История электротехники

               
               
 На протяжении тысячелетий человеческая мысль была направлена на познание сил природы и овладение её неисчерпаемыми энергоресурсами, на открытие путей преобразования одного вида энергии в другой. Одним из основных инструментов  в руках человека для достижения этих целей является электротехника – отрасль науки и техники, занимающаяся вопросами производства, распределения и использования электрической энергии в практической деятельности человека.
Возникновению электротехники предшествовал длительный период накопления знаний о природе электричества и магнетизма. Термин электротехника – сложное слово и возникло оно относительно недавно, но первая его половина  -  электро погружает нас в глубины веков, ибо происходит от греческого electron, что значит янтарь (5). Ещё со времён Платона было известно, благодаря открытию Фалеса Милетского, что янтарь, потёртый о шерсть начинал притягивать лёгкие предметы. Но древние греки не отличали явления электризации трением от свойств некоторых минералов притягивать кусочки железа, то есть, магнитных явлений. Это заблуждение продолжалось не одно столетие, пока только в 1600г. английский физик и придворный врач королевы Елизаветы Уильям Гильберт впервые не установил различие между электрическими и магнитными явлениями,  впервые введя в науку термин электрический, использовав для этого известное нам греческое слово. Греческого происхождения является и вторая половина термина электротехника. Techne означает искусство, ремесло. Но для соединения электро с техникой потребуется ещё немало времени. Однако, в своих трудах Гильберт пришёл, к неправильному заключению, что электрические и магнитные явления вообще не имеют между собой связи.  Тем не менее, благодаря Гильберту учение об электричестве обогатилось рядом открытий, наблюдений, приборов. С помощью своего версора (первого электроскопа) Гильберт показал, что способностью притягивать лёгкие тела обладает не только натёртый янтарь, но и алмаз, сапфир, карборунд, опал, аметист, горный хрусталь, стекло и т.д., которые он назвал «электрическими». Также Гильберт установил, что магнит всегда имеет два полюса – северный и южный и, распиливая магнит никогда нельзя получить магнит только с одним полюсом; что одноимённые полюсы отталкиваются, а разноимённые притягиваются; что железные предметы под влиянием магнита приобретают магнитные свойства ( магнитная индукция); что земной шар – это гигантский магнит(6). Но, к сожалению, на земном шаре после Гильберта электрические и магнитные явления  изучались очень медленно и на протяжении более чем 100 лет было получено мало нового. Лишь в начале XVIIIв. было совершено ряд открытий, способствовавших дальнейшим познаниям об электричестве. В 1729г. английский физик, член Лондонского королевского общества Стефен Грей открыл явление электропроводности, установив, что электричество может передаваться от одного тела к другому по металлической проволоке или прядильной нити, но не может передаваться по шёлковой нити. Грей впервые разделил все тела на проводники и непроводники электричества. В 1733г. французский физик, член Парижской академии наук, директор парижского ботанического сада Шарль Франсуа Дюфе открыл существование двух родов электричества, которые назвал «стеклянным» и «смоляным» электричеством. Первое возникает на стекле, горном хрустале, драгоценных камнях, волосах, шерсти, второе – на янтаре, шёлке, бумаге. При этом Дюфе установил, что однородные электричества отталкиваются, а разноимённые притягиваются.  Для обнаружения и примитивного измерения электричества пользовался версором Гильберта, сделав его намного более чувствительным. С изобретением в 1745г. голландским физиком профессором Лейденского университета Питером ванн Мушенбруком  первого конденсатора – лейденской банки, появилась возможность накапливать большие электрические заряды(6). С лейденской банкой проводил эксперименты американский физик, политический и общественный деятель Вениамин Франклин. Он объяснил действие лейденской банки, построил первый плоский конденсатор, состоящий из двух параллельных металлических пластин, разделённых стеклянной прослойкой. В военном деле он впервые применил электрическую искру для взрыва пороха. В 1747 г. Франклин установил электрическую природу молнии, в 1750г. изобрёл молниеотвод. Он разработал первую последовательную теорию электрических явлений, согласно которой электричество представляет особую тонкую жидкость, пронизывающую все тела. В каждом незаряженном теле всегда содержится определённое количество «электрической жидкости». Если по каким либо причинам в теле появляется её излишек, то тело заряжается положительно, когда её не достаёт – отрицательно. В этой теории Франклином впервые было введено понятие положительного и отрицательного заряда и их обозначение: «плюс» и «минус». Не имея возможности проверить, какой электрод отдаёт, а какой получает «электрическую жидкость», Франклин условно принял её направление, считая, что наэлектризованное стекло заряжено положительно. Только после открытия электронов в конце XIXв. стало известно, что не положительный электрод, как думал Франклин, а отрицательный накапливает электрические частицы. Чтобы не менять, ставшими к тому времени, привычные понятия, стали считать движение электронов от плюса к минусу, хотя фактически они движутся от минуса к плюсу(4). Подлинно научное объяснение электрических явлений впервые дал русский учёный, академик Петербургской академии наук Михаил Васильевич Ломоносов. В сохранившейся до нашего времени рукописи «Теория электричества, математическим способом разработанная автором Ломоносовым», в отличие от воззрений теории Франклина, утверждавших, что электричество есть некая жидкость, Ломоносов доказал, что «электрическая сила есть действие». Громадное значение для прогресса учения об электрических и магнитных явлениях имело установление Ломоносовым закона сохранения энергии, положившего начало учению об энергетике, объединившего в едино такие различные виды энергии, как механическая, электрическая. тепловая. Опережая время, Ломоносов заявил про возможность передавать с помощью изолированной проволоки «электрическую силу на великое расстояние до тысячи сажен и далее»(3). В работе «Слово о явлениях воздушных от электрической силы происходящих» он изложил теорию образования атмосферного электричества, происхождение которого он связывал с восходящими и нисходящими потоками воздуха. Исследования атмосферного электричества Ломоносов проводил совместно с академиком Петербургской АН Георгом Вильгельмом Рихманом, изобретшим в 1745г. электрический указатель – электроизмерительный прибор, прообраз электрометра. Соединение электрического указателя с молниеотводом получило название «громовой машины». Это была первая в мире установка для изучения электричества с помощью электроизмерительных приборов. В 1751г. Рихман открыл явление электростатической индукции. В 1756г. Франц Эпинус, профессор физики Петербургской АН открыл явление электричества, полученного с помощью нагревания (пироэлектричества) в кристаллах турмалина. В 1758г. Эпинус сделал доклад в Академии наук: «О родстве электрической силы и магнетизма». Во второй половине XVIIIв началось количественное изучение электрических явлений с помощью простейших известных на то время приборов: электроскопов и электрометров. Электроскоп – прибор для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их величины, состоящий из металлического стержня с шариком на конце, которому прикреплены два лёгких металлических листочка. При соприкосновении шарика с наэлектризованным телом, листочки, заряжаясь одноимённо, взаимно отталкиваются. Угол, на который расходятся листочки, есть мера электрического заряда. Электрометр – электростатический прибор для измерения разности потенциалов. Напряжение подаётся на натянутую струну и на два неподвижных электрода, между которыми эта струна натянута. Под действием сил электрического поля струна прогибается, и величина её прогиба служит мерой измеряемых потенциалов (1). В 1771г. член Лондонского  королевского общества, английский физик Генри Кавендиш, а в 1785г. французский физик и военный инженер, член парижской АН Шарль Огюстен Кулон независимо друг от друга экспериментально установили основной закон электростатики, заключающийся, в том, что силы электрического взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния между зарядами. Но приоритет в  этом открытии всё же принадлежит Кулону, и основной закон электростатики носит его имя, потому что Кавендиш публиковал только те свои статьи, в достоверности которых был полностью уверен. В связи с этим долгое время его работы по электричеству оставались неизвестными и были опубликованы лишь в 1879г. Кавендиш так же открыл влияние среды на ёмкость конденсатора и определил диэлектрическую проницаемость некоторых веществ. Кулон в 1788г. распространил основной закон электростатики на взаимодействие точечных магнитных полюсов, выдвинул гипотезу магнетизма, согласно которой магнитные жидкости не свободны или не могут течь, как их электрические аналоги, и связаны с отдельными молекулами. Он предположил, что каждая молекула в процессе намагничивания становится поляризованной, так же установил, что электрические заряды распределяются по поверхности тел(6). До конца XVIIIв. были известны только явления статического электричества. Началом новой эпохи в изучении электрических явлений явилась дискуссия о природе электричества, возникшая между Гальвани и Вольта, получившая широкий резонанс в научном мире. Луиджи Гальвани, итальянский физик, профессор Болонского университета, основатель учения об электрофизиологии, преподавая в университете медицину, обратил внимание на то, что мышца лягушки сокращается при присоединении её к двум разным металлам. В 1791г. Гальвани опубликовал результаты своих исследований в «Трактате о силах электричества при мышечном движении», в котором сделал вывод, что сокращения мышц лягушки обусловлены возникновением в них электрического тока. Однако причину этого явления Гальвани видел в наличии в каждом животном  собственного электричества, которое назвал «живым электричеством». Он разработал теорию, согласно которой мышцы и нервы образуют что-то подобное обкладке лейденской банки, а металлические проводники служат разрядником, вызывавшим разряд. В том же 1791г. Александро Вольта, итальянский физик, профессор университета в Павии начал изучать явления «живого» электричества, открытого Гальвани. Однако Вольта убедился на опытах, что никакого «живого» электричества не существует. Он первый понял, что Гальвани открыл новый источник электричества – электрохимический элемент. Истинный источник электричества – контакт разнородных металлов, например меди и цинка. Научный мир был охвачен длительной дискуссией, в которой победили сторонники Вольты (4). Но всё же первенство в открытии электрохимического источника тока принадлежит Гальвани, несмотря на то, что он не сумел верно определить его природу. Поэтому элементы, составляющие электрические батареи, называются гальваническими элементами. Имя Гальвани так же увековечено в таких электротехнических терминах, как : гальванометр, гальванопластика. гальваностегия, гальваностереотипия.  В 1800г. Вольта сконструировал первый источник длительного электрического тока – вольтов столб. Он состоял из 20 пар медных и цинковых кружочков, разделённых суконными кружочками, смоченными солёной водой. Вольтов столб – первый химический источник постоянного тока, позволивший проводить широкие эксперименты. Вольта открыл также взаимную электризацию разнородных металлов при их контакте (контактная разность потенциалов) и разместил металлы в так называемый ряд напряжений. Таким образом, благодаря работам Гальвани и Вольта, человечество узнало, что кроме статического электричества, обусловленного взаимодействием покоящихся на поверхности проводников электрических зарядов, существует электричество, обусловленное взаимодействием различных металлов. Единица электрического напряжения  -  Вольт была названа в честь Вольты. Его именем также названа электрическая дуга, которую сам Вольта не получал и даже не видел.
 Честь открытия электрической дуги принадлежит русскому физику, профессору Медико-хирургической академии, Василию Владимировичу Петрову. Он заинтересовался вольтовым столбом и решил создать гораздо мощный прибор подобного рода. В 1802г. этот прибор, представляющий в то время наибольший в мире вольтов столб, был готов. Он состоял из 2100 гальванических пар – 4200 медных и цинковых кружков с прокладками из бумаги, пропитанной раствором электролита. Электродвижущая сила батареи составляла 1700В. Батарея Петрова дала возможность учёному сделать много открытий, описанных в его труде «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров посредством огромной наипаче баттереи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков, и находящейся при Санкт-Петербургской Медико-Хирургической Академии» (3). Петров получил между двумя угольными электродами, подключенными к батарее постоянное пламя – электрическую дугу. До Петрова было известно, что между электродами при их сближении проскакивают электрические искры. Но физики не могли наблюдать явление электрической дуги, так как они применяли небольшие гальванические элементы. Английский физик, член Лондонского королевского общества Гемфри Дэви, основоположник электрохимии получил электрическую дугу, назвав её Вольтовой,  только через восемь лет после открытия Петрова. В своих трудах Петров также высказал мысль о применении электрической дуги для плавки металлов и освещения. Он обнаружил зависимость электрической силы от поперечного сечения проводника, всесторонне исследовал электризацию тел. Именно Василий Владимирович  Петров является первым русским электротехником. В своих экспериментах с вольтовым столбом он впервые применил наряду с последовательным параллельное соединение элементов. Теперь это кажется простым, но надо помнить, что в это время ещё не были известны ни закон Ампера, ни закон Ома, ни закон Эрстеда, которые были открыты в 20-х годах XIXв. Особенно богат на открытия был 1820г. В этом году:1) французский физик Андре Мари Ампер впервые предложил термин «электрический ток» и ввёл в науку  понятие о направлении электрического тока, сформулировал правило для определения направления действия магнитного поля тока на магнитную стрелку (правило Ампера), открыл закон взаимодействия двух проводников с током (закон Ампера);  2) французский учёный и политический деятель, член Парижской АН Доминик Франсуа Араго обнаружил новое явление – намагничивание проводника, протекающим по нему током; 3) Ханс Христиан Эрстед, датский физик, профессор Копенгагенского университета установил действие  электрического тока на магнитную стрелку, что привело к возникновению новой области физики – электромагнетизма (5).  В 1826г. немецкий физик Георг Симон Ом ввёл термин «сопротивление проводника» и экспериментально установил основной закон электрической цепи, связывающий между собой силу тока, напряжение и сопротивление (закон Ома). Труды этих учёных подготовили почву для открытия явления электромагнитной индукции, которое является фундаментом электротехники. Сутью этого явления есть возникновение электрического тока в проводнике, находящемся в переменном  магнитном поле. Открыл его в 1831г. английский физик, член Лондонского королевского общества Майкл Фарадей. Открытие электромагнитной индукции вызвало настоящий переворот в технике, получило широкое практическое применение. В этом явлении наглядно проявилась связь между электрическими и магнитными явлениями. В 1828г. американский физик, член Национальной АН Джозеф Генри первый сконструировал электромагнит значительной силы, обнаружил в 1832г. явление самоиндукции, изобрёл электромагнитное реле.  Немецкие физики, профессоры Гёттингенского университета Вильгельм Эдуард Вебер и  Карл Фридрих Гаусс в 1832г. разработали абсолютную систему электрических и магнитных единиц (CGSE и СGSM), в 1833г. построили первый в Германии электромагнитный телеграф (6).  В 1833г. русский физик, академик Эмилий Христианович Ленц  установил правило определения направления электродвижущей силы индукции (закон Ленца) и принцип обратимости электромагнитных процессов,  а в 1842г. , независимо от английского физика Джеймса Джоуля – закон теплового действия электрического тока.  В 1847г. немецкий физик, член Берлинской АН Густав Роберт Кирхгоф открыл закономерности в протекании электрического тока в разветвлённых электрических цепях (1-й и 2-й законы Кирхгофа). Таким, образом, в первой половине XIXв. были открыты основные закономерности электрических и магнитных явлений. Это время по праву можно назвать временем зарождения электротехники. Два слова электро и техника объединились для своего триумфального шествия в будущее. В 1845г. в своих работах Фарадей впервые  употребил термин «магнитное поле». По мнению Альберта Эйнштейна, идея поля была самой оригинальной идеей Фарадея, самым важным открытием со времён Ньютона. Для описания электрических и магнитных явлений Фарадей ввёл представление об электрических и магнитных силовых линиях, которые он, правда считал реально существующими (6). Эстафету Фарадея в учении об электромагнитном поле подхватил английский физик, член Эдинбургского и Лондонского королевских обществ Джеймс Клерк Максвелл. В своей работе « О фарадеевских силовых линиях» он выразил картину силовых линий Фарадея в более доступной общему пониманию математической форме. Самым большим научным достижением Максвелла является созданная им в 1860-1865г.г. теория электромагнитного поля, которую он сформулировал в виде системы нескольких уравнений, выражающих все закономерности электромагнитных явлений. Эти уравнения и сегодня остаются основными в физике, составляют основу электротехники. В своей теории Максвелл предсказал новый важный эффект: существование в свободном пространстве электромагнитного излучения (электромагнитных волн) и его распространение в пространстве со скоростью света. Он первый установил, что свет – это один из видов электромагнитного излучения. Экспериментально доказал же  существование электромагнитных волн, предсказанных теорией Максвелла . немецкий физик, профессор Берлинского университета Генрих Рудольф Герц. Для этого Герц применил, сконструированные им приборы – генератор и преемник электромагнитных колебаний (вибратор и резонатор Герца). Большой вклад в развитие электротехники внёс  русский учёный, профессор Московского университета, ученик Кирхгофа и Вебера Александр Григорьевич Столетов. Им выполнены капитальные исследования в области магнетизма и фотоэлектрических явлений, изготовлен первый в мире фотоэлемент. Первым получил опытным путём кривую, выражающую зависимость магнитной индукции поля катушки со стальным сердечником от напряжённости поля при непрерывном увеличении тока в катушке. График, выражающий эту зависимость, получил название кривой начального намагничивания или кривой Столетова. Работа Столетова имеет огромное практическое значение для расчёта магнитных цепей электрических машин и аппаратов (6). Все эти открытия и изобретения тесным образом шли с их практическим применением, ускоряя развитие естествознания, техники и промышленности.
 Открытие электромагнитной индукции предопределило появление электрических машин – двигателей и генераторов. Первые электрические машины были машинами постоянного тока. Исторически электродвигатели стали создаваться раньше генераторов. От лабораторных  электромоторов, демонстрировавших преобразование электрической энергии в механическую до промышленных машин прошло около полувека.  В 1821г. Фарадей впервые осуществил вращение магнита вокруг проводника с током, создав тем самым модель двигателя, в 1831г. электродвигатель сконструировал Генри, но подвижная часть его совершала возвратно поступательное движение (1). В 1834г. первый в мире электродвигатель с вращающимся ротором,  прообраз современных электромоторов, создал русский физик и электротехник, профессор  Дерптского университета Борис Семёнович Якоби. Мало того, он на практике продемонстрировал своё изобретение, установив электродвигатель на лодку.  Вращение якоря с помощью рычажной передачи, изобретённой Якоби, преобразовывалось во вращение винта на корме. Двигатель питался от батареи, установленной на лодке, которая состояла из 320–ти гальванических элементов. Мощность двигателя не превышала одной лошадиной силы. 13 сентября 1838г. Якоби прошёл на своём «электроходе» с 14-ю пассажирами по Неве против течения 40 км со скоростью 2 версты в час. Удивлённые петербуржцы наблюдали необычное судно, на котором не было трубы, не было видно клубов пара, не слышно шума парового двигателя,  и какая-то непонятная сила заставляла двигаться его против течения Невы. Пассажиры, внимательно слушали человека, который им что- то рассказывал. Это были члены комиссии Академии наук, которым Якоби демонстрировал практическое применение своего электромотора (3).  Но дорогой и громоздкий источник электроэнергии не дал возможности тогда широко распространить новый электродвигатель.  Первоначально электрическая машина постоянного тока развивалась сначала как машина магнитоэлектрического типа, то есть машина с постоянными магнитами. В 1851г. немецкий учёный, военный врач Вильгельм Зинстеден предложил заменить постоянные магниты электромагнитами. Электродвигатели постоянного тока широко стали применяться после изобретения в 1860г. итальянским физиком и изобретателем, профессором болонского университета Антонио Пачинотти двигателя постоянного тока с коллектором.  Одновременно Пачинотти, применив открытие Ленца о обратимости электромагнитных процессов, указал на возможность преобразования двигателя  в динамо-машину - самовозбуждающийся генератор постоянного тока ( принцип самовозбуждения предложил датский учёный С.Хиорт в 1854г.). Независимо от Пачинотти в 1870г. динамо-машину сконструировал бельгийский мастер З.Т. Грамм. Именно благодаря конструкции Грамма изобретение получило распространение на практике (2). В 1872г. немецкий электротехник Фридрих фон Гефнер-Альтенек разработал тип барабанного якоря, который с тех пор получил всеобщее применение. В 1880г. американский изобретатель и электротехник Томас Альва Эдиссон предложил изготовлять якоря машин из листовой стали. В 80-х годах XIXв. машины постоянного тока были настолько усовершенствованы, что, по сути дела, приобрели основные черты современных электрических машин.
  В связи появлением синхронных генераторов переменного тока, применявшихся вначале главным образом для целей освещения, возникает интерес к созданию двигателей переменного тока, и машины постоянного тока отодвигаются на второй план. В 1886г. Элиу Томсон, британский и американский изобретатель, и предприниматель предложил схему репульсионного двигателя однофазного тока, но ряд практических затруднений не дал возможности этой машине сделаться достаточно конкурентноспособной с двигателем постоянного тока. В 1885г. Галилео Феррарис итальянский физик, профессор Туринского университета открыл явление вращающегося магнитного поля, которое лежит в основе работы асинхронного двигателя переменного тока. В 1888г. это открытие повторил, независимо от Феррариса, сербский учёный - электротехник Никола Тесла(6). Он построил первые асинхронные двигатели двухфазного тока, который представляет собой совокупность двух однофазных токов, сдвинутых по фазе на угол  ;90;^0. Дальнейшее чрезвычайно успешное развитие система переменного тока получила благодаря работам русского инженера электротехника Михаила Иосифовича Доливо-Добровольского, заложившего основы техники трёхфазного переменного тока. Он предложил систему из трёх однофазных переменных токов, сдвинутых по фазе на ;120;^0 (трёхфазный ток) и в 1890г. построил первый трёхфазный короткозамкнутый  асинхронный двигатель с ротором типа «беличье колесо». Этот двигатель начинал вращаться сразу при включении напряжения, в отличие от однофазного, которому требовался дополнительный двигатель для разгона. Доливо-Добровольский разработал схемы включения генераторов и двигателей «звездой» и «треугольником» (6). В1893г. сконструировал двигатель с двойной беличьей клеткой, имевший улучшенные пусковые свойства по сравнению с обычным короткозамкнутым двигателем. Трансформаторы также являются машинами переменного тока. Но в отличие от двигателей они есть машины статические. Первый однофазный трансформатор с разомкнутой магнитной цепью сконструировал в 1876г. русский изобретатель в области электротехники Павел Николаевич Яблочков. В 1882г. русский физик самоучка Иван Филиппович Усагин создал трансформатор для промышленных потребностей и продемонстрировал его на Всероссийской промышленной выставке. Трансформатор Усагина преобразовывал напряжение  500 В в напряжение 100 В. Подключенные к вторичной обмотке, горели электрические лампы, накаливалась платиновая проволока, работал электрический двигатель (3). В 1885г. австро-венгерские инженеры фирмы «Ганц» в Будапеште М.Дери, О.Блати и К. Циперовский разработали трансформатор с замкнутой магнитной цепью. В 1891г. Доливо-Добровольский в связи с разработанной им системой трёхфазного тока создал конструкцию трёхфазного сухого трансформатора с обычным и в настоящее время применяемым расположением сердечника в одной плоскости. В том же году директор завода «Эрликон» в Швейцарии Броун построил первые масляные однофазные трансформаторы на весьма высокое по тому времени напряжение переменного тока 30 кВ. Эти трансформаторы показали, что масло является не только агентом, охлаждающим обмотки, но также изолирующим материалом. Конструкция трансформатора приобрела современные очертания.
  Первую попытку передачи электроэнергии на расстояние осуществил французский инженер И.Фонтен в 1873г. На Всемирной выставке в Вене на расстоянии 1км друг от друга были установлены две динамо-машины постоянного тока. Первая машина приводилась в действие газовым двигателем, она передавала электроэнергию по проводам для второй машины. Потребляя энергию и работая как мотор по принципу обратимости, вторая машина приводила в действие насос. Однако, практического применения этот опыт не получил. Более того, сам Фонтен считал, что подобная передача энергии возможна только для незначительных мощностей и на небольшое расстояние(2). Зачинателем нового дела стал русский военный инженер Фёдор Аполлонович Пироцкий. В 1874г. на Волковом поле в Петербурге он провёл эксперименты, которые показали возможность передачи на расстояние 1км в шесть раз большей мощности, чем было при передаче Фонтена в Вене. Передачу электроэнергии на большое расстояние Пироцкий предложил осуществить с помощью металлических проводников с большой площадью поперечного сечения, в частности посредством рельсов существующих железных дорог (3). Идею использовать для передачи электроэнергии на большие расстояния высокое напряжение впервые выдвинули, независимо друг от друга в1880г. русский физик и электротехник Дмитрий Александрович Лачинов в работе «Электромеханическая работа», где он разработал математическую теорию передачи электроэнергии, установил основной закон такой передачи, и в 1881г. французский инженер Марсель Депре. В 1882г. Депре осуществил передачу электроэнергии по проводам на расстояние 57км между Мюнхеном и Мисбахом. Напряжение линии составляло 2 кВ. Получив финансовую поддержку банкира Ротшильда, Депре построил несколько линий передачи во Франции. Опыты Депре оценили К. Маркс и Ф.Энгельс, указав , что это  открытие освобождает промышленность от всяких границ, делает возможным использование самой отдалённой водяной энергии(2). Наряду с использованием для передачи электроэнергии постоянного тока, велись работы для применения в тех же целях однофазного переменного тока. Однако, широкое распространение однофазного переменного тока в промышленности было невозможно из-за того, что однофазные электродвигатели не удовлетворяли требованиям промышленного электропривода, и поэтому применение однофазного переменного тока ограничилось лишь установками электрического освещения. Дальнейшее развитие передачи электрической энергии на расстояние связано с именем Доливо-Добровольского,  разработавшим систему трёхфазного переменного тока, позволявшей уменьшить вес проводов линий электропередачи и создавать более надёжные в работе,  более экономичные и простые по устройству двигатели, генераторы и трансформаторы, чем аналогичные устройства в системе однофазного тока . В 1891г. Доливо-Добровольский организовал передачу электроэнергии на расстояние 170 км от Лауфена-на-Некаре до электротехнической выставки в Франкфурте-на-Майне, Это событие можно считать началом зарождения использования трёхфазного тока, вызвавшего переворот в промышленности, транспорте, быту.   В городе Лауфен на реке Некар была установлена водяная турбина мощностью 300 лошадинных сил, которая приводила в движение со скоростью 150 оборотов в минуту трёхфазный генератор, напряжение от которого повышалось от 95В  до 15 кВ трёхфазным трансформатором. На выставке с помощью трёхфазного трансформатора напряжение понижалось до 113 Вольт и подводилось к асинхронному двигателю, приводившему во вращение насосную установку. В 1892г. электропередача трёхфазного тока была осуществлена в Швейцарии и Германии, в 1893г. – в России и США. Первая промышленная установка трёхфазного тока в России была построена для Новороссийского элеватора(2). Но поначалу шло не всё так гладко. Внедрение трёхфазной передачи электроэнергии встретило сопротивление в США – Эдиссона, в Австро-Венгрии – Дери, в Швейцарии – Броуна, специализировавшихся на выпуске машин постоянного тока.  Особенно сопротивлялся  Эдиссон . Он пытался провести в США специальные законы, которые запрещали бы пользование переменным током, развернул кампанию в газетах, где выставлял переменный ток противным человеческой природе, морали и библии, призывал не проводить в дома переменный ток(2).   Но, несмотря на все попытки опорочить переменный ток, он стал широко использоваться для передачи электроэнергии на расстояние.
 Сооружение первых электрических станций относится к концу 70-х, началу 80-х годов  XIXв. Одна из таких электростанций была построена в 1883г. в Петербурге. Всё оборудование располагалось на барже, стоявшей на реке Мойке.  Станция состояла из трёх паровых машин, которые приводили в движение 12 динамо-машин постоянного тока.  В том же году в Петербурге была построена ещё одна электростанция в двухэтажном деревянном здании возле Казанского собора для освещения 1400-ми электролампами и фонарями Невского проспекта и домов петербургской знати (3). Эти электростанции ( блок-станции, как их тогда называли), производившие постоянный ток, могли обеспечить ограниченное число потребителей, осветить небольшие районы города. Именно в этом крылся недостаток постоянного тока. В 1884г. в Англии была пущена первая электростанция переменного тока. В конце 90-х годов  XIXв. для снабжения электроэнергией промышленных районов и городов развернулось широкое сооружение электростанций, строившихся вблизи источников сырья или у рек.  Идеи сооружения гидроэлектростанций зародились ещё в 70-е годы  XIXв. В 1876г. упомянутый выше русский военный инженер Пироцкий написал исследование «О передаче работы воды на всякое расстояние посредством гальванического тока» (3), в котором предлагал использовать силу рек и водопадов, расположенных недалеко от Петербурга, для производства электроэнергии. В этом труде он пришёл к выводу об экономичной целесообразности производства электроэнергии в местах, где имеются дешёвые топливные или электроэнергетические ресурсы с последующей передачей их потребителю. Первая промышленная гидроэлектростанция в России мощностью 300 кВт была построена в 1896г. под руководством инженеров В.Н.Чиколева и Р.Э. Классона для электроснабжения Охтинского порохового завода в Петербурге.  В том же году вступила в строй первая гидроэлектростанция в США, построенная на реке Ниагаре. На станции были установлены три турбины по 5000 лошадиных сил каждая. Генераторы переменного тока вырабатывали напряжение 2 кВ, повышающегося трансформаторами до 50 кВ. Передача осуществлялась на расстояние 500км. В последующие годы дали ток мощные гидростанции  в Обершпрее и Рейнфельде (Германия), Жонате (Франция), Брузио (Швейцария) (2). В 1910г. в России инженером-электриком  Генрихом Осиповичем Графтио был разработан проект гидроэлектростанции на реке Волхов, а в 1913г. инженером –электриком Глебом Максимилиановичем Кржижановским – на реке Волге (осуществлены эти проекты уже при советской власти). Кржижановский явился также инициатором строительства в 1912г. под Москвой самой мощной на то время в мире электростанции, которая работала на торфе – электроцентрали «Электропередача» мощностью 15000 кВт(3), В 1920г. он возглавлял комиссию, разработавшую знаменитый план ГОЭРЛО (1).
Изобретение генератора электрического тока привело к более широкому применению электроэнергии. Газовое и керосиновое освещение стало заменяться на электрическое. Вначале были созданы электродуговые лампы. Первые их экземпляры были созданы  в 40-х годах XIXв. Однако  в первых дуговых лампах требовалось постоянно регулировать расстояние между сгоравшими угольными электродами. По этой причине дуговые лампы не стали широко использоваться. Первую регулируемую дуговую лампу в 1856г. создал русский изобретатель преподаватель Павловского кадетского корпуса полковник Александр Ильич Шпаковский. Лампы его конструкции применялись для иллюминации Красной и Лефортовской площадей в Москве во время коронации Александра II (2). Регулятор собственной конструкции разработал также в 70-х годах XIXв. инженер Чиколев (дифференциальный регулятор). В 1877г. на Охтинском пороховом заводе  он осуществил первый опыт освещения промышленного предприятия дуговыми лампами. В 1879г. изобретатель установил электрическое освещение на Литейном мосту в Петербурге. Широкое применение дуговые лампы Чиколева получили при создании мощных прожекторов для армии и флота. Принципы устройства дуговых дифференциальных ламп, предложенных Чиколевым, используются в электротехнической промышленности и в настоящее время (2). Большое значение для развития электрического освещения имело изобретение в 1876г. Яблочковым электродуговой лампы без регулятора («электрической свечи»). «Свеча» состояла из двух параллельных, вертикально стоящих угольных стержней, разделённых прослойкой из изолирующего материала. Между верхними концами угольных стержней крепилась пластинка из плохо проводящего материала.  При включении тока эта пластинка – «запал» - сгорала, между концами угольных электродов появлялась дуга, пламя её давало свет, Прокладка между стержнями по мере их сгорания так же сгорала, «свеча» Яблочкова становилась короче, но расстояние между стержнями оставалось неизменным без каких либо механизмов. Впервые «свеча» Яблочкова  была использована в 1877г. для освещения парижского универсального магазина «Лувр»(2). После этого электроосвещение стало применяться в других магазинах, театрах, улицах и площадях Парижа, а в 1878г. «свечи» осветили набережную Темзы и лондонские доки. Яблочков писал тогда: «Из Парижа электрическое освещение  распространилось по всему миру, дойдя до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи»(3). Своим изобретением Яблочков заложил основу для электрического освещения. Со временем дуговая электролампа Яблочкова была вытеснена более удобными и экономичными лампами накаливания. Первая лампа такого рода с угольным стерженьком диаметром 2мм, зажатым между вертикальными угольными стержнями диаметром 6мм, была изобретена  русским инженером Александром Николаевичем Лодыгиным в 1873г. За её создание Академия наук присудила Лодыгину Ломоносовскую премию (2). Творец лампы накаливания продолжал работать над её усовершенствованием. Ему удалось создать лампы с несколькими угольными стерженьками, каждый из которых автоматически включался после выгорания предыдущего, улучшилась герметичность стеклянной колбы, что позволило увеличить срок службы лампы с получаса до четырёх месяцев. В 1879г. американский изобретатель Эдиссон предложил свою конструкцию лампы накаливания вакуумного типа с угольной нитью. Лодыгин пришёл к выводу, что угольной нитью нельзя достигнуть яркого накала и невозможно избавиться от потемнения ламповой колбы из-за испарения угольной нити и предложил заменить угольную нить в лампе металлической нитью из молибдена или вольфрама, и в 1890г получил патент на изготовление таких ламп (3). Через два десятилетия вся электроламповая промышленность мира перешла на изготовление ламп с вольфрамовой нитью.
 Первый телеграфный аппарат в 1832г. создал русский изобретатель, герой войны 1812г. Павел Львович Шиллинг. В том же году аппарат стал действовать на линии между Зимним дворцом и Министерством путей сообщения в Петербурге. Сигналы в телеграфе Шиллинга передавались с помощью шести пар магнитных стрелок, подвешенных так, что во время прохождения тока каждая из стрелок приводила в движение нитки, на которых были укреплены вертикальные диски, поворачивающиеся то белой, то чёрной стороной, в соответствии с сигналами. На каждой из станций телеграфа аппарат имел по 16 клавиш, соединённых с проводами, которые шли для передачи телеграмм на другую станцию. Для вызова была отдельная клавиша, соединённая с электрозвонком (3). Условные сочетания чёрных и белых сторон дисков соответствовали определённым буквам и цифрам. Со временем Шиллинг заменил шесть пар стрелок одной, которая, поворачиваясь под разными углами, имела 36 отклонений и указывала на необходимую букву или цифру, что было просто и удобно. В 1833г. немецкие учёные Гаусс и Вебер построили в своей геттингенской лаборатории такой же телеграф с магнитными стрелками. Ознакомившись с телеграфом Вебера, в 1837г., аппарат собственной конструкции создал американский изобретатель и художник Самюэль Финли Бриз Морзе, придумав для него своеобразный код (код Морзе). Это был первый массовый телеграфный аппарат, принёсший Морзе всемирную славу. Над развитием телеграфа в России работал также один из выдающихся новаторов – академик Якоби. В 1839г. между Петербургом и Царским Селом начала работать телеграфная линия с аппаратами конструкции Якоби. Аппарат был смонтирован на столе, карандаш, перемещающийся вверх и вниз с помощью электромагнита, вычерчивал на прямоугольной фарфоровой  плитке, которая передвигалась, волнистую линию, зигзаги которой соответствовали определённым сигналам. В 1850г. Якоби создал первый в мире буквопечатающий аппарат (3). В 1855г. английский изобретатель Д.Э.Юз разработал буквопечатающий аппарат, нашедший широкое распространение. В 1858г. английским изобретателем Ч. Уитсоном создан перфоратор для набивания дырок в бумажной ленте, соответствующих точкам и тире кода Морзе. В 1874г. французский механик Ж. Бодо сконструировал аппарат, скорость передачи которого достигала 360 знаков в минуту. Бодо разработал также дешифраторы, печатающие механизмы и распределители, ставшие классическими образцами телеграфных приборов. Аппаратура Бодо получила широкое распространение во многих странах и была высшим достижением телеграфной техники второй половины XIXв (2). Развитие телеграфной связи требовало строительства новых телеграфных линий и магистралей. В 1870г. в России существовало 90 тыс. км телеграфных проводов и более 700 телеграфных станций. В 1871г. была закончена постройка длиннейшей по тому времени линии между Москвой и Владивостоком. Наряду с совершенствованием проволочного телеграфа в 1861г. появился первый в мире телефонный аппарат, созданный немецким изобретателем Филиппом Райсом. Звук в телефоне Райса передавался при помощи мембран, которые преобразовывали акустические колебания в электрические. Но из-за своего несовершенства этот аппарат не получил практического применения. Дальнейшая разработка телефона связана с именем американского изобретателя Александра Грэхема Белла. В 1876г. он продемонстрировал свой электромагнитный телефон, который выполнял роль и передатчика и приёмника. В 1877г. Юз сконструировал телефонный передатчик, названный им микрофоном. Белл использовал изобретение Юза, так как введение микрофона значительно увеличило дальность действия телефонного аппарата. Эдисон в 1878г. применил в схеме телефонного аппарата индукционную катушку и микрофон из прессованной сажи. Это обеспечило передачу звука на значительное расстояние. Телефон постепенно стал входить в быт людей различных стран. Первая телефонная станция была построена в 1877г. в США по проекту венгерского инженера Т.Пушкаша. В 1879г. телефонная станция была сооружена в Париже, а в 1881г. – в Берлине, Петербурге, Москве, Одессе, Риге и Варшаве. В 1885г. русский инженер П.М.Голубицкий предложил схему телефонной станции с электропитанием от центральной батареи, расположенной на самой станции, Эта система питания телефонных аппаратов позволила создать центральные телефонные станции с десятками тысяч абонентских точек. В 1882г. Голубицкий изобрёл высокочувствительный телефон и сконструировал    настольный телефонный аппарат с рычагом для автоматического переключения схемы с помощью изменения положения телефонной трубки. Этот принцип сохранился во всех современных аппаратах. В 1883г. Голубицкий сконструировал микрофон с угольным порошком (2). Будущее использование телеграфной и телефонной связи для самых разнообразных целей, в том числе и для передачи изображений, изображалось многими авторами научно-фантастических произведений в последние десятилетия XIXв. Но даже самая смелая их фантазия не выходила за рамки связи по проводам. Во всех романах Жуля Верна фигурирует только проводная связь. Если даже такой великий фантаст и провидец будущего техники не мог в своих мыслях «разорвать» проводную связь, то можно себе представить какой резонанс в мире был вызван изобретением 7мая 1895г. русским учёным Александром Степановичем Поповым  радио или «беспроволочного телеграфа», как его тогда называли. В 1888г. Попов повторил опыты Герца по получению электромагнитных волн и в 1889г. впервые указал на возможность их использования для передачи сигналов на расстояние. В 1894г. сконструировал надёжно работающий генератор электромагнитных колебаний и когерер – элемент приёмника, чувствительный к электромагнитным волнам. В том же году изобрёл первую приёмную антенну и установил, что его приёмник реагирует на грозовые разряды. Создал прибор регистрации разрядов  на значительных расстояниях – так называемый грозоотметчик, практически использованный для приёма сигналов о приближении гроз в метеорологической обсерватории Петербургского Лесного института и на Нижегородской ярмарке. В 1895 г. Попов продемонстрировал свой грозоотметчик на заседании Русского физико-химического общества. В течение года учёный совершенствовал передающее устройство. В 1896г. был организован приём первой в мире радиограммы в физическом кабинете Петербургского университета на Васильевском острове (6). Станция передачи находилась на расстоянии 250м в Химическом институте. К приёмному устройству был присоединён телеграфный аппарат, передававший по коду Морзе одну букву за другой. Текст этой депеши гласил: «Генрих Герц»(3). В 1897г. были успешно проведены опыты на море. На этот раз удалось осуществить радиосвязь между берегом и кораблём на расстоянии более 3км. Потом дальность радиосвязи между кораблями увеличилась до 5км. Радиосвязь вели корабли «Россия», «Европа» и «Африка». Во время радиосвязи Попов впервые обнаружил явление отражения радиоволн от кораблей, находящихся на пути их распространения. Это явление было положено в основу радиолокации. В 1899г. Попов объединил свой аппарат с телефонной трубкой, что дало возможность для приёма радиосигналов на слух. В том же году были установлены радиостанции на броненосцах Черноморского флота – «Георгий Победоносец» и «Три святителя». Во время хода кораблей для увеличения дальности радиосвязи антенны поднимали на воздушных змеях. Депеши принимали на расстоянии 25 км во время боевой стрельбы(3). Беспроволочный телеграф был использован Поповым для установления связи между островами Гогланд и Кутсало в Финском заливе на расстоянии 45км во время оказания помощи севшему на камни у острова Гогланд броненосцу «Генерал-адмирал Апраксин». Благодаря установленному на борту ледокола «Ермак» аппарату Попова в Финском заливе были спасены 50 рыбаков, унесённых на льдине(3).  В 1897г. итальянский радиотехник Гульельмо Маркони запатентовал в Англии свой беспроволочный телеграф. Схема его была такой же, как и схема аппарата Попова.  Благодаря большим материальным ресурсам ему удалось в 1902г. осуществить радиосвязь через Атлантику(6). Проблемой беспроволочной связи много занимался и Никола Тесла. В 1891г. он создал специальный высоковольтный высокочастотный трансформатор, сыгравший большую роль в дальнейшем для развития радиотехники. Электромагнитные волны Тесла с успехом применил для управления лодкой на расстоянии, чем положил начало развития телемеханики. Радиосигналы принимались антенной, установленной на лодке, а затем передавались на механизмы управления, которые послушно выполняли все распоряжения Теслы(6).  Достижения в технике связи, в частности – изобретение радио послужило началом развития новой отрасли науки и техники – радиоэлектроники.
Достижения электротехники используются во всех сферах практической деятельности человека – в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, быту. На сегодняшний день мы не представляем себе жизнь без  света и тепла в жилищах, без лифтов в многоэтажных домах , без трамваев и троллейбусов на дорогах . Не представляем жизнь без радио и телевидения, которые являются детищем радиоэлектроники, являющейся в свою очередь «дочерью» электротехники. Не представляем свою жизнь без компьютеров и мобильных телефонов, являющихся детищем микроэлектроники, которая является в свою очередь «внучкой» электротехники. Всё это оказалось возможным, благодаря самоотверженному труду учёных и изобретателей, создавших отрасль науки - электротехнику, без которой невозможен прогресс человечества. Вот они, столпы электротехники, увековеченные в основных электротехнических единицах:     Вольт - единица напряжения; Кулон - единица количества электричества; Ампер - единица силы тока; Ом - единица электрического сопротивления; Фарад - единица электрической ёмкости; Генри - единица индуктивности; Вебер - единица магнитного потока в системе СИ; Максвелл – единица магнитного потока в системе СГС;  Гаусс -  единица магнитной индукции в системе СГС; Тесла - единица магнитной индукции в системе СИ; Эрстед – единица напряжённости магнитного поля в системе СГС; Сименс - единица проводимости; Герц – единица частоты.

 
                Использованная литература
Большая Советская Энциклопедия, Т30. Москва: Советская энциклопедия, 1978г.
Виргинский В.С., Хотеенков В.Ф. Очерки истории науки и техники 1870-1917г.г. Москва: Просвещение, 1988г.
Данилевский В.В. Изобретено в России. Киев: Академия наук УССР, 1951г.
Исаев И.П., Фрайнфельд А.В. Беседы об электрической железной дороге. Москва: Транспорт, 1989г.
Пасечник Н.Д. Элементарная электротехника. Киев: Государственное издательство технической литературы, 1957г.
Храмов Ю.А. Физики. Киев: Наукова думка, 1977г.