Elektros energija
Jau seniai suprasta, kad elektros energija yra universali energijos rūšis, ją galima gana paprastai gauti ir paversti į kitas energijos rūšis. Panaudojant šiuolaikiškas technologijas, elektros energiją galima perduoti didžiuliais atstumais, nesudėtingai pristatyti elektros vartotojams (gamyklos, oro uostai, stotys, geležinkeliai, butai, namai ir tt). Elektros pagalba automatizuojami procesai, įrenginiai ir tt..
Elektrotechnika
Elektrotechnika – tai vienas iš fundamentaliųjų technikos mokslų.
Elektrotechnika – mokslas, tiriantis elektromagnetinius procesus
ir jų praktinį panaudojimą.
Elektrotechnikos žinios reikalingos studijuojant daugelį disciplinų. Paruošti inžinieriai, technologai ir kiti specialistai turėtų sugebėti taikyti turimas žinias projektuojant, parenkant ir montuojant, bei eksploatuojant elektros įrenginius. Visais atvejais darbų sauga turi būti užtikrinta.
Elektrotechnikos galima skirti dvi sudėtines dalis:
Pamatinę – kurią sudaro dėsniai, tyrimo metodai, įtaisų ir įrenginių veikimo principai;
Praktinę – įrenginių kūrimas ir jų taikymas
Elektriniai ir magnetiniai reiškiniai buvo žinomi jau seniai, tačiau pirmasis terminą „elektra“ pavartojo anglų gydytojas ir fizikas V. Gilbertas (1544–1603 m.). Iki XIX amžiaus visi darbai apsiribojo elektrostatikos reiškiniais. Minimi V. Gilberto, B. Franklino, G. Richmano, S. Kulono darbai. Buvo sukurtos ir pirmosios elektrostatinės mašinos. Lietuvoje 1753 m. Vilniaus visuomenei buvo demonstruojama Vilniaus universiteto profesoriaus Tomo Žebrausko pagaminta elektros mašina, kuri, matyt, veikė trinties principu.
1800 m. A. Volta sukūrė elektrocheminį elektros srovės šaltinį, kas leido pradėti plačius elektrinių reiškinių tyrimus. Pirmiausia buvo atrasti elektros srovės sukeliami reiškiniai. Tai, kad elektros srovė sukelia šiluminius reiškinius, 1800 m. pastebėjo A. Farkrua, šviesinius – 1801 m. atskleidė L. Tenaras, elektros lanką 1802 m. – V. Petrovas, magnetinius reiškinius 1820 m. – G. Erstedas.
Suformuluoti ir pagrindiniai dėsniai:
1820 m. A. Amperas atrado elektros srovių sąveikos dėsnį;
1826 m. G. Omas – laidininko varžos, įtampos ir srovės ryšio dėsnį;
1831 m. M. Faradėjus – elektromagnetinės indukcijos dėsnį;
1841 m. D. Džaulis ir 1842 m. E. Lencas – išskirto laidininke šilumos kiekio dėsnį;
1845 m. G. Kirchhoffas – sudėtingų elektrinių grandinių srovių bei įtampų pasiskirstymo dėsnį.
XIX amžiaus pradžioje buvo suformuluoti pagrindiniai elektrotechnikos dėsniai.
Vyko ir praktiniai elektros energijos pritaikymo bandymai. Pirmąjį nuolatinės srovės generatorių, keičiantį mechaninę energiją į elektros energiją, sukūrė prancūzas Z. Gramas 1869–1871 m. Turint palyginti paprastą ir patikimą energijos šaltinį, šią energiją buvo galima naudoti daugeliui tikslų. Iš pradžių buvo panaudota apšvietimui: 1876 m. P. Jabločkovas ją naudoja elektrinių žvakių maitinimui, 1879 m. T. Edisonas sukuria kaitrinę elektros lempą. Tačiau bene svarbiausia, elektros energiją buvo galima panaudoti atlikti mechaninį darbą – varikliuose. Pirmąjį nuolatinės srovės variklį sukonstravo 16-metis italas Antonio Pačinotis dar 1860 m. Gaila, jis nežinojo, kad jo pasiūlyta mašina gali būti panaudota ir kaip elektros energijos generatorius.
Nuolatinės srovės naudojimas
Nuolatinės srovės naudojimas parodė ir šios srovės trūkumus: visų svarbiausia tai, kad nuolatinės srovės energiją buvo galima perduoti tik netolimu atstumu. Perduodant didesniu atstumu buvo gaunami dideli energijos nuostoliai laiduose.
Kažkas (autorius nežinomas) pasiūlė vietoj nuolatinės srovės panaudoti srovę, kuri periodiškai keitė savo didumą ir kryptį, t. y. kintamąją. 1878 m. P. Jabločkovas pagamino keletą kintamosios srovės generatorių, panaudojo juos savo lempų maitinimui ir gavo puikius rezultatus. Be to, jis pasiūlė ir šios srovės paskirstymo būdą panaudojant transformacijos principą.
Sukūrus transformatorių elektros energiją
Sukūrus transformatorių elektros energiją buvo galima gaminti centralizuotai ir perduoti bet kokiais atstumais.
1881 m. prie Niagaros krioklio pradėta statyti pirmoji pasaulyje hidroelektrinė, 1882 m. Londone ir Niujorke pastatytos pirmosios šiluminės elektrinės. 1883 m. pirmoji elektrinė pastatyta Rusijoje.
Lietuvoje pirmoji elektrinė pradėjo veikti 1892 m. kunigaikščio Oginskio dvare Rietave. 1915 m. pirmąją elektrinę įsirengia broliai Tilmansai savo metalo fabrike Kaune. 1905 m. Vilniuje pradeda veikti pirmoji šiluminė elektrinė.
1896 m. JAV pasirodo pirmoji energetinė sistema – dvi elektrinės, nutolusios per 18 km, sujungiamos bendram darbui ir tiekia energiją Niujorkui. 1914 m. JAV pietuose sukurta pirmoji jungtinė energetikos sistema, į kurios sudėtį įėjo jau kelios kitos energetinės sistemos.
Šiuo metu pasaulyje veikia daug galingų elektrinių
Šiuo metu pasaulyje veikia daug galingų elektrinių, dirbančių vieningoje sistemoje. Taip buvusioje Tarybų Sąjungoje buvo sukurta vieninga Šiaurės-Vakarų energetinė sistema. Lietuvai integruojantis į Europos Sąjungą įgyvendinamos jos tinklų jungtys su visos Europos energetine sistema.
Elektros energija turi ir vieną trūkumą – ji negali būti sandėliuojama: kiek energijos pagaminama, tiek turi būti ir sunaudojama.
Visą sunaudojamą elektros energijos kiekį santykinai galima skirstyti į dvi dalis: gamybinėje veikloje ir tiesioginėms žmogaus reikmėms tenkinti.
Lietuvoje visoms gamybinėms reikmėms tenka apie 70–75 % visos sunaudojamos energijos. Didžiausias elektros energijos kiekis (apie 60–65 %) sunaudojamas elektros varikliuose paverčiant ją mechanine. Elektriniam apšvietimui tenka 10–12 %, elektrotermijai – 10 %, ryšiams, radijui, televizijai – 2 % sunaudojamos elektros energijos.
Didėjant elektros energijos poreikiams tampa reikšminga ne tik energijos taupymo, bet ir ekologinė problema, todėl ES energetinėse direktyvose didelis dėmesys skiriamas elektros energijos gamybai iš atsinaujinančių energijos šaltinių: saulės, vėjo, vandens, biokuro ir pan.
Elektros energija išliks prioritetine energijos rūšimi
Galima teigti, kad, nepaisant visų problemų, elektros energija išliks prioritetine energijos rūšimi. Jos gamyba ir sunaudojimas kiekvienoje žmogaus veiklos srityje ateityje dar didės. Todėl kiekvienas specialistas susidurs su dar didesniu elektros įrenginių kiekiu, naujomis technologijomis ir įrenginiais, jam bus reikalingos elektrinio pobūdžio žinios, kad gebėtų kūrybiškai analizuoti ir spręsti elektrotechnikos klausimus savo tiesioginės veiklos srityje. Tam reikia žinoti pagrindines elektrotechnikos sąvokas ir dėsnius, procesus, vykstančius elektros grandinėse, elektros įtaisų ir įrenginių veikimo principus, jų parametrus ir panaudojimo galimybes, mokėti apsisaugoti pačiam ir apsaugoti kitus nuo pavojingo elektros srovės veikimo.
Šaltinis: Mokomoji knyga „Elektrotechnikos pagrindai”