Elektrotechnika je mimoriadne široká oblasť vedomostí, ktorá zahŕňa všetko, čo súvisí s využívaním elektrickej energie. Patrí sem vývoj obvodov, prístrojov, zariadení a komponentov a štúdium elektromagnetických javov, ich praktické využitie. Rozsah elektrotechniky je vo všetkých sférach nášho života.
Ako to všetko začalo
História rozvoja elektrotechniky je úzko spätá s ľudstvom počas celej histórie jeho vývoja. Ľudia sa zaujímali o prírodné javy, ktoré si nevedeli vysvetliť. História vývoja elektrotechniky - neustále pokusy opakovať to, čo sa stalo okolo.
Štúdia pokračovala dlhé a dlhé storočia. Ale až v sedemnástom storočí sa začala história rozvoja elektrotechniky odpočítavať od skutočného využitia nadobudnutých vedomostí a zručností človekom.
Teória
Vedcov, ktorí prispeli k rozvoju elektrotechniky, sú tisíce a tisíce mien, nie je možné ich všetkých vymenovať v rámci tohto článku. aleexistujú jednotlivci, ktorých výskum pomohol urobiť náš svet tým, čím je dnes.
Historické údaje hovoria: jeden z prvých, kto obrátil svoju pozornosť na skutočnosť, že po otretí jantárom o vlnu môže priťahovať predmety, bol grécky filozof Thales z Milétu. Svoje experimenty uskutočnil v siedmom storočí pred Kristom. Žiaľ, nedokázal vyvodiť žiadne zásadné závery. Ale starostlivo zaznamenal všetky svoje pozorovania a odovzdal ich potomstvu.
Ďalší názov v podmienenom zozname „elektrickí vedci a ich vynálezy“sa objavil až v roku 1663, keď Otto von Guericke skonštruoval stroj v meste Magdeburg, čo bola guľa, ktorá dokázala nielen priťahovať, ale aj odpudzovať objekty.
Slávni vedci
Následne položili začiatok elektrotechniky takí slávni vedci ako:
- Stephen Gray, ktorý robil experimenty s prenosom elektriny na diaľku. Výsledkom jeho výskumu bol záver, že predmety prenášajú náboj odlišne.
- Charles Dufay, ktorý predložil teóriu rôznych typov elektriny.
- Holanďan Peter van Muschenbroek. Preslávil sa vynálezom kondenzátora.
- Georg Richmann a Michail Lomonosov tento fenomén aktívne študovali.
- Benjamin Franklin. Tento muž sa zapísal do histórie ako vynálezca bleskozvodu.
- Luigi Galvani.
- Vasily Petrov.
- Karlov prívesok.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday a mnohí ďalší.
Energia
Elektrotechnika je veda, ktorá obsahuje štyri zložky, z ktorých prvou a základnou je elektroenergetika. Je to veda o výrobe, prenose a spotrebe energie. Ľudstvo dokázalo úspešne využiť túto technológiu pre svoje potreby až v 19. storočí.
Primitívne batérie umožňovali zariadeniam fungovať len chvíľu, čo nespĺňalo ambície vedcov. Vynálezcom prvého prototypu generátora bol v roku 1827 Maďar Anosh Jedlik. Žiaľ, vedec si svoje duchovné dieťa nepatentoval a jeho meno zostalo len v učebniciach dejepisu.
Neskôr dynamo upravil Hippolyte Pixie. Zariadenie je jednoduché: stator, ktorý vytvára konštantné magnetické pole, a súbor vinutí.
História rozvoja elektrotechniky a energetiky sa nezaobíde bez uvedenia mena Michaela Faradaya. Bol to on, kto vynašiel prvý generátor, ktorý umožnil generovať prúd a konštantné napätie. Následne mechanizmy vylepšili Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
V roku 1873 bolo na výstave vo Viedni jasne demonštrované spustenie čerpadla zo stroja vzdialeného viac ako kilometer.
Elektrina s istotou dobyla svet. Ľudstvo má prístup k takým predtým neznámym novinkám, ako je telegraf, elektromotor na autách a lodiach a osvetlenie miest. Obrovské dynamá sa čoraz častejšie používali na výrobu elektriny v priemyselnom meradle. V mestách sa začali objavovať prvé električky a trolejbusy. Myšlienku jednosmerného prúdu masívne predstavil slávny vedec Thomas Edison. Táto technológia však mala aj svoje nevýhody.
Teoretická elektrotechnika v prácach vedcov znamenala pokryť elektrinou čo najviac osád a území. Jednosmerný prúd mal však extrémne obmedzený dosah - asi dva alebo tri kilometre, po ktorých začali obrovské straty. Dôležitým faktorom pri prechode na striedavý prúd bola oceľ a rozmery generátorových strojov, veľkosť slušnej továrne.
Nikola Tesla
Srbský vedec Nikola Tesla je považovaný za zakladateľa novej technológie. Celý svoj život zasvätil štúdiu možností striedavého prúdu, jeho prenosu na diaľku. Elektrotechnika (pre začiatočníkov to bude zaujímavý fakt) je postavená na svojich základných princípoch. Dnes má každý domov jeden z výtvorov veľkého vedca.
Vynálezca dal svetu viacfázové generátory, asynchrónny elektromotor, počítadlo a mnoho ďalších vynálezov. V priebehu rokov v telegrafe, telefónnych spoločnostiach, Edisonovom laboratóriu a neskôr vo svojich podnikoch Tesla získal veľa skúseností vďaka obrovskému množstvu experimentov.
Ľudstvo, žiaľ, nedostalo ani desatinu z objavov vedca. Majitelia ropných polí boli všetkými možnými spôsobmi proti elektrickej revolúcii a snažili sa zastaviť jej postup akýmikoľvek prostriedkami, ktoré mali k dispozícii.
Podľa klebiet by Nikola mohlavytvárať a zastavovať hurikány, prenášať elektrinu bez káblov kdekoľvek na svete, teleportovať vojnovú loď a dokonca vyvolať pád meteoritu na Sibíri. Tento muž bol veľmi výnimočný.
Ako sa neskôr ukázalo, Nikola mala v stávke na striedavý prúd pravdu. Elektrotechnika (najmä pre začiatočníkov) v prvom rade spomína svoje princípy. Ukázalo sa, že mal pravdu, že elektrinu je možné dodávať tisíce kilometrov ďaleko iba pomocou drôtov. V prípade stáleho „brata“musia byť elektrárne umiestnené každé dva až tri kilometre. Okrem toho musia byť neustále servisované.
Dnes má jednosmerný prúd stále miesto pre elektromobily – električky, trolejbusy, elektrické lokomotívy, motory v priemyselných podnikoch, v batériách, nabíjačkách. Vzhľadom na vývoj techniky je však pravdepodobné, že „permanentka“čoskoro zostane len na stránkach histórie.
Elektromechanika
Druhá sekcia elektrotechniky, ktorá vysvetľuje princíp premeny energie z mechanickej na elektrickú a naopak, sa nazýva elektromechanika.
Prvým vedcom, ktorý svetu odhalil svoju prácu o elektromechanike, bol švajčiarsky vedec Engelbert Arnold, ktorý v roku 1891 publikoval prácu o teórii a návrhu vinutia pre stroje. Následne bola svetová veda doplnená o výsledky výskumu Blondela, Vidmara, Kostenka, Dreyfusa, Tolvinského, Kruga, Parka.
V roku 1942 Maďar-AmeričanGabrielovi Kronovi sa napokon podarilo sformulovať zovšeobecnenú teóriu pre všetky elektrické stroje a zjednotiť tak úsilie mnohých výskumníkov za posledné storočie.
Stabilnému záujmu vedcov na celom svete sa tešila elektromechanika a následne také vedy ako elektrodynamika (študuje vzťah medzi elektrickými a magnetickými javmi), mechanika (študuje pohyb telies a interakcie medzi nimi), ale aj tepelné fyzika (teoretické základy energie, termodynamika, prenos tepla a hmoty) a iné.
Hlavné problémy, ktoré sa skúmali v rámci výskumu, boli štúdium a vývoj prevodníkov, rotujúceho magnetického poľa, lineárneho prúdového zaťaženia, Arnoldovej konštanty. Hlavnými témami sú elektrické a asynchrónne stroje, rôzne typy transformátorov.
Postuláty elektromechaniky
Hlavné tri postuláty elektromechaniky sú zákony:
- Faradayova elektromagnetická indukcia;
- plný prúd pre magnetický obvod;
- elektromagnetická sila (aka Ampérov zákon).
Výsledkom výskumu elektromechanických vedcov bolo dokázané, že pohyb energie nie je možný bez strát, všetky stroje môžu fungovať ako motor aj ako generátor a že polia rotora a statora sú vždy nehybne vo vzťahu k sebe priateľovi.
Základné vzorce sú rovnice:
- elektrický stroj;
- napäťová rovnováha vinutí elektrického stroja;
- elektromagnetický krútiaci moment.
Automatické riadiace systémy
Smer sa nevyhnutne stal populárnym, keď sa ukázalo, že stroje môžu úspešne nahradiť ľudskú prácu.
Automatické ovládanie – možnosť manipulovať s prevádzkou iných zariadení alebo dokonca celých systémov. Ovládanie je možné vykonať podľa teploty, rýchlosti, pohybu, uhlov a rýchlosti jazdy. Manipuláciu je možné vykonávať v plnoautomatickom režime aj za účasti osoby.
Za prvý stroj tohto druhu možno považovať jednotku navrhnutú Charlesom Babageom. Pomocou informácií na diernych štítkoch bolo možné čerpadlá ovládať pomocou parného stroja.
Prvý počítač bol opísaný v spisoch írskeho vedca Percyho Ludgatea, ktoré boli predstavené verejnosti v roku 1909.
Analógové výpočtové zariadenia sa objavili tesne pred vypuknutím druhej svetovej vojny. Nepriateľské akcie trochu spomalili rozvoj tohto sľubného odvetvia.
Prvý prototyp moderného počítača vytvoril Nemec Konrad Zuse v roku 1938.
Automatické riadiace systémy, ako ich zamýšľali ich vynálezcovia, dnes úspešne nahrádzajú ľudí vo výrobe a vykonávajú tie najmonotónnejšie a najnebezpečnejšie práce.
Elektronika
Ďalšou etapou vo vývoji elektrotechniky boli elektronické zariadenia, ktoré sú miliardy krát presnejšie ako ich analógové náprotivky.
Najslávnejším prvým vynálezom je nemecký šifrovací stroj Enigma. A potom Britielektronické dekodéry, pomocou ktorých sa snažili rozlúštiť zamotané kódy.
Ďalej boli kalkulačky a počítače.
V súčasnej fáze života sú telefóny a tablety spojené s elektronikou. A aký bude vývoj našich zariadení zajtra, môžeme len hádať. Vedci však pracujú dňom i nocou, aby nás všetkých prekvapili a urobili život o niečo zaujímavejší a jednoduchší.
