История электротехники, электроэнергетики

 

Реферат

 

 по дисциплине «История электротехники, электроэнергетики»

студента 1 курса ИДПО

Бежецкий филиал

Шабалин Сергей Викторович

Б-11-40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил:

Маренков  Владислав Анатольевич

 

 

Выполнил:

Шабалин Сергей Викторович  

 

                                                    

Бежецк, 2012

 

 

Оглавление:

 

 

 

 

 

Введение

 

Электротехника –  наука, которая охватывает производственные вопросы передачи, формирования, потребления  и распределения электрической энергии.

 Первые замеры магнитных  и электрических явлений производились  даже в древности, но лишь  в 19 веке возникли условия практического  применения электричества и магнетизма. Любопытство к данным явлениям  было связано с их необычностью  и попыткой при помощи экспериментальных методов исследовать данную область науки.

 Электротехника в качестве  самостоятельной науки существует  примерно полтора столетия. В  1800 году был изобретен первый  источник электрического тока. Данный  период отмечен также становлением электростатики.

 К 1830 году было открыто  явление электрического тока, а  также были изучены основы  его функционирования, разработан  ряд закономерностей и поставлены  первые опыты. И уже к 1870 году на основе данных исследований  был сконструирован первый промышленный электрический генератор. После его успешного использования начались исследования многофазных систем, призванные усовершенствовать производительность и мощность электрогенераторов. В этот момент зарождается электроэнергетика и развиваются первые электростанции. В 1891 году была решена задача по передаче электроэнергии на небольшие расстояния, что привело к промышленному выпуску трансформаторов и асинхронных двигателей. С приходом нового века началась и электрификация, которая принесла комфорт в жизнь людей.

 Таки образом, электротехника, хоть и является молодой наукой, уже успела добиться ошеломляющего  прогресса.

.

 

 

                                                                                                                                    4

1. Этапы развития электротехники

 

Для того чтобы детально рассмотреть вопрос о том, как  развивалась электротехника и электроэнергетика, вначале рассмотрим, что представляет, из себя сама электротехника. Электротехника это особая наука, которая использует электроэнергетические явления в своей работе, для своих определенных целей.

Электрические и магнитные  явления наблюдались еще в  глубокой

древности. История светотехники насчитывает немногим более полутора

столетий. Её начало относят  к моменту создания первого электрохимического генератора в 1800 г. До этого были сделаны только первые шаги по созданию простейших электростатических машин и приборов и установлению некоторых закономерностей в области статического электричества и магнетизма.

С 1800 по 1830 г. происходило изучение действий электрического тока,

был установлен ряд закономерностей  в области электромагнетизма, а  также

проведены первые опыты  по практическому применению электричества.

В это время разрабатываются  основы электродинамики, закладывается фун-

дамент электротехники. Эти годы считают первым этапом развития электро-

техники.

Второй этап развития электротехники (1831–1870) начался с  открытия

электромагнитной индукции, а завершился созданием первого  промышленного электрического генератора.

Третий этап (1870–1891) ознаменовался  внедрением в промышленность

электромашинного генератора постоянного тока и завершением  исследований в области многофазных  систем. Это период интенсивного развития электротехники в условиях децентрализованного  производства электроэнергии и начального развития электростанций. В это время начинается становление

электротехники как  самостоятельной отрасли.

Решение проблемы передачи электроэнергии на расстояние, разработка

5

промышленных типов  трансформатора и асинхронного двигателя создали

предпосылки для широкого развития электрификации. С этого  времени на-

чинается четвертый  этап в развитии электротехники, продолжающийся до

нашего времени.

Остановимся кратко на важнейших  открытиях, способствовавших становлению  электростатики.                                                                                                                    

Первые наблюдения электрических  и магнитных явлений относятся

к VI–VII вв. до нашей эры. В течение многих веков представления  о сущности этих явлений были весьма примитивными. Несмотря на это, магнит нашел практическое применение еще до нашей эры в странах древнейших  культур – Китае и Индии.

Первое научное сочинение  в этой области принадлежит У. Гильберту,

опубликовавшему в 1600 г. научную работу «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле». Гильберт ввел в науку термин «электричество», назвав «электрическими» тела, способные электризоваться. Дальнейшее изучение электрических явлений привело к созданию разнообразных элек-

трических машин и  приборов. Были разработаны первая электростатическая

машина (1650), лейденская банка (конденсатор) (1745), электроизмерительный прибор Ломоносова (получив одноименный  заряд, витки пружины стремятся  оттолкнуться, увлекая за собой пластинку с закрепленным на ней стержнем; степень опускания стержня фиксировалась с помощью «усов»), электрический указатель Г. В. Рихмана (первый прибор непосредственной оценки) и крутильные весы Ш. О. Кулона (один из наиболее точных приборов своего времени, позволивший Кулону в 1785 г. установить закон взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов).

Создание первых электроизмерительных приборов положило начало

установлению количественных закономерностей в области электромагнитных явлений. Большое значение имели работы, выявившие электрическую природу грозовых явлений в атмосфере, а также разработка теорий электричества (М. В.

6

Ломоносов, Б. Франклин) и  создание разнообразных молниеотводов (М. В. Ломоносов, Б. Франклин, П. Дивиш).

Для практики наиболее удачными оказались опыты по использованию

электричества в медицинских  целях. В многочисленных трудах конца XVIII

– начала XIX в. описывались  разнообразные электростатические машины и

приборы, предназначенные  для электролечения. Эти работы немало способст-                               

вовали расширению знаний в области электричества, установлению влияния

электрических разрядов на организм животных и человека, выявлению  элек-

троизоляционных свойств  стекла, сургуча, смолы, хлопчатобумажных тканей,

шелка.

Представляют большой  интерес труды русского ученого  А. Т. Болотова. Им была создана своеобразная электролечебница, в которой устанавливались  простые и «особливо маленькие, складные дорожки» электростатические машины, производившие, однако, «изрядное  действие». Свой опыт он обобщил в книге «Краткие и на опытности основанные замечания об электрицизме и способности электрических махин к помоганию от разных болезней», изданной в Петербурге в 1803 г.

 

 

2. Развитие электроэнергетики

 

Электротехнические устройства не выходили за пределы лабораторий,

пока не было у массового  потребителя достаточно мощного  и экономичного

источника электрической  энергии. В 1870 г. такой источник был  создан. Сле-

дующие за этой датой 15–20 лет прошли как годы зарождения основных

электротехнических устройств массового промышленного и бытового назна-

чения, как годы становления  новой отрасли техники. Это был  поистине героический период истории  электротехники.

 

7

До 70-х годов XIX в. энергетическая техника характеризовалась преимущественно примитивной паровой машиной. Паросиловые установки создавались на каждом, даже небольшом, промышленном предприятии. При этом возникал ряд существенных трудностей : большие затраты на сооружение котельной и машинного отделения; громоздкость установок; их опасность в пожарном отношении. Привод многочисленных отдельных исполнительных механизмов нужно было осуществлять с помощью громоздких трансмиссий.

Поэтому все более  ощущалась необходимость в экономичных  двигателях малой мощности. В результате создаются принципиально новые двигатели -внутреннего сгорания и электрические. Но последние были непригодны для промышленного привода, и поэтому основное применение электроэнергия находит для освещения.

Электрическое освещение - первое массовое энергетическое применение электрической энергии - сыграло исключительно важную роль в становлении электроэнергетики и превращении электротехники в самостоятельную отрасль техники.

В течение первой половины XIX в. господствующее положение занимало газовое освещение, имевшее существенное преимущество перед лампами с жидким горючим : централизация снабжения установок светильным газом; сравнительная его дешевизна; простота газовых горелок и их обслуживания.

Но по мере развития производства, роста городов, строительства крупных  производственных зданий, гостиниц, магазинов и прочих помещений оно все менее удовлетворяло требованиям практики, так как было опасно в пожарном отношении, вредно для здоровья, а сила света отдельной горелки была мала.

Особенно эти недостатки стали сказываться на крупных предприятиях с большим числом рабочих, занятых на производстве 12-14 часов в сутки, вызывая резкое снижение производительности труда.

От указанных недостатков  было свободно электрическое освещение. Конструирование источников электрического освещения шло в двух

8

направлениях: использование  электрической дуги (дуговые лампы) и явления накаливания проволоки  током (лампы накаливания).

В ходе разработки дуговых  ламп возникла задача регулирования  расстояния между электродами. Поэтому  вся история дуговых ламп представляет собой по существу разработку конструкций различных регуляторов.

Дальнейший прогресс электроосвещения был связан с изобретением лампы накаливания, которая оказалась  более удобным источником света, имеющим лучшие экономические и  световые показатели.

В 1870-75 гг. А.Н. Лодыгин  разработал несколько типов ламп накаливания. В первых конструкциях в качестве тела накаливания применялся ретортный уголь, помещавшийся в  стеклянный баллон. Для увеличения времени горения затем было предложено ставить несколько стерженьков.

Эдисон, ознакомившись  с лампой Лодыгина, также заинтересовался  проблемой электроосвещения. В 1879 г. им была предложена конструкция с  угольной нитью и винтовым цоколем. Он же разработал основные виды электроустановочных  материалов, необходимых для устройства и монтажа освещения лампами накаливания.

В 1893 - 94 гг. Лодыгин запатентовал лампы накаливания с нитями из тугоплавких металлов, в том числе  и с вольфрамовой нитью.

В 70-80-х годах XIX века процесс  производства электроэнергии еще не был отделен от процесса ее потребления. Электростанции, обеспечивающие электроэнергией ограниченное число потребителей, назывались блок-станциями.¹

В связи с трудностями  регулирования системы дугового освещения на первых порах строились  специализированные блок-станции : одни для дуговых ламп; другие для ламп накаливания.

9

Развитие первых электростанций было сопряжено с преодолением трудностей не только научно-технического, но и  волюнтаристского и конъюнктурного характера. Так, городские власти запрещали сооружение воздушных линий, опасаясь за внешний вид города. Газовые компании всячески подчеркивали действительные и мнимые недостатки нового рода освещения.

Начало современного этапа в развитии электротехники относится к 90-м годам XIX века, когда  была решена комплексная энергетическая проблема, соединившая в себе технические основы электропередачи и электропривода.

Это решение было найдено  в применении многофазных цепей, из которых многолетняя практика сделала выбор в пользу цепей 3-х фазных.

Наиболее интересными и новыми элементами 3-х фазной системы явились электродвигатели."Героический" период электротехники завершился на рубеже XIX и XX столетий.

Все основные технические  устройства, предназначенные для  производства, распределения и использования  электрической энергии, были предложены и доведены до промышленного применения.

Потребность в производстве больших количеств электроэнергии оказала влияние на всю первичную  энергетику: теплоэнергетику и гидроэнергетику.

Коренные усовершенствования и в той, и в другой области первичной энергетики были тогда уже, главным образом, связаны не с непосредственным использованием в промышленности тепла и энергии воды, а с созданием первичных двигателей электростанций.

Правда, несколько позднее  тепловые электростанции стали рассматриваться как фабрики по производству электрической и тепловой энергии на равных началах (так называемые теплоэлектроцентрали - ТЭЦ).

Для проведения проводов и кабелей необходимы были люди, которые бы разбирались в электричестве. Так появилась профессия электрика. Однако с

 

10

появлением все более  разных электрических приборов, усложнением  электротехники профессия разветвляется  на множество специальностей: электромонтажник, электромеханик по ремонту оборудования (в зависимости от специализации), электромонтер, техник-электрик, электрослесарь и др. На сегодняшний день существует несколько десятков специальностей электрика.