Caracterização de um sistema piezelétrico para geração de energia elétrica

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Kuhn, Gustavo Gomes
• Orientador(a): Lafay, Jean Marc Stephane
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Pato Branco
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
• Palavras-chave em Português: Sistemas de energia elétrica; Energia elétrica - Produção; Circuitos eletrônicos; Electric power systems; Electric power production; Electronic circuits
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1090

A presente dissertação apresenta estudo sobre a geração de energia elétrica de baixa potência utilizando materiais piezelétricos, em particular pastilhas do modelo PZT-4. O sistema adotado é do tipo viga engastada com massa na extremidade livre da viga. Tem pastilhas piezelétricas (PZT) coladas a viga, e é submetido a forças externas harmônicas, em faixas de frequência de excitação na ordem de 0~35 Hz. O gerador de energia utiliza o conceito de energy harvesting, onde se retira do meio externo, energias que seriam perdidas. O objetivo geral é caracterizar o sistema piezelétrico para geração de energia elétrica de baixa potência. Um came-seguidor (shaker) é empregado para gerar o movimento mecânico (força externa). Sobretudo, é realizado um modelamento matemático da pastilha PZT empregando o conceito de Modelo de Circuito Equivalente – ECM (Equivalent Circuit Model). Também são apresentadas algumas topologias de circuitos condicionadores do sinal AC-DC, onde o modelo empregado foi Chaveamento Híbrido Sincronizado de Extração de Energia no Indutor – HSSHI (Hybrid Synchronized Switch Harvesting on Inductor). Duas frequências de excitação foram investigadas 2,5 Hz e 19,5 Hz. Os resultados são apresentados e discutidos por meio de gráficos, tais como: resposta em frequência da aceleração, aceleração do sistema, resposta em frequência da admitância, tensão gerada, corrente elétrica, tempo de carga de capacitores e potência elétrica gerada na saída do circuito. A contribuição deste trabalho foi apresentar a caracterização do comportamento eletromecânico de um sistema piezelétrico para geração de energia elétrica para as duas frequências de excitação estudadas. A pesquisa apresenta a involução das relações entre alguns parâmetros nas duas frequências, como: resposta em frequência de excitação, com relação igual a 87,5 e relação de potência elétrica gerada igual a 1,07.