Développement de la théorie des circuits électriques à partir de la fin du XIXe siècle

Jusqu'à 80-s du XIXe siècle il y avait une accumulation progressive d'informations sur les caractéristiques des processus physiques dans les circuits à courant alternatif, qui comprennent principalement comprennent les différences possibles dans la tension et les phases actuelles, l'excitation et l'auto-induction mutuelle EMF et de l'existence actuelle du condensateur.

relations quantitatives parfois seulement discerner la qualité des arguments, ce qui était typique pour toutes les recherches de Faraday. Et des études ultérieures étaient de nature plus qualitative.

Par exemple, BS Jacobi, l'analyse de la formation du générateur de champs électromagnétiques, soutenu qu'il est proportionnelle à la vitesse angulaire de rotation de l'armature, le nombre de spires d'enroulement et l'intensité du champ magnétique. Le Helmholtz fonctionne Maxwell, William Thomson (Lord Kelvin), F. Neumann et d'autres physiciens, il y a une relation mathématique rigoureuse entre les valeurs instantanées des courants et des tensions, il y a les équations de base dans différentielles forment des chaînes.

Dans les tentatives du 80 à comparer l'action des courants continus et alternatifs, le concept d'un courant sinusoïdal idéal est introduit. Il a été constaté, par exemple, relativement facile de calculer que la puissance générée dans la résistance de courant sinusoïdal et de la comparer à la capacité allouée à la même résistance en courant continu. En 1888, W. Thomson a montré la possibilité d'utiliser l'analyse harmonique de Fourier pour chaque courant discontinu (non sinusoïdal) (Fourier sa fameuse méthode proposée en 1822, le développement de la théorie de la chaleur).

À la lumière des courants non sinusoïdaux analyse harmonique a été découvert la majeure partie du rôle néfaste des harmoniques supérieures et la sortie de la nécessité de prendre des mesures techniques spéciales a été faite pour les générateurs de forme EMF éventuellement à proximité d'une onde sinusoïdale. Dans 90-s ont pris "controverse au sujet de la sinusoïde" dans les pages de journaux électriques.

En 1887, Gisbert Kapp (1852-1922 gg.), Professeur plus tard de l'Université de Birmingham, conduit exactement la fem formule du transformateur, maintenant connu à chaque électricien.

Une grande contribution au développement de l'alternance théorie actuelle, a présenté le physicien italien G. Ferraris, qui, dans son livre "Sur la différence de phase dans les courants du retard induction vsledstvii et des pertes dans le tore de transformateur" (1886) considère que la première différence de phase entre les courants dans les enroulements primaires et secondaires transformateur, et fournit des méthodes de calcul des pertes par hystérésis et courants de Foucault ". Plus tard, en 1893, il a exploré et les processus dans les moteurs monophasés, en utilisant la méthode des vecteurs de rotation.

Ferraris travail fondamental intitulé «base électrique scientifique» a été publié en 1898. Il a été le premier guide théorique génie électrique, paru en traduction russe en 1904

En 1889, le professeur Thomas de Greenwich Naval College Blakeslee suggéré pour représenter une valeur sinusoïdale sous la forme d'un vecteur. La méthode des diagrammes vectoriels ouvert de grandes opportunités pour la représentation visuelle des processus pour courant harmonique. En particulier, cette méthode a permis d'étendre la loi d'Ohm dans le circuit contenant des résistances, inductance et capacité, et sous l'influence des tensions harmoniques.

Un rôle important dans le développement des idées modernes dans le domaine de la théorie AC a joué une étude MO Dolivo-Dobrovolsky. Dans son rapport au Congrès international d'électriciens dans Fraikfurte à Mann (1891) Vallée-Dobrovolcky a montré que le flux magnétique dans la bobine magnétique inclus dans un circuit AC, est entièrement déterminée par la tension (si l'on compte la fréquence et le nombre de tours spécifié) et Cela dépend de la résistance magnétique. Avec le changement de la résistance magnétique modifie seulement le courant magnétisant.

Cette disposition, qui Dolnvo-Dobrovolsky appelle la première théorie position AC majeur, est en effet la source de tous les calculs de dispositifs électromagnétiques. Il a en outre noté que si le flux magnétique change sinusoïdalement, la FEM (ou, respectivement, de la tension) varie également comme le sinus, la FEM et de flux magnétique sont différentes en phase. Ils ont été introduits par les composantes actives et réactives du concept, qu'il appelait respectivement watt (travailleurs) et déwatté (excitateurs) courants. La méthode de l'expansion de courant en deux composantes a été recommandé Dolivo-Dobrovolsky pour les calculs et l'analyse des processus dans les machines et appareils électriques pratiques.

Dolivo-Dobrovolsky recommandé d'accepter que la forme de base d'une forme d'onde de courant sinusoïdal. En ce qui concerne le taux actuel, il a parlé en faveur de 30-40 Hz. Par la suite, à la suite de la sélection critique des demandes reçues, seulement deux de courant industriel de fréquence 60 Hz aux Etats-Unis et 50 Hz dans d'autres pays. Ces fréquences sont optimales, pour augmenter les conducteurs de fréquence à une augmentation excessive de la vitesse de rotation des machines électriques (avec le même nombre de pôles) et de réduire la fréquence affecte défavorablement l'homogénéité de l'éclairage.

Un peu plus tard, en 1892, Dolivo-Dobrovolsky a mis au point sur la base des dispositions énoncées la théorie et la conception des transformateurs de base, niant l'affirmation erronée d'étalement que les transformateurs sont en principe ne peuvent pas être des dispositifs rentables. Dans les années 90 les œuvres de certains scientifiques (S. Evershed, Ben-Eschenburg, G. Cappa et al.), Les questions les plus importantes de la théorie des transformateurs ont été étudiés.

Sur la base de la méthode des diagrammes vectoriels de la possibilité d'étudier le comportement d'un circuit lorsque l'un des paramètres. Il est devenu en ligne et des graphiques circulaires, soit connue, Procédé de locus. Surtout productive qu'il était pour la théorie électrique des machines (A. heulandite). En 1902, J. Lacour a publié un livre, qui décrit la construction d'un diagramme circulaire selon les expériences de la marche au ralenti et court-circuit.

La conclusion logique de la théorie générale des circuits à courant alternatif était idée extrêmement productive pour mettre le diagramme vectoriel sur le plan complexe. Cela a permis à des opérations trigonométriques sur les images vectorielles fonctions sinusoïdales de temps pour remplacer les opérations algébriques sur les nombres complexes. Il a été constaté, par ailleurs, que les équations différentielles intégrale pour les valeurs instantanées topologiques dans les processus stationnaires pourraient être remplacées par des équations algébriques pour les images complexes.

Bien que l'idée d'utiliser des nombres complexes pour l'analyse de réseau avec des influences harmoniques littéralement était dans l'air, le mérite incontestable dans la large introduction de la méthode des amplitudes complexes ( «méthode symbolique») appartient à la célèbre américaine Charlsu électrique Proteus Steinmetz (1865-1923 gg.). En 1901, Steinmetz a fait un cours fondamental appelé «Théorie de génie électrique."

En 1899, à Londres, il a été publié et une autre méthode symbolique, qui est proposé pour remplacer toute expression analytique impact sur son image de l'opérateur. Le physicien anglais Oliver Heaviside (1850-1925 gg.), Emporté par le traité de Maxwell, enfermé comme un ermite solitaire dans son bureau à domicile, a décidé un après les autres problèmes de la théorie des circuits électriques et des champs électromagnétiques. Quand il manquait la connaissance mathématique, il a rapidement développé l'appareil mathématique nécessaire. Donc, pour relever les défis du processus de transition, il est venu avec le calcul opérationnel basé sur la transformée de Laplace.

À la fin du siècle dernier a trouvé une conclusion naturelle dans ses principales parties de la théorie des circuits électriques, la fonction harmonique réelle du temps a été présenté premier vecteur sur le plan, le caractère complexe et, enfin, une fonction de temps - l'image de l'opérateur. Lesdits effets ont été mis en correspondance avec le schéma de substitution complexe et l'opérateur, à savoir Nous avons été mis en circulation le concept de résistances intégrées et de l'opérateur.

Avec l'expansion des applications pratiques de l'énergie électrique a commencé la formation des électriciens de personnel scientifiques et techniques. Dans certaines écoles techniques ont mis au point des cours spéciaux. Par exemple, en Russie, en 1840, a été organisée par la classe des officiers pour l'étude de l'électricité et le magnétisme en relation avec les besoins de l'ingénierie électrique mienne. En 1856, l'École de génie principal du Département de la guerre a commencé à préparer les ingénieurs en génie électrique. En 1884, à l'Institut Saint-Pétersbourg de la technologie est venu spécialité eletrotekhnicheskikh, et en 1891 l'Institut Saint-Pétersbourg eletrotekhnicheskikh a été ouverte sur la base de l'École Telegraph.

A l'Institut polytechnique de Saint-Pétersbourg, a ouvert en 1902, le futur académicien Vladimir Fedorovich Mitkevich (1872-1951 gg.) En 1904, a commencé à enseigner un cours «La théorie des phénomènes électriques et magnétiques», et à l'Ecole Technique Supérieure de Moscou depuis 1905 a commencé à lire cours "Théorie des variables actuelles" et "mesures électriques" futures corr. URSS Académie des sciences et professeur à Moscou Energy Institute Adol'fovich Karl Krug (1873-1952). Avec des noms VF Mitkevich et KA Cercle de base associé Pétersbourg et Moscou écoles électrotechniques.

Veselovsky O. Shneiberg A. I "Essais sur l'histoire de génie électrique"