Estudo da transferência de energia por acoplamento eletromagnético por circuitos ressonantes utilizando amplificador classe E

• Autor(a) principal: Ribeiro, Ayslan Cristiano
• Data de Publicação: 2016
• Outros Autores: Santos, Eduardo Sidnei
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10148
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOS; Energia elétrica - Transmissão; Amplificadores de potência; Métodos de simulação; Ondas eletromagnéticas; Circuitos elétricos; Engenharia elétrica; Electric power transmission; Power amplifiers; Simulation methods; Electromagnetic waves; Electric circuits; Electric engineering

O presente trabalho apresenta o projeto e implementação de um protótipo para a transmissão de energia sem fio por acoplamento eletromagnético utilizando o fenômeno da ressonância. O sistema estudado tem a possibilidade de utilização em diversas aplicações, tais como a alimentação de iluminação LED e dispositivo de carregamento de celulares. O protótipo possui duas unidades base, sendo o circuito primário (emissor) constituído por um amplificador de potência classe E operando a uma frequência de aproximadamente 200 kHz e o circuito secundário (receptor) formado por uma bobina ressonante (paralelo) e um circuito de retificação, filtro e regulação da tensão entregue à carga. São demonstrados os cálculos de projeto para dimensionamentos dos componentes das duas unidades (emissor e receptor). Após a etapa de projeto, são apresentadas as simulações de operacionalização, verificando as curvas e características de funcionamento do mesmo. Em seguida, são expostos os procedimentos de montagem e ensaios de validação com variação de parâmetros (frequência e distância entre as bobinas) e verificação das modificações nos valores das grandezas elétricas. Os ensaios realizados apontam uma eficiência global de aproximadamente 25 % para alimentação de uma barra de LED à uma distância de 4 cm, sendo a eficiência máxima encontrada de aproximadamente 50 % à uma distância de 2 cm. Para a alimentação do circuito de carregamento de celulares, verificou-se uma eficiência global de 11% para a distância de 4 cm (circuito operando à 180 kHz) e 23 % para a distância de 1 cm (circuito operando à 200 kHz. Verificou-se que o circuito tem sua melhor operação para a frequência de 195 kHz e pode alimentar cargas para uma distância de até 10 cm (barra LED) e 4 cm (celular) com alimentação de entrada em 5 Vcc.