опубликован ряд работ по методам анализа и синтеза электрических цепей, основанных на применении методов матричной алгебры и электронных вычислительных машин.

Первые работы по структурному анализу и теории сигнальных графов выполнены российским ученым Б. Н. Петровым в 1945 г и американским ученым С. Мезоном в 1953 г. Применение метода интегральных уравнений к задачам теории поля осуществлено российскими учеными Г. А. Гринбергом в 1948 г. и впоследствии В. М. Алехиным , О. В. Тозони . Э. В. Колесниковым , К. С. Демирчяном и др. Метод конечных элементов был предложен в работе Тернера, Клужа, Мартина и Толпа в 1956 г. Приоритет исследования задач теории различных полей на моделях принадлежит российским ученым академикам, А Н. Крылову и Н. Н. Павловскому .

Первым в Росси высшим учебным заведением электротехнического профиля было основанное в 1886 г. Петербургское техническое училище телеграфных инженеров, которое через пять лет было преобразовано в Петербургский электротехнический институт.

Первая в России электротехническая школа для рабочих была организована в Петербурге в 1896 г. Первое электротехническое училище на уровне техникума было организовано в Москве в 1907 г. В его организации деятельное участие принимал один из основателей электротехнического образования в России профессор Л. И. Сиротинский .

В настоящее время учебники и учебные пособия издаются авторами, работающими (или работавшими) в Московском энергетическом институте. Московском институте радиотехники. электроники и автоматики, Санкт-Петербургском политехническом институте, Московском авиационном институте, Санкт-Петербургском электротехническом институте и других вузах. Кроме коллективов московских и санкт-петербургских ученых заметный вклад в ргивитие курса ТОЭ вносят коллективы ученых Киева, Таганрога. Новочеркасска, Новосибирска, Минска, Львова и многих других городов.

В период с 1915 г. по 1935 г. курс ТОЭ формировался в основном под влиянием энергетики, связи, светотехники, электромашиностроения. В последующий период— примерно с 1936 по 1950 г. — под влиянием радиотехники, автоматики и телемеханики. В последующие годы на курсе ТОЭ в значительной мере сказалось развитие электроники, вычислительной техники и теории информации.

Решающая роль в современном научно-техническом прогрессе принадлежит электрификации. Как известно, под электрификацией понимается широкое внедрение электрической энергии в инородное хозяйство и быт, и сегодня нет такой области техники, в том или ином виде не использовалась бы электрическая энергия а в будущем ее применение будет еще более расширяться. Под электротехникой в широком смысле слова подразумевается часть науки и техники, использующая электрические и магнитные явления для практических целей.

Это общее определение электротехники можно раскрыть более подробно, выделив те основные области, в которых используются электрические и магнитные явления: преобразование энергии природы (энергетическая); превращение вещества природы (технологическая); получение и передача сигналов или информации (информационная). Поэтому более полно электротехнику можно определить, как область науки и техники, использующую электрические и магнитные явления для осуществления процессов преобразования энергии и превращения вещества, а также для передачи сигналов и информации.

В последние десятилетия из электротехники выделилась промышленная электроника с тремя ее направлениями: информационное, энергетическое и технологическое, которые с каждым годом приобретают все большее значение в ускорении научно-технического прогресса.

В развитии электротехники условно можно выделить следующие шесть этапов:

1. Становление электростатики (до 1800 г.). К этому периоду относятся первые наблюдения электрических и магнитных явлений, создание первых электростатических машин и приборов, исследования атмосферного электричества, разработка первых теорий электричества, установление закона Кулона, зарождение электромедицины.

3. Зарождение электротехники (1830—1870 гг.). Самым знаменательным событием этого периода явилось открытие М. Фа-радеем явления электромагнитной индукции, создание первого электромашинного генератора. Разрабатываются разнообразные конструкции электрических машин и приборов, формулируются законы Ленца и Кирхгофа, создаются первые источники электрического освещения, первые электроавтоматические приборы, зарождается электроизмерительная техника. Однако широкое практическое применение электрической энергии было невозможно из-за отсутствия экономичного электрического генератора.

Однако однофазные двигатели были непригодны для целей промышленного электропривода.

Одновременно разрабатываются способы передачи электрической энергии на большие расстояния посредством значительного повышения напряжения линий электропередач. Дальнейшее развитие электрического освещения способствовало совершенствованию электрических машин и трансформаторов; в середине 80-х гг. началось серийное производство однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой (М. Дери, О. Блати, К. Ципернов-ский). Идея П. Н. Яблочкова о централизованном производстве и распределении электроэнергии претворяется в жизнь, начинается строительство центральных электростанций переменного тока.

Однако развивающееся производство требовало комплексного решения сложнейшей научно-технической проблемы: экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния и создания экономичного и надежного электрического двигателя, удовлетворяющего требованиям промышленного электропривода. Эта проблема была успешно решена на основе многофазных, в частности трехфазных систем.

5. Становление и развитие электрификации (с 1891 г.). Важнейшей предпосылкой разработки трехфазных систем явилось открытие (1888 г.) явления вращающегося магнитного поля. Первые многофазные двигатели были двухфазными. Трехфазная система оказалась наиболее рациональной, так как имела ряд преимуществ как перед однофазными цепями, так и перед другими многофазными системами.

В разработку трехфазных систем большой вклад сделали ученые и инженеры разных стран. Но как будет показано далее, наибольшая заслуга принадлежит М. О. Доливо-Добровольскому, сумевшему придать своим работам практический характер, создавшему трехфазные синхронные генераторы и асинхронные двигатели, трансформаторы. Убедительной иллюстрацией преимуществ трехфазных цепей была знаменитая Лауфен-Франк-фуртская электропередача (1891 г.), сооруженная при активном участии Доливо-Добровольского.

С этого времени начинается бурное развитие электрификации: строятся мощные электростанции, возрастает напряжение электропередач, разрабатываются новые конструкции электрических машин, аппаратов и приборов. Электрический двигатель занимает господствующее положение в системе промышленного привода.

Процесс электрификации постепенно охватывает все новые области производства: развивается электрометаллургия, электротермия, электрохимия.

Электрическая энергия начинает все более широко использоваться в самых разнообразных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и в быту.

Широкое применение переменного тока потребовало теоретического осмысления и математического описания физических процессов, происходящих в электрических машинах, линиях электропередач, трансформаторах.

Расширяются исследования явлений в цепях переменного тока с помощью векторных и круговых диаграмм. Огромную прогрессивную роль в анализе процессов в цепях сыграл комплексный метод, предложенный в 1893—1897 гг. Ч. П. Штейнмецом. С развитием крупных энергосистем и увеличением дальности электропередач возникла серьезная научно-техническая проблема обеспечения устойчивости параллельной работы генераторов электростанций, которая была решена отечественными и зарубежными учеными. Теоретические основы электротехники становятся базой учебных дисциплин в вузах и фундаментом научных исследований в области электротехники.

6. Зарождение и развитие электроники (первая четверть XX в.) Рост потребности в постоянном токе (электрохимия, электротранспорт и др.) вызвал необходимость в развитии преобразовательной техники, что привело к зарождению, а затем бурному развитию промышленной электроники.

Электротехника становится базой для разработки автоматизированных систем управления энергетическими и производственными процессами. Создание разнообразных электронных, в особенности микроэлектронных устройств позволяет коренным образом повысить эффективность автоматизации процессов вычислений, обработки информации, осуществлять моделирование сложных физических явлений, решение логических задач и др. при значительном снижении габаритов, устройств, повышении их надежности и экономичности.

Значительный прогресс в электронике наметился после создания больших интегральных схем (БИС), быстродействие их измеряется миллиардными долями секунды, а минимальные размеры составляют 2—3 мкм.

Внедрение БИС привело к созданию микропроцессоров, осуществляющих цифровую обработку информации по программе, и микро ЭВМ.

Быстрое развитие микроэлектроники обусловило возникновение и заметный прогресс новой области науки и техники — информатики.

Уже в начале 80-х гг. как в нашей стране, так и за рубежом стали изготовлять микропроцессоры и микроЭВМ в одном кристалле. Все это дает огромный эффект в повышении надежности, снижении габаритов и потребляемой энергии микроэлектронных устройств, используемых в различных производственных процессах, автоматизированных систем управления, на транспорте, в бытовых устройствах.

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.

К 1830 году было открыто явление электрического тока, а также были изучены основы его функционирования, разработан ряд закономерностей и поставлены первые опыты. И уже к 1870 году на основе данных исследований был сконструирован первый промышленный электрический генератор. После его успешного использования начались исследования многофазных систем, призванные усовершенствовать производительность и мощность электрогенераторов. В этот момент зарождается электроэнергетика и развиваются первые электростанции. В 1891 году была решена задача по передаче электроэнергии на небольшие расстояния, что привело к промышленному выпуску трансформаторов и асинхронных двигателей. С приходом нового века началась и электрификация, которая принесла комфорт в жизнь людей.

Работа содержит 1 файл

Реферат.doc

студента 1 курса ИДПО

Шабалин Сергей Викторович

Маренков Владислав Анатольевич

Шабалин Сергей Викторович

Электротехника – наука, которая охватывает производственные вопросы передачи, формирования, потребления и распределения электрической энергии.

Первые замеры магнитных и электрических явлений производились даже в древности, но лишь в 19 веке возникли условия практического применения электричества и магнетизма. Любопытство к данным явлениям было связано с их необычностью и попыткой при помощи экспериментальных методов исследовать данную область науки.

Электротехника в качестве самостоятельной науки существует примерно полтора столетия. В 1800 году был изобретен первый источник электрического тока. Данный период отмечен также становлением электростатики.

Таки образом, электротехника, хоть и является молодой наукой, уже успела добиться ошеломляющего прогресса.

Для того чтобы детально рассмотреть вопрос о том, как развивалась электротехника и электроэнергетика, вначале рассмотрим, что представляет, из себя сама электротехника. Электротехника это особая наука, которая использует электроэнергетические явления в своей работе, для своих определенных целей.

Электрические и магнитные явления наблюдались еще в глубокой

древности. История светотехники насчитывает немногим более полутора

столетий. Её начало относят к моменту создания первого электрохимического генератора в 1800 г. До этого были сделаны только первые шаги по созданию простейших электростатических машин и приборов и установлению некоторых закономерностей в области статического электричества и магнетизма.

С 1800 по 1830 г. происходило изучение действий электрического тока,

был установлен ряд закономерностей в области электромагнетизма, а также

проведены первые опыты по практическому применению электричества.

В это время разрабатываются основы электродинамики, закладывается фун-

дамент электротехники. Эти годы считают первым этапом развития электро-

Второй этап развития электротехники (1831–1870) начался с открытия

электромагнитной индукции, а завершился созданием первого промышленного электрического генератора.

Третий этап (1870–1891) ознаменовался внедрением в промышленность

электромашинного генератора постоянного тока и завершением исследований в области многофазных систем. Это период интенсивного развития электротехники в условиях децентрализованного производства электроэнергии и начального развития электростанций. В это время начинается становление

электротехники как самостоятельной отрасли.

Решение проблемы передачи электроэнергии на расстояние, разработка

промышленных типов трансформатора и асинхронного двигателя создали

предпосылки для широкого развития электрификации. С этого времени на-

чинается четвертый этап в развитии электротехники, продолжающийся до

Остановимся кратко на важнейших открытиях, способствовавших становлению электростатики.

Первые наблюдения электрических и магнитных явлений относятся

к VI–VII вв. до нашей эры. В течение многих веков представления о сущности этих явлений были весьма примитивными. Несмотря на это, магнит нашел практическое применение еще до нашей эры в странах древнейших культур – Китае и Индии.

Первое научное сочинение в этой области принадлежит У. Гильберту,

трических машин и приборов. Были разработаны первая электростатическая

Создание первых электроизмерительных приборов положило начало

установлению количественных закономерностей в области электромагнитных явлений. Большое значение имели работы, выявившие электрическую природу грозовых явлений в атмосфере, а также разработка теорий электричества (М. В.

Ломоносов, Б. Франклин) и создание разнообразных молниеотводов (М. В. Ломоносов, Б. Франклин, П. Дивиш).

Для практики наиболее удачными оказались опыты по использованию

электричества в медицинских целях. В многочисленных трудах конца XVIII

– начала XIX в. описывались разнообразные электростатические машины и

приборы, предназначенные для электролечения. Эти работы немало способст-

вовали расширению знаний в области электричества, установлению влияния

электрических разрядов на организм животных и человека, выявлению элек-

троизоляционных свойств стекла, сургуча, смолы, хлопчатобумажных тканей,

2. Развитие электроэнергетики

Электротехнические устройства не выходили за пределы лабораторий,

пока не было у массового потребителя достаточно мощного и экономичного

источника электрической энергии. В 1870 г. такой источник был создан. Сле-

дующие за этой датой 15–20 лет прошли как годы зарождения основных

электротехнических устройств массового промышленного и бытового назна-

чения, как годы становления новой отрасли техники. Это был поистине героический период истории электротехники.

До 70-х годов XIX в. энергетическая техника характеризовалась преимущественно примитивной паровой машиной. Паросиловые установки создавались на каждом, даже небольшом, промышленном предприятии. При этом возникал ряд существенных трудностей : большие затраты на сооружение котельной и машинного отделения; громоздкость установок; их опасность в пожарном отношении. Привод многочисленных отдельных исполнительных механизмов нужно было осуществлять с помощью громоздких трансмиссий.

Поэтому все более ощущалась необходимость в экономичных двигателях малой мощности. В результате создаются принципиально новые двигатели -внутреннего сгорания и электрические. Но последние были непригодны для промышленного привода, и поэтому основное применение электроэнергия находит для освещения.

Электрическое освещение - первое массовое энергетическое применение электрической энергии - сыграло исключительно важную роль в становлении электроэнергетики и превращении электротехники в самостоятельную отрасль техники.

В течение первой половины XIX в. господствующее положение занимало газовое освещение, имевшее существенное преимущество перед лампами с жидким горючим : централизация снабжения установок светильным газом; сравнительная его дешевизна; простота газовых горелок и их обслуживания.

Но по мере развития производства, роста городов, строительства крупных производственных зданий, гостиниц, магазинов и прочих помещений оно все менее удовлетворяло требованиям практики, так как было опасно в пожарном отношении, вредно для здоровья, а сила света отдельной горелки была мала.

Особенно эти недостатки стали сказываться на крупных предприятиях с большим числом рабочих, занятых на производстве 12-14 часов в сутки, вызывая резкое снижение производительности труда.

От указанных недостатков было свободно электрическое освещение. Конструирование источников электрического освещения шло в двух

направлениях: использование электрической дуги (дуговые лампы) и явления накаливания проволоки током (лампы накаливания).

В ходе разработки дуговых ламп возникла задача регулирования расстояния между электродами. Поэтому вся история дуговых ламп представляет собой по существу разработку конструкций различных регуляторов.

Дальнейший прогресс электроосвещения был связан с изобретением лампы накаливания, которая оказалась более удобным источником света, имеющим лучшие экономические и световые показатели.

В 1870-75 гг. А.Н. Лодыгин разработал несколько типов ламп накаливания. В первых конструкциях в качестве тела накаливания применялся ретортный уголь, помещавшийся в стеклянный баллон. Для увеличения времени горения затем было предложено ставить несколько стерженьков.

Эдисон, ознакомившись с лампой Лодыгина, также заинтересовался проблемой электроосвещения. В 1879 г. им была предложена конструкция с угольной нитью и винтовым цоколем. Он же разработал основные виды электроустановочных материалов, необходимых для устройства и монтажа освещения лампами накаливания.

В 1893 - 94 гг. Лодыгин запатентовал лампы накаливания с нитями из тугоплавких металлов, в том числе и с вольфрамовой нитью.

В 70-80-х годах XIX века процесс производства электроэнергии еще не был отделен от процесса ее потребления. Электростанции, обеспечивающие электроэнергией ограниченное число потребителей, назывались блок-станциями. 1

В связи с трудностями регулирования системы дугового освещения на первых порах строились специализированные блок-станции : одни для дуговых ламп; другие для ламп накаливания.

Развитие первых электростанций было сопряжено с преодолением трудностей не только научно-технического, но и волюнтаристского и конъюнктурного характера. Так, городские власти запрещали сооружение воздушных линий, опасаясь за внешний вид города. Газовые компании всячески подчеркивали действительные и мнимые недостатки нового рода освещения.

Начало современного этапа в развитии электротехники относится к 90-м годам XIX века, когда была решена комплексная энергетическая проблема, соединившая в себе технические основы электропередачи и электропривода.

Это решение было найдено в применении многофазных цепей, из которых многолетняя практика сделала выбор в пользу цепей 3-х фазных.

Наиболее интересными и новыми элементами 3-х фазной системы явились электродвигатели."Героический" период электротехники завершился на рубеже XIX и XX столетий.

Все основные технические устройства, предназначенные для производства, распределения и использования электрической энергии, были предложены и доведены до промышленного применения.

Потребность в производстве больших количеств электроэнергии оказала влияние на всю первичную энергетику: теплоэнергетику и гидроэнергетику.

Коренные усовершенствования и в той, и в другой области первичной энергетики были тогда уже, главным образом, связаны не с непосредственным использованием в промышленности тепла и энергии воды, а с созданием первичных двигателей электростанций.

Правда, несколько позднее тепловые электростанции стали рассматриваться как фабрики по производству электрической и тепловой энергии на равных началах (так называемые теплоэлектроцентрали - ТЭЦ).

Для проведения проводов и кабелей необходимы были люди, которые бы разбирались в электричестве. Так появилась профессия электрика. Однако с

появлением все более разных электрических приборов, усложнением электротехники профессия разветвляется на множество специальностей: электромонтажник, электромеханик по ремонту оборудования (в зависимости от специализации), электромонтер, техник-электрик, электрослесарь и др. На сегодняшний день существует несколько десятков специальностей электрика.

Читайте также: