Elektrik mühendisliği, elektrik enerjisinin kullanımıyla ilgili her şeyi içeren son derece geniş bir bilgi alanıdır. Bu, devrelerin, cihazların, ekipmanların ve bileşenlerin geliştirilmesini ve elektromanyetik olayların incelenmesini, pratik kullanımlarını içerir. Elektrik mühendisliğinin kapsamı hayatımızın tüm alanlarıdır.
Nasıl başladı
Elektrik mühendisliğinin gelişim tarihi, gelişim tarihi boyunca insanlıkla yakından bağlantılıdır. İnsanlar açıklayamadıkları doğa olaylarıyla ilgileniyorlardı. Elektrik mühendisliğinin gelişim tarihi - etrafta olanları tekrarlamak için sürekli girişimler.
Çalışma uzun ve uzun yüzyıllar boyunca devam etti. Ancak yalnızca on yedinci yüzyılda, elektrik mühendisliğinin gelişim tarihi, bir kişi tarafından edinilen bilgi ve becerilerin fiili kullanımından geri sayımına başladı.
Teori
Elektrik mühendisliğinin gelişmesinde emeği geçen bilim insanları binlerce, binlerce isim var, hepsini bu yazı çerçevesinde sıralamak mümkün değil. Ancakaraştırmaları dünyamızın bugünkü haline gelmesine yardımcı olan kişiler var.
Tarihsel veriler diyor ki: Kehribarın yüne sürtülmesinden sonra nesneleri çekebileceği gerçeğine ilk dikkat çekenlerden biri, Yunan filozof Milet Thales'ti. Deneylerini MÖ yedinci yüzyılda gerçekleştirdi. Ne yazık ki, herhangi bir temel sonuç çıkaramadı. Ancak tüm gözlemlerini dikkatlice kaydetti ve onları gelecek nesillere aktardı.
Koşullu listedeki bir sonraki isim "elektrik bilimcileri ve icatları" sadece 1663'te Otto von Guericke Magdeburg şehrinde bir makine tasarladığında ortaya çıktı, bu sadece çekmekle kalmayıp aynı zamanda iten bir toptu nesneler.
Ünlü bilim adamları
Ardından, elektrik mühendisliğinin başlangıcı şu ünlü bilim adamları tarafından atıldı:
- Stephen Gray, elektriğin uzaktan iletimi üzerine deneyler yaptı. Araştırmasının sonucu, nesnelerin yükü farklı şekilde aktardığı sonucuydu.
- Farklı elektrik türleri teorisini ortaya atan Charles Dufay.
- Hollandalı Peter van Muschenbroek. Kondansatörü icat etmesiyle ünlendi.
- Georg Richmann ve Mikhail Lomonosov bu fenomeni aktif olarak inceledi.
- Benjamin Franklin. Bu adam tarihe paratonerin mucidi olarak geçti.
- Luigi Galvani.
- Vasily Petrov.
- Charles Kolye.
- Hans Oersted.
- Alessandro Volta.
- Andre Ampère.
- Michael Faraday ve diğerleri.
Enerji
Elektrik mühendisliği, ilki ve temeli elektrik enerjisi endüstrisi olan dört bileşen içeren bir bilimdir. Enerjinin üretimi, iletimi ve tüketimi bilimidir. İnsanoğlu bu teknolojiyi ihtiyaçları için ancak 19. yüzyılda başarılı bir şekilde kullanabildi.
İlkel piller, cihazların yalnızca bir süre çalışmasına izin verdi, bu da bilim adamlarının isteklerini karşılamadı. Jeneratörün ilk prototipinin mucidi 1827'de Macar Anosh Jedlik'ti. Ne yazık ki, bilim adamı beyninin patentini almadı ve adı sadece tarih ders kitaplarında kaldı.
Daha sonra dinamo Hippolyte Pixie tarafından değiştirildi. Cihaz basittir: sabit bir manyetik alan ve bir dizi sargı oluşturan bir stator.
Elektrik mühendisliğinin ve enerjinin gelişim tarihi, Michael Faraday'ın adını anmadan olmaz. Akım ve sabit voltaj üretmeyi mümkün kılan ilk jeneratörü icat eden oydu. Daha sonra mekanizmalar Emil Sterer, Henry Wilde, Zenob Gramm tarafından geliştirildi.
DC
1873'te Viyana'daki bir sergide, bir kilometreden daha uzaktaki bir makineden bir pompanın başlatıldığı açıkça gösterildi.
Elektrik güvenle dünyayı fethetti. İnsanlık, telgraf, araba ve gemilerdeki elektrik motoru, şehirlerin aydınlatması gibi daha önce bilinmeyen yeniliklere erişebilir. Büyük dinamolar, endüstriyel ölçekte elektrik üretmek için giderek daha fazla kullanılıyordu. İlk tramvaylar ve troleybüsler şehirlerde görünmeye başladı. Doğru akım fikri, ünlü bilim adamı Thomas Edison tarafından kitlesel olarak tanıtıldı. Ancak bu teknolojinin dezavantajları da vardı.
Teorik elektrik mühendisliği, bilim adamlarının çalışmalarında, mümkün olduğu kadar çok yerleşim ve bölgeyi elektrikle kapsamak anlamına geliyordu. Ancak doğru akımın son derece sınırlı bir menzili vardı - yaklaşık iki veya üç kilometre, bundan sonra büyük kayıplar başladı. Alternatif akıma geçişte önemli bir faktör çelik ve düzgün bir fabrikanın boyutu olan jeneratör makinelerinin boyutlarıydı.
Nikola Tesla
Sırp bilim adamı Nikola Tesla, yeni teknolojinin kurucusu olarak kabul ediliyor. Tüm hayatını alternatif akımın olanaklarını incelemeye ve onu bir mesafeye iletmeye adadı. Elektrik mühendisliği (yeni başlayanlar için bu ilginç bir gerçek olacaktır) temel ilkeleri üzerine inşa edilmiştir. Bugün her evde büyük bilim insanının eserlerinden biri var.
Mucit, dünyaya çok fazlı jeneratörler, asenkron elektrik motoru, sayaç ve daha birçok icat verdi. Telgrafta, telefon şirketlerinde, Edison laboratuvarında ve daha sonra işletmelerinde geçen yıllar boyunca Tesla, çok sayıda deney nedeniyle çok fazla deneyim kazandı.
İnsanlık ne yazık ki bilim adamının keşiflerinin onda birini bile alamadı. Petrol sahalarının sahipleri, elektrik devrimine mümkün olan her şekilde karşıydılar ve ellerine geçen her yolla ilerlemesini durdurmaya çalıştılar.
Söylentilere göre Nikola,kasırgalar yaratır ve durdurur, dünyanın herhangi bir yerinde kablosuz elektrik iletir, bir savaş gemisini ışınlar ve hatta Sibirya'da bir göktaşı düşmesine neden olur. Bu adam çok olağanüstüydü.
Daha sonra ortaya çıktığı gibi, Nikola alternatif akım üzerine bahse girmekte haklıydı. Elektrik mühendisliği (özellikle yeni başlayanlar için) her şeyden önce ilkelerinden bahseder. Elektriğin sadece kablolar kullanılarak binlerce mil öteden sağlanabileceği konusunda haklı olduğu ortaya çıktı. Kalıcı bir “kardeş” olması durumunda, enerji santralleri her iki ila üç kilometrede bir yerleştirilmelidir. Ayrıca sürekli olarak servise tabi tutulmaları gerekir.
Bugün, doğru akımın hala elektrikli araçlar - tramvaylar, troleybüsler, elektrikli lokomotifler, endüstriyel işletmelerdeki motorlar, piller, şarj cihazları için bir yeri var. Ancak teknolojinin gelişimi göz önüne alındığında, "kalıcı" olanın yakında sadece tarihin sayfalarında kalması muhtemeldir.
Elektromekanik
Enerjiyi mekanikten elektriğe ve tersine çevirme ilkesini açıklayan elektrik mühendisliğinin ikinci bölümüne elektromekanik denir.
Elektromekanik konusundaki çalışmalarını dünyaya açıklayan ilk bilim adamı, 1891'de makineler için sargıların teorisi ve tasarımı üzerine bir çalışma yayınlayan İsviçreli bilim adamı Engelbert Arnold'du. Daha sonra, dünya bilimi Blondel, Vidmar, Kostenko, Dreyfus, Tolvinsky, Krug, Park tarafından yapılan araştırmaların sonuçlarıyla yenilendi.
1942'de bir Macar-AmerikalıGabriel Kron nihayet tüm elektrikli makineler için genelleştirilmiş bir teori formüle etmeyi başardı ve böylece geçtiğimiz yüzyılda birçok araştırmacının çabalarını birleştirdi.
Elektromekanik, tüm dünyadaki bilim adamlarının istikrarlı bir ilgisini çekti ve daha sonra elektrodinamik (elektriksel ve manyetik fenomenler arasındaki ilişkiyi inceler), mekanik (cismin hareketini ve aralarındaki etkileşimleri inceler) ve ayrıca termal gibi bilimler. fizik (teorik temeller enerji, termodinamik, ısı ve kütle transferi) ve diğerleri.
Araştırmada incelenen ana problemler, dönüştürücüler, dönen manyetik alan, doğrusal akım yükü, Arnold sabiti'nin incelenmesi ve geliştirilmesiydi. Ana konular elektrik ve asenkron makineler, çeşitli transformatör türleridir.
Elektromekaniğin varsayımları
Elektromekaniğin başlıca üç önermesi yasalardır:
- Faraday'ın elektromanyetik indüksiyonu;
- manyetik devre için tam akım;
- elektromanyetik kuvvet (aka Ampère Yasası).
Elektromekanik bilim adamlarının araştırmaları sonucunda, enerjinin kayıpsız hareket etmesinin imkansız olduğu, tüm makinelerin hem motor hem de jeneratör olarak çalışabileceği, rotor ve stator alanlarının birbirine bağlı olduğu kanıtlandı. birbirine göre hep durağan arkadaş.
Temel formüller denklemlerdir:
- elektrikli makine;
- bir elektrikli makinenin sargılarının voltaj dengesi;
- elektromanyetik tork.
Otomatik kontrol sistemleri
Makinelerin insan emeğinin yerini başarıyla alabileceği anlaşıldıktan sonra, yön kaçınılmaz olarak popüler hale geldi.
Otomatik kontrol - diğer cihazların ve hatta tüm sistemlerin çalışmasını manipüle etme yeteneği. Kontrol sıcaklık, hız, hareket, açılar ve hareket hızı ile yapılabilir. Manipülasyon hem tam otomatik modda hem de bir kişinin katılımıyla gerçekleştirilebilir.
Bu türden ilk makine, Charles Babage tarafından tasarlanan bir birim olarak kabul edilebilir. Delikli kartlarda yer alan bilgiler yardımıyla pompalar bir buhar motoru kullanılarak kontrol edilebiliyordu.
İlk bilgisayar, İrlandalı bilim adamı Percy Ludgate'in 1909'da halka sunulan yazılarında anlatılmıştı.
Analog bilgi işlem cihazları, II. Dünya Savaşı'nın patlak vermesinden hemen önce ortaya çıktı. Düşmanlıklar bu gelecek vaat eden endüstrinin gelişimini biraz yavaşlattı.
Modern bilgisayarın ilk prototipi 1938'de Alman Konrad Zuse tarafından yaratıldı.
Bugün, otomatik kontrol sistemleri, mucitlerinin amaçladığı gibi, en monoton ve tehlikeli işleri gerçekleştirerek, üretimdeki insanların yerini başarıyla alıyor.
Elektronik
Elektrik mühendisliğinin gelişimindeki bir sonraki aşama, analog muadillerinden milyarlarca kat daha doğru olan elektronik cihazlardı.
En ünlü ilk buluş Alman Enigma şifreleme makinesidir. Ve sonra İngilizkarışık kodları deşifre etmeye çalıştıkları elektronik kod çözücüler.
Sırada hesap makineleri ve bilgisayarlar vardı.
Yaşamın şu anki aşamasında, telefonlar ve tabletler elektronikle ilişkilendiriliyor. Ve yarın cihazlarımızın gelişimi ne olacak, sadece tahmin edebiliriz. Ancak bilim adamları, hepimizi şaşırtmak ve hayatı biraz daha ilginç ve kolay hale getirmek için gece gündüz çalışıyor.
