Elektrotechnika je oblast techniky související s výrobou, rozvodem, přeměnou a využitím elektrické energie , jakož i s vývojem, provozem a optimalizací elektronických součástek , elektronických obvodů a přístrojů, zařízení a technických systémů [1] . Elektrotechnika je chápána i jako technická věda , která studuje aplikaci elektrických a magnetických jevů pro praktické využití [2] [3] [4] . Elektrotechnika vznikla jako samostatná věda z fyziky na konci 19. století. V současné době elektrotechnika jako věda zahrnuje tyto vědecké obory: elektromechanika , TOE , osvětlovací technika , výkonová elektronika. Mezi obory elektrotechniky navíc často patří energetika [2] , ačkoli legitimní klasifikace [5] považuje energetiku za samostatnou technickou vědu. Hlavní rozdíl mezi elektrotechnikou a slaboproudou elektronikou je v tom, že elektrotechnika studuje problémy spojené s výkonovými velkorozměrovými elektronickými součástkami: silové vedení , elektrické pohony, zatímco v elektronice jsou hlavními součástmi počítače a další zařízení na bázi integrovaných obvodů, např. i samotné integrované obvody .schémata [6] . V jiném smyslu je v elektrotechnice hlavním úkolem přenos elektrické energie a v elektronice slaboproudé informace.
Základy rozvoje elektrotechniky položil rozsáhlý experimentální výzkum a vytvoření teorií elektřiny a magnetismu . Široké praktické využití elektřiny bylo možné až v 19. století s příchodem voltaického sloupu , který umožnil jak najít uplatnění pro otevřené zákony, tak prohloubit výzkum. V tomto období byla veškerá elektrotechnika založena na stejnosměrném proudu .
Na konci 19. století, s překonáním problému přenosu elektřiny na velké vzdálenosti pomocí střídavého proudu a vytvořením třífázového elektromotoru , se všude zavádí elektřina do průmyslu a elektrotechnika nabývá moderní vzhled, včetně mnoha sekcí, a má dopad na příbuzná odvětví vědy a techniky [4 ] .
Elektřina je jakýmsi „vyjednávacím čipem“ v oblasti přeměny a využití energie. Elektřinu lze získat mnoha různými způsoby: mechanickými (svalové, vodní, větrné, parní, generátory spalovacích motorů atd., triboelektrické[ Neznámý termín ] Piezoelektřina Villariho efekt Mandelstamův - Papalexy experiment[ co? ] ), tepelné ( termočlánky , RTG ), chemické ( galvanické baterie , akumulátory , palivové články , MHD generátory ), světelné ( fotovoltaické články, nanoantény ), biologické ( myoelektřina , elektrická rampa , elektrický úhoř ), zvuk ( mikrofony ), indukční ( antény , rectennas ), Dohrnův efekt . Zároveň lze realizovat zpětné procesy - přeměnu elektřiny na mechanickou sílu ( elektromotory , elektromagnety , magnetostrikce , MHD čerpadla , Galvaniho experimenty, elektromyostimulace ), teplo ( topná tělesa , indukční ohřev , jiskrové zapalování, Peltierovy články ), světlo, UV a IR záření ( žárovky , LED , katodové trubice), chemické procesy ( elektrochemie , plazmové hořáky , galvanizace , galvanoplastika), zvukové vlny (dynamické hlavy, piezozářiče), elektromagnetické záření (antény, magnetrony , lampy s postupnou vlnou ), elektroforéza . Stejné metody lze použít pro záznam různých parametrů průmyslových, domácích a vědeckých zařízení. Pomocí jednoho fyzikálního jevu je tedy možné uspokojit obrovskou rozmanitost lidských potřeb. To zajistilo nejširší využití elektřiny v moderním životě, průmyslu a vědeckém výzkumu.
Elektrotechnika má mnoho oborů, ty hlavní jsou popsány níže. Přestože každý inženýr pracuje ve svém oboru, mnoho z nich se zabývá kombinací několika věd.
Elektřina je věda o výrobě, přenosu a spotřebě elektřiny, stejně jako o vývoji zařízení pro tyto účely. Mezi taková zařízení patří: transformátory , elektrické generátory , topná tělesa , elektromotory , stykače , nízkonapěťová zařízení a elektronika pro řízení výkonových pohonů. Mnoho států světa má elektrickou síť , nazývanou systém elektrické energie, která spojuje mnoho generátorů se spotřebiteli energie. Spotřebitelé získávají energii ze sítě, aniž by plýtvali zdroji na výrobu vlastní energie. Energetici pracují jak na návrhu a údržbě sítě, tak i na energetických systémech připojených k síti. Takové systémy se nazývají on-grid systémy a mohou energii do sítě dodávat i spotřebovávat. Energetici také pracují na systémech off-grid, nazývaných off-grid systémy, které jsou v některých případech preferovány před systémy on-grid. Existuje vyhlídka na vytvoření družicově řízených energetických systémů se zpětnou vazbou v reálném čase, které zabrání přepětí a výpadkům napájení.
Elektromechanika se zabývá obecnými principy elektromechanické přeměny elektrické energie a jejich praktickou aplikací pro konstrukci a provoz elektrických strojů . Předměty studia elektromechaniky jsou: přeměna elektrické energie na energii mechanickou a naopak, elektrické stroje , elektromechanické komplexy a systémy. Účelem elektromechaniky je řídit provozní režimy a regulovat parametry vratné přeměny elektrické energie na energii mechanickou. Mezi hlavní oblasti elektromechaniky patří: obecná teorie elektromechanické přeměny energie; projektování elektrických strojů ; analýza přechodových procesů v elektrických strojích.
Úkolem automatických řídicích systémů (a automatizace obecně ) je modelování různých dynamických systémů a vývoj řídicích systémů, které zajistí, aby dynamické systémy fungovaly správným způsobem. K vytvoření takových zařízení lze použít elektrické obvody , digitální signálové procesory , mikrokontroléry a programovatelné logické automaty . Řídicí systémy mají širokou škálu aplikací od systémů zabudovaných v elektrárnách (jako jsou ty, které se nacházejí na komerčních letadlech ), automatech s konstantní rychlostí (nacházející se v mnoha moderních automobilech ) a CNC v obráběcích strojích až po průmyslové řídicí systémy na bázi PC . v průmyslové automatizaci .
Inženýři často využívají zpětnou vazbu při navrhování řídicích systémů. Například u vozu s automatem s konstantní rychlostí je rychlost vozidla neustále sledována a data jsou předávána systému, který podle toho upravuje výkon motoru . Pokud existuje standardní zpětnovazební systém, lze teorii řízení použít k určení, jak by měl systém reagovat na příchozí informace.