Проектирование электрических схем и систем автоматизации

Электрические схемы являются неотъемлемой частью любого современного электротехнического изделия.

Проектирование электрических схем в компании «МетКБ» осуществляется в несколько этапов:

• разработка технического задания
• оформление комплекта электрических схем или комплекта рабочей документации
• проектирования электрических схем
• создание систем автоматизации
• оформление комплекта эксплуатационной документации

В своей работе мы используем инновационные техники и современное оборудование: программируемые логические контроллеры, частотные преобразователи, устройства плавного пуска, HMI-панели оператора. Наша компания применяет в работе комплектующие ведущих производителей.

Стоимость проектирование систем автоматизации технологических процессов, расчета АСУ ТП и объем работы оговаривается при заключении договора.

Объем определяется требованиями заказчика.

Работы по проектированию электрических схем выполняются в срок и согласно договору.

Все применяемые материалы имеют сертификаты Ростеста и Единого таможенного союза.

Электрические схемы. Общие сведения

Электрическая схема – документ, который составлен в виде условных изображений или обозначений составных частей изделия. При этом изделие действует при помощи электрической энергии. Электрические схемы являются разновидностью схем изделия и обозначаются в шифре основной надписи буквой Э.

Правила выполнения всех типов электрических схем установлены ГОСТ 2.702-2011. При выполнении схем цифровой вычислительной техники руководствуются ГОСТ 2.708-81.

Принципиальные электрические схемы

Принципиальные электрические схемы – чертежи, которые показывают полные электрические, магнитные и электромагнитные связи элементов объекта. Также они демонстрируют параметры компонентов, который составляют объект на чертеже.

Существуют много стандартов как оформления чертежей, так и на условных графических изображениях компонентов. В энергетике используются как однолинейные, так и полные схемы.

Эта разновидность схем предназначается для всеобъемлюще полного понимания всех процессов, происходящих в цепи или на участке цепи. Принципиальные электрические схемы необходимы для расчета параметров компонентов.

Функциональные электрические схемы

Функциональные электрические схемы показывают функциональные связи между составляющими данного объекта и раскрывающими его сущность.  Данный вид схем дает представление о функциях объекта, изображённого на чертеже.

Стандартов в изображении условных графических знаков этих схем нет. Существуют только общие требования к оформлению конструкторской или технологической документации.

Структурные электрические схемы

Подобные электрические схемы разрабатываются на первом этапе проектирования. Основными элементами схемы являются трансформаторы, линии электропередачи, распределительные устройства. Подобный вид схем дает общее представление о работе электроустановки.

Монтажные схемы

Предназначаются для того, чтобы можно было изготовить объект. Монтажные схемы показывают реальное расположение компонентов как внутри, так и снаружи объекта на схеме. Они также учитывают расположение компонентов схемы и электрических связей (электрических проводов и кабелей). Оформление конструкторской документации имеет лишь общие требования.

Топологические электрические схемы

Топологические электрические схемы показывают расположение компонентов изображённого объекта. В микроэлектронике этим является изображение чертежа микрокристалла интегральных микросхем.

Кабельные планы

Кабельные планы показывают расположение и марки электрических проводов и кабелей. Действуют лишь общие требования к оформлению конструкторской документации.

Мнемонические схемы

Мнемоническими схемами являются плакаты с указанием реального состояния действующего положения коммутационной аппаратуры на объекте. Подобные указатели обычно используются в диспетчерских пунктах на энергетических объектах.

В настоящее время схемы вытесняется системами SCADA с функциями ручного управления и принятия решений оператором.

Принципиальная электрическая схема

Принципиальная электрическая схема – графическое изображение (модель), которая служит для передачи с помощью условных графических и буквенно-цифровых обозначений (пиктограмм) связей между элементами электрического устройства.

Схема не показывает физического расположения элементов. Она только указывает на то, какие выводы реальных элементов с какими соединяются.

Допускается объединение группы линий связи в шины. При этом необходимо четко указывать номера линий, которые входят и выходят из нее.

Пример электрической схемы

Принципиальные электрические схемы не допускают использование направленных линий связи. Процесс создания принципиальной схемы при разработке, например, радиоэлектронного устройства, является промежуточным звеном между стадиями разработки функциональной схемы и проектированием печатной платы.

В ГОСТ 2.701-2008 принципиальная схема описывается как «схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними и, как правило, дающая детальное представление о принципах работы изделия».

Условные обозначения и позиции элементов ЭС

Электрические элементы на схеме изображаются условными графическими обозначениями. Начертание и размеры пиктограмм установлены в стандартах ЕСКД и/или МЭК или построенных на их основе.

При необходимости применяют не стандартизированные условные графические обозначения. Вариации изображения поясняются на свободном поле схемы.

Условные графические обозначения устройств и элементов выполняются разнесенным или способом.

При разнесенном обозначения составных частей элементов располагают в разных местах схемы. Это делается с учетом порядка прохождения тока так, чтобы отдельные цепи были изображены наиболее наглядно.

При совмещенном способе составные части элементов или устройств изображают так, как они расположены в изделии. Делается это в непосредственной близости друг к другу.

При изображении элементов разнесенным способом, на свободном поле схемы помещаются условные графические обозначения элементов, выполненные совмещенным способом.

Линии ЭС

В зависимости от сложности схемы линиями изображают:

• механические взаимосвязи
• электрические взаимосвязи (логические, функциональные и.т.п.)
• пути прохождения электрического тока (электрические связи)
• материальные проводники (кабеля, провода, шины)
• корпуса приборов
• экранирующие оболочки
• условные границы функциональных групп и устройств

Как правило, электрические связи изображаются на схеме тонкими линиями. Для выделения наиболее важных цепей, например, силового питания, применяются утолщенные и толстые линии. Линии связи и условные графические обозначения выполняют линиями одной и той же толщины.

Чтобы уменьшить количество линий на схеме, применяется условное графическое слияние отдельных линий в групповые.

Линии, которые соединяют графические обозначения на схемах, показывают полностью. Если это затрудняет чтение схемы, допускается обрыв линии связи. Их обычно заканчивают стрелками.

Позиции ЭС

Условные буквенно-цифровые позиционные обозначения присваиваются всем устройствам и элементам на схеме.

Позиционные обозначения проставляют на схеме с правой стороны или над ними. Они изображаются рядом с условным графическим обозначением устройств и элементов.

В пределах изделия элементам присваивают позиционные обозначения. Порядковые номера элементам начиная с единицы присваивают в пределах группы с одинаковым буквенным позиционным обозначением. Это происходит в пределах одной группы в соответствии с последовательностью их расположения на схеме. Они обозначаются сверху вниз и в направлении слева направо, например, R1, R2, …, C1, C2.

Если вместо обозначений выходных и входных элементов помещены таблицы, то каждой присваивают позицию замененного элемента.

Позиционные обозначения присваиваются в пределах каждого устройства на схеме изделия, в состав которого входят устройства. При наличии нескольких одинаковых устройств – в пределах этих устройств по вышеизложенным правилам.

Заказать услугу

Проектирование электрических схем | Аксоним

Услуги проектирования принципиальных электрических схем

Проектирование электронных схем с использованием актуальных комплектующих, оптимизация решения по различным критериям согласно ограничениям и условиям, задаваемым в техническом задании, устройства с батарейным питанием, моделирование схемотехнических решений, полный пакет конструкторской документации.

Разработка схемотехнического решения включает в себя:

• расчет, подбор элементов и проверка их производственного статуса;
• соединение элементов в соответствии с функциональной и структурной схемой технической системы в техническом задании;
• моделирование системы питания на соответствие требованиям технического задания;
• подготовку предварительного перечня элементов;
• проверку доступности элементов и оценки сроков по доставке, в случае необходимости подбор аналогов;
• согласование перечня с Заказчиком.

Axonim Devices — electronics hardware development — услуги проектирования принципиальных электрических схем по доступной цене! +7 495280-79-00

---

далее: разработка печатных плат, тестирование печатных плат.

Работа любого современного электрического прибора становится возможной именно благодаря грамотно собранной электросхеме. Электрическая схема обеспечивает энергоснабжение всех основных узлов техники, позволяет регулировать их работу, обеспечивает подачу тока от распределителей к потребителям в определенных количествах, определенной силы, частоты и напряжения.

Однако для того, чтобы прибор работал корректно, необходимы профессиональные услуги проектирования принципиальных электрических схем. Доверив разработку специалистам, вы гарантированно получите схемотехническое решение, которое обеспечит оптимальную работу вашего устройства. Компания AXONIM предлагает клиентам разработку электрических схем под ключ. Мы подготовим проект и проведем моделирование, выполним все необходимые тесты работоспособности и разработаем всю требующуюся документацию для серийного выпуска.

Виды и особенности электрических схем

Проектирование электрических схем зависит от вида электросхемы. У каждой из них есть характерные особенности. Рассмотрим эти виды более подробно.

• Структурная. Такая схема предполагает описание функциональных частей объектов, и на ней отображается последовательность подключения и работы этих частей, а также направление хода процессов. В данном случае, отображается работа всего устройства в целом.
• Функциональная. Данный тип электрической схемы предусматривает описания работы отдельных процессов в электротехнике и электронике. Электросхемы подобного рода используются для наглядного отображения последовательности работы оборудования в том или ином процессе.
• Принципиальная. На ней отображаются основные электрические устройства и компоненты, которые обеспечивают работу электрических процессов в технике. Также на принципиальной схеме отображаются взаимосвязи и элементы начала и конца электроцепи. Кроме того, здесь могут быть изображены соединительные и монтажные элементы. Принципиальная схема разрабатывается для устройств, которые находятся в положении “Отключено”.
• Монтажная схема. Специализированная схема, где графически изображают входные и выходные элементы. На нее наносят все зажимы, платы, соединительные элементы. Проектирование и моделирование электронных схем подобного типа необходимо для наиболее эффективного расположения входных и выходных элементов.
• Схема подключения. На ней графически изображаются входные и выходные элементы, а также места и принципы соединения и подачи тока через кабели и проводники. На схеме указываются концы проводов и соединительных элементов, а также размещается информация о подключении.
• Общая схема подключения. На такую схему наносятся все элементы устройств, а также все соединительные элементы – кабели, жгуты, проводники и т.д.
• Схема расположения. На схемах расположения конкретный прибор или печатная плата размещается на общих чертежах изделия. Таким образом, определяется расположение в финальной версии устройства.

Разработка схемотехнических решений может предусматривать создание как одной конкретной схемы, так и всего комплекса. Компания AXONIM осуществляет полный комплекс работ по разработке электронных схем любого назначения. Мы выполним работы в любом объеме.

Что включают в себя схемы?

Основой схемы является, конечно же, изображение непосредственно электрической схемы. Оно может изготавливаться в различном масштабе, в соответствии с техническим заданием. Кроме того, к электрической схеме прилагается и ряд дополнительных элементов, что упрощает чтение и понимание элементов системы. К числу таковых относятся:

• диаграммы;
• таблицы переключения контактов.

Эти документы прилагаются для сложных устройств, к примеру, для переключателей, в которых предусмотрено несколько позиций. 

Также на схемах присутствует спецификация, содержащая информацию об использованных устройствах и деталях, изображенных на чертеже. Для пояснения особенностей схемы делают дополнительные поясняющие надписи.

Услуги компании Axonim

Компания Axonim предлагает услуги для клиентов, которым необходимо проектирование электронных схем, разработка схемотехнических проектов и т.д. Специалисты нашей компании обладают большим опытом в проектировании схем для различного оборудования. Axonim осуществляет разработку решений для проектов любой сложности. Мы готовим схемотехнические решения как для устройства в целом, так и для отдельных комплектующих в частности (например, для печатных плат).

Компания Axonim – это коллектив профессионалов с колоссальным опытом в проектировании электрических схем. Наша команда включает в себя 30 штатных специалистов и более 400 сотрудников, которые работают на удаленной основе. В нашей команде есть сотрудники, которые специализируются на разных видах оборудования. Мы гарантируем решение задач любой сложности.

Axonim осуществляет разработку схемотехнических решений под ключ. Мы выполняем полный комплекс работ, необходимых для создания электрической схемы. 

Специалисты нашей компании разработают проект, выполнят его моделирование, проведут тестирование и адаптируют документацию для производства устройств с данной схемой. Специалисты Axonim производят разработку строго по техническому заданию, которое составляется с учетом всех требований и пожеланий клиентов.

Главный офис Axonim находится в Беларуси, но мы реализуем заказы для клиентов из разных стран. В том числе, мы работаем с клиентами из России, Украины, стран Европейского Союза, США и т.д. Axonim – это готовое схемотехническое решение для устройств любого типа.

Процесс разработки схемы | Журнал Nuts & Volts

---

» Перейти к дополнительным материалам

Существует глубокое чувство удовлетворения от разработки, сборки, тестирования и, в конечном счете, использования схемы собственного дизайна. В конце концов, именно творческий процесс привлекает большинство энтузиастов электроники. Учитывая стоимость компонентов и инструментов по отношению к цене готовой электронной продукции, трудно рационализировать инвестиции времени и энергии просто для того, чтобы иметь работающее устройство. Однако в то время как каждый может позволить себе электронное устройство, немногие могут решить множество проблем, связанных с процессом разработки схемы.

Концептуализация

Во-первых, это проблема концептуализации. Например, предположим, вам нужен усилитель для наушников. Вам придется разработать какую-то функциональную спецификацию, пусть даже неформальную. Вам придется решить, будет ли усилитель использоваться с низкокачественным iPod®, электрогитарой или другим инструментом или с ламповой системой аудиофильского качества. Учитывая ваш опыт, время и бюджет, вам придется решить, покупать ли комплект, следуйте статье в Nuts & Volts или создайте усилитель с нуля.

Дизайн

Следующим шагом в процессе разработки является проектирование. Предполагая, что вы начинаете с нуля и любите работать с операционными усилителями, разумным подходом будет выбрать подходящее устройство из онлайн-инструмента выбора компонентов, такого как Jameco .

Используя один из этих инструментов, можно легко выбрать операционный усилитель на основе таких факторов, как цена, производительность, уровень шума, частота отказов, доступность и требования к источнику питания.

Если вас в первую очередь беспокоит цена и доступность, то вы можете рассмотреть широко распространенный, недорогой (35 центов) операционный усилитель LM386 со скромной производительностью, который хорошо работает с недорогим несимметричным блоком питания. Если ваша цель — малошумящий высокопроизводительный усилитель для наушников, то вы можете рассмотреть операционный усилитель TPA6120 (4,50 долл. США), который лучше всего работает с двухтактным блоком питания.

Когда ключевые активные элементы вашего проекта определены, поиск в вашей библиотеке и Интернете схем коммерческих продуктов, работ других энтузиастов и предложений по дизайну от производителей не представляет труда. Предупреждение заключается в том, что важно не предполагать, что схема или проект в Интернете или журнале верны. Делай свою домашнюю работу. Ищите последующие выпуски публикации для внесения исправлений и изучайте официальные листы продуктов для получения подробной информации, например, о проблемах питания, байпаса и управления температурным режимом. Вы можете найти отличный дизайн усилителя, но обнаружить, что блок питания ужасно недоработан. И даже если дизайн подходит для конкретного приложения, он может не соответствовать вашим потребностям. Возможно, вы планируете использовать усилитель рядом с вашим радиолюбительским ВЧ оборудованием, и вам потребуется дополнительный уровень контроля электромагнитных помех. (Или ваша сеть может быть особенно шумной.)

Выбор компонентов

Имея проект — то есть полную схему — следующей задачей является выбор компонентов на основе таких вопросов, как стоимость, жизнеспособность, доступность, производительность, эффективность и размер. Рассмотрим что-нибудь столь же простое, как силовой трансформатор для источника питания усилителя. Предполагая, что усилитель аудиофильского качества, должны ли вы потратить 28 долларов на компактный тороидальный трансформатор или 12 долларов на трансформатор с раздельной катушкой, который менее эффективен и имеет большую утечку потока? С другой стороны, если ваша конструкция основана на LM386, то может быть достаточно недорогого настенного блока питания.

Есть проблема компонентов для поверхностного монтажа или сквозных отверстий. Компоненты поверхностного монтажа могут привести к более компактному усилителю, в зависимости от возможностей конструкции вашей печатной платы. Однако работа с компонентами для поверхностного монтажа требует большего мастерства и оборудования, чем работа с компонентами для сквозного монтажа. В конце концов, вы можете быть вынуждены использовать, по крайней мере, гибридную конструкцию поверхностного монтажа/сквозного монтажа просто потому, что многие операционные усилители и другие активные компоненты недоступны в DIP-корпусах.

Выбор пассивных компонентов — еще одна проблема, особенно при работе с прецизионными схемами. Относительно дорогие, малошумящие, стабильные металлопленочные резисторы, вероятно, являются лучшим выбором, чем обычные углеродные пленочные резисторы в усилителе аудиофильского качества. Точно так же для низкочастотного усилителя могут подойти обычные электролиты, но для малошумящего усилителя могут больше подойти конденсаторы с низким импедансом и высокими пульсациями тока. Однако существует значительный ценовой штраф.

Вопрос соотношения цены и качества касается всего, от разъемов — позолоченных или луженых — до регулятора громкости. Вы можете выбрать недорогой углеродный потенциометр (1,89 долл. США), недорогой ступенчатый аттенюатор ALPS (45 долл. США) или ступенчатый аттенюатор аудиофильского качества DACT (189 долл. США). Ступенчатые аттенюаторы, изготовленные с переключаемыми постоянными резисторами, приятны на ощупь и в значительной степени избегают царапающего шума, характерного для типичного потенциометра. Но есть проблема убывающей отдачи.

Выбор компонентов обычно представляет собой компромисс, даже если вы знаете, чего хотите. Вы можете часами работать с онлайновой базой данных и каталогом только для того, чтобы дойти до конца списка покупок компонентов и обнаружить, что ключевой компонент либо недоступен, либо должен быть приобретен партиями по 10, 100 или 1000 штук. Затем вы ищете другом сайте и найти компонент в наличии в нужном вам количестве. Вы начинаете сначала или берете на себя дополнительную плату за доставку и заказ у обоих поставщиков? Или вы пересматриваете свой дизайн и используете компонент, который доступен от первой компании?

Кроме того, сколько «запасных» компонентов следует заказать? Если вы работали с компонентами для поверхностного монтажа, вы понимаете, о чем я. Несвоевременная струя термофена может отправить компонент в полет через всю комнату. Вы действительно хотите потратить час на поиск восьмицентового конденсатора?

Компоновка

Сложность вашего проекта может диктовать печатную плату, а не макет. Если это так, вам придется выбирать из полудюжины или около того систем разработки плат и проектировать свои платы. (Мне нравится ExpressPCB для простых проектов и Eagle для сложных компоновок.)

Вернемся к примеру с усилителем для наушников. Учитывая конструктивные ограничения, вам придется решить, использовать ли одну плату или более дорогой вариант использования отдельной платы для источника питания. В любом случае вам также нужно будет определить, монтировать ли силовой трансформатор на плате или непосредственно на шасси.

Начиная с

Разработка схемы заключается в создании серии прототипов. Конечной точкой никогда не бывает совершенство, но что-то достаточно близкое, чтобы вы могли жить с этим — и чувствовать себя хорошо, делясь этим с другими. Я разрабатывал схемы на протяжении десятилетий и понял, что, несмотря на все мои усилия, схема остается прототипом, по крайней мере, до второй версии. Иногда это так же просто, как забыть указать зону, свободную от следов, вокруг отверстий под болты на печатной плате. Иногда это сложная проблема контура заземления, требующая новой схемы.

Если вы новичок в процессе разработки, начните с проекта из Nuts & Volts или просто одного из чужих проектов и постепенно переходите к созданию собственного. Наслаждайся путешествием. NV

Технологические разработки: Электричество | Ребекка Уайт

Девятнадцатый век был ключевым периодом в развитии научных знаний об электричестве. Электричество из научной диковинки превратилось в практический инструмент, который все чаще присутствовал в жизни простых людей. Было два направления развития: сначала научные разработки в области теории и понимания электричества, затем связанные с ними разработки в области практического использования электричества в повседневных целях.

Электрические явления интересовали ученых на протяжении сотен лет, хотя и только как предмет интеллектуального любопытства до 1600 года. Даже к 1800 году представления о физических явлениях, связанных с электричеством, были относительно запутанными. Это должно было измениться в девятнадцатом веке, когда произошли значительные изменения в понимании различных аспектов электричества. Они не ограничивались одной страной или группой ученых, а опирались на знакомства и связи, выходящие за местные и национальные границы.

Достижения девятнадцатого века начались с изобретения Вольтова столба, который был завершен в 1800 году. Кульминация работы итальянца Алессандро Вольта, Вольтов столб (который состоял из ряда электрических элементов, образующих таким образом батарею) предоставил первое средство для получения непрерывного электрического тока.

Это превратило электричество из переходного явления в явление, которое можно было должным образом изучить. Плоды этого изобретения появились быстро. В течение года Николсону и Карлайлу удалось провести электролиз воды. В дальнейшем Хамфри Дэви использовал его для разложения различных веществ, что привело к открытию калия и натрия. Батарея получила дальнейшее развитие в девятнадцатом веке. Первая серийно выпускаемая батарея была разработана Уильямом Круикшенком и использовалась по умолчанию до изобретения неполяризующего элемента в 1836 году. Ячейка, первичная батарея, была усовершенствована в 1868 году Жоржем Лекланше, что сделало ее надежным источником энергии. власть. Как и первичные батареи, вторичные батареи также стали играть важную роль в практическом использовании электричества, поскольку они позволяли хранить и экономить электричество до тех пор, пока оно не понадобится. Эти батареи были неотъемлемой частью систем постоянного тока, используемых для производства электроэнергии в домашних условиях. Таким образом, в девятнадцатом веке батареи как способ производства и хранения электроэнергии получили значительное развитие.

Другой ключевой областью развития была область электромагнетизма. В 1819 году датский ученый Ганс Кристиан Эрстед обнаружил, что стрелка компаса отклоняется от провода, по которому течет электрический ток. Это спровоцировало дополнительные исследования в этой области. Андре-Мари Ампер, французский ученый, быстро подхватил открытия Эрстеда, разработав математическую теорию, которая объяснила уже наблюдаемые электромагнитные явления и предсказала многие другие. Майкл Фарадей, британский химик и физик, опираясь на эту работу, сделал несколько чрезвычайно важных открытий в этой области. В 1831 году его эксперименты привели его к открытию взаимной индукции, формы электромагнитной индукции, заложившей основу для многих последующих разработок. В течение следующих нескольких десятилетий различные ученые и экспериментаторы пытались узнать больше об этих механизмах и улучшить их, и эти усилия привели к отрывочным и сложным достижениям.

Однако в этот период принцип индукционной катушки был лучше понят и развит, что повлияло на дальнейшие разработки.

Достижения в области электромагнетизма сыграли важную роль в развитии механического производства электроэнергии. Изучение связи между движением и электричеством началось в 1820-х и 1830-х годах, а первый патент был получен Томасом Давенпортом в 1837 году. Машины были основаны на теории, а не на эффективной практике, и имели небольшое влияние. В следующие несколько десятилетий принцип электрического движения получил дальнейшее развитие. Значительным событием стало изобретение Теслой асинхронного двигателя в 1883 году, устройство, которое ранее считалось невозможным. Достижения в понимании электромагнитного поля также привели к разработке генератора. Важным шагом на пути к эффективным генераторам стало введение «самовозбуждения». Он использовал ток, вырабатываемый генератором, для питания собственных проводов. Несколько человек независимо друг от друга пришли к открытию в 1866 году, и в конце 1860-х годов в этом типе модели произошли значительные изменения.

Это развитие производства электроэнергии сделало ток более надежным и привело к возобновлению интереса к электрическому освещению. Технология производства электроэнергии продолжала совершенствоваться до конца века, и к 1887 году в Дептфорде была построена первая в мире электростанция высокого давления. Это не имело коммерческого успеха, но продемонстрировало жизнеспособность крупномасштабного производства и распространения электроэнергии.

Разработка индукционных катушек также привела к разработке трансформатора, который мог передавать электрическую энергию из одной цепи в другую с помощью проводников с индуктивной связью. Использование таких устройств предлагалось в течение нескольких десятилетий, и практическая система была разработана Голаром и Гиббсом в 1883 году. Это позволяло изменять напряжение между цепями, решая несколько практических проблем, связанных с передачей электроэнергии на большие расстояния и подключением оборудования. разных напряжений к одному и тому же источнику питания. До 1880-х годов почти все трансформаторы были «открытого» типа, без железного стержня, соединяющего цепь. Были разногласия по поводу эффективности этих моделей, но практика показала, что «закрытые» трансформаторы более эффективны, и к концу века они стали нормой. Разработка трансформаторов продемонстрировала важность практических знаний, а также теории в развитии электричества.

Еще одним ключевым аспектом развития электротехники была «война токов». Конфликт касался того, должно ли электроснабжение обеспечиваться постоянным током (DC), обычно вырабатываемым батареями, или переменным током (AC), вырабатываемым генераторами. Наряду с рядом практических проблем, связанных с генерацией, хранением и колебаниями спроса, дебаты также включали спорные обсуждения относительной безопасности каждой системы, при этом основные сторонники с обеих сторон утверждали, что другая система представляет угрозу для безопасности пользователей и широкая публика. Однако практические проблемы системы постоянного тока и преимущества системы переменного тока для передачи на большие расстояния означали, что к 1900 система переменного тока была признана наиболее подходящей для общественного снабжения, хотя большая часть бытовой электроэнергии по-прежнему производилась в системе постоянного тока.

Наряду с развитием понимания электрических явлений к концу девятнадцатого века технологические разработки все больше превращали электричество в практический инструмент. Первым из них был телеграф. Эта идея была предложена в восемнадцатом веке, но открытие электромагнитных сил в девятнадцатом веке позволило ее развить дальше. Первый коммерчески жизнеспособный телеграф был разработан Куком и Уитстоном в 1837 году, за ним последовала система Сэмюэля Морса в 1838 году. Все системы основывались на отклонении намагниченных игл от электрического тока. Изобретение Морса изначально считалось диковинкой, а телеграф Кука и Уитстона изначально не имел коммерческого успеха. Тем не менее телеграфы вскоре получили более широкое распространение. В 1870-1, 9В Великобритании было отправлено 0,8 миллиона сообщений. Влияние на коммуникации внутри и между странами было драматическим. Подводные телеграфные кабели были разработаны позже, после открытия подходящего материала покрытия для проводов, и первые (хотя и недолговечные) кабели через Ла-Манш были проложены в 1850 году, а в 1866 году — более долговечные кабели через Атлантику. К концу века телеграфия стала основной электрической технологией, с которой был знаком средний человек.

Другие коммуникационные технологии были разработаны в девятнадцатом веке. Грубая система передачи звука с помощью электричества была изобретена в 1860-х годах, но только после параллельных работ Белла, Хауса и Грея был изобретен телефон. Беллу часто приписывают изобретение, но большая часть работы была проделана одновременно Хаусом и Греем. Хотя Беллу был выдан патент на изобретение в 1875 году, он оказался очень спорным, что привело к более чем 600 судебным искам. Затем быстро развивалась телефония. Девятнадцатый век также стал свидетелем открытия и развития радио. В 1877 году Клерк Максвелл опубликовал свой знаменитый «Трактат об электричестве и магнетизме», в котором он доказал существование и предсказал многие свойства волн, которые позже стали известны как радиоволны. В 1886 г. Генрих Рудольф Герц продемонстрировал получение и обнаружение этих волн, а в 189 г.6 Гульельмо Маркони использовал их для радиосвязи на пару миль. Первая коммерческая радиокомпания была основана в 1897 году, а первое коммерческое сообщение было отправлено в 1898 году. Таким образом, в конце девятнадцатого века появились первые проблески технологии электросвязи, телефонии и радио.

Другим применением электричества было освещение. Первым разработанным типом было дуговое освещение, в котором ток протекал между двумя углеродными стержнями, вызывая серию искр и, следовательно, свет. Электрические принципы, лежащие в основе этого, впервые были продемонстрированы Дэви в 1802 году, но практические проблемы означали, что для дальнейшего развития технологии потребовалось несколько десятилетий. Значительное развитие произошло в 1876 году с изобретением свечи Яблочкова, усовершенствованной версии дуговой лампы, которая перегорала медленнее. Дуговые лампы стали появляться в общественных местах с 1878 года. Еще больше патентов было подано в 1880-х и 1890s, но двумя наиболее важными достижениями в области дуговых ламп были «заключение» света в стеклянную трубку и добавление солей, обеспечивающих пламя, к угольным стержням. К 1890 году в Англии использовалось около 1400 дуговых ламп, а к 1910 году их число увеличилось примерно до 21 400. Однако дуговые лампы были заменены новой, более надежной и удобной формой освещения: лампами накаливания.

В 1860 году английский ученый Джон Ванамакер изобрел то, что принято считать первой лампой накаливания. Однако проблемы, связанные с быстрым выгоранием нити накала, означали, что в течение следующих двадцати лет в технологии был достигнут небольшой прогресс. Никакая практическая лампа не могла появиться до тех пор, пока внутри колбы не создавался подходящий вакуум; это было достигнуто с изобретением ртутного насоса Шпренгеля в 1875 году. Также были необходимы улучшенные нити накала, и различные эксперименты проводились такими фигурами, как Свон и Эдисон. Эти двое, среди прочих, в конце концов придумали жизнеспособные нити накала и начали коммерческое производство ламп примерно с 1880 года. Между Эдисоном и Суоном были серьезные споры относительно того, кто разработал усовершенствования, а также споры по поводу того факта, что Эдисон приобрел патент, но компания Свана объединилась с компанией Эдисона в 1883 году, что положило конец проблемам. Пока действовал патент, лампочки были относительно дорогими, но их цена упала по мере роста спроса. Срок действия патента истек в 189 г.3 и компания Эдисона столкнулась с серьезной конкуренцией со стороны других производителей. В 1890-е годы лампы накаливания получили дальнейшее развитие, в качестве нитей накала использовались различные металлы, кульминацией которых стала вольфрамовая лампа накаливания, впервые представленная в 1909 году. Общественные места, в том числе Британская библиотека, одними из первых стали использовать яркое и резкое дуговое освещение. Электрическое освещение также начало проникать в бытовую сферу с 1880-х годов, хотя сначала только аристократия могла позволить себе дорогую и пока еще экспериментальную технологию освещения. Некоторые считали электричество в доме опасным, и его противники, в том числе газовая промышленность, представляли его таковым. Ранние лампочки относительно быстро ломались, были относительно дорогими и вызывали опасения как потенциальная причина пожара. Домашние генераторы могут быть ненадежными, как и некоторые электросети. Закон об электрическом освещении 1882 года возложил бремя безопасности на поставщиков сетевого электричества, и были разработаны различные меры безопасности. Однако, несмотря на эти проблемы, количество домов с внутренним освещением в районе Лондона выросло с дюжины в середине 1880-х годов до нескольких тысяч к концу десятилетия. Это число продолжало расти до конца века, демонстрируя все более широкое распространение электрического освещения в доме в качестве замены газового освещения.

В девятнадцатом веке произошли важные изменения в понимании науки, лежащей в основе электричества, благодаря работам таких великих ученых, как Фарадей, заложенных в основу разработки более практичных технологий, которые превратили электричество из научного любопытства в повседневную практическую деятельность. инструмент, заложивший основу для программ массовой электрификации, которые появятся в двадцатом веке.

БИБЛИОГРАФИЯ

Bowers, B. История электрического света и энергии . Stevenage: Peter Peregrinus, 1982.

Cavicchi, E. «Развитие спиральных инструментов девятнадцатого века и опыт с электромагнитной индукцией», Annals of Science 63 (июль 2006 г.): 319-61.

Чант, К. (редактор) Наука, техника и повседневная жизнь, 1870-1950 . Лондон: Routledge/The Open University, 1989.

Crowther, J.G. Британские ученые девятнадцатого века . Лондон: Кеган Пол, 19 лет.35.

Дибнер, Б. Алессандро Вольта и электрическая батарея . Нью-Йорк: Франклин Уоттс, 1964.

Диллон, М. Искусственный солнечный свет: социальная история домашнего освещения . London: The National Trust, 2002.

Dunsheath, P. (ed.) Век технологий, 1851-1951 . Лондон: Хатчинсонс, 1951.

Форман Пек, Дж. «Конкуренция, сотрудничество и национализация в телеграфной системе девятнадцатого века», История бизнеса  31 (июль 1989 г.): 81–102.

Gooday, G. Приручение электричества: технологии, неопределенность и гендер, 1880-1914 . Лондон: Пикеринг и Чатто, 2008 г.

Хофман, Дж. Р.  Андре-Мари Ампер . Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 1995.

Хонг, С. «Эффективность и авторитет в спорах о «открытых и закрытых» трансформаторах», Annals of Science 52 (январь 1995 г.): 49-75.

Джеймс, Ф. Майкл Фарадей, статья в Национальном биографическом словаре , http://www.oxforddnb.com/view/article/9153

Найт, Д. Сэр Хамфри Дэви, запись в Национальном биографическом словаре , http://www.oxforddnb.com/view/article /7314?docPos=2

Лукин, Б . Вопрос о власти: электричество и окружающая среда в межвоенной Британии . Manchester: Manchester University Press, 1990.

McNichol, T. AC/DC: The Savage Tale of the First Standards War . Сан-Франциско: Jossey Bass, 2006.

Миллс, А. «Ранние вольтовые батареи: оценка современных единиц и приложение к работе Дэви и Фарадея», Анналы науки 60 (2003): 373-98.