Modelado magnético y construcción de prototipo de transmisor inalámbrico de energía eléctrica
Las recientes investigaciones de los sistemas de transferencia inalámbrica de energía eléctrica (STIE) han planteado diferentes modelos de acoplamiento, ya sean, inductivo, resonante, emisores de alta directividad, omnidireccional de radiofrecuencia. Cada sistema requiere de un circuito oscilador, a...
| Autor Principal: | Quispe Suárez, Eliana |
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| Otros Autores: | García Villalba, Juan Del Mar |
| Formato: | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| Idioma: | spa |
| Publicado: |
Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Eléctrica
2018
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://hdl.handle.net/10185/28932 |
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| Sumario: |
Las recientes investigaciones de los sistemas de transferencia inalámbrica de energía eléctrica (STIE) han planteado diferentes modelos de acoplamiento, ya sean, inductivo, resonante, emisores de alta directividad, omnidireccional de radiofrecuencia. Cada sistema requiere de un circuito oscilador, amplificador de tensión; y un circuito convertidor AC-DC [1]. En los sistemas de transferencia de energía por acople inductivo se han empleado bobinas en forma de disco, toroidal y cuadradas; con un rendimiento en potencia transferida a la carga del 75% para sistemas de carga inalámbrica de dispositivos móviles [2].
El objetivo de este proyecto es obtener el modelo electromagnético de un prototipo de bobinas cónicas bifilares. Estas bobinas fueron construidas a partir de las ecuaciones paramétricas de una hélice cónica que estructura un embobinado cónico en 3D; este modelo fue simulado en el programa Ansys Maxwell. Dado que las bobinas son bifilares se puede disponer de múltiples conexiones en los devanados de cada bobina. Al conectar el devanado primario en paralelo y el devanado secundario en serie (denotada como conexión PS), y al ubicar las bobinas en una posición vertical a una distancia de 1 cm (ver figura 1), se obtiene la máxima tensión inducia (32,5 𝑉�𝑝�𝑝�) en la bobina secundaria a una frecuencia de 259 kHz.
Se diseñó un circuito amplificador de potencia que proporciona una señal de tensión sinusoidal de 8 𝑉�𝑝�𝑝� a la bobina primaria. Al garantizar que la señal de entrada a la bobina primaria no presenta ninguna distorsión en alta frecuencia (1-100 kHz1), se realiza una simulación magnética cuasiestática 2 del modelo 2D de las bobinas cónicas.
En esta simulación es fundamental determinar el efecto electrostático que ejercen los devanados de las bobinas cónicas sobre el medio, a esta frecuencia de trabajo. Para esto, mediante la matriz de impedancia (2*2) resultante de la conexión paralelo serie y la corriente del devanado primario, se plantean las ecuaciones de tensión del circuito primario y secundario para calcular el valor de las reactancias propias de los devanados y la reactancia de acople. Con los valores de estas reactancias se hallan las capacitancias propias y la capacitancia de acople del modelo 2D de las bobinas cónicas.
Se determinó que el circuito electromagnético del modelo 2D de las bobinas cónicas bifilares establece la señal de tensión a la salida del circuito secundario. Por lo tanto, con el circuito electromagnético del modelo 2D de las bobinas cónicas, la señal de tensión a la salida del devanado secundario se aproximó a la señal de tensión adquirida en el montaje del circuito amplificador de potencia conectado a la bobina primaria, para una posición vertical de las bobinas y una conexión paralelo serie en los devanados |
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