История искусства Экология энергетики Инженерная графика и машиностроительное черчение Математика решение задач и примеров Курс лекций по физике и электротехнике
Соединения источников и потребителей электроэнергии. Расчет смешанной цепи с одной э.д.с. Соединение фаз треугольником Асинхронный электродвигатель Определить напряжение на зажимах цепи, сопротивление rх э.д.с.

Расчет электрической цепи

Общие сведения о полупроводниках и их свойствах. Полупроводниковые диоды, транзисторы: основные параметры, характеристики и схемы включения. Тиристоры: их свойства, характеристика, схема включения. Фотодиоды, фоторезисторы и фототранзисторы: их свойства и схемы включения. При изучении данной темы обратите внимание на собственную и примесную проводимости и свойства их полупроводников.

История развития электротехники

 Электротехника (от электро... и техника), отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки материалов, передачи информации, охватывающая вопросы получения, преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека.

Историческая справка. Возникновению электротехники предшествовал длительный период накопления знаний об электричестве и магнетизме, в течение которого были сделаны лишь отдельные попытки применения электричества в медицине, а также для передачи сигналов. В XVII-XVIII вв. исследованию природы электрических явлений были посвящены труды М. В. Ломоносова, Г. В. Рихмана, Б. Франклина, Ш. О. Кулона, и др. Для становления электротехники решающее значение имело появление первого источника непрерывного тока - вольтова столба(А. Вольта, 1800), а затем более совершенных гальванических элементов, что позволило в 1-й трети XIX в. провести многочисленные исследования химических, тепловых, световых и магнитных явлений, вызываемых электрическим током(труды В. В. Петрова, X. К. Эрстеда, Д. Ф. Араго, М. Фарадея, Дж. Генри, А. М. Ампера, Г. С. Ома и др.). В этот период были заложены основы электродинамики, открыт важнейший закон электрической цепи - Ома закон. Среди попыток практического использования результатов этих достижений наиболее значительными были работы в телеграфии (электромагнитный телеграф П. Л. Шиллинга,1832), в военном деле (гальваноударные морские мины Б. С. Якоби, 1840-е гг.).Открытие электромагнитной индукции (1831-32) предопределило появление электрических машин - двигателей и генераторов. Поскольку все первые потребители электроэнергии использовали постоянный ток (как наиболее изученный), первые электрические машины были постоянного тока машинами. Исторически электродвигатели стали создаваться раньше электромашинных генераторов, т. к. в 1-й трети XIX в. гальванические элементы как источники тока к большей или меньшей мере удовлетворяли требованиям практики. Период совершенствования конструкции электродвигателя - от лабораторных приборов, демонстрировавших возможность превращения электрической энергии в механическую (установка Фарадея, 1821), до машин промышленного типа - охватывает приблизительно 50 лет. В первых электродвигателях подвижная часть совершала возвратно-поступательное или качательное движение, а момент на валу двигателя был пульсирующим (например, в двигателе Генри). Начиная с середины 30-х гг. XIX в. стали строиться двигатели с вращающимся якорем. Таким электродвигателем, получившим практическое применение, был двигатель, разработанный Якоби (1834--38). Испытание этого двигателя, приводившего в движение "электрический бот", показало, с одной стороны, принципиальную возможность его практического применения, а с другой - необходимость создания более экономичного по сравнению с гальваническими элементами источника электроэнергии. Таким источником стал электромашинный генератор, прообразом которого была униполярная машина Фарадея (1831). Первыми практически пригодными электромашинными генераторами были магнитоэлектрические генераторы, в которых магнитное поле создавалось постоянными магнитами, а якорями служили массивные индуктивные катушки (Якоби, 1842). В 1851 немецкий учёный В. Зинстеден предложил заменить постоянные магниты электромагнитами, катушки которых питались от самостоятельных магнитоэлектрических генераторов. Дальнейшее совершенствование конструкции электромашинного генератора связано с использованием для возбуждения обмотки электромагнита тока самого генератора. Промышленное производство генераторов было начато в 1870 в Париже после того, как З. Т. Грамм впервые применил в генераторе с самовозбуждением кольцевой шихтованный якорь, принципиальная конструкция которого была предложена для электродвигателя в 1860 А. Пачинотти. Генератор Грамма работал не только в генераторном, но и в двигательном режиме, что положило начало практическому внедрению принципа обратимости электрических машин (открытому Э. X. Ленцем, 1832-38) и позволило значительно расширить область использования электрических машин. Последующее совершенствование машин постоянного тока шло по пути улучшения их конструктивных элементов - замена кольцевого якоря барабанным (Ф. Хёфнер-Альтенек, 1873), усовершенствование шихтованных якорей (американский изобретатель Х. Максим, 1880), введение компенсационной обмотки (1884), дополнительных полюсов (1885) и др. К 80-м гг. XIX в. электрические машины постоянного тока приобрели основные конструктивные черты современных машин. Их совершенствованию способствовало открытие закона о направлении индукционных токов, обнаружение и исследование противоэдс (Якоби, 1840) и реакции якоря (Ленц, 1847), разработка методов расчёта электрических цепей (Г. Р. Кирхгоф, 1847) и магнитных цепей ( английский учёный Дж. Гопкинсон, нач. 80-х гг.), изучение магнитных свойств железа (А. Г. Столетов, 1871) и др. К концу 70-х гг. относятся работы Дж. К. Максвелла, сформулировавшего уравнения , являющиеся основой современного учения об электромагнитном поле.

 Наряду с электромашинными генераторами продолжали совершенствоваться химические источники тока. Значительным шагом в этом направлении было изобретение свинцового аккумулятора (французский физик Г. Планте, 1859). Усовершенствованная конструкция этого аккумулятора к 80-м гг. уже имела все основные элементы современных аккумуляторов.

 Создание надёжных источников тока сделало возможным удовлетворение возросших потребностей в электрической энергии для практических целей. Дальнейшее развитие электротехники связано с возникновением электротехнической промышленности и массовым распространением электрического освещения, которое в 50-70-х гг. XIX в. заменило газовое. Идея применения электрической энергии для освещения была высказана Петровым в 1802 после открытия дуги электрической. Первыми электрическими источниками света были разнообразные дуговые угольные лампы, среди которых наиболее дешёвой и простой была "свеча Яблочкова" (П. Н. Яблочков, 1876). В 1870-75 А. Н. Лодыгин разработал несколько типов ламп накаливания, усовершенствованных позднее Т. А. Эдисоном и получивших преимущественное распространение к 90 м гг. XIX в. Достижения в создании и применении электрических источников света оказали существенное влияние на становление и развитие светотехники. С распространением электрического освещения связано создание электроэнергетических систем. Уже в первых осветительных устройствах Яблочкова имелись все основные элементы энергосистем: первичный двигатель, генератор, линия электропередачи, трансформатор, приёмник энергии. Начало применению электроэнергии для технологических целей положили ещё работы Якоби (1838), предложившего использовать электрический ток для получения металлических копий и для нанесения металлических покрытий.

 Но расширение области практического использования электрической энергии стало возможно лишь в 70-80-е гг. XIX в. с решением проблемы передачи электроэнергии на расстояние. В 1874 Ф. А. Пироцкий пришёл к выводу об экономической целесообразности производства электроэнергии в местах, где имеются дешёвые топливные или гидроэнергетические ресурсы, с последующей передачей её к потребителю. В 1880-81 Д. А. Лачинов и М. Депре независимо друг от друга предложили для уменьшения потерь электроэнергии в линии электропередачи (ЛЭП) использовать ток высокого напряжения. Первая линия электропередачи на постоянном токе была построена Депре в 1882 между городами Мисбахом и Мюнхеном (длина линии 57 км, напряжение в ней 1.5-2 кв). Однако попытки осуществить электропередачу на постоянном токе оказались неэффективными, т. к., с одной стороны, технические возможности получения постоянного тока высокого напряжения были ограничены, а с другой - было затруднено его потребление. Поэтому наряду с использованием для передачи электроэнергии постоянного тока велись работы по применению в тех же целях однофазного переменного тока, напряжение которого можно было изменять (повышать и понижать) с помощью однофазного трансформатора. Создание промышленного типа такого трансформатора ( О. Блати, М. Дери, К. Циперновский, 1885, и др.) по существу решило проблему передачи электроэнергии. Однако широкое распространение однофазного переменного тока в промышленности было невозможно из-за того, что однофазные электродвигатели не удовлетворяли требованиям промышленного электропривода, и поэтому применение однофазного переменного тока ограничивалось лишь установками электрического освещения.

 В 70-80-е гг. XIXв. электроэнергию начали использовать в технологических процессах: при получении алюминия, меди, цинка, высококачественных сталей: для резки и сварки металлов; упрочнения деталей при термической обработке и т. д. В 1878 Сименс создал промышленную конструкцию электроплавильной печи. Методы дуговой электросварки были предложены Н. Н. Бенардосом (1885) и Н. Г. Славяновым (1891).

 К концу 70-х гг. относятся также первые попытки использования электроэнергии на транспорте, когда Пироцкий провёл испытания вагона, на котором был установлен электрический тяговый двигатель. В 1879 Сименс построил опытную электрическую дорогу в Берлине. В 80-е гг. трамвайные линии были открыты во многих городах Западной Европы, а затем в Америке (США). В России первый трамвай был пущен в Киеве в 1892. В 90-е гг. электрическая тяга была применена и на подземных железных дорогах (в 1890 в Лондонском метрополитене, в 1896 - в Будапештском), а затем на магистральных железных дорогах.

 В конце XIX в. промышленное использование электроэнергии превратилось в важнейшую комплексную технико-экономическую проблему - наряду с экономичной электропередачей необходимо было иметь электродвигатель, удовлетворяющий требованиям электропривода. Решение этой проблемы стало возможным после создания многофазных, в частности трёхфазных, систем переменного тока. Над этой проблемой работали многие инженеры и учёные , но комплексное решение предложил в конце 80-х гг. М. О. Доливо-Добровольский, который разработал ряд промышленных конструкций трёхфазных асинхронных двигателей, трёхфазных трансформаторов, и в 1891 построил трёхфазную линию электропередачи Лауфен - Франкфурт (длина линии 170 км).

1753г.

Ломоносов Михаил Васильевич (8(19).11.1711-4(15).4.1765)

Опубликовал первую крупную работу в обасти электричества "Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих"

1753г.

Рихман Георг Вильгельм (11(22).7.1711-26.7(6.8).1753)

Предложил первую работающую модель электрометра со шкалой

1789г.

Франклин Бенджамин (17.1.1706-17.4.1790)

Исследовал атмосферное электричество; предложил молниеотвод

1799г.

Вольта Алессандро (18.2.1745-5.3.1827)

Создал электрохимический источник постоянного тока (вольтов столб); открыл контактную разность потенциалов

1800г.

Гальвани Луиджи  (9.9.1737-4.12.1798)

Обнаружил контактную разность потенциалов при контакте металла с электротитом

1802г.

Петров Василий Владимирович (8(19).7.1761-22.7(3.8).1834)

Открыл электрическую дугу и указал, что "темный покой довольно ярко освещен быть может"; исследовал химическое действие тока, электропроводность, люминесценцию, электрические явления в газах; опубликовал книгу "Известия о гальвановольтовских опытах(1803)

1819г.

Эрстед Ханс Кристиан (14.8.1777-9.3.1851)

Открыл магнитное действие электрического тока

1920г.

Ампер Андре Мари (22.1.1775-10.6.1836)

Установил взаимодействие токов, предложил теорию магнетизма и термин"электричестий ток" (1827г.)

1826г.

Ом Георг Симон    (16.3.1787-7.7.1854)

Установил закон о связи между силой тока в проводнике и напряжением на его концах, названный его именим (закон Ома)

1831г.

  Фарадей Майкл (22.9.1791-25.8.1867)

Открыл электромагнитную индукцию; установил законы электролиза; ввел понятия электрического и магнитного поля; высказал идею существования электромагнитного поля

1832г.

  Генри Джозеф (17.12.1797-13.5.1878)

Открыл явление самоиндукции

1832г.

Шиллинг Павел Львович

Изобрел электромагнитный телеграф

1833г.

Ленц Эмилий Христианович (12(24).2.1804-29.1(10.2).1865)

Установил правило для определения индукционного тока; разработал методы расчета электромагнитов( совместно с Б.С.Якоби); открыл обратимость электрических машин; обосновал (1843г.) тепловой закон электрического тока (одновременно с Д.П.Джоулем), названный законом Джоуля-Ленца

1834г.

Якоби Борис Семенович (21.9.1801-11.3.1874)

Изобрел электродвигатель; создал гальванопластику и гальваностегию (1838), телеграфные аппараты; исследовал электромагниты (совместно с Ленцем)

1843г.

Джоуль Джеймс Прескотт (24.12.1818-11.10.1889)

Установил (одновременно с Ленцем)тепловой закон электрического тока, названный законом Джоуля-Ленца

1847г.

Кирхгоф Густав Роберт (12.3.1824-17.10.1887)

Открыл законы для расчета электрических цепей постоянного и синусоидального тока, названные его именем (первый и второй законы Кирхгофа)

1872г.

Лодыгин Александр Николаевич (6(18).10.1847-16.3.1923)

Изобрел угольную лампу накаливания (патент 1874г.); один из основателей электротермии.

1872г.

Столетов Александр Григорьевич (29.7(10.8). 1839-15(27).5. 1896)

Исследовал закон намагничивания железа и газовый разряд; открыл законы фотоэлектрического эффекта (1879)

1873г.

Максвелл Джеймс Клерк (13.6.1831-5.11.1879)

Создал теорию электромагнитного поля (уравнения Максвелла); ввел понятие тока смещения; предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света ("Трактат об электричестве и магретизме")

1875г.

Яблочков Павел Николаевич (2(14).9.1847-19(31).3.1894)

Изобрел дуговую лампу (свеча Ябочкова) и трасформатор; положил начало системе электрического освещения; разрабатывал электрические машины и химические источники тока

1880г.

Пироцкий Фёдор Аполлонович (17.2(1.3).1845-28.2(12.3).1898)

Первым в России провёл на ветке Сестрорецкой железной дороги испытания вагона, приводимого в движение электродвигателем, причём токопроводом служили изолированные от земли рельсы, по которым катился вагон.

1880г.

Лачинов Дмитрий Александрович (10(22).5.1842-15(28).10.1902)

Доказал возможность передачи электроэнергии по проводам на значительные расстояния

1881г.

Депре Марсель (29.12.1843-14.10.1918)

Обосновал возможность передачи электроэнергии по проводам на большие расстояния и построил первую в мире ЛЭП постоянного тока (1882) длиной 57км

1888г.

Славянов Николай Гаврилович
(23.4 (5.5).1854-5(17).10.1897)

Разработал сварку металлическим электродом

1888г.

Доливо-Добровольский Михаил Осипович (21.12.1861(2.1.1862)-15.11.1919)

Показал оптимальность системы трехфазного тока, создал трехфазный синхронный генератор, а в 1889 и 1890гг. - двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором; в 1891г. предложил трехфазный трансформатор, осуществил первую электропередачу трехфазного тока

1886- 1889гг.

Герц Генрих Рудольф (22.2.1857-1.1.1894)

Экспериментально доказал существование электромагнитных волн, подтвердил тождественность основных свойств электромагнитных и световых волн

1895г.

Попов Александр Степанович (4(16).3.1859-31.12.1905(13.1.1906))

Изобрел радио

1925г.

Вологдин Валентин Петрович (10(22).3.1881-23.4.1953)

Создал высокочастотные машинные генераторы и высоковольтрые ртутные выпрямители

План снабжения предприятий

Компьютерное моделирование — основа представления знаний в ЭВМ. Компьютерное моделирование для рождения новой информации использует любую информацию, которую можно актуализировать с помощью ЭВМ. Прогресс моделирования связан с разработкой систем компьютерного моделирования, а прогресс в информационной технологии — с актуализацией опыта моделирования на компьютере, с созданием банков моделей, методов и программных систем, позволяющих собирать новые модели из моделей банка.

История развития электрической энергии   Электричество, совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Взаимодействие электрических зарядов осуществляется с помощью электромагнитного поля (в случае неподвижных электрических зарядов - электростатического поля).

Основные понятия теории электромагнитного поля Определение электромагнитного поля и его физических величин. Математический аппарат теории электромагнитного поля

Передача энергии w по электрической цепи (например, по линии электропередачи), рассеяние энергии, то есть переход электромагнитной энергии в тепловую, а также и другие виды преобразования энергии характеризуются интенсивностью, с которой протекает процесс, то есть тем, сколько энергии передается по линии в единицу времени, сколько энергии рассеивается в единицу времени. Интенсивность передачи или преобразования энергии называется мощностью р.
картины абстракция
Переходные процессы в линейных электрических цепях