Цахилгааны инженерчлэл бол цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээтэй холбоотой бүх зүйлийг багтаасан маш өргөн мэдлэгийн салбар юм. Үүнд хэлхээ, төхөөрөмж, тоног төхөөрөмж, эд ангиудыг хөгжүүлэх, цахилгаан соронзон үзэгдлийг судлах, практикт ашиглах зэрэг орно. Цахилгааны инженерчлэлийн хамрах хүрээ нь бидний амьдралын бүхий л салбар юм.
Энэ бүхэн яаж эхэлсэн
Цахилгаан техникийн хөгжлийн түүх нь хүн төрөлхтний хөгжлийн бүхий л түүхийн туршид нягт холбоотой байдаг. Хүмүүс тайлбарлаж чадахгүй байгаа байгалийн үзэгдлүүдийг сонирхож байв. Цахилгааны инженерийн хөгжлийн түүх - эргэн тойронд болсон үйл явдлыг давтах гэсэн байнгын оролдлого.
Судалгаа нь урт удаан, олон зууны турш үргэлжилсэн. Харин XVII зуунд л цахилгаан инженерийн хөгжлийн түүх нь хүн олж авсан мэдлэг, ур чадвараа бодитоор ашигласнаас хойш тоололтоо эхлүүлсэн.
Оноол
Цахилгаан техникийн хөгжилд хувь нэмрээ оруулсан эрдэмтдийг мянга, мянгаар нь нэрлэвэл энэ нийтлэлийн хүрээнд бүгдийг нь жагсаах боломжгүй юм. ГэхдээСудалгаа нь манай дэлхийг өнөөгийн байдалд хүргэхэд тусалсан хувь хүмүүс байдаг.
Түүхэн мэдээлэлд: Хувыг ноосонд түрхсэний дараа эд зүйлсийг өөртөө татах чадвартай гэдэгт анхаарлаа хандуулсан хүмүүсийн нэг бол Грекийн гүн ухаантан Милетийн Фалес юм. Тэрээр МЭӨ VII зуунд туршилтаа хийжээ. Харамсалтай нь тэр суурь дүгнэлт хийж чадаагүй. Гэвч тэрээр бүх ажиглалтаа сайтар тэмдэглэж, хойч үедээ үлдээсэн.
Нөхцөлт жагсаалтын дараагийн нэр "цахилгаан судлаачид ба тэдний шинэ бүтээлүүд" гэсэн нэр нь зөвхөн 1663 онд Отто фон Герике Магдебург хотод машин зохион бүтээх үед гарч ирсэн бөгөөд энэ нь зөвхөн өөртөө татах төдийгүй няцаах чадвартай бөмбөг байв. объект.
Нэрт эрдэмтэд
Дараа нь цахилгааны инженерийн эхлэлийг дараах алдартай эрдэмтэд тавьжээ:
- Цахилгааныг алсаас дамжуулах туршилт хийсэн Стивен Грэй. Түүний судалгааны үр дүнд объектууд төлбөрийг өөр өөрөөр шилжүүлдэг гэсэн дүгнэлт гарсан.
- Цахилгааны төрөл бүрийн онолыг дэвшүүлсэн Чарльз Дюфай.
- Голланд Питер ван Мушенбрук. Тэрээр конденсатор зохион бүтээснээрээ алдартай болсон.
- Георг Ричманн, Михаил Ломоносов нар уг үзэгдлийг идэвхтэй судалсан.
- Бенжамин Франклин. Энэ хүн аянгын саваа зохион бүтээгч гэдгээрээ түүхэнд үлджээ.
- Луижи Галвани.
- Василий Петров.
- Чарльзын унжлага.
- Ханс Оерстед.
- Алессандро Вольта.
- Андре Ампер.
- Майкл Фарадей болон бусад олон.
Эрчим хүч
Цахилгааны инженерчлэл нь дөрвөн бүрэлдэхүүн хэсгийг агуулсан шинжлэх ухаан бөгөөд эхний ба суурь нь цахилгаан эрчим хүчний салбар юм. Энэ бол эрчим хүч үйлдвэрлэх, дамжуулах, хэрэглэх шинжлэх ухаан юм. Хүн төрөлхтөн энэ технологийг зөвхөн 19-р зуунд л өөрсдийн хэрэгцээнд амжилттай ашиглаж чадсан.
Анхны батерей нь төхөөрөмжүүдийг хэсэг хугацаанд л ажиллуулах боломжийг олгосон нь эрдэмтдийн хүсэл тэмүүллийг хангаагүй юм. Генераторын анхны загвар зохион бүтээгч нь 1827 онд Унгарын Анош Жедлик байв. Харамсалтай нь эрдэмтэн өөрийн оюун санааны патентыг аваагүй бөгөөд түүний нэр зөвхөн түүхийн сурах бичигт үлджээ.
Хожим нь динамог Hippolyte Pixie өөрчилсөн. Төхөөрөмж нь энгийн: тогтмол соронзон орон үүсгэдэг статор ба ороомгийн багц.
Цахилгааны инженер, эрчим хүчний хөгжлийн түүхийг Майкл Фарадейгийн нэрийг дурдахгүйгээр хийх боломжгүй юм. Тэр бол гүйдэл ба тогтмол хүчдэл үүсгэх боломжтой анхны генераторыг зохион бүтээсэн хүн юм. Дараа нь Эмил Стерер, Хенри Уайлд, Зеноб Грамм нар механизмуудыг сайжруулсан.
DC
1873 онд Вена хотод болсон үзэсгэлэн дээр нэг километрээс хол зайд байгаа машинаас насос ажиллаж эхэлснийг тодорхой харуулсан.
Цахилгаан нь дэлхийг итгэлтэйгээр байлдан дагуулсан. Хүн төрөлхтөн телеграф, машин, хөлөг онгоцны цахилгаан мотор, хотуудын гэрэлтүүлэг зэрэг урьд өмнө мэдэгдээгүй шинэлэг зүйлсийг олж авах боломжтой. Аж үйлдвэрийн хэмжээнд цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд асар том динамонуудыг улам бүр ашиглаж байв. Хотуудад анхны трамвай, троллейбусууд гарч ирэв. Шууд гүйдлийн санааг алдартай эрдэмтэн Томас Эдисон өргөнөөр нэвтрүүлсэн. Гэхдээ энэ технологид бас сул тал байсан.
Эрдэмтдийн бүтээлд онолын цахилгааны инженерчлэл гэдэг нь аль болох олон суурин, нутаг дэвсгэрийг цахилгаанаар бүрхэх гэсэн утгатай. Гэхдээ шууд гүйдэл нь маш хязгаарлагдмал хүрээтэй байсан - ойролцоогоор хоёр, гурван километрийн дараа асар их алдагдал гарч эхэлсэн. Хувьсах гүйдэлд шилжихэд чухал хүчин зүйл бол ган болон үйлдвэрлэх машинуудын хэмжээс, зохистой үйлдвэрийн хэмжээ байв.
Никола Тесла
Сербийн эрдэмтэн Никола Тесла шинэ технологийг үндэслэгч гэж тооцогддог. Тэрээр бүх амьдралаа хувьсах гүйдлийн боломжуудыг судалж, хол зайд дамжуулахад зориулжээ. Цахилгааны инженерчлэл (эхлэгчдэд энэ нь сонирхолтой баримт байх болно) нь үндсэн зарчмууд дээр суурилдаг. Өнөөдөр айл болгонд агуу эрдэмтний бүтээлийн нэг бий.
Зохион бүтээгч нь олон фазын генератор, асинхрон цахилгаан мотор, тоолуур болон бусад олон шинэ бүтээлүүдийг дэлхийд өгсөн. Олон жилийн турш телеграф, телефон утасны компаниуд, Эдисоны лаборатори болон дараа нь өөрийн аж ахуйн нэгжүүдэд Тесла асар их туршилтын үр дүнд асар их туршлага хуримтлуулсан.
Харамсалтай нь хүн төрөлхтөн эрдэмтний нээлтийн аравны нэгийг ч хүлээн аваагүй байна. Нефтийн ордын эзэд цахилгаан хувьсгалыг бүх талаар эсэргүүцэж, өөрт байгаа бүх хэрэгслээр түүний хөгжлийг зогсоохыг хичээсэн.
Цуу яриагаар бол Никола чаднахар салхи үүсгэх, зогсоох, дэлхийн хаана ч утасгүй цахилгаан дамжуулах, байлдааны хөлөг онгоцыг телепорт хийх, тэр ч байтугай Сибирьт солир унахыг өдөөдөг. Энэ хүн үнэхээр ер бусын байсан.
Хожим нь ойлгосноор Никола хувьсах гүйдэл дээр бооцоо тавьсан нь зөв байжээ. Цахилгааны инженерчлэл (ялангуяа эхлэгчдэд) юуны түрүүнд түүний зарчмуудыг дурддаг. Зөвхөн утсыг ашиглан хэдэн мянган бээрийн алсаас цахилгаан эрчим хүчийг нийлүүлэх боломжтой гэдэг нь зөв байсан. Байнгын “ах”-ын хувьд цахилгаан станцыг хоёроос гурван километр тутамд байрлуулах ёстой. Нэмж дурдахад тэд байнга засвар үйлчилгээтэй байх ёстой.
Өнөөдөр шууд гүйдэл нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болох трамвай, троллейбус, цахилгаан зүтгүүр, аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжийн хөдөлгүүр, батерей, цэнэглэгч зэрэгт байртай хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч технологийн хөгжлийг харгалзан "байнгын" нь удахгүй зөвхөн түүхийн хуудсанд үлдэх магадлалтай.
Электромеханик
Энергиийг механикаас цахилгаан болон эсрэгээр хувиргах зарчмыг тайлбарладаг цахилгааны инженерийн хоёр дахь хэсгийг цахилгаан механик гэж нэрлэдэг.
Цахилгаан механикийн тухай бүтээлээ дэлхийд анхлан нээсэн эрдэмтэн бол Швейцарийн эрдэмтэн Энгельберт Арнольд бөгөөд 1891 онд машинуудын ороомгийн онол, дизайны тухай бүтээлээ хэвлүүлсэн. Улмаар дэлхийн шинжлэх ухаан Блондел, Видмар, Костенко, Дрейфус, Толвинский, Круг, Парк нарын судалгааны үр дүнгээр дүүрсэн.
1942 онд Унгар гаралтай АмерикГабриэль Крон эцэст нь бүх цахилгаан машинуудын ерөнхий онолыг боловсруулж чадсан бөгөөд ингэснээр өнгөрсөн зуунд олон судлаачдын хүчин чармайлтыг нэгтгэж чадсан.
Цахилгаан механик нь дэлхийн бүх эрдэмтдийн байнгын сонирхлыг татсан бөгөөд дараа нь электродинамик (цахилгаан ба соронзон үзэгдлийн хоорондын хамаарлыг судалдаг), механик (биеийн хөдөлгөөн, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийг судалдаг), дулааны физик (энерги, термодинамик, дулаан ба масс дамжуулах онолын үндэс) болон бусад.
Судалгааны явцад судлагдсан гол асуудал бол хувиргагч, эргэлдэх соронзон орон, шугаман гүйдлийн ачаалал, Арнольдын тогтмолыг судлах, хөгжүүлэх явдал байв. Гол сэдэв нь цахилгаан ба асинхрон машин, төрөл бүрийн трансформаторууд.
Цахилгаан механикийн постулатууд
Цахилгаан механикийн үндсэн гурван постулат нь хуулиуд юм:
- Фарадейгийн цахилгаан соронзон индукц;
- соронзон хэлхээний бүрэн гүйдэл;
- цахилгаан соронзон хүч (Амперын хууль гэх мэт).
Цахилгаан механикийн эрдэмтдийн судалгааны үр дүнд энергийн хөдөлгөөн алдагдалгүй явагдах боломжгүй, бүх машинууд хөдөлгүүр болон генераторын үүрэг гүйцэтгэх боломжтой, ротор, статорын талбайнууд нь Найзууд бие биенээсээ үргэлж хөдөлгөөнгүй байдаг.
Үндсэн томьёо нь тэгшитгэлүүд:
- цахилгаан машин;
- цахилгаан машины ороомгийн хүчдэлийн тэнцвэр;
- цахилгаан соронзон эргэлт.
Автомат удирдлагын систем
Машинууд хүний хөдөлмөрийг амжилттай орлож чадах нь тодорхой болсны дараа энэ чиглэл зайлшгүй алдартай болсон.
Автомат удирдлага - бусад төхөөрөмж, тэр ч байтугай бүхэл системийн ажиллагааг удирдах чадвар. Хяналтыг температур, хурд, хөдөлгөөн, өнцөг, хөдөлгөөний хурдаар хийж болно. Засварыг бүрэн автомат горимд болон хүний оролцоотойгоор хийж болно.
Ийм төрлийн анхны машиныг Чарльз Бабажийн зохион бүтээсэн нэгж гэж үзэж болно. Цоолбор картанд байгаа мэдээллийн тусламжтайгаар насосыг уурын хөдөлгүүр ашиглан удирдаж болно.
Анхны компьютерийг 1909 онд олон нийтэд танилцуулсан Ирландын эрдэмтэн Перси Лудгейтийн зохиолуудад дүрсэлсэн байдаг.
Аналог тооцоолох төхөөрөмжүүд Дэлхийн 2-р дайн эхлэхийн өмнөхөн гарч ирсэн. Дайсагнал нь энэ ирээдүйтэй салбарын хөгжлийг тодорхой хэмжээгээр удаашруулсан.
Орчин үеийн компьютерийн анхны загварыг 1938 онд Германы Конрад Зусе бүтээсэн.
Өнөөдөр зохион бүтээгчдийн санаачилсан автомат удирдлагын системүүд үйлдвэрлэлд хүмүүсийг амжилттай орлож, хамгийн нэгэн хэвийн, аюултай ажлыг гүйцэтгэж байна.
Электроник
Цахилгааны инженерийн хөгжлийн дараагийн шат бол аналогиасаа хэдэн тэрбум дахин илүү нарийвчлалтай электрон төхөөрөмжүүд байв.
Хамгийн алдартай анхны бүтээл бол Германы Enigma шифрлэх машин юм. Тэгээд БританичуудТэд орооцолдсон кодуудыг тайлах гэж оролдсон цахим декодер.
Дараа нь тооны машин, компьютер байсан.
Амьдралын өнөөгийн шатанд утас, таблетууд электрониктой холбоотой байдаг. Маргааш бидний төхөөрөмжүүдийн хөгжил ямар байх бол, бид зөвхөн таамаглаж чадна. Гэвч эрдэмтэд биднийг гайхшруулж, амьдралыг арай илүү сонирхолтой, хялбар болгохын тулд өдөр шөнөгүй ажилладаг.
