История технических инноваций: учебное пособие

Но на этом история совершенствования трансформаторов не заканчивается. Дело в том, что сердечники первых трансформаторов состояли из тонких пластин листовой стали и характеризовались значительными потерями на перемагничивание, что уменьшало коэффициент полезного действия трансформатора. Только в начале 1900-х годов удалось добиться значительного успеха в уменьшении потерь такого рода. Английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд разработал специальную трансформаторную сталь с добавками кремния, использование которой уменьшало потери на перемагничивание.

Затем в начале 30-х годов XX в. американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии проката и нагревания у кремнистой стали появляются требуемые магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50 %, потери на гистерезис сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала в 5 раз.

Современные трансформаторы превосходят своих «предков», созданных к началу XX столетия, по мощности в 500, а по напряжению в 15 раз; их масса в расчете на единицу мощности снизилась приблизительно в 10 раз, а коэффициент полезного действия близок к 99 %. Но процесс совершенствования трансформаторов не закончился, появление новых материалов, открытие явления сверхпроводимости, использование полупроводников, пластика и т. п. – все это немедленно сказывается на трансформаторе – главном трудяге современных электрических сетей.

Как видно из таблицы в начале параграфа, вклад российских ученых в мировую электрификацию оказался весьма впечатляющим. На исходе XIX в. они были признанными лидерами в области электротехники. Использование этого научного потенциала и мобилизация всей страны после Октябрьской революции и Гражданской войны позволили большевикам в невиданные до этого сроки осуществить электрификацию страны. Производство электроэнергии в СССР в 1930 г. по сравнению с 1913 г. возросло более чем в 14 раз! Правда, достигнуто это было непосильным трудом миллионов добровольцев и заключенных. Но это стало решающим фактором превращения Союза Советских Социалистических Республик в крупную промышленную державу.

1. История эволюции конденсаторов.

2. История развития «батарейки».

3. Вклад русских ученых в электроэнергетику.

4. Потребление электроэнергии на душу населения как один из главных факторов качества жизни.

5. План ГОЭЛРО – залог становления СССР.

6. Величайшие электростанции мира.

7. Саяно-Шушенская ГЭС – одна из крупнейших электростанций мира.

8. Общая структура электроснабжения вашего населенного пункта.

9. Современная высоковольтная линия электропередач – сложное техническое устройство.

1. Сотовая энергетика – энергетика будущего?

1. Надеждин Н.Я. История науки и техники. – Ростов н/Д: Феникс, 2006.

2. Официальный сайт журнала «Наука и жизнь». – www.nkj.ru

2.4. Освещение

Учитель:

– Дети, какие части света вы знаете?

– Части света? – переспрашивает ученик. – Выключатель, лампочка, провода.

NN

Одна из первых функций, которую стало выполнять электричество, связана с освещением. Древние города никак не освещались, в лучшем случае – факелами или лампами с маслом. В домашнем освещении много веков преобладала свеча, а в избах простого народа лучина. Первое постоянное ночное освещение стало возможно с изобретением керосиновых фонарей. Широко распространена была профессия фонарщика, в его обязанности входило обслуживание фонарей, их заправка, зажигание вечером и тушение утром. Следующий шаг связан с появлением системы газового освещения, представление о котором мы можем составить из фильмов, показывающих Лондон времен Шерлока Холмса.

Газовое освещение было неудобным, дорогим и небезопасным. Революция в деле ночного освещения произошла с изобретением Александром Николаевичем Лодыгиным в 1872 г. электрической лампочки накаливания. Источником свечения в ней являлся тонкий угольный стерженек, светящийся при пропускании через него электрического тока.

Изобретение Лодыгина попадает в руки Эдисону. Со свойственной ему энергией и при наличии финансов американский предприниматель очень быстро усовершенствует лампу и тут же начинает промышленное производство в Америке.

В 1876 г. Павел Николаевич Яблочков получает патент на изобретенную им электрическую свечу. В его лампочке светится газ электрической дуги. На Всемирной выставке в Париже в 1878 г. свеча демонстрируется с большим успехом.

Париж переходит с газового освещения на электрическое, а свет дуговых ламп стал называться во Франции «русским светом». Правда, потом усовершенствованные в Европе лампы стали появляться в России и вызывали у населения ассоциации с освещенной и просвещенной Европой, не в пример «темной» России. Кое-где его даже стали называть парижским светом. Так «русский» свет вернулся на Родину.

Сегодня не только Париж и Петербург сияют в ночное время искусственным светом электрических ламп. Каждый мегаполис «купается» по ночам в электрическом свете. При приближении к большому городу можно за 30–50 километров увидеть

отсвет электрического освещения на облаках. Большую часть своего времени мы проводим при электрическом освещении, особенно в зимнее время. Современный человек – это человек искусственного освещения. Первое и самое главное неудобство при отключении электроэнергии мы связываем с отсутствием света. В сознании современного человека электричество и свет настолько связаны друг с другом, что их часто используют как синонимы. Кто не слышал выражение «Сегодня отключили свет!».

При массовом потреблении электроэнергии на освещение выяснились существенные недостатки ламп накаливания и дуговых ламп – большая часть их энергии излучается в невидимом, тепловом диапазоне, а КПД не превышает и 10 %. Лампы накаливания правильнее называть не лампами, а печками, так как они больше греют, чем светят. Это хорошо знает тот, кто хотя бы раз стоял на сцене под светом мощных ламп – софитов. Когда около 35 % всей потребляемой электрической энергии стало приходиться на освещение, стало очевидно, что лампам накаливания пора искать альтернативу.

Замена лампам накаливания нашлась не скоро – только в 60-е годы XX в. появились электрические лампы другого принципа действия. Это люминесцентные лампы. Электрический разряд, протекающий через инертный газ, вызывает ультрафиолетовое свечение, преобразуемое поверхностью лампы в видимое. Именно потому такие лампы иногда называют световыми трансформаторами. Они значительно экономичнее и долговечнее ламп накаливания, но имеют свои недостатки – часть выходящего из нее ультрафиолетового излучения может принести вред зрению.

Следующая световая революция может по праву называться светодиодной. Она произошла относительно недавно, и все мы являемся ее свидетелями. Теперь никто не берет в поход тяжелый фонарик с лампами накаливания, непрерывно работающий не более двух часов, в ходу легкие компактные фонарики. Две небольшие «пальчиковые» батареи обеспечивают работу такого фонарика в течение года, а яркость света при этом несравнимо больше!

Светодиоды произвели качественный скачок в световом окружении человека: они могут светиться самыми разными цветами, давать рассеянный и узконаправленный свет. Отсутствие вакуумированных баллонов и нитей накала, сверхминиатюрность, низковольтность, простота управления свечением, долговечность, надежность, ударо-, взрыво– и пожаробезопасность, экологичность – все это преимущества светодиодов. Но самое главное, что современные светодиоды по достигнутой светоотдаче (80—120 лм/Вт) во много раз превзошли лампы накаливания и некоторые типы люминесцентных источников.

Конец бесплатного ознакомительного фрагмента.