2277150258

w bioinżynierii) do około 1800 MW (generatory w elektrowniach). Także znaczy zakres obejmują znamionowe prędkości obrotowe - od ułamka obrotu na minutę do ponad 300 000 obr/min. Natomiast w przypadku maszyn o ruch liniowym prędkości przesuwu części ruchomej są w przedziale od około 1 m/min do około 10³ m/min [93]. Zakresy napięć znamionowych maszyn obejmują wartości od około 1 V do 110 kV. Co więcej, przewiduje się budowę generatorów o napięciu do 200 kV. Szeroki jest również zakres częstotliwości napięć i prądów znamionowych (50 Hz -:-200 kHz) [15, 93].

Transformatory energetyczne, o ponad stuletniej historii, są integralnym elementem systemu elektroenergetycznego: obniżają radykalnie straty transportu i rozdziału energii elektrycznej, warunkując ekonomiczną pracę systemu elektroenergetycznego [93]. Moc znamionowa największych współczesnych transformatorów przekracza 1000 MVA, a najwyższe znamionowe napięcie osiągają 1000 kV. Warto zauważyć, że moc zainstalowanych transformatorów w systemie elektroenergetycznym w Polsce przekroczyła już 100 000 MVA - około trzykrotnie więcej niż suma mocy generatorów [93].

Najwcześniej wynaleziono maszyny elektrostatyczne oraz maszyny działające na zasadzie indukcji elektrycznej. Stosowane są one nadal w aparaturze fizycznej i zasilaczach wysokiego napięcia (np. radiostacji na statkach/okrętach). Później wynaleziono maszyny elektryczne działające na zasadzie zjawiska indukcji elektromagnetycznej - stanowią one przeważającą większość maszyn elektrycznych [93] ¹. W ostatnich latach zbudowano maszyny piezoelektryczne - wykorzystujące zjawisko elektrostrykcji we wzbudnikach zbudowanych z materiałów piezoelektrycznych [15, 39, 93]. W maszynach piezoelektrycznych część ruchoma jest dociskana do części nieruchomej. Ze względu na wysoką częstotliwość napięcia zasilania (jednofazowe lub wielofazowe), nazywane są także maszynami ultrasonicznymi. Kolejną grupę stanowią różne odmiany maszyn pracujących na zasadzie zjawisk magnetostrykcyjnych. Z kolei w technice kosmicznej stosuje się silniki pracujące na zasadzie odrzutu jonowego przy wysokim napięciu. Charakteryzują się one precyzyjnym generowaniem siły lub momentu obrotowego o względnie małej wartości. Ten krotki przegląd maszyn elektrycznych nie jest pełny; można prognozować wynalezienie kolejnych maszyn działających na jeszcze innych zasadach, np. na podstawie zjawisk termoelektrycznych [93].

Kolejny etap zawansowanego rozwoju maszyn elektrycznych związany jest z mechatroniką -techniką synergicznego projektowania maszyn i procesów, zdolnych do inteligentnych zachowań [61]. Mechatronika wyłoniła się stosunkowo nagle z maszyn elektrycznych (elektromechaniki) w wyniku postępu technicznego w energoelektronice, mikroelektronice i technice komputerowej. Znamienne dla mechatroniki jest nierozłączne, powiązanie mechaniki, elektromechaniki, elektrodynamiki technicznej, elektroniki, informatyki, myślenia systemowego i ekonomii. W procesie realizacji syste-mów/urządzeń mechatroniki stosuje się metody inżynierii współbieżnej. Należy zauważyć, że przetwornik elektromechaniczny stanowi integralną część projektowanego systemu - projektowanie przetwornik zaczyna się od podstaw. Aby osiągnąć efekt synergii w projektowanym systemie, nie jest możliwe zastosowanie seryjnie produkowanych maszyn elektrycznych, tzw. „maszyn z półki producenta". Stawia to nowe wyzwania przed konstruktorami maszyn elektrycznych.

1.4. Nauczanie maszyn elektrycznych

W publikacji [118] Prof. Janusza Turowskiego czytamy: „Problem - doskonalenia treści i form kształcenia jest tak stary jak samo szkolnictwo i przypuszczalnie trudno byłoby znaleźć nauczyciela akademickiego, dla którego rzecz ta nie byłaby przedmiotem stałej troski i dążeń do ulepszeń. Gorzej jest z trafnym wyborem całościowej koncepcji kształcenia i nieustanne dyskusje potwierdzają tylko pogląd, że zadanie znalezienia idealnego modelu nauczania nie ma jednoznacznego i obiektywnego rozwiązania. Zbyt wiele występuje tu elementów subiektywnych i przypadkowych lub wręcz przeciw-

1

Maszyny elektryczne bazujące na energii pola elektrycznego są rzadko stosowane do elektromechanicznego przetwarzania energii. Jednym z powodów jest osiągalna współcześnie względnie niska gęstość energii pola elektrycznego - około 10 000 razy mniejsza niż w przypadku gęstość energii pola magnetycznego.