Elektros inžinerija yra itin plati žinių sritis, apimanti viską, kas susiję su elektros energijos naudojimu. Tai apima grandinių, prietaisų, įrangos ir komponentų kūrimą bei elektromagnetinių reiškinių tyrimą, jų praktinį panaudojimą. Elektros inžinerijos sritis yra visos mūsų gyvenimo sferos.
Kaip viskas prasidėjo
Elektros inžinerijos raidos istorija yra glaudžiai susijusi su žmonija per visą jos raidos istoriją. Žmonės domėjosi gamtos reiškiniais, kurių jie negalėjo paaiškinti. Elektros inžinerijos raidos istorija – nuolatiniai bandymai kartoti tai, kas vyko aplinkui.
Tyrimas tęsėsi ilgus ir ilgus šimtmečius. Tačiau tik XVII amžiuje elektros inžinerijos raidos istorija pradėjo skaičiuoti nuo to, kaip žmogus faktiškai panaudojo įgytas žinias ir įgūdžius.
Teorija
Mokslininkų, prisidėjusių prie elektrotechnikos plėtros, yra tūkstančiai vardų, visų jų išvardyti šiame straipsnyje neįmanoma. Betyra asmenų, kurių tyrimai padėjo paversti pasaulį tokiu, koks jis yra šiandien.
Istoriniai duomenys sako: vienas pirmųjų, atkreipusių dėmesį į tai, kad gintaras, patrynus į vilną, gali pritraukti daiktus, buvo graikų filosofas Talis iš Mileto. Savo eksperimentus jis atliko VII amžiuje prieš Kristų. Deja, jis negalėjo padaryti esminių išvadų. Tačiau jis atidžiai užrašė visus savo pastebėjimus ir perdavė juos palikuonims.
Kitas pavadinimas sąlyginiame sąraše „elektros mokslininkai ir jų išradimai“atsirado tik 1663 m., kai Otto von Guericke'as Magdeburgo mieste sukonstravo mašiną, kuri buvo kamuolys, galintis ne tik pritraukti, bet ir atstumti. objektai.
Žymūs mokslininkai
Vėliau elektrotechnikos pradžią padėjo tokie garsūs mokslininkai kaip:
- Stephen Gray, atlikęs elektros perdavimo per atstumą eksperimentus. Jo tyrimo rezultatas buvo išvada, kad objektai mokesčius perduoda skirtingai.
- Charlesas Dufay'us, iškėlęs skirtingų elektros energijos rūšių teoriją.
- Olandas Peteris van Muschenbroekas. Jis išgarsėjo išradęs kondensatorių.
- Georgas Richmannas ir Michailas Lomonosovas aktyviai tyrinėjo šį reiškinį.
- Benjaminas Franklinas. Šis žmogus įėjo į istoriją kaip žaibolaidžio išradėjas.
- Luigi Galvani.
- Vasilijus Petrovas.
- Karolio pakabukas.
- Hansas Oerstedas.
- Alessandro Volta.
- Andre'as Ampère'as.
- Michael Faraday ir daugelis kitų.
Energija
Elektros inžinerija yra mokslas, kurį sudaro keturi komponentai, iš kurių pirmasis ir pagrindinis yra elektros energijos pramonė. Tai mokslas apie energijos gamybą, perdavimą ir vartojimą. Žmonija sugebėjo sėkmingai panaudoti šią technologiją savo reikmėms tik XIX amžiuje.
Primityvios baterijos leido prietaisams veikti tik kurį laiką, o tai nepatenkino mokslininkų ambicijų. Pirmojo generatoriaus prototipo išradėjas buvo vengras Anošas Jedlikas 1827 m. Deja, mokslininkas nepatentavo savo intelekto, o jo vardas liko tik istorijos vadovėliuose.
Vėliau dinamą modifikavo Hippolyte Pixie. Prietaisas paprastas: statorius, sukuriantis pastovų magnetinį lauką, ir apvijų rinkinys.
Elektros inžinerijos ir energetikos raidos istorija neapsieina nepaminėjus Michaelio Faradėjaus vardo. Būtent jis išrado pirmąjį generatorių, kuris leido generuoti srovę ir nuolatinę įtampą. Vėliau mechanizmus patobulino Emilis Stereris, Henry Wilde'as, Zenob Gramm.
DC
1873 m. Vienos parodoje buvo aiškiai parodytas siurblio paleidimas iš mašinos, esančios už daugiau nei kilometro.
Elektra užtikrintai užkariavo pasaulį. Žmonija turi galimybę naudotis tokiomis anksčiau nežinomomis naujovėmis kaip telegrafas, automobilių ir laivų elektros varikliai, miestų apšvietimas. Didžiulės dinamos vis dažniau buvo naudojamos elektros gamybai pramoniniu mastu. Miestuose pradėjo atsirasti pirmieji tramvajai ir troleibusai. Nuolatinės srovės idėją masiškai pristatė garsus mokslininkas Thomas Edisonas. Tačiau ši technologija turėjo ir trūkumų.
Teorinė elektrotechnika mokslininkų darbuose reiškė kuo daugiau gyvenviečių ir teritorijų padengimą elektra. Tačiau nuolatinė srovė turėjo itin ribotą atstumą – apie du ar tris kilometrus, po kurių prasidėjo didžiuliai nuostoliai. Svarbus veiksnys pereinant prie kintamosios srovės buvo plienas ir generuojančių mašinų matmenys, tinkamos gamyklos dydis.
Nikola Tesla
Serbų mokslininkas Nikola Tesla laikomas naujosios technologijos įkūrėju. Visą savo gyvenimą jis paskyrė kintamosios srovės galimybių tyrinėjimui, jos perdavimui per atstumą. Elektros inžinerija (pradedantiesiems tai bus įdomus faktas) yra pagrįsta jos pagrindiniais principais. Šiandien kiekvienuose namuose yra vienas iš didžiojo mokslininko kūrinių.
Išradėjas davė pasauliui daugiafazius generatorius, asinchroninį elektros variklį, skaitiklį ir daugybę kitų išradimų. Per daugelį metų telegrafo, telefonų kompanijose, Edisono laboratorijoje ir vėliau savo įmonėse Tesla įgijo daug patirties dėl daugybės eksperimentų.
Žmonija, deja, negavo nė dešimtadalio mokslininko atradimų. Naftos telkinių savininkai visais įmanomais būdais priešinosi elektros revoliucijai ir bandė sustabdyti jos progresą visomis jiems prieinamomis priemonėmis.
Pagal gandus Nikola galėtųkurti ir sustabdyti uraganus, perduoti elektrą be laidų bet kurioje pasaulio vietoje, teleportuoti karo laivą ir net išprovokuoti meteorito kritimą Sibire. Šis žmogus buvo labai nepaprastas.
Kaip vėliau paaiškėjo, Nikola buvo teisus lažindamasi dėl kintamosios srovės. Elektros inžinerija (ypač pradedantiesiems) pirmiausia mini jos principus. Jis pasirodė teisus, kad elektrą galima tiekti už tūkstančių kilometrų naudojant tik laidus. Nuolatinio „brolio“atveju elektrinės turi būti išdėstytos kas du ar tris kilometrus. Be to, jie turi būti nuolat prižiūrimi.
Šiandien nuolatinė srovė dar turi vietą elektromobiliams – tramvajams, troleibusams, elektriniams lokomotyvams, varikliams pramonės įmonėse, akumuliatoriuose, įkrovikliuose. Tačiau, atsižvelgiant į technologijų raidą, tikėtina, kad „nuolatinis“greitai liks tik istorijos puslapiuose.
Elektromechanika
Antra elektrotechnikos dalis, kurioje paaiškinamas energijos pavertimo iš mechaninės į elektrinę ir atvirkščiai principas, vadinama elektromechanika.
Pirmasis mokslininkas, pasauliui atskleidęs savo elektromechanikos darbus, buvo šveicarų mokslininkas Engelbertas Arnoldas, kuris 1891 m. paskelbė darbą apie mašinų apvijų teoriją ir dizainą. Vėliau pasaulio mokslas pasipildė Blondelio, Vidmaro, Kostenkos, Dreyfuso, Tolvinskio, Krugo, Parko tyrimų rezultatais.
1942 m. vengrų kilmės amerikietisGabrieliui Kronui pagaliau pavyko suformuluoti apibendrintą teoriją visoms elektros mašinoms ir taip suvienyti daugelio pastarojo šimtmečio tyrinėtojų pastangas.
Elektromechanika mėgavosi nuolatiniu viso pasaulio mokslininkų susidomėjimu, o vėliau tokiais mokslais kaip elektrodinamika (tiria elektros ir magnetinių reiškinių ryšį), mechaniką (tiria kūnų judėjimą ir jų sąveiką), o taip pat ir šiluminę. fizika (teoriniai pagrindai energija, termodinamika, šilumos ir masės perdavimas) ir kt.
Pagrindinės problemos, kurios buvo tiriamos atliekant tyrimą, buvo keitiklių, besisukančio magnetinio lauko, tiesinės srovės apkrovos, Arnoldo konstantos tyrimas ir tobulinimas. Pagrindinės temos – elektros ir asinchroninės mašinos, įvairių tipų transformatoriai.
Elektromechanikos postulatai
Pagrindiniai trys elektromechanikos postulatai yra dėsniai:
- Faradėjaus elektromagnetinė indukcija;
- visa srovė magnetinei grandinei;
- elektromagnetinė jėga (dar žinomas kaip Ampero dėsnis).
Elektromechanikos mokslininkų atliktų tyrimų metu buvo įrodyta, kad energijos judėjimas neįmanomas be nuostolių, visos mašinos gali veikti ir kaip variklis, ir kaip generatorius, o rotoriaus ir statoriaus laukai yra visada stovi vienas kito atžvilgiu draugas.
Pagrindinės formulės yra lygtys:
- elektrinė mašina;
- elektros mašinos apvijų įtampos balansas;
- elektromagnetinis sukimo momentas.
Automatinės valdymo sistemos
Ši kryptis neišvengiamai išpopuliarėjo, kai paaiškėjo, kad mašinos gali sėkmingai pakeisti žmogaus darbą.
Automatinis valdymas – galimybė manipuliuoti kitų įrenginių ar net ištisų sistemų veikimu. Valdymas gali būti atliekamas pagal temperatūrą, greitį, judėjimą, kampus ir važiavimo greitį. Manipuliacija gali būti atliekama tiek visiškai automatiniu režimu, tiek dalyvaujant asmeniui.
Pirmąja tokio tipo mašina galima laikyti Charleso Babage'o sukurtu įrenginiu. Naudojant perforuotose kortelėse esančią informaciją, siurblius galima valdyti naudojant garo variklį.
Pirmasis kompiuteris buvo aprašytas airių mokslininko Percy Ludgate'o raštuose, kurie buvo pristatyti visuomenei 1909 m.
Analoginiai skaičiavimo įrenginiai pasirodė prieš pat Antrojo pasaulinio karo protrūkį. Kariniai veiksmai šiek tiek sulėtino šios perspektyvios pramonės plėtrą.
Pirmąjį šiuolaikinio kompiuterio prototipą 1938 m. sukūrė vokietis Konradas Zuse.
Šiandien automatinės valdymo sistemos, kaip numatė jų išradėjai, sėkmingai pakeičia žmones gamyboje, atliekančius monotoniškiausius ir pavojingiausius darbus.
Elektronika
Kitas elektrotechnikos plėtros etapas buvo elektroniniai prietaisai, kurie yra milijardus kartų tikslesni nei analoginiai analogai.
Žymiausias pirmasis išradimas yra vokiška Enigma šifravimo mašina. Ir tada britaielektroniniai dekoderiai, kuriais jie bandė iššifruoti susivėlusius kodus.
Toliau buvo skaičiuotuvai ir kompiuteriai.
Dabartiniame gyvenimo etape telefonai ir planšetiniai kompiuteriai yra siejami su elektronika. O kokia bus mūsų įrenginių raida rytoj, galime tik spėlioti. Tačiau mokslininkai dirba dieną ir naktį, kad nustebintų mus visus ir gyvenimą padarytų šiek tiek įdomesnį ir lengvesnį.
