Спецэлектрометаллургияохватывает новые процессы плавки и рафинирования металлов и сплавов, получившие развитие в 50-60-х гг. 20 в. для удовлетворения потребностей современной техники (космической, реактивной, атомной, химического машиностроения и др.) в конструкционных материалах с высокими механическими свойствами, жаропрочностью, коррозионной стойкостью и т. д. Спецэлектрометаллургия включает вакуумную дуговую плавку (см. ) , , и плазменно-дуговую плавку. Этими методами переплавляют стали и сплавы ответственного назначения, тугоплавкие металлы - вольфрам, молибден, ниобий и их сплавы, высокореакционные металлы - титан, ванадий, цирконий, сплавы на их основе и др. Вакуумная дуговая плавка была предложена в 1905 В. фон Больтоном (Германия); в промышленных масштабах этот метод впервые использован для плавки титана В. Кроллом (США) в 1940. Метод электрошлакового переплава разработан в 1952-53 в институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР. Для получения сталей и сплавов на никелевой основе особо ответственного назначения применяют различные варианты ,важнейший из которых - сочетание вакуумной индукционной плавки и вакуумно-дугового переплава. Особое место в спецэлектрометаллургии занимает вакуумная гарнисажная плавка (см. ) ,в которой источниками тепла служат электрическая дуга, электронный луч, плазма. В этих печах, применяемых для высокоактивных и тугоплавких металлов (W, Mo и другие и сплавы на их основе), порция жидкого металла в водоохлаждаемом тигле с гарнисажем используется для получения слитков и фасонных отливок.
Рудовосстановительная плавкавключает производство ферросплавов, продуктов цветной металлургии - медных и никелевых штейнов, свинца, цинка, титанистых шлаков и др. Процесс заключается в восстановлении природных руд и концентратов углеродом, кремнием и другими восстановителями при высоких температурах, создаваемых главным образом за счёт мощной электрической дуги (см. ) .Восстановительные процессы обычно являются непрерывными. По мере проплавления подготовленную шихту загружают в ванну, а получаемые продукты периодически выпускают из электропечи. Мощность таких печей достигает 100 Мва.В некоторых странах (Швеция, Норвегия, Япония, Италия и др.) на основе рудовосстановительной плавки производится чугун в или электродуговых бесшахтных печах.
Электрохимические процессы получения металлов.Г. в 1807 впервые применил электролиз для получения натрия и калия.
В конце 70-х гг. 20 в. методом электролиза получают более 50 металлов, в том числе медь, никель, алюминий, магний, калий, кальций и др. Различают 2 типа электролитических процессов. Первый связан с катодным осаждением металлов из растворов, полученных методами -выщелачиванием руд и концентратов; в этом случае восстановлению (отложению) на катоде металла из раствора отвечает реакция электрохимического окисления аниона на нерастворимом аноде.
Второй тип процессов связан с электролитическим рафинированием металла из его сплава, из которого изготовляется растворимый анод. На первой стадии в результате электролитического растворения анода металл переводится в раствор, на второй - он осаждается на катоде. Последовательность растворения металлов на аноде и осаждения на катоде определяется .Однако в реальных условиях потенциалы выделения металлов существенно зависят от величины водорода на соответствующем металле. В промышленных масштабах рафинируют цинк, марганец, никель, железо и другие металлы; алюминий, магний, калий и др. получают электролизом расплавленных солей при 700-1000 °С. Последний способ связан с большим расходом электроэнергии (15-20 тыс. квт· ч/т) по сравнению с электролизом водных растворов (до 10 тыс. квт· ч/т) .
Лит.:Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 6 изд., М., 1970; Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Еднерал Ф. П., Электрометаллургия стали и ферросплавов, 4 изд., М., 1977.
В. А. Григорян.
Электрометр
Электро'метр(от и ) ,прибор, предназначенный для измерения разностей электрических потенциалов, небольших электрических зарядов, очень малых токов (вплоть до 10 -15 а) и других электрических величин, когда необходимо обеспечить пренебрежимо малое потребление энергии измерительным прибором. Э. представляет собой с тремя электродами, находящимися в общем случае под разными потенциалами. Наиболее распространены струнные и квадрантные Э., применяемые для измерения напряжения.
В наиболее простом струнном Э. измеряемое напряжение подаётся на платиновую нить (струну) и неподвижные электроды ( рис. а , б ) .Под действием сил электрического поля нить прогибается; перемещение нити, служащее мерой измеряемой величины, наблюдают в ,что обеспечивает достаточно высокую чувствительность прибора. Для повышения чувствительности струнного Э. на его неподвижные электроды накладывают дополнит. напряжение (50-100 вотносительно земли) такого же рода (постоянное или переменное) и той же частоты, что и измеряемое ( рис. в ) .Чувствительность струнного Э. достигает 300-500 ммна 1 в/м.Квадрантные Э. состоят из подвижной части в виде тонкой и лёгкой металлической пластинки - бисектора, называемого обычно «бисквитом», и связанного с ним зеркала, подвешенных на кварцевой нити, и неподвижной части - цилиндрической металлической коробки, разрезанной на четыре равные части - квадранты. При наличии разности потенциалов на квадрантах между ними и бисектором возникают электростатические силы взаимодействия, отклоняющие подвижную часть Э. в ту или др. сторону. По углу отклонения бисектора при известном его потенциале судят о величине разности потенциалов квадрантов; если же известна последняя, то можно определить потенциал бисектора. Чувствительность квадрантного Э. - до 5000 ммна 1 в/м.Разновидность квадрантного Э. - бинантный Э. (неподвижная часть такого Э. разрезана на две части - бинанты).
Лит.:Курс электрических измерений, под ред. В. Т. Прыткова и А. В. Талицкого, ч. 1, М. - Л., 1960; Векслер М. С., Электростатические приборы, М. - Л., 1964; Основы электроизмерительной техники, под ред. М. И. Левина, М., 1972.
Струнный электрометр: а - схема устройства: б, в - схемы включения; 1 - струна (платиновая нить); 2 - электроды; 3 - микрометрический винт, регулирующий натяжение струны (чувствительность прибора); Е - источник дополнительного напряжения.
Электрометрическая лампа
Электрометри'ческая ла'мпа, ,используемая в радио- и электроизмерительных приборах для усиления и измерения малых токов (до 10 -14 а) в цепях с очень высоким электрическим сопротивлением. Конструктивно Э. л. выполняется в виде (одинарного или двойного), ,или .Катод Э. л. обычно оксидный, прямого либо косвенного накала. Главная особенность Э. л. - высокое входное сопротивление, определяемое требованием получения малых токов управляющей сетки при её отрицательном потенциале. Появление сеточного тока в Э. л. связано с конечным значением сопротивления электрической изоляции сетки (сопротивлением утечки сетки); остаточных газов в баллоне лампы; сетки; с поверхности сетки, обусловленной внешним освещением, тепловым излучением нагретого катода, мягкими ,возникающими при торможении электронов на аноде. Используя различные конструктивно-технологические меры (важнейшие из которых - снижение температуры катода до 750-800 К; уменьшение анодного напряжения до значений, меньших потенциала ионизации остаточных газов, обычно до 10-12 в; уменьшение размеров управляющей сетки и обеспечение её высокой электрической изоляции), сеточный ток Э. л., обусловленный указанными факторами (кроме последнего), можно снизить до 10 -15 аи меньше. Однако получение малых сеточных токов при удовлетворительных значениях таких основных параметров Э. л., как крутизна её сеточной характеристики и коэффициент усиления, затруднено главным образом из-за фотоэлектронной эмиссии, вызванной мягким рентгеновским излучением. Так, при сеточном токе 10 -15 акрутизна сеточной характеристики обычно не превышает 100-120 мка/в, а коэффициент усиления - 1,5; у так называемых полуэлектрометрических ламп, работающих при сеточном токе около 5Ч10 -11 а,эти параметры составляют соответственно 1 ма/ви 25-30. Диапазон измеряемых значений тока (отношение его предельных значений) у Э. л. обычно около 100; у разновидности полуэлектрометрической лампы - так называемой логарифмической Э. л. (с характеристикой, обеспечивающей получение на выходе сигнала, пропорционального логарифму входного тока) он может достигать 10 8.
Лит.:Заруцкий Ю. Ф., Современные электрометрические лампы, их возможности и пути развития, «Электровакуумная техника», 1968, в, 45; Кауфман М. С., Палатов К. И., Электронные приборы, 3 изд., М., 1970.
М. С. Кауфман.
Электромеханическая обработка
Электромехани'ческая обрабо'тка,разновидность электрофизических методов обработки. Основана на механическом ударном импульсном воздействии ( ) или на непосредственном преобразовании предварительно накопленной электрической энергии в механическую работу деформации (магнитоимпульсная обработка). См. .
Электромеханический преобразователь
Электромехани'ческий преобразова'тель,устройство для преобразования механических перемещений (колебаний) в изменение электрического тока или напряжения (электрический сигнал) и наоборот. Применяются главным образом как исполнительные устройства систем автоматического регулирования (управления) и в качестве датчиков механических перемещений в автоматике и измерительной технике. По принципу преобразования различают резистивные, электромагнитные, магнитоэлектрические, электростатические Э. п.; по типу выходного сигнала - аналоговые и цифровые (с непрерывными и дискретными выходными сигналами). Для оценки Э. п. учитывают его статической и динамической характеристики, чувствительность (или коэффициент передачи) преобразования Е =D у/D х(где D у- изменение выходной величины упри изменении входной величины хна Дж), рабочий диапазон частот выходного сигнала, статическую ошибку (погрешность) сигнала, статическую ошибку (погрешность) преобразования. Примером Э. п. могут служить измерит, механизм , , , .
Лит.:Электрические измерения неэлектрических величин, под ред. П. В. Новицкого, 5 изд., Л., 1975.
Электромиография
Электромиогра'фия(от , и ) ,метод исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих в скелетных мышцах животных и человека при возбуждении мышечных волокон. У человека осуществлена впервые в 1907 немецким учёным Г. Пипером. Амплитуда колебаний потенциала мышцы обычно не превышает нескольких милливольт, а их длительность - 20-25 мсек,поэтому Э. проводят с помощью усилителя и малоинерционного регистратора; кривая, записанная на фотобумаге, фотоплёнке и т. п., называется электромиограммой (ЭМГ). В Э. могут быть выделены 3 основных направления исследования. Первое из них - Э. с помощью введённых в мышцу игольчатых электродов, которые вследствие небольшой отводящей поверхности улавливают колебания потенциала, возникающие в отдельных мышечных волокнах или в группе мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном. Это позволяет исследовать структуру и функцию двигательных единиц. Второе направление - Э. с помощью накожных электродов, которые отводят так называемую суммарную ЭМГ, образующуюся в результате интерференции колебаний потенциала многих двигательных единиц, находящихся в области отведения. Такая ЭМГ отражает процесс возбуждения мышцы как целого. Так называемая стимуляционная Э. - регистрация колебаний потенцала, возникающих в мышце при искусственной стимуляции нерва или органов чувств. Таким образом исследуется нервно-мышечная передача, рефлекторная деятельность двигательного аппарата, определяется скорость проведения возбуждения по нерву. Э. даёт возможность судить о состоянии и деятельности не только мышц, но и нервных центров, участвующих в осуществлении движений. Э. применяют в физиологии при изучении двигательной функции животных и особенно человека, а также в прикладных науках - физиологии труда и спорта, в инженерной психологии (например, при исследовании утомления, выработки двигательного навыка).
Р. С. Персон.
Э. как эффективный метод диагностики ряда нервно-мышечных заболеваний широко применяется в невропатологии и некоторых других областях медицины. Э. используется также для оценки функционального состояния двигательного аппарата при восстановлении нарушенной двигательной функции в ортопедии и протезировании.
Лит.:Персон Р. С., Электромиография в исследованиях человека, М., 1969; Юсевич Ю. С., Очерки по клинической электромиографии, М., 1972; Байкушев Ст., Манович З. Х., Новикова В. П., Стимуляционная электромиография и электронейрография в клинике нервных болезней, М., 1974; Коуэн Х., Брумлик Дж., Руководство по электромиографии и электродиагностике, пер. с англ., М., 1975.
Электромиограммы при различных способах отведения потенциалов: а - игольчатый электрод; потенциалы двигательной единицы при слабом сокращении мышцы; б - накожные электроды; интерференционная электромиограмма при умеренном сокращении мышцы.
Электромобиль
Электромоби'ль,автомобиль с тяговым электродвигателем, получающим питание от батареи (БА), чаще всего свинцово-кислотных или железоникелевых щелочных. В начале 20 в. Э. использовались в Западной Европе и США в качестве такси, почтовых фургонов, коммунальных машин, а также как легковые автомобили. Первый в России самодвижущийся экипаж был аккумуляторным (И. Романов, 1899). На Э. впервые была достигнута скорость 100 км/ч(К. Женатци, Франция, 1898). Достоинства Э.: бездымность, бесшумность, простота управления. Однако ограниченные скорость и запас хода из-за низкой энергоёмкости (около 20 вт· ч/кг) и большой массы БА сдерживали развитие Э. Начиная с 60-х гг. в связи с загрязнением воздуха и усилением шума от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) Э. вновь получают распространение на городском транспорте, чему способствуют небольшой средний суточный пробег автомобилей в городе (до 100 км) ,ограничение скорости до 60 км/чи возможность организации сети зарядных станций для БА. К тому же энергоёмкость аккумуляторов возросла до 50 вт· ч/кг,а у подготовляемых к массовому производству никель-цинковых и других аккумуляторов даже до 100 вт· ч/кг.Согласно прогнозам, к концу 20 в. Э. займут ведущее место в городском автотранспорте.
Современные Э. - специально рассчитанная на городскую эксплуатацию конструкция с облегчёнными (для компенсации массы БА) ходовой частью и кузовом, особой трансмиссией и удобным для смены БА её расположением. Ток от БА, находящейся, как правило, в 1-2 контейнерах под кузовом Э., идёт к двигателю через систему тиристорных блоков управления. При использовании двигателя переменного тока в систему включают его преобразователь. Двигатель ставят либо в блоке с ведущим мостом спереди или сзади, либо спереди- с карданным приводом от него к заднему мосту ( рис. 1 ), либо (2-4 двигателя) в колёсах. Восстановление запаса энергии производят на большинстве Э. заменой БА с помощью особых тележек. В СССР созданы образцы грузовых Э., предназначенные для перевозки продуктов и почты в крупных городах. Такой Э. грузоподъёмностью 500 кгсо свинцово-кислотными аккумуляторами имеет запас хода без подзарядки 80 кми развивает скорость до 70 км/ч.В Э. конструкции ВНИИ электромеханики и некоторых зарубежных Э. имеются устройства для рекуперации электроэнергии (например, при рекуперативном торможении, езде накатом и на спусках) и для подзарядки БА (без съёма её с Э.) от городской трёхфазной электросети. Для устранения сложной пускорегулирующей аппаратуры в Э. иногда сочетают электродвигатель с автомобильной гидротрансмиссией, которая регулирует тяговое усилие и скорость движения. Существуют также т. н. «гибридные» Э. с ДВС, работающим на постоянном малотоксичном режиме, генератором, приводимым от него тяговым электродвигателем и небольшой БА ( рис. 2 ). ДВС служит для движения с установившейся скоростью и подзарядки БА, а последняя - в качестве дополнительного источника энергии для разгона Э., преодоления подъёмов, обгона. Сложность «гибридных» Э. и наличие в них, хоть и малотоксичного, ДВС ограничивают их распространение. Наряду с предотвращением загрязнения воздуха и уменьшением шума в городах внедрение Э. обеспечивает экономию жидкого топлива.
Лит.:Ставров О. А., Электромобили, М., 1968; Долматовский Ю. А., Электромобиль, «Моделист-конструктор», 1977, № 11.
Ю. А. Долматовский.
Рис. 1. Схема устройства советского электромобиля НИИАТ (Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта): 1 - акселератор; 2 - включатель; 3 - розетка для подзарядки; 4 - служебный аккумулятор; 5 - тяговый электродвигатель; 6 - редуктор трансмиссии; 7 - контейнеры с тяговой батареей аккумуляторов (заливкой показаны используемые серийные агрегаты).
Рис. 2. «Гибридный» электромобиль (электробус) «Даймлер - Бенц»: 1 - контейнеры с тяговыми аккумуляторными батареями; 2 - блоки управления; 3 - редуктор; 4 - тяговый двигатель; 5 - вспомогательный двигатель и вентилятор для охлаждения тягового двигателя; 6 - дизель с электрогенератором; 7 - компрессор усилителя рулевого управления; 8 - устройство для вентиляции батарей.
Электромонтажные работы
Электромонта'жные рабо'ты,специальные строительные работы, выполняемые при возведении и реконструкции зданий и сооружений различного назначения и связанные с электрических сетей (воздушных и кабельных линий электропередачи, токопроводов, электропроводов и др.) и электрооборудования (электрических машин, распределительных пунктов, пультов управления и др.). Э. р. обычно проводятся в 2 этапа. Первый этап, осуществляемый одновременно с общестроительными работами, включает установку крепёжных (закладных) деталей в строительных элементах для последующего крепления к ним электрооборудования и электромонтажных конструкций, укладку в фундаментах и перекрытиях зданий (сооружений) труб для электропроводок, устройство в стенах гнёзд для розеток и выключателей и т. п. При этом укрупнительная сборка электрооборудования и кабельных конструкций, изготовление трубных блоков, стендовая заготовка проводов и кабелей для осветительных сетей и других производятся вне монтажной зоны в специально оборудованных мастерских электромонтажных заготовок (МЭЗ). На втором этапе Э. р. осуществляются транспортировка, установка в проектное положение, сборка электрооборудования и электромонтажных конструкций, прокладка кабелей и проводов и присоединение их к смонтированному электрооборудованию. Э. р. завершаются пусконаладочными работами, из которых наиболее сложной является наладка устройств и систем автоматического управления .
Механизация Э. р. обеспечивается применением строит, машин и механизмов общего назначения (например, автопогрузчиков, подъёмников, автокранов и т. п.), а также специализированных электромонтажных механизмов, приспособлений и инструментов.
Сокращение сроков и повышение производительности труда при Э. р. обеспечиваются, в первую очередь, применением индустриальных методов монтажа электрооборудования, доставкой к месту Э. р. электромонтажных конструкций и элементов электрических сетей укрупнёнными узлами и блоками, изготовленными и собранными в МЭЗ. Уровень индустриализации Э. р. в значит, мере обусловлен объёмом промышленного производства комплектного электрооборудования и электрических сетей, имеющих высокую степень монтажной и наладочной готовности. Одно из основных направлений дальнейшей индустриализации Э. р. - применение объёмных электротехнических устройств (например, помещений станций управления электроприводами, городских трансформаторных подстанций), поставляемых промышленностью с полностью смонтированным и налаженным электрооборудованием; при этом Э. р. сводятся к установке таких устройств и присоединению их к внешним электрическим сетям.
Лит.:Справочник по монтажу электроустановок промышленных предприятий, 2 изд., кн. 1-2, М., 1976; Строительные нормы и правила, ч. 3, гл. 33 - Электротехнические устройства. Правила производства и приемки работ, М., 1977.
Е. М. Феськов, Я. М. Боязный.
Электромузыкальные инструменты
Электромузыка'льные инструме'нты,музыкальные инструменты, в которых создаются управляемые исполнителем электрические колебания, возбуждающие громкоговоритель. Источником таких колебаний служит генератор того или иного вида. К Э. и. относят также обычные инструменты, механические колебания вибраторов которых (например, струн электрогитары) с помощью адаптера преобразуются в электрические. Преимущественная область применения Э. и. - эстрадные ансамбли.
В одних Э. и. применяются электронные генераторы с плавно меняющейся частотой (т. н. инструменты со свободной интонацией). Выбор точной высоты каждого звука зависит от исполнителя, который может плавно сё менять, скользя пальцем по особой линейке - грифу, или, как в первом инструменте этого вида - терменвоксе, перемещая руку в воздухе перед специальной антенной. Это инструменты одноголосные, редко двухголосные. Достоинство таких инструментов - возможность очень выразительного исполнения мелодии; недостаток - невысокая стабильность строя.
В других Э. и., обычно клавишных многоголосных, имеется набор генераторов, настроенных каждый на особую частоту (это так называемые инструменты с фиксированным строем). Наряду с электронными генераторами применяются электромеханические с зубчатыми колесиками, вращающимися в поле электромагнитов, фотоэлектрические с периодическим затенением светового луча, действующего на фотоэлемент, и т. п. Громкость звука управляется чаще всего педалью. Э. и. снабжают специальными устройствами для придания звукам музыкальных качеств, таких, как тембр, вибрато, мягкая атака и затухание (нерезкое включение и выключение звуков), легато (плавный переход от одного звука к другому).
Определённость тембров звуков обеспечивается двумя путями. Первый - соблюдение фиксированных отношений между амплитудами гармонических обертонов разных номеров. Для этого, например, выбирают некоторую форму кривой колебаний, различающуюся для звуков разной высоты только масштабом времени, а для звуков разной силы - масштабом амплитуд. Пользуются также синтезированием тембров, подмешивая к колебаниям основной частоты колебания от других генераторов того же инструмента, соответствующие набору гармонических обертонов. Другой путь создания тембров - введение резонансных контуров (фильтров), усиливающих обертоны генерируемых колебаний в определённых областях частот (т. н. формантные области). Конструкции инструментов позволяют создавать в каждом из них разнообразные тембры и переключать их по ходу исполнения. Для имитации вибрации голоса и исполнения «вибрато» на смычковых инструментах применяется модуляция высоты звука с частотой 5-6 гц.Щелчки, возникающие при резких включениях и выключениях звуков, смягчаются либо использованием регулятора громкости (педали), либо с помощью особых устройств, регулирующих переходные процессы в генераторах.
Лит.:Корсунский С. Г., Симонов И. Д., Электромузыкальные инструменты, М.-Л., 1957; Володин А. А., Электронные музыкальные инструменты, М., 1970; Crowhurst N. Н., Electronic musical instruments, [s. 1.], 1971.
Г. А. Гольдберг.
«Электрон»
«Электро'н»,наименование серии советских искусственных спутников Земли (ИСЗ) для исследования радиационного пояса Земли, космических лучей, химического состава околоземного космического пространства, коротковолнового излучения Солнца и радиоизлучения галактики, микрометеоритов и др. «Э.-1» и«Э.-3» имели массу 350