Исследование методики беспроводной передачи энергии

В настоящей выпускной квалификационной работе проведено изучении технологии беспроводной передачи энергии между двумя катушками. Несмотря на то что, данная технология в России не имеет должно уровня исследования и описания, она является перспективной в развитии интеллектуальных систем.
В первом разделе рассмотрены основные методы беспроводной передачи энергии, основные преимущества и недостатки. Немало важную роль играет применение каждого из этих методов в реализации в повседневной жизни, будто это промышленная сфера или наукоемкая отрасль.
Наиболее перспективным методом изучения беспроводной передачи энергии является метод электромагнитной индукции при условии возникновения резонанса между индуктивно связанными контурами. Установлено, что индуктивно-связанные контура могут иметь сильную или слабую связь, которая характеризуется коэффициентом связи к, зависящим от геометрии катушек, их конфигурации и взаимного расположения. Установлено, что важным свойством индуктивно связанных цепей является их добротность, которое характеризует «избирательные свойства цепей». Чем больше добротность контура, тем лучшей селективностью обладает контур. В работе рассматривается система, имеющая слабую связь контуров, когда величина kQ<<1, т.к. селективность цепи сводится в малую ширину полосы пропускания контура.
Для моделирования беспроводной передачи энергии использовался программный пакет Comsol Multiphysics, основанный на методе конечных элементов, с целью выявления основных параметров передающей и приемной катушки в зависимости от диапазона частот. Т.к. моделирование проходило в высокочастотном диапазоне, учитывалось явление скин- эффекта. По результатам моделирования, видно, что при увеличении частоты плотность распределения тока у поверхности катушки возрастало и не охватывало основную часть поперечного сечения проводника. Для вычисления в частотном диапазоне индуктивности и активного сопротивления катушки построены поля вектора магнитного потенциала A для разных конфигураций катушек по уравнению Гельмгольца. Погрешность при расчете индуктивности экспериментальным и аналитическим путем составляет меньше 2%, что свидетельствует о правильности расчетах. Таким образом, создан алгоритм, позволяющий моделировать электромагнитные поля и проводить сложные вычисления параметров катушек при учете их сложной конфигурации и взаимного расстояния между ними.
На заключительном этапе работы проведены исследования по передаче энергии с передающей катушки на приемную катушку, в результате чего получили график, на котором четко прослеживается максимум передаваемой мощности в приемную катушку при резонансной частоте. Расчет резонансной частоты, проведенный в разделе 2, удовлетворительно совпал с резонансной частотой при максимальной передаче мощности (рис. 36). Работа требует дальнейших исследований для сведения ошибки к минимуму.
Так как методика по определению передаваемой мощности беспроводным путем еще до конца не исследована, стоит отметить важность проведения данных исследований, т.к. век высоких технологий переживает бурную революцию, как за рубежом, так и в России.


Купить