Sähkötekniikka on erittäin laaja osaamisala, joka sisältää kaiken sähköenergian käyttöön liittyvän. Tämä sisältää piirien, laitteiden, laitteiden ja komponenttien kehittämisen sekä sähkömagneettisten ilmiöiden ja niiden käytännön käytön tutkimuksen. Sähkötekniikan ala kattaa kaikki elämämme alat.
Kuinka kaikki alkoi
Sähkötekniikan kehityksen historia liittyy läheisesti ihmiskuntaan läpi sen kehityshistorian. Ihmiset olivat kiinnostuneita luonnonilmiöistä, joita he eivät voineet selittää. Sähkötekniikan kehityksen historia - jatkuvat yritykset toistaa ympärillä tapahtuneita.
Tutkimus jatkui pitkiä ja pitkiä vuosisatoja. Mutta vasta 1700-luvulla sähkötekniikan kehityksen historia aloitti laskennan siitä, kuinka ihminen tosiasiallisesti käytti hankittuja tietoja ja taitoja.
Teoria
Sähkötekniikan kehittämiseen osallistuneita tutkijoita on tuhansia ja tuhansia nimiä, on mahdotonta luetella kaikkia tämän artikkelin puitteissa. Muttaon henkilöitä, joiden tutkimus auttoi tekemään maailmasta sen, mikä se nyt on.
Historiatietojen mukaan kreikkalainen filosofi Thales Miletoslainen oli yksi ensimmäisistä, joka kiinnitti huomionsa siihen, että meripihka voi vetää puoleensa esineitä sen jälkeen, kun sitä on hierottu villaa vasten. Hän suoritti kokeensa seitsemännellä vuosisadalla eKr. Valitettavasti hän ei voinut tehdä mitään perustavanlaatuisia johtopäätöksiä. Mutta hän muisti huolellisesti kaikki havainnot ja välitti ne jälkipolville.
Seuraava nimi ehdollisessa luettelossa "sähkötieteilijät ja heidän keksintönsä" ilmestyi vasta vuonna 1663, kun Otto von Guericke suunnitteli Magdeburgin kaupunkiin koneen, joka oli pallo, joka ei pystynyt vain houkuttelemaan vaan myös karkottamaan objektit.
Kuuluisia tiedemiehiä
Myöhemmin sähkötekniikan alun loivat sellaiset kuuluisat tiedemiehet kuin:
- Stephen Gray, joka suoritti kokeita sähkön etäsiirrosta. Hänen tutkimuksensa tuloksena oli johtopäätös, että esineet siirtävät maksua eri tavalla.
- Charles Dufay, joka esitti teorian eri sähkötyypeistä.
- hollantilainen Peter van Muschenbroek. Hänestä tuli kuuluisa kondensaattorin keksimisestä.
- Georg Richmann ja Mihail Lomonosov tutkivat ilmiötä aktiivisesti.
- Benjamin Franklin. Tämä mies meni historiaan salamanvarren keksijänä.
- Luigi Galvani.
- Vasili Petrov.
- Charles Pendant.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday ja monet muut.
Energia
Sähkötekniikka on tiede, joka sisältää neljä komponenttia, joista ensimmäinen ja perustava on sähkövoimateollisuus. Se on energian tuotannon, siirron ja kulutuksen tiedettä. Ihmiskunta pystyi menestyksekkäästi käyttämään tätä tekniikkaa tarpeisiinsa vasta 1800-luvulla.
Primitiiviset akut antoivat laitteiden toimia vain hetken, mikä ei tyydyttänyt tutkijoiden tavoitteita. Generaattorin ensimmäisen prototyypin keksijä oli unkarilainen Anosh Jedlik vuonna 1827. Valitettavasti tiedemies ei patentoinut aivotuoksuaan, ja hänen nimensä säilyi vain historian oppikirjoissa.
Myöhemmin Hippolyte Pixie muokkasi dynamoa. Laite on yksinkertainen: staattori, joka luo jatkuvan magneettikentän, ja joukko käämiä.
Sähkötekniikan ja energian kehityksen historia ei voi olla mainitsematta Michael Faradayn nimeä. Hän keksi ensimmäisen generaattorin, joka mahdollisti virran ja vakiojännitteen generoinnin. Myöhemmin Emil Sterer, Henry Wilde ja Zenob Gramm paransivat mekanismeja.
DC
Vuonna 1873 Wienin näyttelyssä osoitettiin selvästi pumpun käynnistyminen yli kilometrin päässä olevasta koneesta.
Sähkö valloitti maailman luottavaisesti. Ihmiskunnalla on käytössään sellaisia aiemmin tuntemattomia uutuuksia kuin lennätin, autojen ja laivojen sähkömoottori sekä kaupunkien valaistus. V altavia dynamoita käytettiin yhä enemmän sähkön tuotantoon teollisessa mittakaavassa. Ensimmäiset raitiovaunut ja johdinautot alkoivat ilmestyä kaupunkeihin. Tasavirran idean esitteli massiivisesti kuuluisa tiedemies Thomas Edison. Tällä tekniikalla oli kuitenkin myös haittapuolensa.
Teoreettinen sähkötekniikka tiedemiesten töissä merkitsi mahdollisimman monen asutuksen ja alueen peittämistä sähköllä. Mutta tasavirralla oli erittäin rajallinen kantama - noin kaksi tai kolme kilometriä, minkä jälkeen alkoivat v altavat häviöt. Tärkeä tekijä vaihtovirtaan siirtymisessä oli teräs ja generaattorikoneiden mitat, kunnon tehtaan koko.
Nikola Tesla
Serbialaista tiedemiestä Nikola Teslaa pidetään uuden teknologian perustajana. Hän omisti koko elämänsä vaihtovirran mahdollisuuksien tutkimiseen, sen välittämiseen kaukaa. Sähkötekniikka (aloittelijoille tämä on mielenkiintoinen tosiasia) on rakennettu sen perusperiaatteille. Nykyään jokaisessa kodissa on yksi suuren tiedemiehen luomuksista.
Keksijä antoi maailmalle monivaihegeneraattoreita, asynkronisen sähkömoottorin, laskurin ja monia muita keksintöjä. Vuosien varrella lennättimessä, puhelinyhtiöissä, Edisonin laboratoriossa ja myöhemmin yrityksissään Tesla sai paljon kokemusta kokeiden v altavan määrän ansiosta.
Ihmiskunta ei valitettavasti ole vastaanottanut kymmenesosaakaan tiedemiesten löydöistä. Öljykenttien omistajat vastustivat sähkövallankumousta kaikin mahdollisin tavoin ja yrittivät pysäyttää sen etenemisen kaikilla käytettävissään olevilla keinoilla.
Huhujen mukaan Nikola voisiluoda ja pysäyttää hurrikaaneja, siirtää sähköä ilman johtoja kaikkialla maailmassa, teleportoida sotalaivaa ja jopa provosoida meteoriitin putoaminen Siperiassa. Tämä mies oli hyvin poikkeuksellinen.
Kuten myöhemmin kävi ilmi, Nikola lyö vetoa vaihtovirrasta. Sähkötekniikka (erityisesti aloittelijoille) mainitsee ensinnäkin sen periaatteet. Hän osoittautui oikeassa siinä, että sähköä voitiin toimittaa tuhansien kilometrien päähän käyttämällä vain johtoja. Pysyvän "veljen" tapauksessa voimalaitokset on sijoitettava kahden tai kolmen kilometrin välein. Lisäksi niitä on huollettava jatkuvasti.
Tänään tasavirralla on paikkansa sähköajoneuvoilla - raitiovaunuilla, johdinautoilla, sähkövetureilla, moottoreilla teollisuusyrityksissä, akuissa, latureissa. Teknologian kehitys huomioon ottaen on kuitenkin todennäköistä, että "pysyvä" jää pian vain historian sivuille.
Sähkömekaniikka
Sähkötekniikan toista osaa, joka selittää periaatteen energian muuntamisesta mekaanisesta sähköiseksi ja päinvastoin, kutsutaan sähkömekaniikaksi.
Ensimmäinen tiedemies, joka paljasti sähkömekaniikkatyönsä maailmalle, oli sveitsiläinen tiedemies Engelbert Arnold, joka julkaisi vuonna 1891 teorian koneiden käämien teoriasta ja suunnittelusta. Myöhemmin maailmantiede täydennettiin Blondelin, Vidmarin, Kostenkon, Dreyfusin, Tolvinskyn, Krugin, Parkin tutkimustuloksilla.
Vuonna 1942 unkarilais-amerikkalainenGabriel Kron onnistui lopulta muotoilemaan yleisen teorian kaikille sähkökoneille ja siten yhdistämään monien tutkijoiden ponnistelut kuluneen vuosisadan aikana.
Sähkömekaniikka nauttivat tiedemiesten vakaasta kiinnostuksesta kaikkialla maailmassa, ja myöhemmin sellaiset tieteet kuin sähködynamiikka (tutkii sähköisten ja magneettisten ilmiöiden välistä suhdetta), mekaniikka (tutkii kappaleiden liikkeitä ja niiden välisiä vuorovaikutuksia) ja myös lämpö fysiikka (teoreettiset perusteet energia, termodynamiikka, lämmön ja massan siirto) ja muut.
Tärkeimmät tutkimuksessa tutkitut ongelmat olivat muuntimien tutkimus ja kehittäminen, pyörivä magneettikenttä, lineaarinen virtakuorma, Arnoldin vakio. Pääaiheet ovat sähkö- ja asynkroniset koneet, erilaiset muuntajat.
Sähkömekaniikan postulaatit
Sähkömekaniikan kolme pääpostulaattia ovat lait:
- Faradayn sähkömagneettinen induktio;
- täysi virta magneettipiirille;
- sähkömagneettinen voima (alias Ampèren laki).
Sähkömekaanisten tutkijoiden tutkimuksen tuloksena todistettiin, että energian liikkuminen on mahdotonta ilman häviöitä, kaikki koneet voivat toimia sekä moottorina että generaattorina ja että roottorin ja staattorin kentät ovat aina paikallaan suhteessa toisiinsa ystävä.
Peruskaavat ovat yhtälöitä:
- sähkökone;
- sähkökoneen käämien jännitetase;
- sähkömagneettinen vääntömomentti.
Automaattiset ohjausjärjestelmät
Suunta tuli väistämättä suosituksi, kun kävi selväksi, että koneet voisivat menestyksekkäästi korvata ihmistyön.
Automaattinen ohjaus - kyky manipuloida muiden laitteiden tai jopa kokonaisten järjestelmien toimintaa. Ohjaus voidaan tehdä lämpötilan, nopeuden, liikkeen, kulmien ja ajonopeuden mukaan. Manipulointi voidaan suorittaa sekä täysin automaattisessa tilassa että henkilön osallistuessa.
Ensimmäistä tällaista konetta voidaan pitää Charles Babagen suunnittelemana yksikkönä. Reikäkorttien sisältämien tietojen avulla pumppuja voitiin ohjata höyrykoneella.
Ensimmäinen tietokone kuvattiin irlantilaisen tiedemiehen Percy Ludgaten kirjoituksissa, jotka esiteltiin yleisölle vuonna 1909.
Analogiset tietokonelaitteet ilmestyivät juuri ennen toisen maailmansodan puhkeamista. Vihollisuudet hidastivat jonkin verran tämän lupaavan teollisuuden kehitystä.
Ensimmäisen nykyaikaisen tietokoneen prototyypin loi saksalainen Konrad Zuse vuonna 1938.
Nykyään automaattiset ohjausjärjestelmät, kuten keksijöidensä tarkoittavat, korvaavat onnistuneesti ihmisiä tuotannossa, jotka tekevät kaikkein yksitoikkoisimman ja vaarallisimman työn.
Elektroniikka
Sähkötekniikan kehityksen seuraava vaihe oli elektroniset laitteet, jotka ovat miljardeja kertoja tarkempia kuin analogiset vastineensa.
Kuuluisin ensimmäinen keksintö on saksalainen Enigma-salauskone. Ja sitten brititelektroniset dekooderit, joilla he yrittivät purkaa sekavia koodeja.
Seuraavaksi tulivat laskimet ja tietokoneet.
Nykyisessä elämänvaiheessa puhelimet ja tabletit yhdistetään elektroniikkaan. Ja mikä on laitteidemme kehitys huomenna, voimme vain arvailla. Mutta tiedemiehet työskentelevät yötä päivää vain yllättääkseen meidät kaikki ja tehdäkseen elämästä hieman mielenkiintoisempaa ja helpompaa.
