原因:
研究電磁學領域的客觀規律和應用科學技術,以及電力生產和電氣制造兩大工業生產系統。電磁是普遍存在於自然物質中的壹種基本物理性質。因此,研究電磁規律及應用的電氣科學與技術對物質生產和社會生活的各個方面,包括能源都有很大的影響。
來源、信息資料等對現代社會的支柱有著深刻的影響。電能作為壹種二次能源,可以很容易地從各種來源(如水力發電、火力發電、核能發電、太陽能發電等新能源)獲得,同時又可以很容易地轉換成其他能源形式,滿足社會生產生活的各種需要(如電動、電熱、電化學能、電光源等)。).與其他能源相比,電能是生產和輸送的。
電能的開發和廣泛應用成為繼蒸汽機發明之後,近代史上第二次技術革命的核心內容。以電磁學為基礎的信息和控制系統構成了現代社會的神經網絡。各種新興電工材料的開發和應用豐富了現代材料科學的內容。對物質世界統壹性的認識,現代物理學的誕生,系統控制論的發展,都直接或間接地受到電工發展的影響。同時,相鄰學科的成就也不斷推動電工向更高層次發展。因此,電工的發展水平是衡量社會現代化程度,促進社會生產和科學技術發展的重要標誌。
電氣化與現代社會自20世紀80年代電能應用以來,社會生產和人民生活的幾乎所有技術部門都逐漸轉移到這壹全新的技術基礎上,極大地推動了社會生產力的發展,改變了人類的社會生活方式,使20世紀作為“電氣世紀”載入史冊。
電燈發展得更早。它消除了夜晚對人類生活和生產勞動的限制,大大延長了創造財富的勞動時間,改善了勞動條件,豐富了人們的生活。這為電能的應用奠定了最廣泛的社會基礎,成為電能生產的強大推動力。電力驅動是標準配置。
電機作為最重要的動力源,從根本上改變了19世紀以蒸汽動力為主的初級工業化的面貌。電加熱、電化學和電物理的發展開辟了壹個又壹個新的工業部門和科研領域。總之,電的應用不僅影響到物質生產的各個方面,它還越來越廣泛地滲透到人類生活的各個層面(醫療器械的廣泛應用和家用電器的普及只是兩個眾所周知的例子)。電氣化在某種程度上已經成為現代化的代名詞,電氣化程度成為衡量社會物質文明發展水平的重要標誌。
大規模、多層次工程系統的電能以光速傳播,迄今為止還沒有工業化規模的儲存。所以電能的生產和消耗幾乎是在同壹時刻完成的,是同時使用的。發電、變電、輸電、配電和用電構成了壹個不可分割的整體,始終處於連續的工作中。這個集發電、供電、用電於壹體的大型電力系統,是人類工程科學史上最重要的成就之壹。到20世紀70年代,世界上已經建成了幾個裝機容量超過1億千瓦的大型電力系統,其中最大的占地面積超過654.38+00萬平方公裏。每個系統每年傳輸和分配超過1萬億千瓦時的電能。在這個系統中,有功潮流、無功潮流、高次諧波、負序電流等。以光速瞬間傳遍整個系統。它不僅能輸送大量電能,還能創造巨大的財富。也可能在瞬間造成重大災難性事故。為了保證如此龐大的系統安全、穩定、經濟地運行,對系統的控制方式和自動化裝置提出了很高的要求。電力系統已成為空間跨度最廣、時間協調要求嚴格、社會物質生產部門層級分工極其復雜的固體工程系統。從某種意義上說,正是電力系統的產生和發展,推動了系統工程和自動控制這壹高技術領域的形成,並帶動了壹系列工業和科研部門。
電工制造與電工新技術電工制造為電能的生產和消費系統提供物質設備。隨著電能需求的不斷增加,為滿足建設大型電廠的需要,通過改進發電機的冷卻技術,采用新型絕緣材料和鐵磁材料,改進結構設計,提高了發電機的單臺功率。
大,成本低。最大火電機組功率由1926年的160 MW增加到1973年的1300 MW;水電機組由1942年的108 MW增加到1978年的700 MW核電機組從1954年的5 MW增加到80年代的1300 ~ 1500 MW。隨著電力系統規模的擴大,輸變電成套設備的容量也迅速增加。繼1952年制造出第壹套380 kV交流輸變電設備後,20世紀70年代以後,1000 ~ 1500 kV交流輸變電設備相繼問世。電氣設備中約70%的負荷是電動機,如軋鋼電動機和高爐電動機,其單機功率分別達到12780 kW和36000 kW。有成千上萬種不同用途的微型特種電機。電力電子技術的出現不僅使DC輸電技術穩步發展,而且革新了交流/DC輸電技術和各種電力變換技術。它將微機控制與電力執行緊密結合,完成邏輯、控制、監視、保護、診斷等綜合功能,有力地推動了機電壹體化的技術趨勢。
探索新的發電方式是電工發展的壹個重要方面。從1954開始,核能發電迅速成為繼火電、水電之後的第三大發電方式。50年代末,磁流體發電興起,到1985,建成了50萬千瓦的工業磁流體-蒸汽聯合熱電站。實現可控核聚變反應是最終解決人類社會能源問題的途徑之壹。所有國家都集中力量進行研究。
超導材料研究的新突破向人們展示了超導電工時代的誘人前景。燃料電池和動力蓄電池可以以分散的方式建造,無需遠距離輸電,這將可能為電力供需系統創造壹個新的境界。
科研、技術開發和生產應用緊密合作的結晶。以電能應用為標誌的技術革命區別於以往技術革命的根本點在於,它不是直接來自於作坊或其他生產實踐領域,而是來自於科學實驗室。科學技術首先被視為生產力是它的表象。
人類認知史上寫得清清楚楚。
人類很早就註意到自然界的電磁現象,但直到1800a,伏打才在實驗中發明了伏打電池,使人類第壹次獲得了持續穩定的電源,促進了電的研究轉向電流,開始了電化學、電弧放電、照明、電磁鐵等電能應用的研究。6438+0831年,法拉第。
通過實驗發現了電磁感應的規律,推動了電磁科學技術的發展。這壹定律的發現不僅使壹系列電磁現象,如靜電、電動勢(電流)、電流與磁場的相互感應等,達到了更加全面和統壹的認識,而且奠定了機械能和電能轉換的原理基礎。19438+0873年,J.C .麥克斯韋導出了描述電磁場理論的基本方程——麥克斯韋方程組。它成了整個電場的理論基礎。發電機的發明實現了機械能向電能的轉化,征服了自然界蘊含的神奇力量,預示了電氣化時代的到來。在發電機發明的同時,電照明、電鍍、電解、電冶煉、電力等工業生產技術相繼成熟,催生了發電和變電。
集電、輸、配、用為壹體的電力系統誕生。20世紀90年代三相交流輸電技術的發明,使電力工業作為基礎產業步入了現代化大工業的行列,迎來了20世紀電氣化的新時代。現代科學技術和產業的發展是基礎理論研究、應用研究、
技術發展緊密結合的過程。科技融合的發展趨勢越來越明顯。個人研究必須轉向集體研究。1876年,T.A .愛迪生率先踏上了這條必然的道路,創立了世界上第壹個工業應用研究實驗室。在這個備受贊譽的“發明工廠”裏,他組織了壹群專門的人才來負責同壹項發明。它打破了過去科學家只獨立從事研究的傳統。這種與現代科學技術和生產力發展水平相適應的正確的技術研發方式顯示出強大的生命力,不僅促進了電力生產和電工制造的快速發展,而且開創了基礎科學、應用科學和技術發展緊密結合、協調發展的先河。