История развития электротехники

Вступление

  Процесс развития  техники характеризуется целым  рядом закономерностей. Наука,  изучающая эти закономерности, называется  историей техники. Важно понять, что история техники — одновременно  и техническая и общественная  наука, так как она исследует  развитие техники в тесной взаимосвязи с развитием общества.

Главная движущая сила развития техники – производство необходимых обществу материальных благ.

  При изучении  развития техники очень важно  понимать, что на уровень этого  развития решающее влияние оказывают как законы естествознания, так и общественно-экономические законы.

Например, уровень  техники определяется степенью познания законов природы, и поэтому техника  безразлична к классам и социально-экономическим  системам: современный трансформатор  или электрический двигатель, созданные на российском или американском заводах, в принципе не отличаются друг от друга. Что же касается направления, темпов развития техники, то на них более заметное влияние оказывают общественно-экономические структуры.

  Потребность общества в материальных благах выявляется в форме постоянно возникающего и постоянно разрешаемого противоречия между потребностью в материальных благах и возможностью ее удовлетворения. В свою очередь указанные противоречия вызывают необходимость изменения существующего способа производства. Так, в XIX в. возник кризис господствовавшего механического способа передачи энергии от ее источников к потребителям. Он направил творчество изобретателей на разработку различных методов передачи энергии, среди которых наилучшие результаты дал электрический. Во второй половине XX в. назревает кризис энергетики в связи с ограниченностью ресурсов органического топлива, особенно в ряде районов земного шара, и недостаточностью водных источников при громадном потреблении энергии. Это стимулирует исследования ученых и инженеров в поиске путей безопасного использования ядерной и других видов энергий.

  Современная  научно-техническая революция, начавшаяся  в середине XX в., представляет собой  совокупность коренных качественных изменений в средствах, технологии, организации и управлении производством на основе новых научных принципов. Эта революция подготовлена не только развитием науки и производительных сил, но и теми социальными изменениями, которые произошли в обществе в результате мирового революционного процесса.

  В отличие  от промышленного переворота XVIII в., ознаменовавшего переход от  мануфактурного к крупному машинному  производству, современная научно-техническая  революция – это переход к  качественно новой высшей ступени машинного производства – к крупному автоматизированному машинному производству.

  Научно-техническая  революция характеризуется перестройкой  технической и отраслевой структуры  народного хозяйства. В процессе  этой перестройки создаются материально-вещественные предпосылки для последующего этапа – крупного автоматизированного машинного производства. Перестройка происходит во всех элементах материального производства в системе машин, в технологии производства, в структуре всего народного хозяйства.

   Неизмеримо возросла роль науки в развитии производства. Наука превращается в непосредственную производительную силу, становится составным специфическим элементом производительных сил общества.

  Основа современной  научно-технической революции —  электрификация и электронизация всех звеньев производственного процесса. Следовательно, важнейшие изменения в развитии производства непосредственно связаны с развитием энергетики, электротехники, электроники.

  Самым общим  качественным показателем уровня  развития техники служит производительность труда. Этот показатель непосредственно связан с другими – производительностью машины, выражающейся в количестве вырабатываемого ею продукта в единицу времени.

    Важной  особенностью развития техники  является возврат к старым  идеям на основе достижений научно-технического прогресса. Так, первые трехфазные трансформаторы М.О. Доливо-Добровольского   имели   пространственный   магнитопровод,   но вследствие сложности технологии их изготовления они не получили применения. Прошло более 75 лет. Технический уровень трансформаторостроения значительно повысился, освоение производства рулонной холоднокатаной стали и использование для  обмоток алюминиевой фольги и ленты позволили наладить серийное производство мощных трансформаторов с пространственным магнитопроводом.

Основные этапы  развития электротехники

  Решающая роль  в современном научно-техническом  прогрессе принадлежит электрификации. Как известно, под электрификацией  понимается широкое внедрение  электрической энергии в народное  хозяйство и быт, и сегодня нет такой области техники, где в том или ином виде не использовалась бы электрическая энергия, а в будущем ее применение будет еще более расширяться. Под электротехникой в широком смысле слова подразумевается область науки и техники, использующая электрические и магнитные явления для практических целей.

   Это общее  определение электротехники можно  раскрыть более подробно, выделив  те основные области, в которых  используются электрические и  магнитные явления: преобразование  энергии природы (энергетическая); превращение вещества природы (технологическая); получение и передача сигналов или информации (информационная). Поэтому более полно электротехнику можно определить, как область науки и техники, использующую электрические и магнитные явления для осуществления процессов преобразования энергии и превращения вещества, а также для передачи сигналов и информации.

   В развитии  электротехники условно можно  выделить следующие шесть этапов:

  1. Становление  электростатики (до 1800 г.). К этому  периоду относятся первые наблюдения электрических и магнитных явлений, создание первых электростатических машин и приборов, исследования атаосферного электричества, разработка первых теорий электричества, установление закона Кулона, зарождение электромедицины.

    2. Закладка  фундамента  электротехники,  ее  научных основ (1800–1830 гг.). Начало этого периода ознаменовано созданием «вольтова столба» – первого электрохимического генератора,  а вслед за ним «огромной наипаче батареи» В. В. Петрова, с помощью которой им была получена электрическая дуга и сделано много новых открытий. Важнейшими достижениями этого периода является открытие основных свойств электрического тока, законов Ампера, Био и Савара, Ома, создание прообраза электродвигателя, первого индикатора электрического тока  (мультипликатора), установление связей между электрическими и магнитными явлениями.

    3. Зарождение  электротехники (1830–1870 гг.). Самым знаменательным  событием этого периода явилось  открытие М. Фарадеем явления  электромагнитной индукции, создание первого электромашинного  генератора.   Разрабатываются  разнообразные конструкции электрических машин и приборов, формулируются законы Ленца и Кирхгофа, создаются первые источники электрического   освещения,    первые    электроавтоматические приборы, зарождается электроизмерительная техника. Однако Широкое практическое применение электрической энергии былo невозможно из-за отсутствия экономичного электрического генератора.

    4. Становление  электротехники как самостоятельной  отрасли техники (1870—1890 гг.). Создание первого промышленного электромашинного     генератора     с    самовозбуждением     (динамо-машины) открывает новый этап в развитии электротехники, которая становится самостоятельной отраслью техники. В связи с развитием промышленности,   ростом   городов   возникает  острая   потребность   в электрическом   освещении,   начинается  строительство  «домовых» электрических станций, вырабатывающих постоянный ток, Электрическая энергия становится товаром, и все более остро ощущается необходимость централизованного производства и экономичной передачи электроэнергии на значительные расстояния. 

    5. Становление  и развитие электрификации (с  1891 г.). Важнейшей предпосылкой разработки  трехфазных систем явилось открытие (1888 г.) явления вращающегося магнитного поля. Первые многофазные двигатели были двухфазными. Трехфазная система оказалась наиболее рациональной, так как имела ряд преимуществ как перед однофазными цепями, так и перед другими многофазными системами.

В разработку трехфазных систем большой вклад сделали ученые и инженеры разных стран. Но как будет показано далее, наибольшая заслуга принадлежит М. О. Доливо-Добровольскому, сумевшему придать своим работам практический характер, создавшему трехфазные синхронные генераторы и асинхронные двигатели, трансформаторы.

   6. Зарождение  и развитие электроники (первая  четверть XX в.) Рост потребности в  постоянном токе (электрохимия, электротранспорт  и др.) вызвал необходимость в  развитии преобразовательной техники,  что привело к зарождению, а затем бурному развитию промышленной электроники.

   Электротехника  становится базой для разработки  автоматизированных систем управления  энергетическими и производственными  процессами. Создание разнообразных  электронных, в особенности микроэлектронных  устройств позволяет коренным образом повысить эффективность автоматизации процессов вычислений, обработки информации, осуществлять моделирование сложных физических явлений, решение логических задач и др. при значительном снижении габаритов, устройств, повышении их надежности и экономичности.