3218343721

17

Jakkolwiek urządzenia stosowane w elektroenergetyce charakteryzują się relatywnie dużą sprawnością, to jednak całkowite straty energii systemu elektroenergetycznego są bardzo duże, a to prowadzi do szybkiego ubytku zasobów energii pierwotnej i wysokich kosztów energii elektrycznej. Podczas magnesowania blachy elektrotechnicznej, część energii ulega rozproszeniu w postaci ciepła. Dlatego też tak ważnym jest ciągłe doskonalenie właściwości materiałów magnetycznych, a szczególnie obniżania ich stratności. Nic dziwnego, że w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat badania naukowe nad stalą elektrotechniczną skoncentrowały się na udoskonaleniu urządzeń o większych mocach, co stwarza potencjalnie większe korzyści ekonomiczne. Urządzenia takie jak transformatory mocy są zasilane w sposób ciągły w dzień i w nocy i bez względu na to, czy są obciążone czy nie, występujące w nich straty rdzeniowe w takim samym stopniu obciążają źródło zasilające. Magnetyczne straty mocy w miękkich materiałach magnetycznych stanowią ponad 5% wytwarzanej energii [177], [211]. Bardzo istotne są zatem badania nad otrzymywaniem i właściwościami nowych rodzajów niskostratnych magnetyków. Przykładami takich materiałów są prezentowane w pracy ferromagnetyki amorficzne uzyskiwane poprzez gwałtowne schłodzenie ciekłego stopu metalu, charakteryzujące się nieuporządkowaną strukturą atomów oraz materiały nanokrystaliczne. Ich zastosowanie szczególnie w układach o podwyższonej częstotliwości działania pozwalają na znaczne obniżenie strat energii w rdzeniu oraz zmniejszenie gabarytów transformatorów i dławików. W ostatnich latach światowa, roczna produkcja materiałów magnetycznie miękkich wynosi ponad 6 min ton o wartości przekraczającej 50 mld Euro. Jednocześnie są one jedynie częścią systemów, których szacowana wartość jest stokrotnie wyższa [211]. Występujące w materiałach magnetycznych straty energii można zredukować poprzez ulepszenie ich podstawowych właściwości magnetycznych jak również przez poprawę ich wykorzystania w urządzeniach elektrycznych. Należy sądzić, że problematyka tych zagadnień zarówno w rozważaniach teoretycznych jak i badaniach laboratoryjnych prowadzących do wdrożeń na skalę przemysłową będzie jeszcze przez wiele lat aktualna.

Tak więc, warunkiem obniżenia strat energii w magneto wodach urządzeń elektromagnetycznych jest poznanie zjawisk zachodzących w materiałach rdzeniowych oraz umiejętność modelowania obwodów zawierających elementy magnetyczne. Ich silnie nieliniowe właściwości zdecydowanie utrudniają i komplikują możliwości określania przebiegu odpowiedzi układu na zadane wymuszenie. Z drugiej strony właśnie to modelowanie jest kluczowym procesem przy projektowaniu urządzeń z elementami magnetycznymi. Znajomość parametrów pracy urządzenia w warunkach znamionowych, zdolność symulowania zewnętrznych zaburzeń do sieci oraz określania reakcji na nie stała się jakościowym kryterium dla konstruowanego produktu. Możliwość trafnego prognozowania wartości odpowiedzi układu na czynniki wymuszające, zakłócające, czy procesy przeciążeniowe pozwala na minimalizację kosztów już na etapie fazy