Elektroteknik är ett teknikområde förknippat med produktion, distribution, omvandling och användning av elektrisk energi , samt med utveckling, drift och optimering av elektroniska komponenter , elektroniska kretsar och enheter, utrustning och tekniska system [1] . Elteknik förstås också som en teknisk vetenskap som studerar tillämpningen av elektriska och magnetiska fenomen för praktiskt bruk [2] [3] [4] . Elektroteknik växte fram som en självständig vetenskap från fysiken i slutet av 1800-talet. För närvarande inkluderar elektroteknik som vetenskap följande vetenskapliga specialiteter:elektromekanik , TOE , ljusteknik , kraftelektronik. Dessutom inkluderar grenarna av elektroteknik ofta energi [2] , även om den legitima klassificeringen [5] betraktar energi som en separat teknisk vetenskap. Den huvudsakliga skillnaden mellan elektroteknik och lågströmselektronik är att elektroteknik studerar problemen som är förknippade med stora elektroniska komponenter: kraftledningar , elektriska drivenheter, medan huvudkomponenterna inom elektronik är datorer och andra enheter baserade på integrerade kretsar, som samt integrerade kretsar själva scheman [6] . I en annan mening, inom elektroteknik, är huvuduppgiften överföring av elektrisk energi, och i lågströmselektronik , information.
Grunden för utvecklingen av elektroteknik lades genom omfattande experimentell forskning och skapandet av teorier om elektricitet och magnetism . Den utbredda praktiska användningen av elektricitet blev möjlig först på 1800-talet med tillkomsten av den voltaiska kolonnen , som gjorde det möjligt både att hitta tillämpningar för öppna lagar och att fördjupa forskningen. Under denna period baserades all elteknik på likström .
I slutet av 1800-talet, med att övervinna problemet med att överföra elektricitet över långa avstånd genom användning av växelström och skapandet av en trefas elmotor , introduceras elektricitet i industrin överallt, och elektrotekniken får en modern utseende, inklusive många avsnitt, och har en inverkan på relaterade grenar av vetenskap och teknik [4] .
Elektricitet är ett slags "förhandlingskort" inom området energiomvandling och energianvändning. Elektricitet kan erhållas på många olika sätt: mekaniska (muskulära, vattenkrafts-, vind-, ånga-, förbränningsmotorgeneratorer, etc., triboelektriska[ Okänd term ] Piezoelektricitet Villari effekt Mandelstam -Papalexi experiment[ vad? ] ), termiska ( termoelement , RTG ), kemiska ( galvaniska batterier , ackumulatorer , bränsleceller , MHD-generatorer ), ljus (solceller, nanoantenner), biologisk (myoelektricitet, elektrisk ramp , elektrisk ål ), ljud ( mikrofoner ), induktion ( antenner , rektenner ), Dohrneffekt . Samtidigt kan omvända processer implementeras - omvandlingen av elektricitet till mekanisk kraft ( elmotorer , elektromagneter , magnetostriktion , MHD-pumpar , Galvani-experiment, elektromyostimulering ), värme ( värmeelement , induktionsvärme , gnisttändning, Peltier-element ), ljus, UV- och IR-strålning ( glödlampor , lysdioder , katodstrålerör), kemiska processer ( elektrokemi , plasmabrännare , elektroplätering , elektroformning), ljudvågor (dynamiska huvuden, piezo-sändare), elektromagnetisk strålning (antenner, magnetroner , vandringsvågslampor ), elektrofores . Samma metoder kan användas för att registrera olika parametrar för industriella, hushålls- och vetenskapliga enheter. Med hjälp av ett fysiskt fenomen är det alltså möjligt att tillfredsställa ett stort antal mänskliga behov. Det var detta som säkerställde den bredaste användningen av elektricitet i det moderna livet, industrin och vetenskaplig forskning.
Elektroteknik har många grenar, de viktigaste beskrivs nedan. Även om varje ingenjör arbetar inom sitt eget område, sysslar många av dem med en kombination av flera vetenskaper.
Elektricitet är vetenskapen om att generera, överföra och konsumera elektricitet, såväl som utvecklingen av enheter för dessa ändamål. Sådana enheter inkluderar: transformatorer , elektriska generatorer , värmeelement , elmotorer , kontaktorer , lågspänningsutrustning och elektronik för att styra drivenheter. Många stater i världen har ett elektriskt nätverk , kallat det elektriska kraftsystemet, som förbinder många generatorer med energikonsumenter. Konsumenter får energi från nätet utan att slösa resurser på att generera sin egen energi. Kraftingenjörer arbetar både med utformning och underhåll av nätet, såväl som med kraftsystemen som är anslutna till nätet. Sådana system kallas on-grid system och kan både leverera energi till nätet och förbruka den. Kraftingenjörer arbetar också med system utanför nätet, så kallade off-grid system, som i vissa fall är att föredra framför on-grid system. Det finns möjlighet att skapa satellitstyrda kraftsystem med realtidsfeedback som kommer att undvika strömstörningar och förhindra strömavbrott.
Elektromekanik beaktar de allmänna principerna för elektromekanisk omvandling av elektrisk energi och deras praktiska tillämpning för konstruktion och drift av elektriska maskiner . Ämnena för studier av elektromekanik är: omvandling av elektrisk energi till mekanisk energi och vice versa, elektriska maskiner , elektromekaniska komplex och system. Syftet med elektromekanik är att styra driftsätten och reglera parametrarna för den reversibla omvandlingen av elektrisk energi till mekanisk energi. Huvudområdena inom elektromekanik inkluderar: den allmänna teorin om elektromekanisk energiomvandling; design av elektriska maskiner ; analys av transienta processer i elektriska maskiner.
Uppgifterna för automatiska styrsystem (och automation i allmänhet ) är modellering av olika dynamiska system och utveckling av styrsystem som får dynamiska system att fungera på rätt sätt. Elektriska kretsar , digitala signalprocessorer , mikrokontroller och programmerbara logiska kontroller kan användas för att skapa sådana enheter . Styrsystem har ett brett spektrum av tillämpningar från system inbäddade i kraftverk (som de som finns på kommersiella flygplan ), automatiska maskiner med konstant hastighet (finns i många moderna bilar ) och CNC i verktygsmaskiner till industriella PC -baserade styrsystem inom industriell automation .
Ingenjörer använder ofta feedback när de designar styrsystem. Till exempel, i en bil med konstant hastighetsautomatik övervakas fordonets hastighet konstant och data matas till systemet, som justerar motoreffekten därefter . Om det finns ett standardåterkopplingssystem kan styrteori användas för att bestämma hur systemet ska reagera på inkommande information.