Kaskady cewek sprzężonvch magnetycznie - wlaściwości, projektowanie, przykłady

• Autorzy: Kaczmarczyk Zbigniew , Bodzek Krzysztof , Frania Krystian , Ruszczyk Adam

Warianty tytułu

EN

Cascades of magnetically coupled coils - properties, design method, examples

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje wybraną problematykę bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej na względnie duże odległości, czyli odległości przekraczające średnice cewek biorących udział w przesyle. Tego typu przesył realizowany jest za pomocą kaskad cewek sprzężonych magnetycznie, w których wykorzystuje się dodatkowe cewki pośredniczące umieszczone pomiędzy cewką wejściową (zasilaną) i wyjściową (odbiorczą). W artykule scharakteryzowano ogólne właściwości kaskad cewek, zaprezentowano metodę ich projektowania oraz kilka przykładów projektowych. Prezentowana metoda projektowania bazuje na metodzie optymalizacji 3C, zapewniając maksymalizację sprawności przesyłu poprzez właściwy dobór reaktancji cewek oraz trzech grup reaktancji kondensatorów rezonansowych dołączanych do cewek. Metoda projektowania została zweryfikowana eksperymentalnie.

EN

The article presents selected problems of wireless power transfer over relative long distances, i.e. distances exceeding the diameters of the coils involved in the transfer. This type of the transfer is realized by cascades of magnetically coupled coils, in which additional intermediate coils are placed between the input (supplied) and output (received) coils. The article describes general properties of the cascades, presents their design method and gives some design examples. The presented design method is based on the 3C optimization method. ensuring the maximization of transfer efficiency through the appropriate selection of the reactance of the coils and three groups of the reactance of the resonant capacitors attached to the coils. The design method has been experimentally verified.

Słowa kluczowe

PL

elektroenergetyka; przesył energii elektrycznej; kaskady cewek

EN

power engineering; electric energy transmission; coil cascades

• Wydawca: Oddział Zagłębia Węglowego Stowarzyszenia Elektryków Polskich w Katowicach
• Czasopismo: Śląskie Wiadomości Elektryczne
• Rocznik: 2020
• Tom: Nr 5-6 (132)
• Strony: 12--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarczyk Zbigniew

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki

autor

Bodzek Krzysztof

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki

autor

Frania Krystian

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki

autor

Ruszczyk Adam

• Korporacyjne CentrumTtechnologiczne ABB

Bibliografia

• [1] Tesla N.: Experiments with alternate currents of very high frequency and their application to methods of artificial illumination, "Electrical Engineer" 1891, nr 3, s. 110-128.
• [2] Li Q., Liang Y.C.: An Inductive Power Transfer System with a High-Q Resonant Tank for Mobile Device Charging, IEEE Trans. Power Electron., vol. 30, no. 11, pp. 6203-6212, May 2017.
• [3] Kamineni A., Covic G.A., Boys J.T.: Self-Tuning Power Supply for Inductive Charging, IEEE Trans. Power Electron., vol. 32, no. 5, pp. 3467-3479, May 2017.
• [4] Chen P.,Yang H., Luo R., Zhao B.: A Tissue-Channel Transcutaneous Power Transfer Technique for Implantable Devices, IEEE Trans. Power Electron., vol. 33, no. 11, pp. 9753-9761, Nov. 2018.
• [5] Moradewicz A., Kaźmierkowski M.: Resonant Converter Based Contactless Power Supply for Robots and Manipulators, Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems, (2008), nr 2, s.20-25.
• [6] Kaczmarczyk Z., Frania K., Bodzek K., Ruszczyk A.: Metoda projektowania i właściwości wieloodbiornikowej kaskady cewek wzastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej, "Przegląd Elektrotechniczny" 2017, R. 93, nr 6, s. 89-94.
• [7] Kaczmarczyk Z., Bodzek K., Ruszczyk A., Kasprzak M., Domoracki A.: A multi-coil wireless power transfer (MC-WPT) system - anaIysis method and properties, Measurement Automation Monitoring, vol. 61, no. 10, pp. 480-483, Oct. 2015.
• [8] Grover F.W.: Inductance Calculations, D. Van Nostrand Co., New York,1946.
• [9] Kaczmarczyk Z., Bodzek K., Frania K., Ruszczyk A.: Chart Design Method for Multi-Coil Resonant Wireless Power Transfer Systems, in IEEE Transactions on Power Electronics, doi: 10.1109/ TPEL.2020.3000005.
• [10] Cieśla T., Kaczmarczyk Z., Grzesik B., Stępień M.: Obwody do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej, Kwartalnik "ELEKTRYKA'; Zeszyt 4/2009 (212).
• [11] Frania K.: Rezonansowe kaskady cewek sprzężonych magnetycznie w bezprzewodowym przesyle energii elektrycznej, Rozprawa doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice 2019.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).