История электротехники Этапы развития электротехники 1 Становление

История электротехники

Этапы развития электротехники: 1. Становление электростатики (до 1800 г. ). 2. Закладка фундамента электротехники, ее научных основ (1800– 1830). 3. Зарождение электротехники (1830– 1870). 4. Становление электротехники как самостоятельной отрасли тех ники (1870– 1890). 5. Становление и развитие электрификации (с 1891 г. ).

Памятные даты • Второе тысячелетие до н. э. – в Китае изобретены первые компасы различных конструкций. • 1600 г. Вильямом Гильбертом написана книга «О магните, магнитных телах и большом магните Земли» . • 1650 г. Отто фон Герике создал электростатическую машину. • 1973 г. Построена атомная электростанция на быстрых нейтронах (г. Шевченко). • 1962 г. Осуществлена передача постоянного тока при напряжении 800 к. В (Волгоград – Донбасс)

Памятные даты • 1959 г. Введена первая в мире электропередачи при напряжении 500 к. В. линия • 1888 г. А. Г. Столетов исследовал фотоэлектрические явления и построил первый фотоэлемент. • 1880 г. Д. А. Лачинов опубликовал первое в мире исследование о передаче электрической энергии на дальние расстояния. • М. О. Доливо Добровольский изобрел трехфазную систему электрических цепей. • 1895 г. А. С. Попов изобрел беспроволочный телеграф и построил первый радиоприемник (грозоотметчик).

Памятные даты • 1897 г. А. С. Попов установил возможность радиолокации с помощью беспроволочного телеграфа. • 1900 г. А. С. Попов организовал радиосвязь острова Готланд с материком для руководства работами по снятию с камней броненосца. • 1872 г. А. Г. Столетов провел исследования магнитных свойств железа. • 1873 г. А. Н. Лодыгин демонстрировал опыты уличного освещения с помощью изобретенной им лампы накаливания. • 1876 г. П. Н. Яблочков изобрел электрическую свечу, новую систему распределения электрического тока и трансформатор (с разомкнутым магнитным сердечником). Ф. А. Пироцкий проводил опыты по передаче электроэнергии по железнодорожным рельсам.

Памятные даты • 1847 г. Г. Кирхгоф сформулировал два закона для разветвленных электрических цепей (законы Кирхгофа). • 1838 г. Началось испытание на реке Неве первого в мире судна, приводимого в движение электродвигателем. Б. С. Якоби изобрел гальванопластику. • 1831 г. М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. • 1827 г. Г. С. Ом сформулировал одно из основных положений для электрической цепи – закон Ома. • 1827 г. В. В. Петровым впервые введен электротехнический язык термин «сопротивление» . в

Памятные даты • 1802– 1803 г. В. В. Петров открыл явление электрической дуги и указал на возможность ее использования для электроосвещения, электросварки и плавления металлов. • 1781 г. На Международном конгрессе электриков в Париже единице напряжения было присвоено наименование «Вольт» . • 1744 г. М. В. Ломоносовым и А. Л. Лавуазье независимо друг от друга открыт закон сохранения вещества. • 1650 г. Отто фон Герике создал электростатическую машину.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ • 1. Электромагнитное поле – вид материи, определяемый во всех точках двумя векторными величинами, которые характеризуют две его стороны, называемые «электрическое поле» и «магнитное поле» , оказывающий силовое воздействие на электрически заряженные частицы, зависящее от их скорости и электрического заряда. • 2. Электрическое поле – одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и не зависящей от ее скорости. • 3. Магнитное поле – одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на движущуюся электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и ее скорости.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 4. Элементарный электрический заряд – свойство электрона и протона, характеризующее их взаимосвязь с собственным электрическим полем и взаимодействие с внешним электрическим полем, определяемое для электрона и протона равными числовыми значениями с противоположными знаками. Примечание: условно отрицательный знак приписывают заряду электрона, а положительный – заряду протона. 5. Электрический ток – явление направленного движения носителей электрических зарядов и (или) явление изменения электрического поля во времени, сопровождаемые магнитным полем. 6. Сила Лоренца – векторная величина, представляющая собой силу, действующую на электрически заряженную частицу, движущуюся в электромагнитном поле. Примечание: сила Лоренца имеет две составляющие: электрическую, не зависящую от скорости частицы, обусловленную электрическим полем, и магнитную, пропорциональную скорости частицы, действующую со стороны магнитного поля.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 7. Напряженность электрического поля – векторная величина, характеризующая электрическое поле и определяющая силу, действующую на электрически заряженную частицу со стороны электрического поля. Примечание: напряженность электрического поля равна отношению силы, действующей на заряженную частицу, к её заряду и имеет направление силы, действующей на частицу с положительным зарядом. 8. Магнитная индукция – векторная величина, характеризующая магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся электрически заряженную частицу со стороны магнитного поля. Примечание: магнитная индукция равна отношению силы, действующей на электрически заряженную частицу, к произведению заряда и скорости частицы, если направление скорости таково, что эта сила максимальна и имеет направление, перпендикулярное к векторам силы и скорости, совпадающее с поступательным перемещением правого винта при вращении его от направления силы к направлению скорости частицы с положительным зарядом. 9. Магнитный поток – скалярная величина, равная потоку магнитной индукции.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 10. Электрическое напряжение – скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрического поля вдоль рассматриваемого пути. Примечание: электрическое напряжение U 12 вдоль рассматриваемого пути от точки 1 к точке 2 определяют по формуле , где Е – напряженность электрического поля; dl – бесконечно малый элемент пути; r 1 и r 2 – радиусы векторы точек 1 и 2. 11. Электрический ток проводимости – явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в пустоте, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от электрического заряда, переносимого свободными носителями заряда сквозь рассматриваемую поверхность. 12. Полный ток – скалярная величина, равная сумме электрического тока проводимости, электрического тока переноса и электрического тока смещения сквозь рассматриваемую поверхность.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ 13. Вихревые (электрические) токи – электрические токи в проводящем теле, вызванные электромагнитной индукцией, замыкающиеся по контурам, образующим односвязную область. 14. Электромагнитная индукция – явление возбуждения электродвижущей силы в контуре при изменении магнитного потока, сцепляющегося с ним. 15. Самоиндукция – электромагнитная индукция, вызванная изменением сцепляющегося с контуром магнитного потока, обусловленного электрическим током в этом контуре. 16. Взаимная индукция – электромагнитная индукция, вызванная изменением сцепляющегося с контуром магнитного потока, обусловленного электрическими токами в других контурах.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Понятия, относящиеся к электрическим и магнитным свойствам сред: • Электрическая цепь – совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, электрическом токе и электрическом напряжении. • Резистор – элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления. • Электрический конденсатор – элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрической емкости. • Индуктивная катушка – элемент электрической цепи, предназначенный для использования его собственной индуктивности и/или его магнитного поля.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ • Активное сопротивление – параметр пассивного двухполюсника, равный отношению активной мощности, поглощаемой в этом двухполюснике, к квадрату действующего значения электрического тока через этот двухполюсник. • Реактивное сопротивление – параметр пассивного двухполюсника, равный квадратному корню из разности квадратов полного и активного электрических сопротивлений двухполюсника, взятый со знаком плюс, если электрический ток отстает по фазе от электрического напряжения, и со знаком минус, если электрический ток опережает по фазе напряжение. • Индуктивное сопротивление – реактивное сопротивление, обусловленное собственной индуктивностью элемента электрической цепи и равное произведению значений индуктивности и угловой частоты. • Емкостное сопротивление – реактивное сопротивление, обусловленное емкостью элемента электрической цепи и равное абсолютному значению величины, обратной произведению значений этой емкости и угловой частоты.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ • Постоянный электрический ток – электрический ток, не изменяющийся во времени. • Примечание: аналогично определяют постоянные электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д. • Переменный электрический ток – электрический ток, изменяющийся во времени. • Примечание: аналогично определяют переменные электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д. • Постоянная составляющая периодического электрического тока – среднее значение периодического электрического тока за период. • Примечание: аналогично определяют постоянные составляющие периодических электрического напряжения, электродвижущей силы, магнитного потока и т. д.

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ • Переменная составляющая периодического электрического тока – разность мгновенных значений периодического электрического тока и его постоянной составляющей. • Примечание: аналогично определяют переменные составляющие периодических электрического напряжения, электродвижущей силы, магнитного потока и т. д. • Синусоидальный электрический ток – периодический электрический ток, являющийся синусоидальной функцией времени. • Примечание: аналогично определяют синусоидальные электрическое напряжение, электродвижущую силу, магнитный поток и т. д. • Полная мощность (двухполюсника) – величина, равная произведению действующих значений электрического напряжения и электрического тока на входе двухполюсника. • Активная мощность (двухполюсника) – величина, равная среднеарифметическому значению мгновенной мощности двухполюсника за период. • Реактивная мощность (двухполюсника) – величина, равная при синусоидальных электрическом токе и электрическом напряжении произведению действующего значения напряжения на действующее значение тока и на синус сдвига фаз между напряжением и током двухполюсника. • Коэффициент мощности (двухполюсника) – скалярная величина, равная отношению активной мощности двухполюсника к полной мощности.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Первые наблюдения электрических и магнитных явлений относятся к глубокой древности. В большинстве наречий «магнит» переводится как «любящий» (т. е. «любящий железо» ). По утверждению древнегреческого философа Платона (427— 347 гг. до н. э. ), слово «магнит» происходит от названия древнегреческой провинции Магнезии, жителей которой называли «магнетами» , а камни из Магнезии – магнитами. Один из древних мудрецов Фалес (640— 550 гг. до н. э. ) считал причиной движения «душу» , и поэтому, по мнению Аристотеля, наличие у магнита «души» вызывало притяжение к нему железа. Греки называли янтарь "электрон" ( ) – от этого (спустя много веков) и произошло слово «электричество» . Фалес Милетский (640/624 — 548/545 дон. э. )

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. До 1600 г. не было сделано ни одного открытия в области электрических явлений, а в области магнетизма описаны способы использования мореплавателями компаса (арабами в IX в. , а европейцами – в XI в. ). В XIII в. Р. Бэконом, П. Перегрином и Д. Б. Порта. Им установлены ряд свойств магнита: существование разноименных полюсов и их взаимодействие; распространение магнитного действия через различные тела, невозможность получения магнита с одним полюсом.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. В начале XVII в. , вышел в свет фундаментальный научный труд английского ученого Вильяма Гильберта (1554— 1603) «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 г. ). Гильберт считал, что причиной действия на магнитную стрелку является магнетизм Земли, которая является большим магнитом. Он доказал, что электрическими свойствами обладает не только янтарь, но и многие другие тела. Эти тела он называл «электрическими» в соответствии с греческим названием янтаря. Но Гильберт безуспешно пытался наэлектризовать металлы, не изолируя их. Поэтому он пришел к ошибочному выводу о невозможности электризации металлов трением. В. Гильберт правильно установил, что «степень электрической силы» бывает различна, что влага снижает интенсивность электризации тел посредством натирания. Сравнивая магнитные и электрические явления, что они имеют разную природу. Гильберт Уильям (24. 05. 1544 — 30. 11. 1603)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Одним из первых, кто, познакомившись с книгой Гильберта, решил получить более сильные проявления электрических сил, был извест ный изобретатель воздушного насоса магдебургский бурго мистр Отто фон Герике (1602— 1686). В 1650 г. он изготовил шар из серы величиной с детскую голову, насадил его на железную ось, укрепленную на деревянном штативе. При помощи ручки шар мог вращаться и натирался ладонями рук или куском сукна, прижимаемого к шару рукой. Это была первая простейшая электро статическая машина. Отто фон Герике (1602 — 1686)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. С помощью электростатической машины Герике немецкому ученому Г. В. Лейбницу (1646– 1716) удалось наблюдать электрическую искру. Первое упоминание об этом явлении содержится в письме Лейбница (март 1672 г. ). В течение первой половины XVIII в. электростатическая машина претерпела ряд усовершенствований: шар из серы был заменен стеклянным, а позднее вместо шаров, стали применять стеклянные диски. Для натирания использовались кожаные подушечки, прижимаемые к стеклу пружинками. Важным новым элементом конструкции машины стал кондуктор (1744 г. ) – металлическая трубка, подвешенная на шелковых нитях, а позднее устанавливаемая на изолирующих опорах. Кондуктор служил резервуаром для сбора электрических зарядов, образованных при трении. В 60 х гг. XVIII в. электростатическая машина приобрела основные современные черты.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Значительным шагом в изучении свойств электрических зарядов были исследования члена английского Королевского общества Стефана Грея (1670– 1736) и члена Парижской Академии наук Шарля Франсуа Дюфе (1698– 1739). Шарль Франсуа Дюфе (14. 09. 1698 — 16. 07. 1739) Стивен Грей (1666— 1736)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Стивену Грею удалось установить, что «электрическая способность стеклянной трубки притягивать легкие тела может быть передана другим телам» и показать (1729 г. ), что тела в зависимости от их отношения к электричеству можно разделить на две группы: проводники и непроводники Ш. Ф. Дюфе (в 1733— 1737 гг. ) обнаружил два рода электричества — «стеклянное» , «смоляное» и их особенность отталкивать одноименные заряды и притягивать противоположные. Дюфе также создал прототип электроскопа в виде двух подвешенных нитей, расходящихся при их электризации.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Голландский профессор Мусхенбурк Иоганн Йоостен (1692– 1761). В 1745 г. взял стеклянную колбу, наполненную водой, опустил в нее медную проволоку, висевшую на кондукторе электрической машины, и вращал шар машины. При этом заряды, поступавшие с кондуктора, накапливались в колбе. После того как в банке накопилось достаточное количество зарядов, он отсоединил медную проволоку. При этом он ощутил сильный удар. Так была изобретена лейденская банка, а вскоре и первый простейший конденсатор. Важнейших последствием изобретения лейденской банки явилось установление влияния электрических разрядов на организм человека, что привело к зарождению электромедицины. Это было первое сравнительно широкое практическое применение электричества, в углублённом изучении электрических явлений. Мусхенбрук Иоганн Йоостен (02. 08. 1660 - 10. 01. 1707)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Важным на пути изучения электрических явлений был переход от качественных наблюдений к установлению количественных связей и закономерностей, к разработке основ теории электричества. Наиболее значительный вклад в решение этих проблем был сделан петербургскими академиками М. В. Ломоносовым и Г. В. Рихманом и американским ученым Б. Франклином. Георг Вильгельм Рихман (11. 07. 1711 — 26. 07. 1753) Ломоносов Михаил Васильевич (08. 11. 1711 - 04. 1765)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. При поддержке Ло моносова академик Георг Вильгельм Рихман (1711— 1753) разработал в 1745 г. оригинальную констру кцию первого электроиз мерительного прибора не посредственной оценки «электрического указателя» Электрический указатель Рихмана: 1 – деревянный квадрант с делениями; 2 – металлическая линейка; 3 – металлический шест; 4 – льняная нить.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. «Электрический казатель» у Ломоносов и Рихман использовали при создании «громовой машины» – первой стационарной установки для наблюдения за интенсивностью электрических разрядов в атмосфере. Выводы М. В. Ломоносова стали одной из основ впервые разработанной им теории атмосферного электричества. На публичном собрании Академии наук в сентябре 1753 г. Рихман, – писал Ломоносов, – «будет предлагать опыты. . . , а я – теорию и пользу от оной происходящую. . . » . Как известно, 25 июня 1753 г. , во время грозы Г. В. Рихман, приблизившись к «электрическому указателю» , был убит ударом «бледно синеватого огненного шара» . Громовая машина: 1 – электрический указатель; 2 – соединительная проволока; 3 – шест на крыше

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Свои воззрения на явления электричества Ломоносов сформулировал в 1756 г. в неопубликованном и сохранившемся лишь в виде тезисов труде «Теория электричества, разработанная математическим путем» . В отличие от большинства своих современников Ломоносов полностью отрицает существование особой электрической материи и рассматривает электричество как форму движения эфира.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. «Эфирная» теория электричества, разработанная Ломоносовым, была передовой для своего времени. Она являлась новым шагом к материалистическому объяснению явлений природы. Эфирная теория получила дальнейшее развитие в трудах Эйлера, а позднее, в XIX в. , ее придерживались Фарадей и другие крупнейшие ученые. Ломоносов указал на решающую роль заземления в устройстве громоотвода

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Вклад в изучение электрических явлений, в особенно сти атмосферного электричества, был сделан известным американским ученым и общественным деятелем Бенджамином Франклином (1706– 1790). Им были проведены (1747– 1752 гг. ) многочисленные опыты по улавливанию и изучению атмосферного электричества, усовершенствован молниеотвод, разработана так называемая «унитарная» теория электричества (1747 г. ) Он впервые (1749 г. ) экспериментально доказал электрическую природу молнии и ее тождество с уже известными свойствами «электрической жидкости» Бенджамин Франклин (17. 01. 1706 – 17. 04. 1790)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Мировую известность приобрел трактат петербургского академика Франца Ульриха Теодора Эпинуса (1724– 1802) «Опыт теории электричества и магнетизма» , изданный в Петербурге в 1759 г. Эпинус впервые указал на связь между электрическими и магнитными явлениями. 1752 г. Серия экспериментов привела к открытию пироэлектричества. Образование разноименных зарядов на противоположных концах кристаллов Эпинус уподоблял двум противоположным полюсам магнита. Ему принадлежит открытие явления электростатической индукции. Он впервые применил плоский конденсатор с воздушной прослойкой. Он утверждал, что чем меньше расстояние между обкладками банки и чем больше их поверхность, тем выше «степень электричества» . Эпинус Франц Ульрих Теодор (02. 1724 — 10. 08. 1802)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Петербургский академик Л. Эйлер (1707– 1783) – один из выдающихся ученых своего времени. Подобно М. В. Ломоносову Эйлер отрицал существование особой электрической материи и считал, что электрические явления обусловлены разрежением и сгущением эфира. Эта теория является дальнейшим развитием идей Ломоносова и приближается к эфирным теориям электричества XIX в. Эйлером описана также и одна из конструкций электростатической машины (1761 г. ), от которой заряжалась лейденская банка. Леона рд Э йлер (04. 1707— 07. 09 1783)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. В конце XVIII в. русский физик и электротехник академик В. Петров приходят к заключению о том, что металлы могут быть наэлектризованы посредством трения при условии их тщательной изоляции. Это было доказано В. Петровым в его труде «Новые электрические опыты» , изданном в 1804 г. Он показал, что эффективным способом электризации металлов является «стегание» их выделанным мехом некоторых животных. Им также разработан ряд методов электризации различных тел. В. В. Петров установил влияние размеров, температуры и состояния поверхности тел, а также влажности окружающего воздуха на интенсивность электризации. Василий Владимирович Петров (08. 07. 1761 – 22. 07. 1834)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Французский военный инженер Шарль Огюстен Кулон (1736– 1806) с помощью прибора, для изучения законов закручивания шелковых и волосяных нитей, а также металлических проволок. В 1785 г. Кулон установил, что «сила кручения пропорциональна углу закручивания» . этот прибор использовался для измерения «малых электрических и магнитных сил» . Крутильные весы Кулона: 1–микрометрический круг с указателем клеммой; 2–металлическая нить; 3–бузиновый шарик; 4–неподвижный шарик, имеющий электрический заряд

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА ДО 1800 г. Он установил, что сила взаимодействия наэлектризованных тел пропорциональна «количеству электричества» заряженных тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Этот закон Кулон распространил и на взаимодействие магнитных полюсов. Это способствовало применению математического анализа в теории электричества и магнетизма, распространению математического понятия потенциала на электрическое и магнитное поля.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В течение многих столетий вплоть до последней четверти XVIII века ученым были известны только явления статического электричества, промышленный переворот XVIII в. дал мощный толчок развитию различных отраслей науки, в том числе науки об электричестве.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Исследованием мышечных движений лягушек под воздействием электричества занялся в 1773 г. профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани. Первые электрофизиологические опыты Гальвани над лягушками относятся к 1780 г. Все это создавало почву для представлений о существовании особого – «животного» электричества Луи джи Гальва ни (09. 1737 — 04. 12. 1798)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Профессор физики в Павийском университете Алессандро Вольта отверг идеи Гальвани о «животном» электричестве. Вольта предложил теорию «контактного электричества» Силу, возникающую при контакте двух металлов и разлагающую их «естественное» электричество, назвал электродвижущей, силой. Луи джи Гальва ни (09. 1737 — 04. 12. 1798)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Опыты Вольты завершились построением в 1799 г. первого источника непрерывного электрического тока, составленного из медных и цинковых кружков, переложенных суконными прокладками, смоченными водой или кислотой. Этот прибор в марте 1800 г. , был назван им «электродвижущим аппаратом» , а позже его стали называть «гальваническим или вольтовым столбом» . Вольтов столб: 1 – цинковая пластина; 2 – суконная прокладка, смоченная кислотой; 3 – медная пластина; 4, 5 – выводы для подключения к цепи.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В 1794 г. он провел эпохальный опыт ( «квартет мокрых» ), потрясший современников. А. Вольта предложил кроме столба еще и несколько иную конструкцию источника электрического тока – так называемую чашечную батарею. В 1881 г. на Международном конгрессе электриков в Париже единице напряжения было присвоено наименование «Вольт» . Чашечная батарея Вольты: 1 – медная пластина; 2 – цинковая пластина; 3 – банка с серной кислотой

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В 1802 г. итальянский физик Джованни Д. Романьози обнаружил, что электрический ток, протекающий по проводнику, вызывает отклонение свободно вращающейся магнитной стрелки, находящейся вблизи этого проводника. Позднее, в 1820 г. , магнитное действие тока, описанное датским физиком Гансом Христианом Эрстедом (1777– 1851), стало предметом глубокого всестороннего изучения. Ханс Христиан Э рстед (1777— 1851)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Профессор физики Петербургской медико хирургической академии, академик Василий Владимирович Петров (1761– 1834), показал и доказал возможность практических применений электричества. Будучи знакомым с экспериментами вольтова столба Петров пришел к выводу о том, что наиболее полное и всестороннее изучение гальванических явлений возможно только при условии создания большой батареи.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В апреле 1802 г. батарея В. В. Петрова, состоявшая из 4200 медных и цинковых кружков или 2100 медно цинковых элементов, была готова. Она располагалась в большом деревянном ящике, разделенном по длине на четыре отделения. Стенки ящика и разделяющих перегородок были покрыты сургучным лаком. Общая длина гальванической батареи Петрова составляла 12 м – это был крупнейший в мире источник электрического тока. Электродвижущая сила этой батареи составляла около 1700 В, а максимальная полезная мощность – 60– 85 Вт.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В. В. Петровым была впервые установлена важнейшая закономерность в электрической цепи – зависимость тока в проводнике от площади поперечного сечения проводника. Он определил, что при увеличении сечения проводника ток в нем возрастает. Петров установил, что через вещества, обладающие большим сопротивлением, гальвани вольтовская жидкость может протекать лишь тогда, когда повышается напряжение в цепи. В. Петровым впервые введен в электротехнический язык термин «сопротивление» .

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Наибольший интерес из всех работ Петрова представляет открытие им в 1802 г. явления электрической дуги между двумя угольными электродами, соединенными с полюсами «огромной» батареи. Опыты Петрова давали прямое указание на возможность применения электричества для целей освещения, плавки металлов и восстановления металлов из их окислов.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В. В. Петровым было положено начало всестороннему исследованию явлений электрического разряда в вакууме. Он установил зависимость этих явлений от материала, формы и полярности электродов, от расстояния между ними и степени вакуума. Заслуживает внимание мысль Петрова о том, что электрические явления обусловлены определенными физико химическими процессами.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В 1802– 1807 гг. ряду ученых, в том числе профессору Московского университета Петру Ивановичу Страхову (1756– 1827), удалось установить опытным путем, что земля и вода являются проводниками тока. Благодаря этому была создана возможность применения земли и воды в качестве обратного (второго) провода при осуществлении установок и устройств для передачи электрического тока от генератора к приемникам.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В 1807 г. профессор Московского университета Федорович Рейс (1778– 1852) открыл явление, получившее впоследствии название электроосмоса, проведя следующий опыт в стеклянную U образную трубку диаметром около 1 см и общей длиной 18 см была залита вода, а изгиб трубки заполнялся порошкообразным нерастворимым веществом так, что между обоими коленами трубки получалась пористая перегородка. Явление электроосмоса в современной технике получило практическое применение, в частности при осушке намывных плотин (электродренаж).

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Петербургским академиком Георгом Парротом (1767– 1852), считавшим, что явления в вольтовом столбе и других гальванических элементах происходят исключительно посредством окисления металлов, т. е. за счет изменения одного из веществ элемента. М. Фарадей также выступал против контактной теории электричества, указывая, что нет такого случая, даже при ударах электрического угря и ската, когда электричество получалось бы без затраты какого либо другого вида энергии.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Наиболее приближающейся к современным воззрениям на процессы электролиза явилась теория электролиза Теодора Гротгуса (1785– 1822), которая была по существу первой ионной теорией электролитических явлений. Важными особенностями теории Гротгуса явились, во первых, указание на то, что частицы воды поляризуются еще до замыкания цепи, во вторых, объяснение разложения нейтральной молекулы воды на положительные и отрицательные ионы. Теория Гротгуса была передовой для своего времени, она продержалась в науке более 70 лет, уступив место теории электролитической диссоциации. Известные законы электролиза были сформулированы М. Фарадеем в 1833— 1834 гг. Им же были предложены термины: электрод, анод, катод.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. предложил использовать отклонение магнитной стрелки электрическим током для создания первого измерительного прибора – индикатора тока. Этот прибор, получивший название «мультипликатора» , представлял собой магнитную стрелку, помещенную внутри рамки, состоящей из нескольких витков проволоки. Однако вследствие влияния земного магнетизма на магнитную стрелку мультипликатора его показания были неточными.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Ампер в 1821 г. показал возможность устранения влияния земного магнетизма с помощью астатической пары. В 1825 г. флорентийский профессор Леопольдо Нобили (1784– 1835) скомбинировал астатическую пару с мультипликатором и устроил таким образом более чувствительный прибор – прообраз гальванометра. Ампером впервые были введены термин «электрический ток» и понятие о направлении электрического тока. Это он предложил считать за направление тока направление движения положительного электричества. Андре-Мари Ампер (20. 01. 1775 – 10. 06. 1836)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Наблюдая отклонение магнитной стрелки под влиянием протекающего по проводнику тока, Ампер сумел сформулировать правило, позволяющее определить направление отклонения стрелки в зависимости от направления тока в проводнике. Электродинамическая теория Ампера изложена им в сочинении «Теория электродинамических явлений, выведенная исключительно из опыта» , изданном в Париже в 1826— 1827 гг. Ампером было выведено известное математическое выражение закона взаи модействия между двумя элементами тока. Своими исследованиями Ампер доказал единство электричества и магнетизма и убедительно опроверг царившие до него представления о магнитной жидкости.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В 1820 г. Д. Ф. Араго открыл явление – намагничивание проводника протекающим по нему током. По рекомендации Ампера Араго заменил прямолинейную проволоку проволочной спиралью, при этом намагничивание иголки, помещенной внутри спирали, усиливалось. Так был создан соленоид. В процессе исследований (в 1824 г. ) Араго открыл еще одно явление, названное им «магнетизмом Араго Доминик Франсуа вращения» , но объяснить его не смог ни он, ни (26. 02. 1786 - Ампер. 02. 10. 1853)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Правильное объяснение этого явления было дано Фарадеем только после открытия явления электромагнитной индукции. Майкл Фараде й (22. 09. 1791 — 25. 08. 1867)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Французскими учеными Жаном Батистом Био (1774– 1862) и Феликсом Саваром (1791– 1841) закона действия тока на магнит. Обнаружение в 1820 г. тангенциальной составляющей силы позволило объяснить вращательный характер движения проводника относительно магнита. Жан-Батист Био (21. 04. 1774 — 03. 02. 1862)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Французский ученый Пьер Симон Лаплас (1749– 1827) показал, что сила действия, создаваемая небольшим участком проводника, изменяется пропорционально обратно квадрату расстояния. Пьер-Симон Лаплас (23. 03. 1749 — 05. 03. 1827)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. В 1821 г. профессор Берлинского университета Томас Иоганн Зеебек (1770– 1831), установил, что причина появления электрического тока в этих опытах связана с теплотой, сообщаемой спаю или отнимаемой от него, и назвал обнаруженное явление «термомагнетизмом» (позднее этот термин был заменен на «термоэлектричество» ). Томас Иоган Зеебек (1770– 1831)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1800 -1830 гг. Рис. 12. Схема опыта Зеебека: 1 – висмутовая пластинка; 2 – медная пластинка; 3, 4 – спаи; 5 – магнитная стрелка; 6 – источник тепла

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. В 1834 г. французским ученым Жаном Ш. А. Пельтье (1785– 1845) было обнаружено более широкое проявление термоэлектрических действий и их обратимость. В 1838 г. явление Пельтье было изучено в Петербурге академиком Э. X. Ленцем, который, пользуясь этим методом, заморозил воду, окружавшую место спая. Позднее были созданы специальные устройства – термопары, применяемые для измерения температур, лучистой энергии и др. Ленц Эмилий Христианович (12. 02. 1804 — 29. 01. 1865)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. В 1821 г. X. Дэви установил, что проводимость проводника зависит от материала и температуры. Он определил зависимость проводимости от площади сечения проводника. Немецкий физик Георг Симон Ом изучал проводимости различных проводников. Первый этап исследований, начался Омом в 1821 г. , когда он работал преподавателем математики и физики в Кельне. Георг Симон Ом (16. 03. 1787 — 06. 07. 1854)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Ом вывел формулу, связывающую «силу магнитного действия проводника» с электровозбуждающей силой источника и сопротивлением цепи. Это уже был закон электрической цепи. Ом сформулировал закон, следующим образом: «Величина тока в гальванической цепи пропорциональна сумме всех напряжений и обратно пропорциональна сумме приведенных длин» На первом Международном конгрессе электриков единица сопротивления была названа «Ом» .

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Профессор Берлинского университета Густав Роберт Кирхгоф (1824– 1887). В 1845 г. Кирхгоф написал работу «О протекании электрического тока через плоскую пластину…» . В примечании к этой работе были сформулированы два закона Кирхгофа, являющиеся фундаментальными законами теоретической электротехники, которые еще при жизни Кирхгофа вошли во все учебники физики и широко применяются электротехниками всего мира. Густав Роберт Кирхгоф (12. 03. 1824 — 17. 10. 1887)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Принцип обратимости электрической машины был открыт только в 30 х годах, но его использование в широких масштабах начинается лишь с 70 х годов XIX века. В связи с этим представляется вполне правомерным рассматривать отдельно историю создания электродвигателя и генератора в период до 1870 г. Единственным надежным и изученным источником электроэнергии был до середины XIX века только гальванический элемент, поэтому первыми стали развиваться электрические машины постоянного тока.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. В развитии электродвигателя постоянного тока можно наметить три основных этапа Начальный период развития электродвига теля (1821— 1834 гг. ) тесно связан с созда нием физических приборов для демонст рации непрерывного преобразования элект рической энергии в механическую и начи нается опыта Фарадея.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. В 1824 г. , описывалось устройство, известное под названием «колеса Барлоу» и являющееся одним из исторических памятников предыстории развитииэлектродвигателя Колесо Барлоу: 1 – деревянная подставка; 2, 3 – желобки, наполненные ртутью; 4, 5 – зажимы для подключения гальванической батареи; 6, 7 — медные зубчатые колеса; 8 – ось

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Другой конструкцией электродвигателя может служить прибор, описанный в 1833 г. английским ученым У. Риччи. Это был прообраз будущего коллектора. Действительно, в 1836 г. двухпластинчатый коллектор в виде разрезанной вдоль медной трубки предложил английский физик, изобретатель электромагнита Вильям Стерджен (1783— 1850). Колесо Барлоу не нашло практического применения и до сих пор остается лабораторным демонстрационным прибором. Электродвигатель Риччи вследствие своей примитивной конструкции и незначительной мощности также не мог получить практического применения.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Для первого этапа развития электродвигателя характерным примером в 1831 г. , отражающим иное конструктивное направление, может служить прибор американского физика Дж. Генри. В модели, построенной самим Генри, электромагнит совершал 75 качаний в минуту. Мощность двигателей подобного типа была очень небольшой: один из таких двигателей, построенный в 1831 г. , имел мощность 0, 044 Вт не использовался на практике, и изобретатель не придавал ему серьезного значения. Конструктивная схема двигателя Генри: 1, 2 – постоянные магниты; 3, 4 – электромагнит; 5, 6 – гальванические элементы; 7 -10 – чашечки с ртутью; 11 -14 проводники

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Второй этап раннего развития электрических двигателей (1834— 1860 гг. ) характеризуется преобладанием конструкций с вращательным движением явнополюсного якоря.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Борис Семенович Якоби (1801— 1874) является одним из иностранных ученых, которые, отклик нувшись на приглашение русских университетов и Петербургской академии наук, переехали в Россию и связали с ней всю свою творческую жизнь. Борис Семёнович Якоби (21. 09. 1801 - 27. 02. 1874)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Якоби изменил подход к изобретению электродвигателя. В мае 1834 г. Был построен двигатель новой модели. Внешний вид первого двигателя Якоби: 1 – обмотки неподвижной рамы; 2 – обмотки подвижной рамы; 3 – щётки; 4 – коммутатор; 5 – источник питания

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Коммутатор (а) и схема коммутации (б) электродвигателя Якоби: I – обмотка неподвижной рамы; II – обмотка подвижной рамы; кольца 1 2 и 3 4 электрически соединены Пользуясь современной системой единиц, мож но подсчитать мощность двигателя, составлявшую примерно 15 Вт.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. В 1838 г. Якоби создал двигатель нового типа, но в этой своей конструкции он уже не был первым. В 1837 г. американский техник Т. Девенпорт также построил электродвигатель с непосредственным вращением якоря, в котором взаимодействовали подвижные электромагниты с неподвижными постоянными магнитами.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Конструктивная и электрическая схемы электродвигателя Девенпорта: 1– 4 – подвижные крестообразно расположенные электромагниты; 5, 6 – неподвижные постоянные магниты в форме полуокружностей; 7, 8 – медные пластины изолированные друг от друга; 9 -12 – пружинящие контакты

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. В 1837 г. в распоряжение Якоби был предоставлен бот, вмещающий 12 пассажиров и рассчитанный на 10 гребцов, на котором предполагалось установить электродвигатель и произвести затем соответствующие испытания и технико экономические подсчеты. При этом увеличивались размеры электродвигателя в вертикальном направлении, что было вполне удобно для опытной судовой установки.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Двигатель Якоби конструкции 1838 г. представлял собой комбинацию 40 небольших электродвигателей объединенных по 20 шт. на двух вертикальных валах, установленных в деревянной станине. Немецкий академик Вильд подсчитал в 1876 г. , что одна лошадиная сила в двигателе Якоби обходилась в 12 раз дороже, чем в случае паровой машины.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Модель элементарного электродвигателя Якоби «второго типа» 1838 г: 1, 2 – зажимы обмоток двух неподвижных электромагнитов; 3 – зажим коммутирующего устройства; 4 – один из четырех электромагнитов, расположенных крестообразно

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Некоторые из электродвигателей построенные в 40– 60 х годах XIX в. , действовали по принципу втягивания стального сердечника в соленоид. Получавшееся при этом возвратно поступательное движение преобразовывалось посредством балансира или шатунно кривошипного механизма во вращательное движение вала, снабженного для равномерности хода маховыми колесами.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Электродвигатель Бурбуза: 1 – катушки электромагнитов; 2 – втягиваемые сердечники электромагнитов; 3 – переключатель; 4 – рычаг; 5 – ведомое колесо с маховиком; 6 – рычаг переключения переключателя

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Третий, этап в развитии электродвигателей постоянного тока связан с разработкой конструкций, содержащих непрерывную обмотку на якоре. Первым конструкцию кольцевого якоря предложил в 1860 г. студент (впоследствии профессор) Пизанского университета Антонио Пачинотти (1841– 1912). Электродвигатель Пачинотти состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Электродвигатель Пачинотти: 1, 2 – электромагниты; 3, 4 – полюсные наконечники электромагнитов; 5 – ротор; 6 – кольцевая обмотка якоря; 7 – коллектор; 8 – ролики, подводящие ток к коллектору

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Он говорил о том, что эта машина может быть превращена в генератор, если заменить электромагниты, возбуждающие поле, на постоянные магниты Нo не зная еще принципа самовоз буждения, почему и считал нужным при обращении двигателя и генератора заменить электромагниты постоянными магнитами.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Однако право первооткрывателя важнейшего принципа электрической машины – принципа обратимости – принадлежит Эмилю Христиановичу Ленцу (1804– 1865)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. В 1864 г. Максвелл дал определение электромагнитного поля и заложил основы его теории. 17 января 1867 г. крупный немецкий ученый, изобретатель и промышленник доктор Вернер Сименс (1816– 1892) представил в Берлинскую академию наук доклад, в котором изложил сущность принципа самовозбуждения.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Джеймс Клерк Ма ксвелл (13. 06. 1831— 05. 11. 1879) Эрнст Вернер фон Сименс (13. 12. 1816 — 06. 12. 1892 )

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. В 1870– 1875 гг. развер нулись работы русского отс тавного офицера Александра Николаевича Лодыгина (1847 — 1923). Он решил построить летательный ап парат тяжелее воздуха, при водящийся в движение элек тричеством. Александр Николаевич Лодыгин (06. 10. 1847 – 16. 10. 1923)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Вполне естественно, что освещаться этот аппарат должен был электричеством. Дуговая лампа по разным соображениям не подошла, и А. Н. Лодыгин стал конструировать лампу накаливания с тонким угольным стерженьком, заключенным в стеклянном баллоне. Стремясь увеличить время горения, Лодыгин предложил устанавливать несколько угольных стерженьков, расположенных так, чтобы при сгорании одного автоматически включался бы следующий.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Электрическая лампа накаливания Лодыгина с несколькими угольными стержнями: 1 – стеклянная колба; 2 – электроды; 3 – угольные стержни; 4 – медная пластинка. При перегорании крайнего правого стержня пластина 4 опускается на менее короткий стержень сохраняя работоспособность лампы Электрические лампы накалива ния Лодыгина с одним угольным стержнем: 1 – стеклянная колба; 2 – электроды; 3 – угольный стержень

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Первые лампы работали 30– 40 мин, то со временем, когда он применял вакуумные колбы, срок службы увеличился до нескольких сотен часов. За изобретение лампы накаливания А. Н. Лодыгин был удостоен Ломоносовской премии Петербургской академии наук.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Электротехнические устройства не выходили за пределы лабораторий, пока не было достаточно мощного и экономичного источника электрической энергии и массового потребителя. К 1870 г. такой источник был создан. Следующие за этой датой 15– 20 лет прошли как годы зарождения основных электротехнических устройств массового промышленного и бытового назначения, как годы становления новой отрасли техники. Это был «героический» период истории электротехники.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1830 -1870 гг. Первым по настоящему массовым потребителем электрической энергии явилась система электрического освещения. Электрическая лампа и по нынешний день осталась самым распространенным электротехническим устройст вом. Развитие электрического освещения шло по двум направлениям: конструирование дуговых ламп и ламп накаливания.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Период 1870– 1890 гг. можно считать этапом становления электротехники как самостоятельной отрасли.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Значительным стимулом к внедрению переменного тока явилось изобретение «электрической свечи» П. Н. Яблочковым (1847– 1894) и разработка им схемы дробления электрической энергии посредством индукционных катушек, представлявших собой трансформатор с разомкнутой магнитной системой. Павел Николаевич Яблочков (14. 09. 1847 – 19. 03. 1894)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. В середине 80 х гг. началось серийное производство однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой (М. Дери, О. Блати, К. Циперновский). Идея П. Н. Яблочкова о центра лизованном производстве и распределении электроэнергии претворялась в жизнь, начиналось строительство центральных электростанций переменного тока.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Однако развивающееся производство требовало комплексного решения сложнейшей научно технической проблемы: экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния и создания экономичного и надежного электрического двигатели, удовлетворяющего требованиям промышленного электропривода. Эта проблема была успешно решена на основе многофазных, в частности трехфазных систем.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Дальнейший прогресс электрического освещения был связан с изобретением лампы накаливания, которая оказалась более удобным источником света, имеющим лучшие экономические и световые показатели. Впервые блок станции были построены в Париже для освещения улицы Оперы. В России первой установкой такого рода явилась станция для освещения Литейного моста в Петербурге, созданная в 1879 году при участии П. Н. Яблочкова.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Особое место среди дуговых источников света занимает «электрическая свеча» Павла Николаевича Яблочкова.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Весьма прогрессивными были труды выдающегося русского физика Александра Григорьевича Столетова (1839– 1896) по исследованию магнитных свойств «мягкого железа» , выполненные в 1871 г. Александр Григорьевич Столетов (29. 07. 1839 — 15. 05. 1896)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Серьезно продвинули теорию электрических машин введенные в 1879 г. английским электротехником Джоном Гопкинсоном (1849– 1898) графические представления о зависимостях в электрических машинах, так называемые характеристики машин. Им же введено понятие о коэффициенте магнитного рассеяния.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Первый трамвай в России (в г. Киеве) был пущен для общего пользования в 1892 г. , причем решение о строительстве трамвайной линии было принято лишь после того, как убедились, что ни конная, ни паровая тяга не способны преодолеть крутой подъем от Подола к Крещатику. Трамвайная линия соединила густонаселенную окраину Киева с центром города.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. В 1884 г. в Петербургском технологическом институте появилась электротехническая специальность. В 1885 г. фирмой «Вестингауз» был построен первый автотранс форматор, изобретённый У. Стенли. В конце 80 х годов Д. Свинберн предложил масляное охлаждение трансформаторов.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Изучение истории техники трехфазных цепей показывает, что решающую роль в ее зарождении и развитии сыграли труды М. О. Доливо Добровольского. Он не только разработал основные элементы трехфазной системы, но и сделал ряд важнейших изобретений в области техники постоянного тока, в электроизмерительной технике. Михаи л О сипович Доли во. Доброво льский (21. 12. 1861 — 15. 11. 1919)

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Русские учёные электротехники сумели очень быстро оценить достоин ства трехфазной системы. Уже в январе 1892 г. на четвертой Петербургской электротехнической выставке профессор И. И. Боргман демонстрировал трехфазные машины системы Доливо Добровольского. На этой выставке работали две трехфазные машины мощностью по 15 к. Вт.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. В России первым предприятием с трехфазным электроснабжением был Новороссийский элеватор. В 1893 г. элеватор был электрифицирован. Все машины по разработанным за границей проектам изготовлялись в собственных мастерских элеватора.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. На электростанции, построенной рядом с элеватором, были установлены четыре синхронных генератора мощностью 300 к. ВА каждый. Общая мощность электростанции составляла 1200 к. ВА , это была в то время самая мощная в мире трехфазная электростанция. В помещениях элеватора работали трехфазные двигатели мощностью 3, 5– 15 к. Вт, которые приводили в действие различные машины и механизмы. Часть энергии использовалась для освещения.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. В конце 90 х годов асинхронные электродвигатели уже выпускались в значительном количестве и в большом диапазоне мощностей. Характеристики этих электродвигатели были вполне удовлет ворительными (например, асинхронные двигатели фирмы АЭГ мощностью 5 л. с. имели КПД 85 %, cos( ) выше 0, 9).

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. 7 мая 1895 г. А. С. Попов публично демонстрировал изобретённый им радиоприемник. В сентябре того же года, присоединив к схеме телеграфный аппарат Морзе, ввел запись принимаемых сигналов на ленту. Радиоприемник Попова – одно из наиболее совершенных электромагнитных автоматических устройств своего времени.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Зарождение и развитие электроники произошло в первой четверти XX в. В этот период наблюдается рост потребности в постоянном токе, что вызывает необходимость развития преобразовательной техники. Что и приводит к зарождению, а затем бурному развитию промышленной электроники. Значительный прогресс в электронике наметился после создания больших интегральных схем (БИС), быстродействие их измеряется миллиардными долями секунды, а минимальные размеры состав ляют 2— 3 мкм.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. 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.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Электротехника становится базой для разработки автоматизированных систем управления энергетическими и производственными процессами.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Толчком к техническому применению полупроводников, в частности полупровод никовых вентилей, явилось создание в 1926 – 1929 гг. (Л. Грондаль) медно закисного вентиля. в роль Основополагающая разработке теории полупроводников и их техническом применении принадлежит отечественной школе физиков под руководством академика А. Ф. Иоффе.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Эти исследования начали проводиться в конце 20 х начале 30 х годов. Так, было введено понятие дырочной проводимости, указано влияние примесей и температуры на механизм проводимости, было установ лено повышение электропроводности в сильных электрических полях, разработана теория выпрямления.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. В 1951– 1953 гг. отечественные заводы начали массовое производство герма ниевых триодов и диодов, а в следующие годы – мощных германиевых выпря мителей.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Во второй половине XX в. назревает кризис энергетики в связи с ограниченностью ресурсов органического топлива и недостаточностью водных источников при громадном потреблении энергии. Это стимулирует исследования ученых и инженеров в поиске путей безопасного использования ядерной и других видов энергий.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 1870 -1890 гг. Широчайшее применение микропро цессоры и микро. ЭВМ получили в 80 х годах в управлении производственными процес сами, системах связи и транспорта, бытовых устройствах. По подсчетам специалистов, применение микропроцессоров в приборос троении уменьшает трудоемкость в 10 раз, стоимость – в 5 раз, габариты и потребляемую энергию – в 10– 20 раз и на порядок повышает надежность изделий.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В первые годы развития электроэнергетики России все электростанции работали раздельно. Даже электростанции, расположенные в крупных городах (Петербурге, Москве), работали на собственные, не связанные между собой, электрические сети, нередко выполненные на различные системы тока — постоянный, однофазный переменный, трехфазный переменный, при различных частотах (20; 42, 5; 50 Гц) и различных напряжениях.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В 1913 г. в России было всего 109 км воздушных электрических сетей напряже нием выше 10 к. В. В 1912 г. в 70 км от Москвы на торфяных болотах было начато строитель ство первой районной электростанции «электропередача» ; была также построена линия электропередачи напряжением 70 к. В длиной около 70 км до Измайловской подстанции.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО Развитие электрических сетей, разруше нных в годы Гражданской войны, началось примерно с 1920 г. в соответствии с планом ГОЭЛРО. Этим планом была предусмотрена централизация электроснаб жения всего народного хозяйства путем строительства крупных электростанций и электрических сетей и последовательного объединения электростанций в районные и межрайонные энергетические системы.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО К основным преимуществам такого объединения следует отнести: • наилучшее использование установленной мощности агрегатов электростанций, повышение их экономической эффективности в целом; • снижение суммарного максимума нагрузки объединяемых систем; • уменьшение суммарного необходимого резерва мощности;

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО • уменьшение суммарного необходимого резерва мощности; • облегчение работы системы при авариях и ремонтах; • увеличение единичной мощности агрегатов, устанавливаемых на электростанциях и подстанциях.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В 1922 г. была введена первая очередь Каширской ГРЭС мощностью 12 МВт с первой линией электропередачи 110 к. В до Кожуховской подстанции в Москве, а в 1925 г. были введены в действие первая очередь Шатурской ГРЭС мощностью 32 МВт и двухцепная линия 110 к. В Шатурская ГРЭС — Москва, доведенная до центра города, а затем до Карачаровской и Кожуховской подстанций. Это было, по существу, начало создания Московского кольца напряжением 110 к. В. К этому кольцу по радиальным линиям присоединялись другие районные электростанции.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В 1926 г. была пущена Волховская ГЭС мощностью 56 МВт, которая двумя линиями 110 к. В протяженностью 130 км была соединена с Северной подстанцией Ленинграда. В том же году была пущена линия 110 к. В от Горьковской ГРЭС до г. Горького. Так, уже к 1929 г. протяженность электрических сетей напряжением выше 10 к. В увеличилась до 2032 км, соответственно увеличилась и мощность понизительных подстанций.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В конце 20 х годов научно исследовательские и проектные организации, заводы начинают создавать отечественное электротехническое оборудование. В это же время была принята единая шкала номинальных напряжений: 3, 6, 10, 35, 110 к. В; предполагалось в дальнейшем применение напряжений 220 и 380 В.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В 1926 г. была создана диспетчерская служба в Московской энергосистеме, а впоследствии аналогичные службы были созданы в Ленэнерго Уралэнерго и других энергосистемах.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО Для 30 х годов XX в. характерно стремительное увеличение темпов электрификации, развития электроэнергетического хозяйства. Значительно уплотнился график электрической нагрузки; годовое число часов ис пользования мощности всех электростанций в 1940 г. возросло до 4650 против 2720 в 1928 г. , а для районных электростанций этот же показатель возрос с 3260 до 5481 часа в год.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО мощность Московской энергосистемы к 1935 г. достигла 900 МВт с длиной электрических сетей 110 к. В 1900 км; мощность Уральской энергосистемы, протянувшейся на 1000 км от Соликамска до Магнитогорска, достигла 650 МВт. Впервые было применено напряжение 220 к. В в Ленинградской энер госистеме, где в 1933 г. была построена электропередача протяженностью 240 км Нижне Свирская ГЭС — Ленинград. Впоследствии это напряжение было применено и в других энергосистемах, а также при сооружении линий межсистемных связей.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО Во второй половине 30 х годов XX в. уже велась разработка вопросов, связанных с возможностью передачи электроэнергии от будущей Куйбышевской ГЭС в район Москвы на напряжении 380— 400 к. В; в Ленинграде в Ленинградском энергофизическом институте была построена опытная трехфазная линия 500 к. В, на которой проводились исследования на дальнюю перспективу — использование более высоких напряжений для передачи электроэнергии.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В годы Великой Отечественной войны энергосистемам и электрическим сетям, оказавшимся в зоне военных действий, был нанесен огромный ущерб — было разрушено более 10 тыс. км линий электропередачи напряжением более 10 к. В. Но уже в конце 1941 г. начались восстановительные работы, и в 1945 г. общая протяженность электрических сетей превысила довоенный уровень. В 1946— 1950 гг. происходит объединение энергетических систем Центра. Для координации и управления объединенными энергосистемами и регулирования перетоков

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО Наибольшее развитие энергосистем и их объединение происходят в 50 х годах XX в. в результате сооружения мощных электростанций на р. Волге, Каме и строительства первых линий электропередачи 400 к. В, переведенных впоследствии на напряжение 500 к. В. В связи с большим ростом уровня энергетики оказалось целесообразным строительство крупных тепловых электростанций с агрегатами большой единичной мощности, что создало необходимые условия для построения крупных объединенных энергосистем.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО Общая протяженность линий электропередачи 500 к. В к концу 1970 г. составила около 14 тыс. км. В 1967 г. была введена в эксплуатацию первая опытно промышленная электропередача 750 к. В Конаковская ГРЭС — Москва протяженностью 90 км, а уже к 1985 г. протяженность линий электропередачи этого напряжения составила более 6 тыс. км.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО Первые линии электропередачи новой ступени напряжения переменного тока 1150 к. В были введены в 1985 г. на участках Экибастузская ГРЭС — Кокчетав — Кустанай. В результате у нас сложились две шкалы номинальных напряжений воздушных линий электропередачи — 110— 150— 330— 750 к. В и 110— 220— 500— 1150 к. В. Каждая последующая ступень в этих шкалах превышает предыдущую примерно в 2 раза, что позволяет повысить пропускную способность линий примерно в 4 раза.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В настоящее время линии 110— 150— 220 к. В используются, главным образом, в районных распределительных сетях для передачи электроэнергии к крупным узлам нагрузки. Линии 330— 500— 750— 1150 к. В, по которым может быть передана мощность от 350 до 5000 МВт, решают задачи системного характера. Они используются для создания мощных межсистемных и внутрисистемных связей, передачи электроэнергии от удаленных электростанций, например атомных, в приемные системы.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО К числу основных проблем, требовавших решения, можно отнести следующие: • потери мощности и энергии на корону, а также радиопомехи, излучаемые линией; • изоляция и ограничения перенапряжений; • большие сечения проводов при больших передаваемых мощностях; • компенсация зарядной мощности линий; • увеличение токов коротких замыканий в связываемых системах;

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО • повышение пропускной способности электропередач и устойчивости параллельной работы электростанций; • экология, что связано с возрастанием напряженности электрического поля под линией и его отрицательным воздействием на живые организмы; • разработка коммутационной аппаратуры и многие другие.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В 1994 г. в основном завершился процесс разгосударствления предприятий топливно энергетического комплекса. При этом государственные предприятия и организации изменили форму собственности и были преобразованы в акционерные общества.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В электроэнергетике было создано Российское акционерное общество энергетики и электрификации (РАО «ЕЭС России» ), в уставной капитал которого переданы в качестве государственного вклада:

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО • основные системообразующие линии электропередачи, образующие единую энергетическую систему России; • средства управления режимами электроэнергетических систем; • 51 % акций крупнейших электростанций; • 49 % акций каждого регионального акционерного общества энергетики; • научно исследовательские и проектные организации отрасли.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО В перспективе до 2010 г. наряду с разработкой высокоэффективного производства электроэнергии программой «Энергетическая стратегия России» была предусмотрена разработка столь же эффективных систем ее передачи, распределения и использования. В решении этих задач исключительно велика роль разработок в области электрофизики, обеспечивающих в первую очередь:

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА в РО • создание линий электропередачи сверх и ультравысокого напряжения и принципиально нового оборудования для них; • разработку теории предельного состояния электрических генераторов; • создание новых силовых преобразовательных устройств, полупроводниковых приборов для коммутации токов мегаамперного диапазона.