Badania numeryczne współczynnika sprzęgnięcia w elektromagnetycznym układzie do odzyskiwania energii elektrycznej.
Fragment książki (Rozdział w monografii)
MNiSW
20
Poziom I
| Status: | |
| Warianty tytułu: |
Numerical studies of the coupling coefficient in the electromagnetic energy
harvesting system
|
| Autorzy: | Stężycka Ewelina, Kęcik Krzysztof |
| Dyscypliny: | |
| Aby zobaczyć szczegóły należy się zalogować. | |
| Wersja dokumentu: | Drukowana | Elektroniczna |
| Język: | polski |
| Strony: | 23 - 32 |
| Efekt badań statutowych | NIE |
| Finansowanie: | Praca została sfinansowana w ramach projektu naukowego NCN OPUS18: „Teoretyczno-doświadczalna analiza możliwości definiowania charakteru sprzęgnięć elektromechanicznych w układach do odzyskiwania energii elektrycznej”, nr 2019/35/B/ST8/01068. |
| Materiał konferencyjny: | NIE |
| Publikacja OA: | TAK |
| Licencja: | |
| Sposób udostępnienia: | Witryna wydawcy |
| Wersja tekstu: | Ostateczna wersja opublikowana |
| Czas opublikowania: | W momencie opublikowania |
| Data opublikowania w OA: | 15 września 2023 |
| Abstrakty: | polski | angielski |
| W artykule przedstawiono wyniki analizy numerycznej elektromagnetycznego układu do odzyskiwania energii elektrycznej. Układ ten składał się z lewitującego magnesu wewnątrz cewki indukcyjnej. Interakcja układu mechanicznego z układem elektrycznym jest scharakteryzowana poprzez tzw. współczynnik sprzęgnięcia, który definiuje zdolność zamiany energii mechanicznej w elektryczną. Na podstawie badań doświadczalnych wyznaczono eksperymentalny współczynnik sprzęgnięcia elektro- mechanicznego, na podstawie którego opracowane własne modele matematyczne sprzęgnięć. Zapropono- wano, trzy warianty modelu sprzęgnięcia: wartość stała, funkcja liniowa i nieliniowa zależna od położenia magnesu w cewce. Badania numeryczne dynamiki układu oraz odzyskiwanej energii wykonano w programie MATLAB Simulink. Otrzymane wyniki dowiodły, że współczynnik sprzęgnięcia elektromechanicznego ma duży wpływ na oscylacje magnesu oraz stopień odzyskiwanej energii. Udowodniono, że współczynnik sprzęgnięcia może być uproszczony i traktowany jako wartość stała pod warunkiem odpowiedniego oszacowania jego wartości. Na podstawie badań numerycznych stwierdzono, że maksymalna chwilowa moc może dochodzić do 1,5 W. | |
| The article presents the results of a numerical analysis conducted on an electromagnetic system designed for harvesting electric energy. This system consisted of a magnet that levitates inside an induction coil. The interaction between the mechanical and electrical components of the system is characterized by the electromechanical coupling coefficient, which determines the system's ability to convert mechanical energy into electrical energy. Based on experimental studies, an experimental electromechanical coupling coefficient was determined. This coefficient served as the basis for developing mathematical models of the coupling coefficient. Three variants of the coupling model were proposed: a constant value, a linear function, and a non-linear function, all of which were dependent on the position of the magnet inside the coil. Numerical studies were performed using the MATLAB Simulink program to analyze the dynamics of the system and the amount of energy recovered. The results obtained demonstrated that the electromechanical coupling coefficient significantly influenced the magnet's oscillations and the amount of recovered energy. It was established that the coupling coefficient could be simplified and treated as a constant value, as long as its accurate estimation was ensured. Through numerical tests, it was determined that the maximum instantaneous power achievable could reach 1.5 W. |
