Реферат история ээ. Реферат по дисциплине Введение в профессиональную деятельность
 Скачать 426.74 Kb.
|
|
Липецкий государственный технический университет Факультет автоматизации и информатики Кафедра электропривода РЕФЕРАТ по дисциплине «Введение в профессиональную деятельность» «История ЭЭ» Студент _____________ Гасинов Н.В. подпись, дата фамилия, инициалы Группа ЭП-19-1 . Руководитель к. т. н, доцент _____________ Музылёва И.В. учёная степень, учёное звание подпись, дата фамилия, инициалы Липецк 2019 г. Содержание
ВведениеЭлектри́чество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества. Электроте́хника — область техники, связанная с получением, распределением, преобразованием и использованием электрической энергии. А также — c разработкой, эксплуатацией и оптимизацией электронных компонентов, электронных схем и устройств, оборудования и технических систем. Под электротехникой также понимают техническую науку, которая изучает применение электрических и магнитных явлений для практического использования. Электротехника выделилась в самостоятельную науку из физики в конце XIX века. В настоящее время электротехника как наука включает в себя следующие научные специальности: электромеханика, ТОЭ, светотехника, силовая электроника. Кроме того, к отраслям электротехники часто относят энергетику, хотя легитимная классификация рассматривает энергетику как отдельную техническую науку. Основное отличие электротехники от слаботочной электроники заключается в том, что электротехника изучает проблемы, связанные с силовыми крупногабаритными электронными компонентами: линии электропередачи, электрические приводы, в то время как в электронике основными компонентами являются компьютеры и другие устройства на базе интегральных схем, а также сами интегральные схемы. В другом смысле, в электротехнике основной задачей является передача электрической энергии, а в слаботочной электронике — информации. Эле́ктроэнерге́тика — отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния[1,2]. 1 Возникновение и развитее общей энергетики Развитие энергетики началось с появления гидроэнергетики и теплоэнергетики. Первыми энергоемкими производственными процессами для человека явились подъем воды для орошения полей и размол зерна. История развития гидравлических двигателей может быть условно разделена на три периода. Первый – самый продолжительный: от постройки первых водяных колес (до нашей эры) до середины 30-х гг. XIX в. Он характеризуется применением гидравлических силовых установок, в которых использовались водяные колеса разных конструкций. Механическая энергия водяных колес или использовалась на месте ее получения, или передавалась при помощи механических устройств на небольшие расстояния (обычно не более нескольких десятков метров). Второй период – с середины 30-х до начала 90-х гг. ХIХ в. В это время был осуществлен переход к водяной турбине, изучены происходящие в ней процессы, усовершенствована ее конструкция. Водяное колесо утратило значение основного двигателя и сохранялось лишь в маломощных установках. Механическая энергия водяных турбин также использовалась на месте ее производства или в непосредственной близости к нему – в этом отношении практика применения водяных турбин еще не дала энергетике чего-либо принципиально нового по сравнению с тем, что она получила от водяных колес. Решение проблемы передачи электрической энергии на расстояние – конец ХIХ в. – положило начало третьему этапу в истории использования гидравлической энергии, который продолжается до настоящего времени. Данный период характеризуется использованием водяных турбин в гидросиловых установках: осуществляется превращение механической энергии на месте ее получения в энергию электрическую, передаваемую к месту ее потребления на различные расстояния. Гидравлические машины, превращающие механическую энергию движения воды в энергию движения вращающегося вала, можно разделить на две основные группы: первичные гидравлические двигатели и устройства для передачи и распределения энергии с помощью промежуточной жидкой среды. К первой группе относятся водяные колеса и гидравлические турбины, создающие непрерывное вращательное движение рабочего вала, водостолбовые машины, гидравлические тараны, а также двигатели, использующие энергию приливов. Ко второй группе относятся гидравлические прессы, гидроприводы и различные виды гидропередач, которые получили значительное распространение в современном машино- и аппаратостроении. Для любого двигателя нужно различать степень его зависимости от локальных (местных) условий работы и степень его возможной применимости для разнообразных нужд промышленности. Двигатель, мало зависящий от локальных условий (определяется энергоемкостью источника энергии) и универсальный по своему техническому применению (определяется конструктивными формами двигателя), является универсальным. Очевидно, что водяное колесо, будучи связано с определенным местом, не может быть универсальным двигателем промышленности и транспорта, хотя оно является универсальным по своему техническому применению, поскольку отдает потребителю работу в наиболее удобной форме непрерывного и равномерного вращательного движения. Основные этапы развития теплоэнергетики История электротехники и электроэнергетики. Решение первой части задачи во многом определило поиски источника энергии. Вопрос об универсальности двигателя по техническому применению тогда еще не ставился. Практика эксплуатации водоподъемных установок показала, что всасыванием поднять воду выше определенной высоты нельзя. Этот вывод, почерпнутый из наблюдений, нанес серьезный удар лженаучному утверждению схоластов, будто бы «природа боится пустоты». Оно было окончательно опровергнуто в 1643 г. итальянским ученым Э. Торричелли, установившим величину атмосферного давления. Эффектные опыты Отто фон Герике, проведенные в Магдебурге в 1672 г. (когда восьмерка лошадей оказалась не в состоянии разъединить медные полушария, образовавшие шар, из которого был откачан воздух), обратили внимание ученых и изобретателей XVII в. на «громадную силу» атмосферного давления. Действительно, по сравнению с граммами или десятками граммов, приходящихся на 1 см2 ветровых или водяных колес, 1 кгс на 1 см2 являлся «громадной силой». «Сила» эта имелась везде и, следовательно, обещала освобождение энергетики от локальной зависимости. Задача заключалась в создании вакуума или избыточного давления для образования разности энергетических потенциалов, дающей возможность получить работу. Тепловое расширение твердых тел известно было уже давно. В XVII в. было обнаружено тепловое расширение жидких тел и газов. Изменение объема жидких тел при изменении температуры использовалось при изготовлении первых жидкостных термометров. Наконец, третьей предпосылкой для создания теплового двигателя явилось изучение свойств водяного пара. Еще до нашей эры люди знали об упругих свойствах водяного пара, получаемого при кипячении воды в закрытом объеме: в начале XVI в. Леонардо да Винчи сделал набросок паровой пушки, указав на то, что она была изобретена Архимедом. В середине XVI в. в работах Кардана отмечается способность пара конденсироваться. Правда, знания о свойствах водяного пара не отличались точностью. Еще в XVIII в. многие ученые считали пар воздухом, выделяющимся из воды при ее нагревании. Но накопленных знаний оказалось достаточно для изобретателей, решавших задачу о водоподъеме. В своих опытах по исследованию удельного объема водяного пара (1601) итальянец Джамбаттиста делла Порта показал возможность подъема воды давлением пара на ее поверхность, причем необходимость кипятить всю поднимаемую воду исключалась применением отдельного сосуда – парогенератора, предшественника парового котла. Позднее (1623) француз Соломон де Ко описывал «страшную силу» пара, который мог разрывать металлический сосуд и выбрасывать воду высоким фонтаном. Таким образом намечались пути, которые вели к использованию тепловой энергии или «движущей силы огня». Знания в области теории тепла в то время были весьма поверхностными. Термодинамика как наука о взаимопревращениях тепловой и механической энергии начала складываться только с середины XIX в. Таким образом, становление практической теплоэнергетики базировалось на познании ряда явлений и свойств, к которым можно отнести атмосферное давление, расширение газов от нагревания, упругость водяного пара, получаемого кипячением воды, конденсацию пара при охлаждении. Эти сведения тогда еще не были уточнены, систематизированы, но они дали толчок практике, а практика, в свою очередь, создала предпосылки для обобщения проверенных опытом знаний. Преодоление зависимости от местных условий и возможность концентрации значительных мощностей всецело зависят от свойств источника энергии, удельной энергоемкости самого энергоносителя. Топливо как источник тепловой энергии имело по сравнению с другими известными в то время источниками самую высокую энергоемкость. Поэтому поиски нового двигателя неизбежно приводили к тепловому двигателю. Таким образом, процесс перехода от гидроэнергетики к теплоэнергетике можно разделить на три этапа: 1) двигатель неотделим от исполнительного механизма (или рабочей машины); 2) двигатель конструктивно обособляется от рабочей машины – потребителя энергии, но еще не становится вполне самостоятельным; 3) двигатель становится универсальным[1]. 2 Развитие электротехники 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 (Рисунок 1) в 1800 г.  Рисунок 1 — Электрохимический генератор «Волна-20» 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 фундамент электротехники. Эти годы считают первым этапом развития электротехники. 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 промышленных типов трансформатора и асинхронного двигателя создали предпосылки для широкого развития электрификации. С этого времени начинается 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 электрических 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. 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 при-боры, предназначенные для электролечения. Эти работы немало способствовали расширению знаний в области электричества, установлению влияния электрических разрядов на организм животных и человека, выявлению электроизоляционных 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[1,2,4]. 3 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. 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 поистине героический период истории электротехники. Началось всё с развития электрического освящения[3]. 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 атмосферного 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» (Рисунок 2) — 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-Савара, Ома, создание прообраза электродвигателя, первого индикатора электрического тока (мультипликатора), установление связей между электрическими и магнитными явлениями.  Рисунок 2 — Вольтов столб 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 было невозможно из-за отсутствия экономичного электрического генератора. 4. Становление электротехники как самостоятельной отрасти техники (1870—1890 гг.) Создание первого измышленного электромашинного генератора с самовозбуждением (динамомашины) 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. Значительным стимулом к, внедрению переменного тока явилось изобретение «электрической свечи» П. Н. Яблочковым (Рисунок 3) и разработка им схемы дробления электрической энергии посредством индукционных катушек, представлявших собой трансформаторе разомкнутой магнитной системой. Однако однофазные двигатели были непригодны для целей промышленного электропривода.  Рисунок 3 — «свеча Яблочкова» Одновременно разрабатываются способы передачи электрической энергии на большие расстояния посредством значительного повышения напряжения линий электропередач. Дальнейшее развитие электрического освещения способствовало совершенствованию электрических машин и трансформаторов; 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 централизованном производстве и распределении электроэнергии претворяется в жизнь, начинается строительство центральных электростанций переменного тока. Однако развивающееся производство требовало комплексного решения сложнейшей научно-технической проблемы: экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния и создания экономичного и надежного электрического двигателя, удовлетворяющего требованиям промышленного электропривода. Эта проблема была успешно решена на основе многофазных, в частности трехфазных систем. 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. Убедительной иллюстрацией преимуществ трехфазных цепей была знаменитая Лауфен-Франкфуртская электропередача (1891 г.), сооруженная при активном участии Доливо-Добровольского. С этого времени начинается бурное развитие электрификации: строятся мощные электростанции, возрастает напряжение электропередач, разрабатываются новые конструкции электрических машин, аппаратов и приборов. Электрический двигатель занимает господствующее положение в системе промышленного привода. Процесс электрификации постепенно охватывает все новые области производства: развивается электрометаллургия, электротермия, электрохимия. Электрическая энергия начинает все более широко использоваться в самых разнообразных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и в быту. Широкое применение переменного тока потребовало теоретического осмысления и математического описания физических процессов, происходящих в электрических машинах, линиях электропередач, трансформаторах. Расширяются исследования явлений в цепях переменного тока с помощью векторных и круговых диаграмм. Огромную прогрессивную роль в анализе процессов в цепях сыграл комплексный метод, предложенный в 1893—1897 гг. Ч. П. Штейнмецом. С развитием крупных энергосистем и увеличением дальности электропередач возникла серьезная научно-техническая проблема обеспечения устойчивости параллельной работы генераторов электростанции, которая была решена отечественными и зарубежными учеными. Теоретические основы электротехники становятся базой учебных дисциплин в вузах и фундаментом научных исследований в области электротехники. 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. Значительный прогресс в электронике наметился после создания больших интегральных схем (БИС), быстродействие их измеряется миллиардными долями секунды, а минимальные размеры составляют 2—3 мкм. Внедрение БИС привело к созданию микропроцессоров, осуществляющих цифровую обработку информации по программе, и микроЭВМ. Быстрое развитие микроэлектроники обусловило возникновение и заметный прогресс новой области науки и техники — информатики. Уже в начале 80-х гг. как в нашей стране, так и за рубежом стали изготовлять микропроцессоры и микроЭВМ в одном кристалле. Все это дает огромный эффект в повышении надежности, снижении габаритов и потребляемой энергии микроэлектронных устройств, используемых в различных производственных процессах, автоматизированных систем управления, на транспорте, в бытовых устройствах[1,5] Заключение Выводом из всего выше сказанного следует то, что не только электричество и электротехника влияли на прогресс, но и прогресс влиял на их развитие. Так как многие открытия совершались в процессе разработки или создания какого-нибудь уже известного прибора. Многие учённые работали ради науки, но были люди, которые стремились сделать открытия ради материального благополучия. Электричество коренным образом изменило жизнь людей. Hа заводах стали появляться электрическое освещение, машины работающие от электрических приводов и на конец сами машины для выработки электричества. В общем, электричество и электротехника - это то, без чего не возможен бы был такой громадный прорыв во всех отраслях науки, начиная с изобретения первой батарейки и кончая достижениями в наши дни. Список использованных источников 1. История электротехники и электроэнергетики. Версия 1.0 [Электронный ресурс] — Электронные текстовые данные — Режим доступа: http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/113/u_course.pdf- свободный(30.10.19) 2. Википедия [Электронный ресурс]. — Электронные текстовые данные — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Тесла,_Никола/ — свободный(30.10.19) 3. Нпп «энергия» [Электронный ресурс]. — Электронные текстовые данные — Режим доступа: http://npp-energy.ru/ — свободный(30.10.19) 4. Лекции.Орг — публикация материала для обучения [Электронный ресурс]. — Электронные текстовые данные —Режим доступа: https://lektsii.org/ — свободный(30.10.19)5. ELECTROLIBRARY.INFO [Электронный ресурс]. — Электронные текстовые данные — Режим доступа: http://www.electrolibrary.info/ — свободный(30.10.19) |