Электроте́хника — область техники , связанная с получением, распределением, преобразованием и использованием электрической энергии , а также с разработкой, эксплуатацией и оптимизацией электронных компонентов , электронных схем и устройств, оборудования и технических систем . Под электротехникой также понимают техническую науку , которая изучает применение электрических и магнитных явлений для практического использования . Электротехника выделилась в самостоятельную науку из физики в конце XIX века. В настоящее время электротехника как наука включает в себя следующие разделы: электромеханика , ТОЭ , светотехника , силовая электроника. Кроме того, к отраслям электротехники часто относят энергетику , хотя легитимная классификация рассматривает энергетику как отдельную техническую науку. Основное отличие электротехники от слаботочной электроники заключается в том, что электротехника изучает проблемы, связанные с силовыми крупногабаритными электронными компонентами: линии электропередачи , электрические приводы, в то время как в электронике основными компонентами являются компьютеры и другие устройства на базе интегральных схем, а также сами интегральные схемы . В другом смысле, в электротехнике основной задачей является передача электрической энергии, а в слаботочной электронике — информации.

История

Основы для развития электротехники заложили обширные экспериментальные исследования и создание теорий электричества и магнетизма . Широкое практическое применение электричества стало возможно только в XIX веке с появлением вольтова столба , что позволило как найти приложение открытым законам, так и углубить исследования. В этот период вся электротехника базировалась на постоянном токе .

В конце XIX века, с преодолением проблемы передачи электроэнергии на большие расстояния за счёт использования переменного тока и созданием трёхфазного электродвигателя , электричество повсеместно внедряется в промышленность, а электротехника приобретает современный вид, включающий множество разделов, и оказывает влияние на смежные отрасли науки и техники .

Разделы

Электричество является своеобразной «разменной монетой» в области преобразования и использования энергии. Электричество возможно получить множеством различных способов: механическим ( мускульные , гидро -, ветро -, паро -, ДВС-генераторы и т.д, ^{[ неизвестный термин ]} , пьезоэлектричество , эффект Виллари , опыт Мандельштама-Папалекси ^{[ что? ]} ), тепловым ( термопары , РИТЭГи ), химическим ( гальванические батареи , аккумуляторы , топливные элементы , МГД-генераторы ), световым ( солнечные панели , наноантенны), биологическим (миоэлектричество, электрический скат , электрический угорь ), звуковым ( микрофоны ), индукционным ( антенны , ректенны ), эффект Дорна .

В то же время можно реализовывать обратные процессы — преобразование электричества в механическое усилие ( электродвигатели , электромагниты , магнитострикция , МГД-насосы , опыты Гальвани, электромиостимуляция ), тепло (по закону Джоуля-Ленца : ТЭНы , индукционный нагрев , искровой поджиг, электродный котёл , эффект Пельтье : элементы Пельтье ), световое, УФ- и ИК-излучение ( лампы накаливания , светодиоды , , люминесцентные , бактерицидные и кварцевые лампы , натриевые , металлогалогеновые , серные , ксеноновые лампы ), химические процессы ( электрохимия , плазмотроны , гальваностегия , гальванопластика), звуковые волны ( динамические головки , пьезоизлучатели ), электромагнитное излучение (антенны, фазированные антенные решётки , гиротроны , магнетроны , лампы бегущей волны , клистроны , амплитроны ), электрофорез .

Этими же методами возможно фиксировать различные параметры промышленных, бытовых и научных приборов.

Таким образом, используя одно физическое явление, можно удовлетворить огромное множество потребностей человека. Именно это обеспечило широчайшее применение электричества в современном быту, промышленности и научных исследованиях.

Электротехника имеет множество разделов, основные из которых описаны ниже. Хотя каждый инженер работает в своей области, многие из них имеют дело с комбинацией из нескольких наук.

Электроэнергетика

Электроэнергетика — наука о выработке, передаче и потреблении электроэнергии, а также о разработке устройств для этих целей. К таким устройствам относят: трансформаторы , электрические генераторы , ТЭНы , электродвигатели , контакторы , низковольтную аппаратуру и электронику для управления силовыми приводами. Многие государства мира имеют электрическую сеть , называемую электроэнергетической системой, которая соединяет множество генераторов с потребителями энергии. Потребители получают энергию из сети, не тратя ресурсы на выработку своей собственной энергии. Энергетики работают как над проектированием и обслуживанием сети, так и над энергетическими системами, присоединёнными к сети. Такие системы называются внутрисетевыми и могут как поставлять энергию в сеть, так и потреблять её. Энергетики работают также и над системами, не присоединёнными к сети, называемыми внесетевыми, которые в некоторых случаях являются более предпочтительными, чем внутрисетевые системы. Имеется перспектива создания энергетических систем, контролируемых со спутника , имеющих обратную связь в реальном времени, что позволит избежать скачков напряжения и предотвратить нарушения энергоснабжения.

Электромеханика

Электромеханика рассматривает общие принципы электромеханического преобразования электрической энергии и их практическое применение для проектирования и эксплуатации электрических машин . Предметами изучения электромеханики являются: преобразование электрической энергии в механическую и наоборот, электрические машины , электромеханические комплексы и системы. Цель электромеханики — управление режимами работы и регулирование параметров обратимого преобразования электрической энергии в механическую. К основным направлениям электромеханики относятся: общая теория электромеханического преобразования энергии; проектирование электрических машин ; анализ переходных процессов в электрических машинах.

Системы автоматического управления

Задачами автоматических систем управления (и автоматизации в целом ) является моделирование различных динамических систем и разработка систем управления, которые заставляют работать динамические системы нужным образом. Для создания таких устройств могут использоваться электрические схемы , процессоры цифровой обработки сигналов , микроконтроллеры и программируемые логические контроллеры . Системы управления имеют широкую область применения от систем, встраиваемых в энергетические установки (например, на коммерческих авиалайнерах ), автоматов постоянной скорости (имеющихся во множестве современных автомобилей ) и ЧПУ в станках до систем управления на базе промышленных ПК в автоматизации промышленного производства .

Инженеры часто используют обратную связь при проектировании систем управления. Например, в автомобиле с автоматом постоянной скорости скорость транспортного средства постоянно отслеживается, и данные передаются системе, которая соответственно регулирует выходную мощность двигателя . Если имеется стандартная система обратной связи, можно использовать теорию управления для определения того, как система должна реагировать на поступающую информацию.

Электроника

См. также

• История теоретической электротехники

Примечания

Литература

• Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. — М. : Высшая школа, 1967. — 775 с. — 75 000 экз.
• Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М. : Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3 .
• Прянишников В. А. Теоретические основы электротехники. СПб. , Корона-Век, 2013. ISBN 978-5-7931-0920-8 .

Ссылки

• Бутырин П. А. (рус.) (27 марта 2023). — Онлайн-версия Большой российской энциклопедии (новая). Дата обращения: 19 декабря 2023.
• Электротехника — статья из Большой советской энциклопедии .
• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
• Энергетическое и электротехническое образование в СССР — статья из Большой советской энциклопедии .