Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 31 (всего у книги 47 страниц)
Электростатический ускоритель
Электростати'ческий ускоритель, одни из типов высоковольтных ускорителей заряженных частиц, в котором источником высокого напряжения служит электростатический генератор. См. Ускоритель высоковольтный .
Электростатический флюксметр
Электростати'ческий флюксме'тр, прибор для измерения напряженности электростатического поля. Его действие основано на связи между плотностью заряда s, индуцированного полем на проводнике, и напряженностью электрического поля Е, т. е. Е= 4p s. Различают статические Э. ф., в которых с помощью электрометра измеряется величина заряда, наведённая измеряемым полем на хорошо изолированный измерительный электрод (обычно плоскую пластину), и динамические Э. ф., в которых напряжённость поля у измерительного электрода всё время меняется за счёт перемещения дополнительного электрода. Ток или изменения потенциалов, создаваемые Э. ф. динамического типа, являются мерой измеряемой напряжённости ноля. С помощью Э. ф. удаётся измерять поля напряжённостью от 10—1 —1 кв ·м—1 до 106 – 107 кв ·м—1. меняющиеся с частотой от 0 до 1000 гц.
Э. ф. широко используется в геофизике, технике, особенно для измерения быстро меняющихся величин на движущихся объектах (самолёты, ракеты и т. д.), в средах с большой влажностью (облака), с низкой проводимостью и т. д.
Лит.: Имянитов И. М., Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, М., 1957; Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974.
И. М. Имянитов.
Электростатическое поле
Электростати'ческое по'ле, электрическое поле неподвижных электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними. Как и переменное электрическое поле, Э. п. характеризуется напряжённостью электрического поля Е : отношением силы, действующей на заряд, к величине заряда. Силовые линии напряжённости Э. п. не замкнуты: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. В диэлектриках Э. п. характеризуется вектором электрической индукции D (см. Индукция электрическая и магнитная). Вектор О удовлетворяет Гаусса теореме . Э. п. потенциально, т. е. работа этого поля по перемещению электрического заряда между двумя точками не зависит от формы траектории: на замкнутом пути она равна нулю. Вследствие потенциальности Э. п. его можно характеризовать одной скалярной функцией – электростатическим потенциалом j, связанным с вектором Е соотношением Е= —grad j. Потенциал j удовлетворяет Пуассона уравнению . В однородном диэлектрике Э. п. вследствие поляризации диэлектрика убывает в e раз, где e – диэлектрическая проницаемость . Внутри проводников Э. п. равно нулю; все точки поверхности проводника имеют один и тот же потенциал j. Если в проводнике есть полость, то Э. п. в ней также равно нулю; на этом основана электростатическая защита электрических приборов.
Лит.: см. при ст. Электростатика .
Электростимулятор
Электростимуля'тор, генератор электрических колебаний, назначение которого – лечебное воздействие электрическими импульсами на сердце, мочевой пузырь и другие органы и ткани. Подробнее см. Стимуляторы электронные .
Электростимуляция
Электростимуля'ция, лечебный метод дозированного воздействия электрическим током на какие-либо органы для стимуляции их деятельности. Подробнее см. Стимуляция электрическая
Электрострикция
Электростри'кция (от электро... и лат. strictio – стягивание, сжимание), деформация диэлектриков в электрическом поле Е, пропорциональная квадрату напряжённости электрического поля Е2 и не зависящая от изменения направления поля Е на обратное. Э. обусловлена поляризациейдиэлектриков в электрическом поле и имеет место у всех диэлектриков – твёрдых, жидких и газообразных. Для твёрдых диэлектриков Э. очень мала и не имеет практического значения. Э. следует отличать от линейного по полю обратного пьезоэффекта, который на несколько порядков больше Э. и может наблюдаться только в кристаллических диэлектриках с определённой симметрией (см. Пьезоэлектричество ). Иногда говорят о большой Э. у сегнетоэлектриков. В действительности, это обратный пьезоэффект, но из-за возможности изменения направления спонтанной поляризации доменов при изменении направления поля на противоположное деформация не зависит от направления поля.
В анизотропных кристаллах Э. можно описать зависимостью между 2 тензорами 2-го ранга – тензором квадрата напряжённости электрического поля и тензором деформации:
Здесь rij — компонента тензора деформации, Em, En — составляющие электрического поля. Коэффициент Rij называется коэффициентом Э. Число независимых коэффициентов Э. зависит от симметрии кристаллов. Например, для триклинных кристаллов тензоры Э. имеют 36 независимых коэффициентов для изотропных диэлектриков – 2. Величина Rij ~ 10—14 —10—10 . В поле Е ~ 300 в ×см rij ~ 10—6 .
В изотропных средах, и т. ч. в газах и в жидкостях, Э. наблюдается как изменение плотности под действием электрического поля и описывается формулой:
DV/V=AE2 (2)
где DV/V – относительная объёмная деформация, А — постоянная Э., равная:
Здесь b – сжимаемость, r – плотность, e – диэлектрическая проницаемость. Для органических жидкостей (ксилол, толуол, нитробензол) А ~ 10—12 .
Под действием переменного электрического поля частоты w диэлектрик в результате Э. колеблется с частотой 2w, что характерно для квадратичных эффектов. Поэтому Э. может использоваться для преобразования электрических колебаний в звуковые.
Лит.: Желудев И. С., Фотченков А. Л., Электрострикция линейных диэлектриков, «Кристаллография», 1958, т. 3, в. 3; Иона Ф., Ширане Д., Сегнетоэлектрические кристаллы, пер. с англ., М., 1965; Желудев И. С., Основы сегнетоэлектричества, М., 1973
И С. Желудев
Электросудорожная терапия
Электросу'дорожная терапия, электрошок, электроконвульсивная терапия, метод лечения психических заболеваний посредством судорожных припадков, вызываемых электрическим раздражением мозга. Предложена в 1938 итальянскими врачами У. Черлетти и Л. Бини как разновидность т. н. судорожной терапии. Э. т. проводят при помощи специального аппарата, который позволяет дозировать как напряжение (от 60 до 120 в), так и длительность воздействия (десятые доли сек ) электрического тока, пропускаемого через головной мозг при наложении на голову электродов. Действие электрического тока на головной мозг вызывает судорожный припадок, по миновании которого больной обычно засыпает. Механизм действия Э. т. остается недостаточно ясным; предполагается, что он сходен со стрессом Э. т. проводят в виде курса (ежедневно или с интервалами 2—3 дня). В связи с развитием психофармакологии Э. т. имеет ограниченное применение, главным образом при затяжных депрессиях, когда психотропные средства неэффективны. Для предупреждения осложнений Э. т. (переломы костей, вывихи) используют релаксанты
Электротермический ракетный двигатель
Электротерми'ческий раке'тный дви'гатель, реактивный двигатель, рабочее тело которого нагревается до высокой температуры с помощью электрической дуги, омического нагрева и других методов, далее расширяется в сопле. Скорость истечения может достигать 20 км/сек. См. также Электрический ракетный двигатель
Электротермического оборудования институт
Электротерми'ческого обору'дования институ'т, Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (ВНИИЭТО). Основан и 1961 на базе Особого конструкторского бюро «Электропечь». Находится в Москве; имеет отделения в Истре, Новосибирске и Харькове, производственную базу в Москве и опытный завод в Истре. ВНИИЭТО – научный центр электропечестроения в СССР: ведёт научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию всех видов электротермического оборудования для термических и плавильных процессов, применяемого во всех отраслях народного хозяйства (машиностроение, металлургия, химия, электроника и др.), в т. ч. печей: дуговых сталеплавильных, руднотермических, плазменных, электроннолучевых, электрошлакового переплава, сопротивления и индукционных (включая вакуумные, с контролируемой атмосферой и прецизионные), а также оборудования для низкотемпературного нагрева (в т. ч. для сельского хозяйства), трубчатых нагревателей, приборов бытового электронагрева. Издаёт научные труды «Исследования в области промышленного электронагрева», имеет Учёный совет и аспирантуру.
А. С. Бородачей.
Электротермия
Электротерми'я (от электро... и греч. thérme – жар, тепло), прикладная наука о процессах преобразования электрической энергии в тепловую; отрасль электротехники, осуществляющая проектирование, изготовление и эксплуатацию электротермических установок; отрасль энергетики, занимающаяся потреблением электрической энергии для нагрева, плавки или отопления в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине, военном деле и быту; совокупность электротехнологических процессов с использованием теплового действия электрической энергии в различных отраслях техники (в металлургии – электрометаллургия , в химии – плазмохимия , в машиностроении – высокочастотный нагрев, электротермообработка и т. д.). В Э. различают дуговой нагрев, индукционный нагрев , диэлектрический нагрев , электронный нагрев, нагрев по Джоуля—Ленца закону , нагрев в электролите, нагрев излучением оптического квантового генератора (лазера ).
Понятие «электротермические установки» (или «электротермическое оборудование») включает электрические печи , плазменные реакторы , электрические нагревательные приборы коммунального и бытового назначения. Применение электрической энергии для теплогенерации обеспечивает: возможность концентрации большой энергии в малых объемах, следствием чего могут быть высокие температуры, недостижимые при других способах теплогенерации; большие скорости и нагрева и компактность электротермических установок; возможность регулирования величины и распределения температуры в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять равномерный нагрев в больших объёмах изделий (при прямом электронагреве) или избирательный нагрев (под поверхностную закалку, для зонной плавки ) и создаёт благоприятные условия для автоматизации теплового и технологического процессов; возможность создания в рабочем пространстве электротермических установок вакуума, что позволяет использовать давление как фактор регулирования технологического процесса (вакуумные или компрессионные электрические печи), применять контролируемые (инертные или защитные) атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха (и частности, уменьшение угара); отсутствие дымовых газов (продуктов сгорания топлива), что позволяет увеличить коэффициент использования тепла, т. е. кпд электротермических установок, и обусловливает чистоту их рабочего пространства; транспортабельность и простоту подачи электрической энергии (по линиям электропередачи).
Развитие Э. сдерживают недостатки этого способа теплогенерации: более высокая стоимость эксплуатации электротермических установок но сравнению с другими типами печей; большая стоимость электротермического оборудования в изготовлении, комплектации и эксплуатации, а следовательно, в ряде случаев большие капитальные затраты, и более высокие требования к технической культуре производства, нередко также большой расход дорогих и дефицитных материалов на изготовление электротермического оборудования; меньшие надёжность, долговечность и ремонтопригодность электротермических установок; зависимость работы электротермической установки от режима работы энергосистемы.
Электротермические установки применяют: если технологический процесс нельзя осуществить без Э. (в этом случае целесообразность определяется значением получаемой продукции для народного хозяйства); если можно получить продукцию более высокого качества (экономический эффект зависит от того, насколько выгоды от улучшения свойств продукции компенсируют увеличение сё стоимости); если улучшаются условия труда, повышается безопасность обслуживающего персонала; если достигается снижение себестоимости (благодаря более высокой производительности труда) или уменьшение капитальных затрат, включая затраты в смежных отраслях производства.
На долю Э. приходится до 15% потребляемой промышленностью электрической энергии. На базе Э. созданы и развиваются производства специальных сталей, ферросплавов, цветных и лёгких металлов и сплавов, твёрдых сплавов, редких металлов, карбида кальция, фосфора и других продуктов; осуществляются обработка металлов давлением и термическая обработка; происходит электрификация быта.
Лит.: Егоров А. В., Моржин А. Ф., Электрические печи для производства сталей, М., 1975; Свенчанский А. Д., Электрические промышленные печи, 2 изд., ч. 1, М., 1975; История энергетической техники СССР, т. 2, М. – Л., 1957. с. 460—93; Paschkis V., Persson J., Industrial electric furnaces and appliances, 2 ed., N. Y. – L., 1960.
А. В. Егоров, А. Ф. Моржин.
Электротермообработка
Электротермообрабо'тка, методы термической обработки металлов и их сплавов, при которых нагрев осуществляется электрическим током. Наибольшее распространение Э. (в отличие от пламенного нагрева) получила при поверхностной закалке в электролите и токами высокой частоты (ТВЧ). При закалке в электролите деталь помещают в ванну с электролитом; корпус ванны является анодом, деталь – катодом; при прохождении постоянного тока через электролит выделяется водород, который осаждается на поверхности детали, что приводит к повышению электрического сопротивления и, как результат, к нагреву изделия. После нагрева ток выключают, а деталь закаливают в самом электролите или в отдельном (закалочном) баке. Преимущества закалки в электролите – простота, возможность нагревать отдельные места детали, автоматизировать процесс. Недостатки – трудность регулирования температуры, низкая производительность, необходимость предохранения деталей от коррозии.
Поверхностная закалка токами высокой частоты даёт возможность получить на изделии твёрдый поверхностный слой при мягкой и вязкой сердцевине. Закалка изделия ТВЧ осуществляется с помощью индукционного нагрева в индукционной нагревательной установке . В зависимости от формы, размеров деталей и предъявляемых к ним требований различают: одновременный, непрерывно-последовательный и последовательный способы закалки. Преимущества обработки ТВЧ: высокая производительность и экономичность, более высокая по сравнению с другими методами твёрдость закалённой поверхности, высокая скорость нагрева, отсутствие окалины, возможность точного регулирования глубины закалённого слоя и автоматизации процесса, улучшение условий труда и др.
Н. А. Шемелёв.
Электротехника
Электроте'хника (от электро... и техника ), отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки материалов, передачи информации, охватывающая вопросы получения, преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека.
Историческая справка. Возникновению Э. предшествовал длительный период накопления знаний об электричестве и магнетизме , в течение которого были сделаны лишь отдельные попытки применения электричества в медицине, а также для передачи сигналов. В 17—18 вв. исследованию природы электрических явлений были посвящены труды М. В. Ломоносова . Т. В. Рихмана , Б. Франклина , Ш. О. Кулона , П. Дивиша и др. Для становления Э. решающее значение имело появление первого источника непрерывного тока – вольтова столба ( А. Вольта , 1800), а затем более совершенных гальванических элементов, что позволило в 1-й трети 19 в. провести многочисленные исследования химических, тепловых, световых и магнитных явлений, вызываемых электрическим током (труды В. В. Петрова , X. К. Эрстеда , Д. Ф. Араго , М. Фарадея , Дж. Генри , А. М. Ампера , Г. С. Ома и др.). В этот период были заложены основы электродинамики , открыт важнейший закон электрической цепи – Ома закон . Среди попыток практического использования результатов этих достижений наиболее значительными были работы в телеграфии (электромагнитный телеграф П. Л. Шиллинга , 1832), в военном деле (гальваноударные морские мины Б. С. Якоби , 1840-е гг.), в области электрических измерений (индикатор электрического тока, т. н. мультипликатор, австрийского учёного И. К. Швейгера, 1820). Открытие электромагнитной индукции (1831—32) предопределило появление электрических машин — двигателей и генераторов. Поскольку все первые потребители электроэнергии использовали постоянный ток (как наиболее изученный), первые электрические машины были постоянного тока машинами . Исторически электродвигатели стали создаваться раньше электромашинных генераторов, т. к. в 1-й трети 19 в. гальванические элементы как источники тока к большей или меньшей мере удовлетворяли требованиям практики. Период совершенствования конструкции электродвигателя – от лабораторных приборов, демонстрировавших возможность превращения электрической энергии в механическую (установка Фарадея, 1821), до машин промышленного типа – охватывает приблизительно 50 лет. В первых электродвигателях подвижная часть совершала возвратно-поступательное или качательное движение, а момент на валу двигателя был пульсирующим (например, в двигателе Генри). Начиная с середины 30-х гг. 19 в. стали строиться двигатели с вращающимся якорем . Таким электродвигателем, получившим практическое применение, был двигатель, разработанный Якоби (1834–38). Испытание этого двигателя, приводившего в движение «электрический бот», показало, с одной стороны, принципиальную возможность его практического применения, а с другой – необходимость создания более экономичного по сравнению с гальваническими элементами источника электроэнергии. Таким источником стал электромашинный генератор, прообразом которого была униполярная машина Фарадея (1831). Первыми практически пригодными электромашинными генераторами были магнитоэлектрические генераторы, в которых магнитное поле создавалось постоянными магнитами, а якорями служили массивные индуктивные катушки (Якоби, 1842). В 1851 немецкий учёный В. Зинстеден предложил заменить постоянные магниты электромагнитами , катушки которых питались от самостоятельных магнитоэлектрических генераторов. Дальнейшее совершенствование конструкции электромашинного генератора связано с использованием для возбуждения обмотки электромагнита тока самого генератора. Такие генераторы с самовозбуждением были предложены почти одновременно датским учёным С. Хиортом (1854), английскими инженерами К. и С. Варли (1867), Л. Йедликом , Ч. Уитстоном , Э. В. Сименсом . Промышленное производство генераторов было начато в 1870 в Париже после того, как З. Т. Грамм впервые применил в генераторе с самовозбуждением кольцевой шихтованный якорь, принципиальная конструкция которого была предложена для электродвигателя в 1860 А. Пачинотти . Генератор Грамма работал не только в генераторном, но и в двигательном режиме, что положило начало практическому внедрению принципа обратимости электрических машин (открытому Э. X. Ленцем , 1832—38) и позволило значительно расширить область использования электрических машин. Последующее совершенствование машин постоянного тока шло по пути улучшения их конструктивных элементов – замена кольцевого якоря барабанным (Ф. Хёфнер-Альтенек , 1873), усовершенствование шихтованных якорей (американский изобретатель Х. Максим, 1880), введение компенсационной обмотки (1884), дополнительных полюсов (1885) и др. К 80-м гг. 19 в. электрические машины постоянного тока приобрели основные конструктивные черты современных машин. Их совершенствованию способствовало открытие закона о направлении индукционных токов (см. Ленца правило ), обнаружение и исследование противоэдс (Якоби, 1840) и реакции якоря (Ленц, 1847), разработка методов расчёта электрических цепей (Г. Р. Кирхгоф , 1847) и магнитных цепей (английский учёный Дж. Гопкинсон, нач. 80-х гг.), изучение магнитных свойств железа (А. Г. Столетов , 1871) и др. К концу 70-х гг. относятся работы Дж. К. Максвелла , сформулировавшего уравнения (см. Максвелла уравнения ), являющиеся основой современного учения об электромагнитном поле .
Наряду с электромашинными генераторами продолжали совершенствоваться химические источники тока. Значительным шагом в этом направлении было изобретение свинцового аккумулятора (французский физик Г. Планте, 1859). Усовершенствованная конструкция этого аккумулятора к 80-м гг. уже имела все основные элементы современных аккумуляторов.
Создание надёжных источников тока сделало возможным удовлетворение возросших потребностей в электрической энергии для практических целей. Дальнейшее развитие Э. связано с возникновением электротехнической промышленности и массовым распространением электрического освещения, которое в 50—70-х гг. 19 в. заменило газовое. Идея применения электрической энергии для освещения была высказана Петровым в 1802 после открытия дуги электрической . Первыми электрическими источниками света были разнообразные дуговые угольные лампы , среди которых наиболее дешёвой и простой была «свеча Яблочкова» (П. Н. Яблочков , 1876). В 1870—75 А. Н. Лодыгин разработал несколько типов ламп накаливания, усовершенствованных позднее Т. А. Эдисоном и получивших преимущественное распространение к 90 м гг. 19 в. Достижения в создании и применении электрических источников света оказали существенное влияние на становление и развитие светотехники . С распространением электрического освещения связано создание электроэнергетических систем. Уже в первых осветительных устройствах Яблочкова имелись все основные элементы энергосистем: первичный двигатель, генератор, линия электропередачи, трансформатор, приёмник энергии.
Начало применению электроэнергии для технологических целей положили ещё работы Якоби (1838), предложившего использовать электрический ток для получения металлических копий и для нанесения металлических покрытий (см. Гальванотехника ).
Но расширение области практического использования электрической энергии стало возможно лишь в 70—80-е гг. 19 в. с решением проблемы передачи электроэнергии на расстояние. В 1874 Ф. А. Пироцкий пришёл к выводу об экономической целесообразности производства электроэнергии в местах, где имеются дешёвые топливные или гидроэнергетические ресурсы, с последующей передачей её к потребителю. В 1880—81 Д. А. Лачинов и М. Депре независимо друг от друга предложили для уменьшения потерь электроэнергии в линии электропередачи (ЛЭП) использовать ток высокого напряжения. Первая линия электропередачи на постоянном токе была построена Депре в 1882 между городами Мисбахом и Мюнхеном (длина линии 57 км, напряжение в ней 1.5—2 кв ). Однако попытки осуществить электропередачу на постоянном токе оказались неэффективными, т. к., с одной стороны, технические возможности получения постоянного тока высокого напряжения были ограничены, а с другой – было затруднено его потребление. Поэтому наряду с использованием для передачи электроэнергии постоянного тока велись работы по применению в тех же целях однофазного переменного тока , напряжение которого можно было изменять (повышать и понижать) с помощью однофазного трансформатора. Создание промышленного типа такого трансформатора (О. Блати , М. Дери , К. Циперновский , 1885, и др.) по существу решило проблему передачи электроэнергии. 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 ограничивалось лишь установками электрического освещения.
В 70—80-е гг. 19 в. электроэнергию начали использовать в технологических процессах: при получении алюминия, меди, цинка, высококачественных сталей: для резки и сварки металлов; упрочнения деталей при термической обработке и т. д. В 1878 Сименс создал промышленную конструкцию электроплавильной печи. Методы дуговой электросварки были предложены Н. Н. Бенардосом (1885) и Н. Г. Славяновым (1891).
К концу 70-х гг. относятся также первые попытки использования электроэнергии на транспорте, когда Пироцкий провёл испытания вагона, на котором был установлен электрический тяговый двигатель. В 1879 Сименс построил опытную электрическую дорогу в Берлине. В 80-е гг. трамвайные линии были открыты во многих городах Западной Европы, а затем в Америке (США). В России первый трамвай был пущен в Киеве в 1892. В 90-е гг. электрическая тяга была применена и на подземных железных дорогах (в 1890 в Лондонском метрополитене, в 1896 – в Будапештском), а затем на магистральных железных дорогах.
В конце 19 в. промышленное использование электроэнергии превратилось в важнейшую комплексную технико-экономическую проблему – наряду с экономичной электропередачей необходимо было иметь электродвигатель, удовлетворяющий требованиям электропривода. Решение этой проблемы стало возможным после создания многофазных, в частности трёхфазных, систем (см. Трёхфазная цепь ) переменного тока. Над этой проблемой работали многие инженеры и учёные (Н. Тесла , американский учёный Ч. Брэдли, немецкий инженер Ф. Хазельвандер и др.), но комплексное решение предложил в конце 80-х гг. М. О. Доливо-Добровольский , который разработал ряд промышленных конструкций трёхфазных асинхронных двигателей , трёхфазных трансформаторов, и в 1891 построил трёхфазную линию электропередачи Лауфен – Франкфурт (длина линии 170 км ).
Современное состояние Э. Практическое применение трёхфазных систем положило начало современному этапу развития Э., который характеризуется растущей электрификацией промышленности, сельского хозяйства, транспорта, сферы быта и др. Увеличение потребления электроэнергии обусловило строительство мощных электростанций, электрических сетей, создание новых и расширение действующих электроэнергетических систем. Строительство мощных ЛЭП высокого напряжения привело к разработке разнообразного высоковольтною оборудования, электроизоляционных материалов, средств электроизмерительной и преобразовательной техники и т. д., а также стимулировало улучшение конструкций электрических машин и аппаратов, разработку методов анализа процессов в цепях переменного тока (работы Ч. П. Штейнмеца и др.). Совершенствование электротехнических устройств способствовало формированию таких научных дисциплин, как высоких напряжений техники , теория электрических цепей , теория электрических машин, электропривод и др. Успехи Э. оказали существенное влияние на развитие радиотехники и электроники , телемеханики и автоматики , а также вычислительной техники и кибернетики .
Один из важных разделов Э. – электромеханика охватывает вопросы преобразования энергии, практическое решение которых на широкой научной основе потребовало разработки специальных методов, связанных с анализом и описанием процессов, протекающих именно в электротехнических устройствах. Математическое описание таких процессов основано на решении уравнений Максвелла. При этом их дополняют уравнениями, описывающими конкретный процесс, или используют вариационные принципы механики . Так, на основе возможных перемещений принципа разработаны различные формализованные методы, среди которых наибольшее практическое применение при исследовании процессов, протекающих в электрических системах, машинах и аппаратах, находят методы: исключения уравнений с периодическими коэффициентами для взаимно перемещающихся цепей; выбора наиболее целесообразных систем обобщённых координат , анализа переходных процессов в электрических цепях; определения устойчивости работы нерегулируемых и регулируемых электрических машин, связанных линиями электропередачи, и др. Значительный вклад в развитие этих методов сделали А. А. Горев, П. С. Жданов, С. А. Лебедев , американский учёный Р. X. Парк, английские учёные О. Хевисайд , Г. Крон и др. Их труды легли в основу математической теории электрических машин и открыли возможность для применения сложного математического аппарата (тензорного исчисления , графов теории , теории матриц, операционного исчисления ) при решении разнообразных прикладных задач, в частности связанных с изучением сложных электромеханических систем, переходных электромеханических и электромагнитных процессов, Использование тензорного исчисления привело к появлению такого приёма исследования, как диакоптика, при котором данные, характеризующие всю сложную систему (например, электрическую цепь, содержащую сотни и тысячи узлов и ветвей), можно получать, рассматривая поведение её отдельных частей. Особенно эффективным стало употребление формализованных методов в сочетании с машинным проектированием, являющимся одним из перспективных направлений при рассмотрении современных задач электромеханики (в частности, задач синтеза, решаемых на основе алгебры логики и теории направленных графов). Формализованные методы используют при исследовании многих проблемных задач Э., например таких, как изучение нелинейных цепей (а также возникающих в них гармонических и субгармонических колебаний), проводимое на основе методов анализа и синтеза, разработанных ранее для линейных цепей и трудах А. М. Ляпунова , Н. М. Крылова, Н. Н. Боголюбова , Л. И. Мандельштама , Н. Д. Папалекси , А. А. Андронова и др. Важное направление современной Э. – разработка теоретических и экспериментальных методов исследований, основывающихся на подобия теории , аналоговом и физическом моделировании , теории планирования эксперимента и позволяющих решать ряд принципиальных научно-технических проблем Э. К ним, в частности, относятся вопросы совершенствования существующих способов передачи электроэнергии и разработка новых. В круг этих вопросов входят: исследования процессов, протекающих в линиях электропередачи и преобразовательных устройствах; разработка и совершенствование управляемых элементов коммутационной аппаратуры; создание полупроводниковых преобразователей, способных эффективно работать в сочетании с электромеханическими устройствами (см. Преобразовательная техника ), а также изучение возможности использования гиперпроводников и сверхпроводников в линиях электропередачи.
Большое практическое значение имеет разработка способов оптимального управления сложными электроэнергетическими системами и повышения их надёжности. Решение этих задач основывается на использовании методов моделирования и вероятности теории . Необходимое условие для повышения устойчивости и надёжности работы электроэнергетических систем – создание мощных симметрирующих устройств, статических регуляторов и другой аппаратуры, обеспечивающей оптимальные режимы работы систем.
