124806 (Электричество и автомобилестроение)

Содержание

1. Открытие электричества и развитие электротехники.

- Особенности развития энергетики.

- Создание электрического освещения

- Разрешение проблемы передачи электроэнергии на расстояние

1. История развития автомобилестроения в Запорожье.

Список использованной литературы

Особенности развития энергетики

Характерной особенностью техники рассматриваемого периода явилось повышение роли электричества. В энергетике были сдела­ны крупнейшие изобретения, обеспечившие колоссальный техни­ческий прогресс XX в. Новый вид энергии - электричество - и новый тип универсального теплового двигателя - паровая турбина -вот главнейшие достижения энергетики, оказавшее революциони­зирующее влияние на всю технику этой эпохи.

В 70-80-е годы XIX в. были сделаны крупные научные обобще­ния в области изучения электричества и магнетизма. Эксперимен­тальные данные, накопленные при исследовании электричества и магнетизма в первой половине XIX в. (опыты Фарадея и др.), дали материал для создания электромагнитной теории Максвелла, ко­торая и стала основой развития электротехники в конце XIX - на­чале XX в. В это время начинается интенсивная разработка теоре­тических вопросов электротехники, связанных с практическим применением электроэнергии в самых различных областях капи­талистического производства.

В первую очередь инженерная мысль обратилась к вопросу об источниках электроэнергии - генераторах, так как без рациональ­ного источника электрического тока, способного вырабатывать токи необходимой мощности и частоты, было невозможно осуще­ствить внедрение электроэнергии в промышленное производство. Наиболее существенным достижением являлось изобретение ин­женерами Граммом, Гефнер-Альтенеком Фонтенем и др. электро­магнитного генератора с самовозбуждением и кольцевым якорем.

В ходе работ над усовершенствованием электрического освещения были сделаны многие важные открытия и изобретения. Была разработана схема дробления “электрического света”, изобретен трансформатор, был впервые применен переменный ток и т.д. эти новшества способствовали практическому разрешению вопроса о централизованном производстве электроэнергии и передаче ее к отдаленным местам потребления.

Проблема передачи электроэнергии на дальние расстояния раз­рабатывалась в основном в 80-х годах XIX в. В ходе многочислен­ных экспериментов русский ученый Лачинов и француз Депре, повысив напряжения тока в линии передач, наметили правильный путь к разрешению этой проблемы

В конце XIX в. проблема передачи электроэнергии на большие расстояния была в основном решена. Техническим средством, по­зволившим решить ее, явилось применение переменного тока, сначала однофазного, затем двухфазного и, наконец, трехфазного, передача которого оказалась наиболее выгодной и удобной. Сис­тема трехфазного тока была предложена русским инженером М.О. Доливо-Добровольским.

Решение проблемы передач электроэнергии на большие рас­стояния освободило промышленность от сковывавших ее местных энергетических условий. Электрическая энергия с начала XX в. прочно вошла в промышленное производство, сначала в виде группового, а затем индивидуального электропривода, который и осуществил реконструкцию всего силового хозяйства машинной индустрии начала XX в.

Создание электрического освещения

С 70-х годов XIX в. весьма быстро развивается техника элек­трического освещения. После изобретения электромагнитного те­леграфа создание электрического освещения было вторым шагом по пути практического применения электричества. Первые попытки применения электроэнергии для освещения относятся еще к началу XIX в.. В.В. Петров, наблюдавший в 1802 г. явления электрической дуги, впервые указал на возможность ее широкого использования для освещения. Явление светящейся электрической дуги исследовал в 1812г. английский ученый Дэви, который также высказал мысль о возможности электрического освещения. Создание источника света, действующего по принципу накали­вания проводника током, т.е. лампы накаливания, явилось первым шагом по пути практического применения электричества для нужд освещения. Самая ранняя по времени лампа накаливания была создана французским ученым Деларю в 1820 г. Она представляла собой цилиндрическую трубку с двумя концевыми зажимами для подвода тока, в ней накаливалась платиновая спираль. Однако лампа Деларю не получила практического применения. Но попыт­ки создания ламп накаливания не прекращались.

Особое место в области усовершенствования ламп накаливания занимают работы русского изобретателя А.Н.Лодыгина (1847-1923). В 1873 г. А.Н. Лодыгин применил электричество для осве­щения улицы в Петербурге. От всех предшествующих ламп нака­ливания лампы Лодыгина отличались тем, что в них в качестве тела накала применялись тонкие стерженьки из ретортного угля, помещенные в стеклянный шар или в цилиндр. В начале Лодыгин не удалял воздух из внутреннего пространства колбы, но затем, в процессе совершенствования своих ламп, он стал выкачивать воз­дух из них. В течение 1873-1875 гг. Лодыгиным и его помощника­ми было создано несколько конструкций ламп накаливания. Лам­пы Лодыгина были самыми ранними по времени осветительным установками, вполне пригодными для освещения улиц, помеще­ний общественного пользования, кораблей и т.п.Выдающийся американский техник-изобретатель Т. Эдисон (1847-1931), ознакомившись с устройством ламп Лодыгина, также занялся их усовершенствованием. После нескольких лет напря­женной работы в 1879 г. Эдисону удалось получить достаточно хорошую конструкцию лампы накаливания вакуумного типа с угольной нитью. В 1876 г. русский изобретатель П.Н.Яблочков (1847-1896) предложил так называемую "электрическую свечу" -дуговой источник света без применявшегося ранее регулятора. Яблочков во время одного из опытов установил, что дуговая лампа может действовать и без регулятора, если угли поставить параллельно, а не на одной прямой линии, как это ранее делалось. На этом принципе и была основана "свеча" Яблочкова, представляющая собой два угольных стержня, разделенных прослойкой какого-нибудь огнеупорного изолирующего материала, например каолина, гипса и т.п., испаряющегося под действием электрической дуги. Угли в “свече” Яблочкова присоединялись к зажимам источника тока, в результате между ними образовывалась дуга “Свеча” Яблочкова горела всего около двух часов. Но для своего времени она была самым удобным и доступным для широкого круга потребителей источником света.

Одновременно с электрическим освещением была решена про­блема применения электроэнергии в силовом аппарате промышлен­ности. В 1869 г. 3. Грамм (1826-1901), бельгиец по происхождению, работавший во Франции, получил патент на генератор нового типа, в котором изобретатель успешно применил принцип самовозбуж­дения вместе с весьма удачным конструктивным решением коль­цевого якоря.

Развитие генераторов и электродвигателей

Этот недостаток был устранен изобретением немецкого элек­тротехника Гефнер-Альтенека (1872 г.), который поместил обмот­ку генератора на наружной поверхности железного цилиндра, в результате чего было достигнуто максимальное использование движущихся в магнитном поле проводников. Изобретение Гефнер-Альтенека представляет собой один из важнейших этапов в исто­рии генераторов. С созданием электромагнитного генератора была решена проблема генерирования, или производства электрической энергии. Это было величайшим достижением электротехники.

В течение 70-80-х годов электрическая машина постоянного то­ка приобрела все основные черты современной машины. Даль­нейшие усовершенствования были направлены главным образом на повышение качества и улучшение использования динамо ма­шин.

Разрешение проблемы передачи электроэнергии на расстояние

Электрические станции соединяются с обслуживаемыми ими потребителями системой проводов, по которым После появления мощных электромагнитных генераторов воз­никла проблема централизованного производства электроэнергии, которое позволило бы использовать ее для обслуживания мощных промышленных предприятий. В конце XIX в. электродвигатели начинают играть важную роль в тяжелой промышленности. Элек­трические генераторы вырабатывают электричество не только для превращения его в световую или тепловую энергию, но главным образом для превращения его в энергию механическую.

Применение электродвигателей позволяло концентрировать производство электрической энергии на крупных электростанци­ях, что вело к значительному удешевлению электроэнергии.

С конца 80-х годов начинают создаваться первые электростан­ции, т.е. технические сооружения, предназначенные для производ­ства электрической происходит распределение и передача электрической энергии. Первая электростанция была создана в США Эдисоном. Чтобы обеспечить массовое использование электрического осве­щения, Эдисон реализовал в 1882 г. мысль о создании централизо­ванной электрической станции.

В связи со строительством электрических станций проблема передачи электроэнергии на расстоянии приобрела большое эко­номическое значение. Передача электричества на расстоянии от­крывала возможность создания крупных электростанций в районах низкосортного топлива, резко удешевляла стоимость электроэнер­гии, что способствовало более глубокому проникновению элек­тричества в промышленность. Первая электропередача, рассчитанная на нормальную эксплуа­тацию, была осуществлена для электрического освещения в 1879 г. П.Н. Яблочковым. Однако дальнейшее развитие передачи электрической энергии на большие расстояния задерживалось ввиду отсутствия теоретического анализа происходящих при этом явлений. И вот русский электротехник Лачинов (1842-1902 гг.) в 1880 г. опубликовал свой труд "Электромеханическая работа", где исследовал работу электрических машин и математически доказал возможность путем увеличения напряжения передачи любых ко­личеств электроэнергии на значительные расстояния без больших потерь. Эти исследования имели огромное значение для разреше­ния проблемы передачи электроэнергии и для всего последующего развития электротехники.

Подобные же теоретические выводы были сформулированы французским физиком М. Депре, который подтвердил их также и опытным путем. В 1881 г. на Первом Международном конгрессе электриков в Париже Депре сделал сообщение о передаче и рас­пределении электроэнергии. Первую опытную линию электропе­редачи длиной в 57 км Депре построил на Мюнхенской выставке в 1882 г. На этой линии передавался по телеграфной проволоке по­стоянный ток напряжением 1500-2000 вольт от генератора, приво­димого в движение паровой машиной, к электродвигателю, соеди­ненному с насосом. Однако эта электропередача работала с пере­боями и обладала еще очень низким коэффициентом полезного действия (22%).

Внедрение передачи электроэнергии на расстояние долгое вре­мя тормозилось самой природой постоянного тока. Дело в том, что постоянный ток вследствие низкого напряжения оказался мало пригодным для передачи. Большие возможности в этом смысле представлял собой переменный ток. Важнейшим этапом развития техники передачи электроэнергии был переход от постоянного тока к переменному. Однако известные в то время электродвига­тели переменного тока отличались существенными недостатками, которые часто делали их непригодными для эксплуатации. Перед изобретателями встала задача найти возможность использовать переменный ток и трансформаторы переменного тока для передачи электроэнергии на дальние расстояния и питания электродвига­телей.

Первый шаг в этом направлении был сделан итальянским физи­ком и электротехником Г. Феррарисом (1847-1897) в 1885-1888 гг., предложившим применить систему двух переменных токов, разнящихся по фазе на 90°С, названную впоследствии "двухфазным" током. Феррарис показал, что при помощи двухфазных токов можно получить внутри железного кольца так называемое "вра­щающееся магнитное поле".

В дальнейшем эту идею разработал и внедрил в практику из­вестный сербский ученый, электротехник Н. Тесла (1856-1943), который создал различные конструкции многофазных, главным образом двухфазных, электродвигателей. Наиболее целесообраз­ной в практическом отношении Тесла считал двухфазную систему. По этой системе в 1896 г. была построена первая крупная электри­ческая станция двухфазного тока - Ниагарская гидроэлектростан­ция в США. Однако и двухфазный ток не получил широкого распространения.

Изобретение, которое позволило более рационально решить проблему передачи энергии на дольние расстояния, было сделано русским инженером М.О. Доливо-Добровольским (1862-1919), который предложил принять для электрической передачи энергии не двухфазный переменный ток, а трехфазный.

Как опытным путем, так и теоретически Доливо-Добровольский доказал, что при помощи трехфазного тока можно получить такое же вращающееся магнитное поле, какое получали Феррарис и Тесла при помощи двухфазного. Основываясь на этом, Доливо-Добровольский и построил свой двигатель трехфазного тока, полу­чивший в дальнейшем в электротехнике название "асинхронного".