Teoretyczno-doświadczalna analiza... / Politechnika Lubelska

Środki finansowe przyznane przez Narodowe Centrum Nauki na realizację projektu badawczego

Tytuł projektu: Teoretyczno-doświadczalna analiza możliwości definiowania charakteru sprzęgnięć elektromechanicznych w układach do odzyskiwania energii elektrycznej

Tytuł w j. angielskim: Theoretical-experimental analysis possibility of electromechanical couplings shaping in energy harvesting systems

Numer umowy: UMO-2019/35/B/ST8/01068

Okres realizacji: 27.07.2020 - 26.07.2023

Wartość projektu: 478.560,00 PLN

Wartość przyznanych środków: 478.560,00 PLN

Kierownik projektu: dr hab. Krzysztof Kęcik

Słowa kluczowe: indukcja elektromagnetyczna,, lewitacja magnetyczna, odzyskiwanie energii, sprzęgnięcie elektromechaniczne

Streszczenie:

Projekt badawczy dotyczy problemu sprzęgnięcia elektromechanicznego w układach składających się z różnych magnesów oraz cewek indukcyjnych stosowanych do odzyskiwania energii elektrycznej. W literaturze w tego typu układach, sprzęgnięcia elektromechaniczne jest modelowane jako stały współczynnik wyznaczany dla konkretnych wartości parametrów. Podejście takie powoduje znaczne uproszczenie badań (redukowany jest stopień swobody), a sprzęgnięcie elektromechaniczne jest uwzględniane jako tzw. tłumienie elektryczne. Ponadto, w takim podejściu pomijany jest wpływ indukcyjności cewki. Podejście takie może prowadzić do błędnych wyników szczególnie dla większych oscylacji. Głównym celem oraz nowością projektu badawczego będzie możliwość projektowania charakteru modelu sprzęgnięcia elektromechanicznego za pomocą odpowiedniego zaprojektowanego oscylującego magnesu, składającego się ze stosu mniejszych magnesów oraz materiałów obojętnie magnetycznych oraz specjalnie zaprojektowanej cewki indukcyjnej ze zmienną indukcyjnością. Będą analizowane zarówno magnesy o konstrukcjach symetrycznych jak i niesymetrycznych. Przewiduje się, że odpowiednia konstrukcja oscylującego magnesu może znacznie zmienić model matematyczny współczynnika sprzęgnięcia a także podwyższyć efektywność odzyskiwanej energii elektrycznej. Drugim celem (nowością) projektu będzie opracowanie nowych nieliniowych modeli, które będą uwzględniały zarówno parametry elektryczne jaki i konstrukcję układu elektromechanicznego. Badania wstępne wykazały, że położenie środka drgań magnesu w cewce ma znaczący wpływ na poziom odzyskanej energii elektrycznej. Opracowane modele sprzęgnięcia elektromechanicznego zostaną wykorzystane w badaniach dynamiki lewitującego magnesu (lub lewitujących magnesów) oraz wpływ na stopień odzyskanej energii elektrycznej. Proponowane w projekcie modele uwzględniają interakcję pomiędzy układami mechanicznymi oraz elektrycznymi. Dodatkowym nowym elementem w projekcie będzie analiza indukcyjności cewki zmienianej za pomocą wprowadzonego dodatkowego ferromagnetycznego rdzenia oraz kształt oscylującego magnesu (różny rozkład pól magnetycznych). Opracowane układy oraz modele sprzęgnięć elektromechanicznych zostaną zastosowane w układzie do redukcji drgań. Oczekuje się, że to podniesie efektywność odzyskiwania energii elektrycznej szczególnie w warunkach dynamicznej eliminacji drgań. Projekt badawczy jest realizowany w dyscyplina inżynieria mechaniczna.