1. Основные этапы развития электротехники и электроэнергетики

1. Историческая обусловленность возникновения

электротехники и электроэнергетики

Первые наблюдения магнитных и электрических явлений относится к глубокой древности. О таинственных способностях магнита притягивать железные предметы упоминается в старинных летописях разных стран: Индии, Китая, Древней Греции и Рима. Древний мудрец Фалес (640 – 550 гг. до н.э.) описал свойства натёртого янтаря притягивать легкие предметы. Греки называли янтарь «электрон». От этого спустя много веков произошло слово электричество.

Упадок античной культуры отодвинул изучение магнитных и электрических явлений. Поэтому практически до 1600 г. не было сделано не одного существенного открытия в области электрических явлений. Существенный перелом в представлениях об электрических и магнитных явлениях наступил в XVII в., когда в 1600 г. английским учёным Вильямом Гильбертом (1554 – 1603 гг.) был подготовлен научный труд «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле». Этот труд в то время стал основной книгой многих естествоиспытателей в разных странах Европы и сыграл огромную роль в развитии учения об электричестве и магнетизме.

Во второй половине XVII в. были изобретены различные конструкции электростатических машин, используемых для производства электрических зарядов, и лейденские банки для их накаливания, которые использовались в разных странах Европы для исследования электрических явлений.

Постепенно электрические эксперименты превратились в мощное средство познания природы электричества. Важное значение для развития теории электрических явлений имели результаты экспериментальных исследований петербургского академика Франца Ульриха Теодора Эпинуса (1724- 1802 гг.) . В изданном в Петербурге в 1759 г. трактате «Опыт теории электричества и магнетизма» Ф. Эпинус впервые указал на связь между электрическими и магнитными явлениями.

В средине XVIII в. начинает проявляться новый образ мышления учёных, исследующих электрические и магнитные явления. Успехи, достигнутые к концу XVIII в. многими учёными из разных стран в области исследования свойств электричества и их практического применения, подготовили почву для открытия новых электрических явлений, создания источников постоянного электрического тока и изучения его свойств. Всё это привело к зарождению и последующему бурному развитию электротехники.

Главная движущая причина развития техники и технологий – производство необходимых человеческому обществу материальных благ. При этом одна из характерных закономерностей развития науки и техники – историческая обусловленность важнейших открытий и изобретений. Возникновение и процесс развития различных областей электротехники определяется общими закономерностями. История электротехники показывает, что наиболее значительные открытия и изобретения были сделаны приблизительно в одно и то же время несколькими учеными и изобретателями в разных странах независимо друг от друга [1].

Развитие электротехники и электроэнергетики базируется на результатах исследований, полученных при исследовании электрических явлений. Электричество - это совокупность электромагнитных явлений, связанных с существованием, движением и взаимодействием электрических зарядов [2]. Взаимодействие между неподвижными электрическими зарядами описывается законом Кулона, а связь между электрическими зарядами и создаваемым ими электромагнитным полем описывается уравнениями Максвелла.

Термин «электротехника» имеет более чем вековую историю. Трудно установить, кто впервые его употребил, но широкое распространение он получил после электротехнической выставки и конгресса электриков в 1880 г. [3].

Под электротехникой подразумевается область науки и техники, связанная с получением, преобразованием и использованием электрической энергии [2]. Электротехника является одной из важнейших отраслей современной промышленности. Электротехническая продукция широко используется во многих отраслях промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в медицине и быту.

Электроэнергетика – это область науки и техники, занимающаяся проблемами получения больших количеств электрической энергии, передачи этой энергии на дальние расстояния и распределения её между потребителями [4].

Электротехнику и электроэнергетику объединяет то, что используются электрические и магнитные явления для практических целей. Изучение и использование электрических и магнитных явлений для совершенствования устройств электроэнергетики, электрических машин и аппаратов, электрического привода, силовой электроники, электротермии и освещения происходит на протяжении более чем двух столетий.

Развитие электротехники, электроэнергетики, внедрение в промышленность электропривода создало предпосылки к появлению, становлению и развитию электрификации.

Электрификация - это процесс широкого внедрения в промышленность и быт электрической энергии, вырабатываемой централизованно на мощных электростанциях, объединённых высоковольтными сетями в энергетические системы.

Широкое применение электрической энергии создало возможность получения следующих преимуществ: простоту передачи энергии на расстояние и распределения её между потребителями, легкость преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и другие), удобство и механизации и автоматизации производственных процессов, легкость изменения параметров (напряжения и силы тока), возможность передачи сигналов на большие расстояния (телеграфия, телефония, радиотехника). Электрификация позволила освободить людей от тяжёлого физического труда, способствовала повышению производительности труда путем автоматизации производства.