COMPENSAÇÃO CAPACITIVA EM UM SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA SEM FIO

Resumo

A transmissão de energia sem fio está sendo amplamente utilizada em situações onde o uso de fios não é viável ou torna o sistema mais complexo. Sendo empregada em diversas aplicações como, por exemplo, carregar baterias de carros elétricos, celulares, drones e em dispositivos biomédicos implantáveis. Este trabalho possui aplicação na área da biomédica, sendo uma das possíveis aplicações à área neonatal. Os atuais equipamentos que monitoram recém-nascidos enfermos possuem muitos fios, assim quando os responsáveis tocam na criança acabam machucando a pele dos mesmos. Portanto, ao invés de ter vários sensores com fios conectados à criança, o objetivo é subtítulos por sensores sem fio, para não machucar a pele do bebê [1]. Visto isso, neste trabalho será apresentada uma análise da compensação capacitiva em um sistema de transmissão de energia sem fio. Para este estudo, utiliza-se o método de acoplamento indutivo ressonante, este método consiste na análise da Lei de Faraday-Lenz da indução a qual diz que um campo magnético variável induz uma corrente sobre uma espira inserida neste campo, além disso, adiciona-se o efeito da ressonância neste sistema. Esse efeito é interpretado como o momento em que as reatâncias indutivas e capacitivas se anulam mutuamente [2]. Portanto, para atender o teorema da máxima transferência de potência utiliza-se do efeito da ressonância, adicionando uma reatância capacitiva. Esta irá compensar as reatâncias indutivas das bobinas, fornecendo deste modo uma potência entregue para a carga mais elevada e garantindo a eficiência energética no sistema. Com as bobinas são magneticamente acopladas adiciona-se capacitores de acoplamento para maximizar a transmissão de energia entre as bobinas, fazendo com que o sistema tenha semelhança a um sistema puramente resistivo. Para isto, será realizada a análise com diferentes formas geométricas das bobinas, sendo elas a circular, a retangular e a hexagonal. Após a obtenção dos dados de transferência de energia dos pares de bobinas é realizado a compensação capacitiva deste sistema, para que assim seja possível verificar qual dos pares obteve um melhor resultado após efetuada a compensação. Esta compensação capacitiva é feita de três formas para cada par de bobina, a primeira é com apenas um capacitor de acoplamento em série com a bobina secundária, a segunda é com dois capacitores em série (um capacitor no primário e o outro no secundário) e a última é com três capacitores, dois em série e um em paralelo. Desta forma, será realizada a comparação de eficiência energética e capacidade de transferência de energia para nove (9) sistemas, considerando diferentes geometrias de bobinas e compensações capacitivas. [1] CHUNG, Ha Uk et al. Binodal, wireless epidermal electronic systems with in-sensor analytics for neonatal intensive care. Science, v. 363, n. 6430, p. eaau0780, 2019. [2] MOTTA, Tiago da Silva. Transmissão de energia sem-fio: método de acoplamento indutivo ressonante. 2016.