Projekti / Programi
Aplikativna elektromagnetika
01. januar 2020
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.12.01 |
Tehnika |
Električne naprave |
Elektromagnetni pretvorniki |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T190 |
Tehnološke vede |
Elektriško inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Elektromagnetna polja, električni stroji in pogoni, vetrne elektrarne, gospodinjski aparati, feromagnetni in superparamagnetni materiali, magnetni prahovi in tekočine, hipertermija, Curiejeva temperatura, ozemljila, tranzientna impedanca, ionizacija zemlje, inverzni problem, MKE, optimizacija.
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
19. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
413 |
5.092 |
4.525 |
10,96 |
| Scopus |
555 |
6.804 |
6.103 |
11 |
Raziskovalci (18)
Organizacije (1)
Povzetek
Predlagani raziskovalni program sestavljajo trije sklopi, ki so med seboj povezani in vsi naslonjeni na enotno teoretično izhodišče.
V prvem sklopu raziskav programa so predvidene raziskovalne aktivnosti na področju meritev magnetnih lastnosti snovi in njihovih odvisnosti od zunanjih vplivov. Razvijali bomo takšne postopke, ki bodo omogočali izvajanje meritev na nestandardnih in čim manjših oblikah vzorcev. Za skupino materialov s superparamagnetnimi lastnostmi v obliki prahov in tekočin bo potrebno razviti merilne sisteme, ki bodo zagotovili popolno termično ločitev merjenca od okolice in tudi od vzbujalnega sistema, ki je močan toplotni vir. Merilne postopke bomo analizirali z numeričnimi izračuni magnetnih in toplotnih polj z uporabo metode končnih elementov. To metodo bomo uporabili tudi pri razvoju in načrtovanju aplikacij, pri katerih bodo prisotni superparamagnetni materiali.
Drugi sklop raziskav programske skupine Aplikativna elektromagnetika bo usmerjen na področje raziskav elektromagnetnih pretvornikov, predvsem električnih strojev, oziroma ciljno usmerjen na specifični segment električnih strojev uporabljanih v naslednjih pomembnih sistemih: glavnih in pomožnih pogonskih sistemih za električno vleko; sistemih malih vetrnih elektrarn; sistemih za ogrevanje, klimatizacijo in prezračevanje; visoko učinkovitih industrijskih pogonskih sistemih in gospodinjskih aparatih. Klimatske spremembe in znatni napori po zmanjšanju emisij toplogrednih plinov v transportu in proizvodnji ter porabi električne energije zahtevajo uporabo inovativnih elektromagnetnih pretvornikov. Načrtovanje inovativnih električnih strojev mora slediti predvsem naslednjim ciljem: visoka energetska učinkovitost pretvorbe energije, zanesljivost delovanja, vodljivost, enostavnost, robustnost konstrukcije in nizka proizvodna cena električnega stroja.
Proces električne razelektritve, ki se začne z delnimi atmosferskimi razelektritvami v zraku in konča z razelektritvijo v zemljo skozi ozemljilo, je zelo kompleksen problem. V tem sklopu programa se bomo ukvarjali s procesom ionizacije in deionizacije v zemlji, ki se sproži pri dovolj velikih razelektritvenih tokovih. Zato bo v matematični model vključen dinamični model tega procesa. Uporabili bomo izboljšani standardni dinamični model, ki vsebuje zraven področja, kjer prihaja do ionizacije in deionizacije, še dodatno t.i. področje iskrenja in ga v standardnem dinamičnem modelu ni. Prav tako bomo vključili v dinamični model spremembo električne specifične upornosti, ki temelji na energetski bilanci ionizacije zemlje. Ker ima zemlja vrednost relativne dielektričnosti med 1 in 40 in več, v odvisnosti od vsebovane količine vlage, je potrebno pri izračunu upoštevati tudi poljski tok. Predpostavimo lahko, da se vrednost dielektričnosti lokalno v zemlji, kjer se odvija ionizacijski/deionizacijski proces spreminja, tako kot specifična upornost. Zato bo fokus dela v tem delu programa na določitvi te funkcijske odvisnosti in njenega vpliva v kombinaciji s procesom ionizacije/deionizacije na karakteristične parametre ozemljila.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave na področju aplikativne elektromagnetike so v kombinaciji z novo odkritimi elektromagnetnimi pojavi in novo razvitimi materiali izjemno intenzivne na svetovnem nivoju. Mnogi segmenti tega področja so še neraziskani, odpirajo pa se tudi novi, kot na primer:
? superparamagnetni materiali v obliki prahov ali magnetnih tekočin v smislu karakterizacije, modeliranja in obnašanja v magnetnem polju ter iskanju novih področij uporabe. Uporabnost magnetnih tekočin je že ta trenutek zelo razširjena, npr. od uporabe v medicini, do uporabe pri neporušitvenih testih, pri senzorjih, itd. Odpirajo pa se tudi nova področja, kjer se kaže potencialna možnost njihove uporabe.
? novi magnetni materiali za elektromehanske pretvornike in njim prilagojene konstrukcijske rešitve, s ciljem povečanja zmogljivosti in izkoristka pretvornikov ter pocenitve njihove proizvodnje, razvoja posebnih elektromehanskih pretvornikov za uporabo v električnih in hibridnih vozilih, pametnih stanovanjih in pametnih mestih.
? dinamični modeli ionizacijskih procesov v zemlji pri zelo hitrih atmosferskih razelektritvah preko ozemljitvenih sistemov v zemljo, vpliv elektromagnetnega polja pri razelektritvah na okolico in razvoj ustreznih zaščit elektroenergetskih in drugih objektov.
Raziskovalno delo ter pričakovani znanstveni in aplikativni rezultati programske skupine na teh področjih bodo vsekakor predstavljali korak naprej pri razvoju znanosti in stroke na omenjenih področjih, pa tudi širše, tako v domačem kot tudi svetovnem prostoru. Vsi rezultati raziskav bodo tudi objavljani, tako na konferencah kot v publikacijah različnih vrst in nivojev s posebnim poudarkom na JCR revijah. Takšno usmeritev programske skupine potrjujejo tudi njeni rezultati v preteklosti. Tako smo v obdobju trenutnega programa, od leta 2014-2019 objavili 112 člankov, ki jih COBISS uvršča v skupino 1.01 (Izvirni znanstveni članek), od tega kar 78 člankov v revijah z faktorjem vpliva (JCR) ter kar 40 v revijah iz 1 (A1), od tega 7 iz skupine, ki jih COBISS uvršča v A'' - izjemni dosežki. Na znanstvenih mednarodnih konferencah smo objavili 118 prispevkov.
Svoje znanstveno-raziskovalno in strokovno delo potrjujemo v stikih s priznanimi znanstveniki in raziskovalci ter njihovimi laboratoriji, kar omogoča pretok našega znanja tudi v širšem svetovnem merilu. Naše vključevanje v mednarodne projekte prav tako omogoča konkreten dvosmerni prenos znanja med inštitucijami.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave v okviru načrtovanega programa bodo pripomogle k povečanju konkurenčne sposobnosti slovenske elektroindustrije s produkti višje dodane vrednostji. To je za slovensko elektroindustrijo, ki je zelo kvalitetna in izrazito izvozno naravnana, nujno potrebno. Če želi ostajati konkurenčna v globalnem prostoru, mora absorbirati čim več znanja in ga v inovativnem procesu tudi uporabiti. Zato je raziskovalnemu programu aplikativna elektromagnetika osnovni cilj, da producira čim več uporabnega znanja in da tega prenese iz svojih laboratorijev v industrijsko okolje. To je programu v preteklosti vsekakor uspevalo. Vendar pa je takšna produkcija omogočena le na solidni bazi temeljnega raziskovanja. Zato je prav temeljnim raziskavam dan pomemben del v programu, ki pa se nato navezuje na aplikativne in razvojne projekte. Naši rezultati so posebej uporabni za industrijo s področij:
?elektromotorjev, elektromehanskih pretvornikov,
?stikalne tehnike, energetskih sistemov,
?merilne tehnike, raziskav elektrotehniških materialov,
?električnih gospodinjskih aparatov,
?uporabe in razvoja magnetnih tekočin,
?elektromehanskih pretvornikov v avtomobilski industriji električnih in hibridnih vozil ter plovil in malih vetrnih elektrarn,
?zmanjšanju porabe energije in povečanja proizvodnje in izvoza energetsko učinkovitih produktov,
?gradnje in razvoja novih strelovodnih in ozemljitvenih sistemov,
?zaščite pred vplivi elektromagnetnih polj na okolje.
Dodatne možnosti programa vidimo tudi v bolj intenzivnem sodelovanju na domačih strokovnih inženirskih srečanjih in prirejanjih različnih delavnic v okviru programske skupine za širšo strokovno javnost in s tem možnost vplivanja na domačo stroko ter dvig tehniške kulture in razvoja inženirske prakse v Sloveniji ter korektno informiranje laične javnosti o vplivih elektromagnetnega polja na okolico.
Pomemben prispevek članov programske skupine je tudi na visokošolskih in podiplomskih študijskih programih UM, tako na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko (FERI) kot Fakulteti za energetiko (FE). Kot nosilci predmetov skrbijo za pedagoški in raziskovalni razvoj teh področij in imajo pomembno vlogo pri vzgoji inženirskih kadrov v Sloveniji. V obdobju 2014-2019 so sodelovali kot mentorji ali somentorji pri 254 diplomah I. in II. stopnje na Bolonskem študijskem programu, in pri štirih doktoratih.
