3. Становление электротехники как самостоятельной отрасли техники (1870–1891 гг.). Создание первого промышленного электромашинного генератора с самовозбуждением 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, вырабатывавших постоянный ток. Электрическая энергия становится товаром. И все более остро ощущается необходимость централизованного производства и экономичной передачи электроэнергии на значительные расстояния.
4. Создание и развитие электроэнергетики, электрификации и электроники (с 1891 г.). Развивающееся производство требовало комплексного решения сложнейшей научно-технической проблемы: экономичной передачи энергии
на дальние расстояния и создания экономичного и надежного электрического двигателя, удовлетворяющего требованиям промышленного электропривода. Это решение было найдено на основе многофазных, в частности трехфазных, систем. Важнейшей предпосылкой разработки трехфазных систем явилось открытие (1888 г.) явления вращающегося магнитного поля.
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 М.О. 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 народного хозяйства: развиваются электротехнология, электрохимия, электротранспорт и др.
Электрическая энергия широко используется в самых разнообразных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и в быту.
Широкое применение переменного тока потребовало теоретического осмысливания и математического описания физических процессов, происходящих в электрических машинах, линиях электропередачи, трансформаторах и других электротехнических устройствах.
Рост потребности в постоянном токе (электрохимия, электротранспорт и др.) вызывает 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.
Глава 1.
ПРЕДЫСТОРИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (ДО 1800 г.)
1.1. ПЕРВЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ МАГНИТНЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
Первые наблюдения магнитных и электрических явлений относятся к глубокой древности [1.1–1.7]. О таинственных способностях магнита притягивать железные предметы упоминается в старинных летописях и легендах, дошедших до нас из Азии (Индии и Китая), Древней Греции и Рима.
Очень образное объяснение свойств магнита дано в знаменитой поэме «О природе вещей» римского поэта Лукреция (99–55 гг. до н.э.), написанной более 2 тыс. лет назад.
Из древних сказаний и летописей, относящихся ко второму тысячелетию до н.э., мы узнаем о многих интересных фактах практического использования магнита. Древние индийцы использовали магнит для извлечения железных наконечников стрел из тел раненых воинов. В китайских летописях рассказывается о волшебных магнитных воротах, сквозь которые не мог пройти человек, спрятавший металлическое оружие. При раскопках городища ольмеков (Центральная Америка) найдены скульптуры трехтысячелетней давности, высеченные из магнитных глыб.