Elektrotehnika je izuzetno široko polje znanja, koje uključuje sve što se odnosi na korištenje električne energije. To uključuje razvoj sklopova, uređaja, opreme i komponenti, te proučavanje elektromagnetskih pojava, njihovu praktičnu uporabu. Opseg elektrotehnike su sve sfere našeg života.
Kako je sve počelo
Povijest razvoja elektrotehnike usko je povezana s čovječanstvom kroz povijest njegovog razvoja. Ljude su zanimale prirodne pojave koje nisu mogli objasniti. Povijest razvoja elektrotehnike - stalni pokušaji ponavljanja onoga što se dogodilo okolo.
Studija je trajala dugim i dugim stoljećima. Ali tek u sedamnaestom stoljeću povijest razvoja elektrotehnike počinje odbrojavati od stvarne upotrebe stečenog znanja i vještina od strane osobe.
Teorija
Znanstvenici koji su doprinijeli razvoju elektrotehnike su tisuće i tisuće imena, nemoguće ih je sve nabrojati u okviru ovog članka. Alipostoje pojedinci čija su istraživanja pomogla da naš svijet učinimo ovakvim kakav je danas.
Povijesni podaci govore: jedan od prvih koji je skrenuo pozornost na činjenicu da nakon trljanja jantara o vunu može privući predmete, bio je grčki filozof Thales iz Mileta. Svoje je eksperimente provodio u sedmom stoljeću pr. Nažalost, nije mogao izvući nikakve temeljne zaključke. Ali pažljivo je zabilježio sva svoja zapažanja i prenio ih potomstvu.
Sljedeći naziv na uvjetnom popisu "elektroznanstvenici i njihovi izumi" pojavio se tek 1663. godine, kada je Otto von Guericke dizajnirao stroj u gradu Magdeburgu, koji je bio lopta koja je mogla ne samo privući, već i odbiti objekti.
Poznati znanstvenici
Naknadno, početak elektrotehnike postavili su poznati znanstvenici kao što su:
- Stephen Gray, koji je provodio eksperimente o prijenosu električne energije na daljinu. Rezultat njegovog istraživanja bio je zaključak da se predmeti različito naplaćuju.
- Charles Dufay, koji je iznio teoriju o različitim vrstama električne energije.
- Nizozemac Peter van Muschenbroek. Postao je poznat po izumu kondenzatora.
- Georg Richmann i Mihail Lomonosov aktivno su proučavali taj fenomen.
- Benjamin Franklin. Ovaj je čovjek ušao u povijest kao izumitelj gromobrana.
- Luigi Galvani.
- Vasily Petrov.
- Charlesov privjesak.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday i mnogi drugi.
Energija
Elektrotehnika je znanost koja sadrži četiri komponente, od kojih je prva i osnovna elektroenergetika. To je znanost o stvaranju, prijenosu i potrošnji energije. Čovječanstvo je uspjelo koristiti ovu tehnologiju za svoje potrebe tek u 19. stoljeću.
Primitivne baterije dopuštale su uređajima da rade samo neko vrijeme, što nije zadovoljilo ambicije znanstvenika. Izumitelj prvog prototipa generatora bio je Mađar Anosh Jedlik 1827. godine. Nažalost, znanstvenik nije patentirao svoju zamisao, a njegovo je ime ostalo samo u udžbenicima povijesti.
Kasnije je dinamo modificirao Hippolyte Pixie. Uređaj je jednostavan: stator koji stvara konstantno magnetsko polje i skup namota.
Povijest razvoja elektrotehnike i energetike ne može bez spominjanja imena Michaela Faradaya. On je izumio prvi generator koji je omogućio generiranje struje i konstantnog napona. Nakon toga, mehanizme su poboljšali Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm.
DC
Godine 1873., na izložbi u Beču, jasno je prikazan početak pumpe iz stroja udaljenog više od kilometra.
Struja je pouzdano osvojila svijet. Čovječanstvo ima pristup takvim do sada nepoznatim novitetima kao što su telegraf, električni motor na automobilima i brodovima te osvjetljenje gradova. Ogromni dinamo sve su se više koristili za proizvodnju električne energije u industrijskim razmjerima. U gradovima su se počeli pojavljivati prvi tramvaji i trolejbusi. Ideju istosmjerne struje masovno je uveo poznati znanstvenik Thomas Edison. Međutim, ova tehnologija je imala i svojih nedostataka.
Teorijska elektrotehnika u radovima znanstvenika značila je pokrivanje što više naselja i teritorija električnom energijom. Ali istosmjerna struja imala je iznimno ograničen domet - oko dva ili tri kilometra, nakon čega su počeli ogromni gubici. Važan čimbenik u prelasku na izmjeničnu struju bio je čelik i dimenzije generatorskih strojeva, veličine pristojne tvornice.
Nikola Tesla
Srpski znanstvenik Nikola Tesla smatra se osnivačem nove tehnologije. Cijeli je život posvetio proučavanju mogućnosti izmjenične struje, prenoseći je na daljinu. Elektrotehnika (za početnike će to biti zanimljiva činjenica) izgrađena je na svojim osnovnim načelima. Danas svaki dom ima jednu od kreacija velikog znanstvenika.
Izumitelj je svijetu dao polifazne generatore, asinkroni elektromotor, brojač i mnoge druge izume. Tijekom godina u telegrafu, telefonskim tvrtkama, Edisonovom laboratoriju i kasnije u svojim poduzećima, Tesla je stekao veliko iskustvo zahvaljujući ogromnom broju eksperimenata.
Čovječanstvo, nažalost, nije primilo ni desetinu naučnikovih otkrića. Vlasnici naftnih polja bili su protiv električne revolucije na sve moguće načine i pokušavali su zaustaviti njezin napredak na bilo koji način koji im je bio na raspolaganju.
Prema glasinama, Nikola bi mogaostvarati i zaustavljati uragane, prenositi struju bez žica bilo gdje u svijetu, teleportirati ratni brod, pa čak i izazvati pad meteorita u Sibiru. Ovaj čovjek je bio vrlo neobičan.
Kako se kasnije pokazalo, Nikola je bio u pravu kada se kladio na izmjeničnu struju. Elektrotehnika (osobito za početnike) prije svega spominje svoje principe. Pokazalo se da je bio u pravu da se strujom može opskrbljivati tisućama milja daleko samo pomoću žica. U slučaju stalnog “brata”, elektrane se moraju nalaziti svaka dva do tri kilometra. Osim toga, moraju se stalno servisirati.
Danas istosmjerna struja još uvijek ima mjesta za električna vozila - tramvaje, trolejbuse, električne lokomotive, motore u industrijskim poduzećima, u akumulatorima, punjače. Međutim, s obzirom na razvoj tehnologije, vrlo je vjerojatno da će "trajni" uskoro ostati samo na stranicama povijesti.
Elektromehanika
Drugi dio elektrotehnike, koji objašnjava princip pretvaranja energije iz mehaničke u električnu i obrnuto, naziva se elektromehanika.
Prvi znanstvenik koji je svijetu otkrio svoj rad na elektromehanici bio je švicarski znanstvenik Engelbert Arnold, koji je 1891. objavio djelo o teoriji i dizajnu namota za strojeve. Nakon toga, svjetska znanost dopunjena je rezultatima istraživanja Blondela, Vidmara, Kostenka, Dreyfusa, Tolvinskog, Kruga, Parka.
Godine 1942., Mađar-AmerikanacGabriel Kron je konačno uspio formulirati generaliziranu teoriju za sve električne strojeve i tako ujediniti napore mnogih istraživača tijekom prošlog stoljeća.
Elektromehanika je uživala stabilan interes znanstvenika diljem svijeta, a potom i znanosti kao što su elektrodinamika (proučava odnos između električnih i magnetskih pojava), mehanika (proučava kretanje tijela i međudjelovanja među njima), a također i toplinska fizika (teorijske osnove energija, termodinamika, prijenos topline i mase) i ostalo.
Glavni problemi koji su proučavani u istraživanju su proučavanje i razvoj pretvarača, rotacijskog magnetskog polja, linearnog strujnog opterećenja, Arnoldove konstante. Glavne teme su električni i asinkroni strojevi, razne vrste transformatora.
Postulati elektromehanike
Glavna tri postulata elektromehanike su zakoni:
- Faradayeva elektromagnetska indukcija;
- puna struja za magnetski krug;
- elektromagnetska sila (aka Amperov zakon).
Kao rezultat istraživanja znanstvenika elektromehaničara, dokazano je da je kretanje energije nemoguće bez gubitaka, svi strojevi mogu raditi i kao motor i kao generator, te da su polja rotora i statora uvijek stacionarni jedan u odnosu na drugog prijatelja.
Osnovne formule su jednadžbe:
- električni stroj;
- ravnoteža napona namota električnog stroja;
- elektromagnetski moment.
Automatski sustavi upravljanja
Smjer je neizbježno postao popularan nakon što je postalo jasno da strojevi mogu uspješno zamijeniti ljudski rad.
Automatsko upravljanje - mogućnost manipuliranja radom drugih uređaja ili čak cijelih sustava. Upravljanje se može vršiti temperaturom, brzinom, kretanjem, kutovima i brzinom putovanja. Manipulacija se može izvesti iu potpuno automatskom načinu rada i uz sudjelovanje osobe.
Prvi stroj ove vrste može se smatrati jedinicom koju je dizajnirao Charles Babage. Uz pomoć informacija sadržanih u bušenim karticama, pumpe se mogu kontrolirati pomoću parnog stroja.
Prvo računalo opisano je u spisima irskog znanstvenika Percyja Ludgatea, koji su predstavljeni javnosti 1909.
Analogni računalni uređaji pojavili su se neposredno prije izbijanja Drugog svjetskog rata. Neprijateljstva su donekle usporila razvoj ove perspektivne industrije.
Prvi prototip modernog računala stvorio je Nijemac Konrad Zuse 1938.
Danas sustavi automatskog upravljanja, kako su zamislili njihovi izumitelji, uspješno zamjenjuju ljude u proizvodnji, obavljajući najmonotoniji i najopasniji posao.
Elektronika
Sljedeća faza u razvoju elektrotehnike bili su elektronički uređaji koji su milijarde puta točniji od svojih analognih kolega.
Najpoznatiji prvi izum je njemački stroj za šifriranje Enigma. A onda Britancielektronički dekoderi, s kojima su pokušali dešifrirati zapetljane kodove.
Sljedeći su bili kalkulatori i računala.
U trenutnoj fazi života, telefoni i tableti povezani su s elektronikom. A kakav će biti razvoj naših uređaja sutra, možemo samo nagađati. Ali znanstvenici rade dan i noć samo da bi nas sve iznenadili i učinili život malo zanimljivijim i lakšim.
