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Estudo e projeto de um sistema de transferência de energia elétrica sem fio com compensação capacitiva e baseado no transformador de bobinas em espirais planas fracamente acopladas (2018)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: MORET, ALEXANDRE HOTZ - EP
  • USP Schools: EP
  • Subjects: ENERGIA ELÉTRICA; TRANSFORMADORES E REATORES
  • Language: Português
  • Abstract: Recentemente os sistemas de transferência de energia sem fio WPT (do inglês Wireless Power Transfer) têm sido amplamente estudados com o propósito de alimentar eficientemente diversos tipos de cargas através de técnicas específicas, dentre elas destaca-se a transferência capacitiva de potência CPT (do inglês Capacitive Power Transfer) e a transferência indutiva de potência IPT (do inglês Inductive Power Transfer), sendo esta última objeto deste estudo. Em um sistema de transferência indutiva de potência a carga é alimentada através de um transformador fracamente acoplado. Em função do elevado espaçamento entre as bobinas primária e secundária, da ausência de núcleo magnético, ou o emprego do núcleos divididos e separados por um grande entreferro, o transformador apresenta alta reatância de dispersão e baixa reatância de magnetização, o que resulta em elevadas correntes, baixa eficiência e regulação da tensão ruim quando houver variação da carga. Com o intuito de aumentar a eficiência e melhorar a regulação de tensão (ou corrente) são aplicadas compensações capacitivas em ambos os lados do transformador, elevando o número de elementos reativos, o que dificulta a compreensão do seu comportamento. Adicionalmente, as diversas configurações geométricas possíveis para a construção das bobinas dificultam a otimização do projeto de transferência indutiva de potência. Esta dissertação analisa e compara as estratégias de compensação série-série (SS) e série-paralela (SP) sob diversos pontos de vista, identificando pontos de operação relevantes nos quais o sistema atua como uma fonte de corrente ou de tensão em malha aberta, modela os elementos que constituem um sistema de transferência indutiva de potência para alcançar à eficiência requisitada. Adicionalmente este trabalho lista osimpactos na fonte e na carga quando do desvio das condições nominais de operação e dá diretrizes que permitem escolher os elementos de um sistema IPT. Na sequência esta dissertação propõe as diretrizes para a construção do transformador com valores predefinidos de fator de qualidade, indutâncias próprias e fator de acoplamento. Por fim, o presente trabalho dimensiona e confecciona alguns sistemas IPT a partir de uma lista de especificações, usando uma metodologia de projeto baseada em fórmulas aproximadas e a valida experimentalmente.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 26.10.2018
  • Acesso online ao documento

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    • ABNT

      MORET, Alexandre Hotz; MATAKAS JUNIOR, Lourenço. Estudo e projeto de um sistema de transferência de energia elétrica sem fio com compensação capacitiva e baseado no transformador de bobinas em espirais planas fracamente acopladas. 2018.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2018. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-05022019-084255/pt-br.php >.
    • APA

      Moret, A. H., & Matakas Junior, L. (2018). Estudo e projeto de um sistema de transferência de energia elétrica sem fio com compensação capacitiva e baseado no transformador de bobinas em espirais planas fracamente acopladas. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-05022019-084255/pt-br.php
    • NLM

      Moret AH, Matakas Junior L. Estudo e projeto de um sistema de transferência de energia elétrica sem fio com compensação capacitiva e baseado no transformador de bobinas em espirais planas fracamente acopladas [Internet]. 2018 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-05022019-084255/pt-br.php
    • Vancouver

      Moret AH, Matakas Junior L. Estudo e projeto de um sistema de transferência de energia elétrica sem fio com compensação capacitiva e baseado no transformador de bobinas em espirais planas fracamente acopladas [Internet]. 2018 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-05022019-084255/pt-br.php

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