Elektrotechnika je extrémně široká oblast znalostí, která zahrnuje vše, co souvisí s využíváním elektrické energie. Patří sem vývoj obvodů, přístrojů, zařízení a součástek a studium elektromagnetických jevů, jejich praktické využití. Rozsah elektrotechniky je ve všech sférách našeho života.
Jak to všechno začalo
Historie rozvoje elektrotechniky je úzce spjata s lidstvem po celou dobu jeho vývoje. Lidé se zajímali o přírodní jevy, které si nedokázali vysvětlit. Historie vývoje elektrotechniky - neustálé pokusy opakovat to, co se stalo kolem.
Studie probíhala dlouhá a dlouhá staletí. Ale teprve v sedmnáctém století se začala historie rozvoje elektrotechniky odpočítávat od skutečného využití získaných znalostí a dovedností člověkem.
Teorie
Vědců, kteří přispěli k rozvoji elektrotechniky, jsou tisíce a tisíce jmen, nelze je v rámci tohoto článku všechny vyjmenovat. Aleexistují jednotlivci, jejichž výzkum pomohl udělat náš svět tím, čím je dnes.
Historická data říkají: jeden z prvních, kdo obrátil svou pozornost k tomu, že po otírání jantarem o vlnu může přitahovat předměty, byl řecký filozof Thales z Milétu. Své experimenty prováděl v sedmém století před naším letopočtem. Bohužel nedokázal vyvodit žádné zásadní závěry. Ale pečlivě zaznamenal všechna svá pozorování a předal je potomstvu.
Další jméno v podmíněném seznamu „elektrovědci a jejich vynálezy“se objevilo až v roce 1663, kdy Otto von Guericke zkonstruoval ve městě Magdeburg stroj, což byla koule, která dokázala nejen přitahovat, ale i odpuzovat objekty.
Slavní vědci
Počátky elektrotechniky pak položili tak slavní vědci jako:
- Stephen Gray, který prováděl experimenty s přenosem elektřiny na dálku. Výsledkem jeho výzkumu byl závěr, že předměty přenášejí náboj odlišně.
- Charles Dufay, který předložil teorii různých typů elektřiny.
- Nizozemec Peter van Muschenbroek. Proslavil se vynálezem kondenzátoru.
- Georg Richmann a Michail Lomonosov tento fenomén aktivně studovali.
- Benjamin Franklin. Tento muž vešel do dějin jako vynálezce hromosvodu.
- Luigi Galvani.
- Vasily Petrov.
- Karlův přívěsek.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday a mnoho dalších.
Energie
Elektrotechnika je věda, která obsahuje čtyři složky, z nichž první a základní je elektroenergetika. Je to věda o výrobě, přenosu a spotřebě energie. Lidstvo dokázalo úspěšně využít tuto technologii pro své potřeby až v 19. století.
Primitivní baterie umožňovaly zařízení fungovat jen chvíli, což nesplnilo ambice vědců. Vynálezcem prvního prototypu generátoru byl v roce 1827 Maďar Anosh Jedlik. Vědec si bohužel své duchovní dítě nepatentoval a jeho jméno zůstalo pouze v učebnicích dějepisu.
Později dynamo upravil Hippolyte Pixie. Zařízení je jednoduché: stator, který vytváří konstantní magnetické pole, a sada vinutí.
Historie rozvoje elektrotechniky a energetiky se neobejde bez uvedení jména Michaela Faradaye. Byl to on, kdo vynalezl první generátor, který umožnil generovat proud a konstantní napětí. Následně mechanismy vylepšili Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
V roce 1873 byl na výstavě ve Vídni jasně demonstrován start čerpadla ze stroje vzdáleného více než kilometr.
Elektřina sebevědomě dobyla svět. Lidstvo má přístup k takovým dříve neznámým novinkám, jako je telegraf, elektromotor na autech a lodích a osvětlení měst. Obrovská dynama se stále více využívala k výrobě elektřiny v průmyslovém měřítku. Ve městech se začaly objevovat první tramvaje a trolejbusy. Myšlenku stejnosměrného proudu masivně představil slavný vědec Thomas Edison. Tato technologie však měla také své nevýhody.
Teoretická elektrotechnika v dílech vědců znamenala pokrytí co největšího počtu sídel a území elektřinou. Ale stejnosměrný proud měl extrémně omezený dosah - asi dva nebo tři kilometry, po kterých začaly obrovské ztráty. Důležitým faktorem při přechodu na střídavý proud byla ocel a rozměry generátorových strojů, velikost slušné továrny.
Nikola Tesla
Za zakladatele nové technologie je považován srbský vědec Nikola Tesla. Celý svůj život zasvětil studiu možností střídavého proudu, jeho přenosu na dálku. Elektrotechnika (pro začátečníky to bude zajímavý fakt) je postavena na svých základních principech. Dnes má každý domov jeden z výtvorů velkého vědce.
Tento vynálezce dal světu vícefázové generátory, asynchronní elektromotor, čítač a mnoho dalších vynálezů. Během let v telegrafu, telefonních společnostech, Edisonově laboratoři a později ve svých podnicích Tesla získal mnoho zkušeností díky obrovskému množství experimentů.
Lidstvo bohužel neobdrželo ani desetinu vědcových objevů. Vlastníci ropných polí byli všemi možnými způsoby proti elektrické revoluci a snažili se zastavit její postup všemi dostupnými prostředky.
Podle pověstí by Nikola mohlavytvářet a zastavovat hurikány, přenášet elektřinu bez drátů kdekoli na světě, teleportovat válečnou loď a dokonce vyvolat pád meteoritu na Sibiři. Tento muž byl velmi výjimečný.
Jak se později ukázalo, Nikola měla pravdu, když sázel na střídavý proud. Elektrotechnika (zejména pro začátečníky) v první řadě zmiňuje její principy. Ukázalo se, že měl pravdu, že elektřinu lze dodávat tisíce kilometrů daleko pouze pomocí drátů. V případě stálého „bratra“musí být elektrárny umístěny každé dva až tři kilometry. Kromě toho musí být neustále servisovány.
Směrný proud má dnes stále místo pro elektromobily - tramvaje, trolejbusy, elektrické lokomotivy, motory v průmyslových podnicích, v bateriích, nabíječkách. Vzhledem k vývoji technologií je však pravděpodobné, že „permanentka“brzy zůstane pouze na stránkách historie.
Elektromechanika
Druhá část elektrotechniky, která vysvětluje princip přeměny energie z mechanické na elektrickou a naopak, se nazývá elektromechanika.
Prvním vědcem, který světu odhalil svou práci o elektromechanice, byl švýcarský vědec Engelbert Arnold, který v roce 1891 publikoval práci o teorii a konstrukci vinutí pro stroje. Následně byla světová věda doplněna o výsledky výzkumu Blondela, Vidmara, Kostenka, Dreyfuse, Tolvinského, Kruga, Parka.
V roce 1942 Maďar-AmeričanGabrielu Kronovi se nakonec podařilo zformulovat zobecněnou teorii pro všechny elektrické stroje a sjednotit tak úsilí mnoha badatelů za minulé století.
Stabilnímu zájmu vědců po celém světě se těšila elektromechanika a následně vědy jako elektrodynamika (studuje vztah mezi elektrickými a magnetickými jevy), mechanika (studuje pohyb těles a interakce mezi nimi) a také tepelné fyzika (teoretické základy energie, termodynamika, přenos tepla a hmoty) a další.
Hlavní problémy, které byly ve výzkumu studovány, byly studium a vývoj převodníků, rotujícího magnetického pole, lineárního proudového zatížení, Arnoldovy konstanty. Hlavními tématy jsou elektrické a asynchronní stroje, různé typy transformátorů.
Postuláty elektromechaniky
Hlavní tři postuláty elektromechaniky jsou zákony:
- Faradayova elektromagnetická indukce;
- plný proud pro magnetický obvod;
- elektromagnetická síla (aka Ampérův zákon).
Výsledkem výzkumu elektromechanických vědců bylo prokázáno, že pohyb energie je nemožný bez ztrát, všechny stroje mohou fungovat jako motor i jako generátor a že pole rotoru a statoru jsou vždy nehybné vůči sobě navzájem příteli.
Základní vzorce jsou rovnice:
- elektrický stroj;
- bilance napětí vinutí elektrického stroje;
- elektromagnetický točivý moment.
Automatické řídicí systémy
Směr se nevyhnutelně stal populárním poté, co se ukázalo, že stroje mohou úspěšně nahradit lidskou práci.
Automatické ovládání – možnost manipulovat s provozem jiných zařízení nebo dokonce celých systémů. Ovládání lze provádět teplotou, rychlostí, pohybem, úhly a rychlostí pojezdu. Manipulaci lze provádět jak v plně automatickém režimu, tak za účasti osoby.
Za první stroj tohoto druhu lze považovat jednotku navrženou Charlesem Babagem. S pomocí informací obsažených v děrných štítcích bylo možné čerpadla ovládat pomocí parního stroje.
První počítač byl popsán ve spisech irského vědce Percyho Ludgatea, které byly představeny veřejnosti v roce 1909.
Analogová výpočetní zařízení se objevila těsně před vypuknutím druhé světové války. Nepřátelství poněkud zpomalilo rozvoj tohoto slibného odvětví.
První prototyp moderního počítače vytvořil Němec Konrad Zuse v roce 1938.
Automatické řídicí systémy, jak zamýšleli jejich vynálezci, dnes úspěšně nahrazují lidi ve výrobě a provádějí tu nejmonotónnější a nejnebezpečnější práci.
Elektronika
Další fází vývoje elektrotechniky byla elektronická zařízení, která jsou miliardkrát přesnější než jejich analogové protějšky.
Nejznámějším prvním vynálezem je německý šifrovací stroj Enigma. A pak Britovéelektronické dekodéry, pomocí kterých se snažili rozluštit zamotané kódy.
Další byly kalkulačky a počítače.
V současné fázi života jsou telefony a tablety spojeny s elektronikou. A jaký bude vývoj našich zařízení zítra, můžeme jen hádat. Ale vědci pracují dnem i nocí, aby nás všechny překvapili a udělali život o něco zajímavějším a jednodušším.
