Підвищення енергоефективності п’єзоелектричних генераторів напруги
Вантажиться...
Дата
2018
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Магістерська дисертація містить основну частину на 75 аркушів, 28 ілюстрації, 23 таблиці, 2 додатки.
Актуальність теми. В даний час в усьому світі розробка, дослідження і створення п'єзоелектричних генераторів є досить актуальною і важливою проблемою, що привертає велику кількість дослідників. Інтерес до цієї проблеми обумовлений перспективою створення малогабаритних незалежних і практично невичерпних джерел живлення різних автономних пристроїв радіоелектроніки. Такі джерела перетворюють енергію вібрацій, присутніх практично скрізь, в електричну енергію і не вимагають наявності зовнішніх джерел живлення або необхідності постійних витрат на періодичну заміну батарей і на їх хімічну переробку.
Мета і задачі дослідження. Мета дослідження – підвищення енергоефективності п’єзоелектричних генераторів напруги шляхом дослідження та оптимізації їх схемних моделей. Задача дослідження – дослідити схемні моделі п’єзоелектричних генераторів напруги; розробити способи їх оптимізації з метою отримання максимальної вихідної потужності при максимальній напрузі; обрати напрями подальшого вдосконалення п’єзоелектричних генераторів напруги для підвищення їх енергоефективності.
Об’єкт дослідження. Процес перетворення механічної енергії вібрацій в електричну енергію з використанням прямого п’єзоелектричного ефекту.
Предмет дослідження. Оптимізація геометричних розмірів п’єзоелектричного віброгенератора напруги для отримання максимальної вихідної електричної потужності при максимальній напрузі в залежності від частоти та прискорення вимушених коливань, мате ріалів п’єзоелектричного перетворювача , їх механічних параметрів та опору навантаження.
Методи дослідження. Застосовувався метод електромеханічних аналогій для побудови комплексної схеми заміщення п’єзоелектричного віброгенератора та теорія чотириполюсників для виведення умов забезпечення його узгодженого режиму.
Наукова новизна одержаних результатів. В результаті застосування теорії чотириполюсників до дослідження схемної моделі п’єзоелектричного віброгенератора напруги типу кантилевер отримані нові умови забезпечення його узгодженого режиму, при яких вихідна потужність досягає максимуму. Сформульована нова оптимізаційна задача розрахунку геометричних розмірів п’єзоелектричної пластини, що максимізують вихідну напругу п’єзоелектричного віброгенератора в узгодженого режиму та встановлені нові обмеження цієї задачі.
Практичне значення одержаних результатів. Методом послідовного квадратичного програмування в середовищі Matlab були оптимізовані геометричні розміри п’єзоелектричної пластини віброгенератора напруги. У порівнянні з прототипом при тому ж значенні вихідної потужності вихідна напруга збільшена в 3.78 рази, що забезпечило підвищення к.к.д. системи перетворення енергії на 10.1%. Отримані результати дисертації впроваджено в ТзОВ «ТЕЗІС СПЕЦПРОЕКТ» , що підтверджено актом впровадження.
Опис
Ключові слова
п’єзокераміка, п’єзоелектричний віброгенератор, п’єзоелектричний ефект, біморф, кантилевер, харвестер, piezoceramic, piezoelectricity, piezoelectric vibrohenerator, piezoelectric effect, voltage, bimorf, cantilever, harvester
Бібліографічний опис
Кинкурогова, А. В. Підвищення енергоефективності п’єзоелектричних генераторів напруги : магістерська дис. : 171 Електроніка / Кинкурогова Анастасія Василівна. – Київ, 2018. – 91 с.