Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Cogging force and frequency bandwidth of a vibration energy harvester with nonlinear electromechanical resonance

Jagieła M., Kulik M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 1

311--315

EN

The paper analyses the open-circuit frequency characteristics of a mechanical vibration energy harvester comprising of a single-coil cored armature and two vibrating yokes with permanent magnets connected to a plate spring. The cogging force, developed by action of the magnetic flux on the core brings a nonlinear component into system kinematics and causes complex variation of the frequency characteristics. It is shown that depending on dimensions of the generator parts, the system is capable of developing the frequency characteristics whose resonant frequency decreases or increases with the magnitude of external force. Through analysis supported by computer simulations using the finite element models it is shown that the systems with decreasing resonant frequency are more practical due to wider frequency bandwidth and higher amplitude of the generated voltage.

PL

W artykule analizowane są właściwości układu przetwarzania drgań mechanicznych w energię elektryczną zbudowanego z generatora liniowego z pojedynczą cewką z rdzeniem ferromagnetycznym oraz dwóch ruchomych jarzm z magnesami trwałymi połączonymi z metalową sprężyną paskową. Pokazano, że układ o takiej budowie może wytwarzać dwa rodzaje charakterystyk częstotliwościowych, tj. takie w których częstotliwość rezonansowa maleje lub rośnie wraz z amplitudą zewnętrznej siły wymuszającej drgania. Za pomocą symulacji komputerowych z wykorzystaniem modeli siatkowych, pokazano, że w układach praktycznych powinno dążyć się do osiągnięcia pierwszego typu charakterystyk ze względu na szersze pasmo częstotliwości oraz większą amplitudę generowanego napięcia.

2

Symulacyjne badanie efektywności belkowego generatora piezoelektrycznego

Nowak R., Pietrzakowski M.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2015

|

Vol. 6, nr 4

265--272

PL

Rozważania dotyczą układu pozyskiwania energii elektrycznej w postaci trójwarstwowej belki wysięgnikowej, składającej się ze stalowej warstwy środkowej i zewnętrznych warstw piezoelektrycznych. Odkształcenie belki wywołano przemieszczeniem jej swobodnego końca o ustalonej wartości. W pracy zbadano wpływ parametrów geometrycznych i materiałowych generatora belkowego na pozyskiwane napięcie i energię elektryczną. W porównawczych obliczeniach metodą elementów skończonych, przeprowadzonych przy zastosowaniu modeli płaskich i bryłowych, wykazano dostateczną dokładność modeli płaskich. Wyniki otrzymane uproszczoną metodą analityczną i metodą elementów skończonych przedstawiono graficznie w postaci zależności napięcia lub energii od stosunku grubości warstw. Dla wybranych sztywności warstw wyznaczono wartości stosunku ich grubości, którym odpowiada największa efektywność generatora. Zbliżone wyniki uzyskano w przypadku obu metod obliczeniowych.

EN

The cantilever beam energy harvester consists of three layers, steel in the middle and the two outer piezoelectric layers, was considered. The strain of the beam was caused by the free end static deflection. The influence of the material and the geometry parameters of the beam generator on the generated voltage and the electrical energy was investigated. Sufficient accuracy of the plain and the solid FEM models were proved. The results obtained in the analytical and the FEM ways was compared and shown graphically as the relationship between the generated voltage or energy and the layer thickness ratio. The most effective, from the energy harvesting point of view, thickness and stiffness ratio of the layers was founded. The similar results from both calculation methods were obtained.

3

Badania symulacyjne piezoelektrycznego dwubelkowego układu pozyskiwania energii elektrycznej

Nowak R., Pietrzakowski M.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2015

|

Vol. 6, nr 3

185--192

PL

Zaproponowany układ dwubelkowy składa się z generatora z warstwami piezoelektrycznymi i wzmacniacza drgań. Wymuszenie kinematyczne zrealizowano jako harmoniczny poprzeczny ruch podpory. W pracy skupiono się na wpływie parametrów geometrycznych i materiałowych wzmacniacza na efektywność zamiany energii mechanicznej w energię elektryczną. Wyniki otrzymane metodą analityczną i metodą elementów skończonych przedstawiono w postaci charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych generowanego napięcia. Porównano wybrane maksymalne wartości amplitudy napięcia i częstości drgań własnych, zestawiając je w tabelach. Na podstawie oszacowanych błędów względnych stwierdzono poprawność zastosowanego modelu MES.

EN

In this paper the double beam system, which consists of generator (with piezoelectric layers) and resonator, was presented. Excitation was realized by the transverse harmonic movement of the support. The influence of geometrical and material properties of the resonator on the efficiency of conversion from mechanical energy into electrical energy were investigated. Results obtained by the analytical and the finite element method were shown as amplitude-frequency characteristics of the generated voltage. Comparison of the maximum voltage amplitude and the natural frequencies was summarized in the tables. On the basis of relative errors the correctness of the FEM model was confirmed.

4

Symulacje MES i weryfikacja doświadczalna piezoelektrycznego układu pozyskiwania energii

Nowak R., Pietrzakowski M.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

7933--7940

PL

Nietłumione drgania często prowadzą do uszkodzeń części maszyn, pojazdów, układów mechanicznych, itd. Omawiany artykuł przedstawia możliwość wykorzystania drgań szkodliwych do pozyskiwania energii elektrycznej za pomocą elementów piezoelektrycznych. Stanowisko laboratoryjne składa się z belki wysięgnikowej wymuszanej bezwładnościowo umieszczonym na swobodnym końcu silnikiem elektrycznym z tarczą zamocowaną mimośrodowo na wale. Przemieszczenie pionowe i częstość drgań belki zmierzono wykorzystując platformę pomiarową pulse B&K.. Do pomiaru wartości napięcia generowanego przez każdą z aktywnych warstw generatorów piezoelektrycznych zastosowano zewnętrzną kartę pomiarową. Model MES zbudowano w programie ANSYS. Belkę, akcelerometr, silnik elektryczny, warstwy epoksydowe i piezoelektryczne podzielono na dwudziestowęzłowe elementy bryłowe. Węzły warstw piezoelektrycznych wyposażono w dodatkowe elektryczne stopnie swobody. Właściwości materiałowe zastosowane w modelu MES zmierzono w laboratorium bądź zaczerpnięto z materiałów producenta. Przeprowadzono badania laboratoryjne i symulacje numeryczne, a otrzymane wyniki zestawiono i porównano ze sobą. Zostały przedstawione i omówione wykresy czasowe napięcia generowanego przez poszczególne warstwy przetwornika.

EN

Undamped vibrations usually cause damages of machines, rotor blades, cars etc. This article shows the use of harmful vibration using piezoelectric patches for energy harvesting. The laboratory stand consists of the cantilever beam excited by a harmonic movement of a mass eccentrically attached to an electric motor mounted on the free end. Using the B&K pulse platform with accelerometer there is an opportunity to measure a vertical displacement of the selected beam’s point and also the frequency of vibrations of the beam. The Portable Data Acquisition Module was used to measure the voltage generated by piezoelectric layers. The finite element method model has been built in the ANSYS software. Twenty node elements have been applied to the modeled beam, accelerometer, electric motor, epoxy layers and piezoelectric layers. Although piezoelectric elements have extra electric degree of freedom. Material parameters were measured or picked from the manufacturer’s brochure and applied into the FEM model. Laboratory tests and finite element method simulations have been made and acquired results have been compared. Characteristics of voltage in a time domain have been shown and discussed.

5

Laboratorium fotowoltaiki – baza badawczo-dydaktyczna dla przemysłu

Figura R.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

3552--3559

PL

W 2013 roku otwarte zostało Laboratorium Fotowoltaiki Uniwersytetu Technologiczno-Humanistycznego im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu. Laboratorium wybudowane zostało przy wsparciu finansowym uzyskanym w ramach projektu „Stworzenie powiązań kooperacyjnych między sferą badawczą a przedsiębiorstwami w celu poprawy konkurencyjności regionu i zwiększenia spójności gospodarczej i społecznej” działanie 1.1 w ramach RPOWM p. 1. Unikatowy charakter tego laboratorium oraz najnowocześniejsza aparatura pomiarowa stwarza szerokie możliwości badawcze w zakresie pozyskiwania, magazynowania oraz przetwarzania energii elektrycznej. Zaprezentowane w artykule systemy pozyskiwania energii promieniowania słonecznego i wiatru wraz z litowo-żelazowym magazynem energii oraz systemem przetwarzania energii, realizowanym na przykładzie pompowni wodociągowej, stanowi niezastąpione zaplecze badawcze dla małych, średnich oraz dużych przedsiębiorstw z sektora energetycznego oraz inżynierii środowiska.

EN

The Photovoltaic’s Laboratory of the Kazimierz Pulaski University of Technology and Humanities in Radom was opened in 2013. The laboratory was built with the financial support received in the framework of the project "Creation of cooperative relations between the research sector and enterprises in order to improve the competitiveness of the region and enhance the economic and social cohesion" within the Measure 1.1 RPOWM p. 1. The unique nature of the laboratory and the most modern measuring equipment provides ample research opportunities in the field of production, storage and processing of electricity. The energy power systems with photovoltaic and wind power plant with lithium energy storage are presented in the article. The energy power system includes energy conversion system, implemented on the example of pumping water. The systems is an indispensable research facilities for small, medium and big companies in the energy sector and environmental engineering.

6

Wpływ degradacji połączenia generatora piezoelektrycznego z belką na pozyskiwaną energię elektryczną

Nowak R., Pietrzakowski M.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2013

|

Vol. 4, nr 4

185--192

PL

Efektywność odzysku energii elektrycznej z energii drgań mechanicznych zależy między innymi od jakości połączenia pomiędzy generatorem piezoelektrycznym a belką. W niniejszym artykule przeprowadzono obliczenia belki wysięgnikowej wymuszonej ruchem harmonicznym podpory. Porównano wyniki otrzymane metodą analityczną i metodą elementów skończonych. Skupiono się na wpływie degradacji połączenia na charakterystyki dynamiczne układu i odzyskiwane napięcie. Porównano charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe w przypadku uszkodzonej i nieuszkodzonej warstwy kleju. Przeprowadzono badania w zależności od położenia obszaru degradacji i stopnia zniszczenia warstwy kleju.

EN

Efficiency of energy harvesting depends on the coupling of the piezoelectric generator and the beam. Calculations of the cantilever beam excited by harmonic movement of the support has been executed in this article. Comparison of the results performed by analytical method and finite element method has been done. Influence on dynamic behavior of the system and generated voltage caused by glue layer degradation was made. Amplitude-frequency characteristics has been compared for damaged and undamaged glue layer. Placement and degree of damage of the glue layer was researched in case of effect onto generated voltage.

7

Wpływ położenia i kształtu elementu piezoelektrycznego na pozyskiwaną energię elektryczną

Nowak R., Pietrzakowski M.

Symulacja w Badaniach i Rozwoju

|

2012

|

Vol. 3, nr 3

131--140

PL

W niniejszej pracy skupiono się na zbadaniu wpływu kształtu i położenia generatora piezoelektrycznego na pozyskiwane napięcie. Rozważono układ mechaniczny w postaci belki wysięgnikowej z przyklejonym przetwornikiem piezoelektrycznym, spolaryzowanym poprzecznie. Zastosowano generator w kształcie prostokątnym i trójkątnym. Na podstawie obliczeń analitycznych dokonano wyboru możliwie efektywnego generatora. Wyznaczono charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe wytwarzanego napięcia w przypadku drgań belki w zakresie pierwszej i drugiej częstotliwości rezonansowej. Do obliczeń porównawczych, przeprowadzonych metodą elementów skończonych (MES), wybrano generator prostokątny, rozłożony na dwóch trzecich długości powierzchni belki. Wykazano zadowalającą zgodność wyników uzyskanych metodą analityczną i MES.

EN

This study focuses on examining the influence of the shape and position of the piezoelectric generator on the harvested voltage. The considered mechanical system is the cantilever beam with the glued transversely polarized piezoelectric transducer. Both rectangular and triangular generators were used. Using analytical calculations, the generator's shape was selected as efficiently as possible. Amplitude-frequency characteristics were determined in the first and second resonant frequency range. The rectangular generator covering two-thirds of the upper surface of the beam was selected for comparative calculations. The results of both methods were compared with acceptable agreement.

8

Energia wiatru jako źródło taniego ciepła

Bernatt J., Gawron S., Król E.

Śląskie Wiadomości Elektryczne

|

2005

|

Nr 1 (58)

15--18

PL

W artykule omówiono historię wzrostu zainteresowania w Polsce uzyskiwaniem energii elektrycznej z energii wiatru i narodziny koncepcji zajęcia się tą tematyką w „Komelu". Omówiono projektowanie, wykonanie i ustawienie wiatraka prototypowego na dachu budynku "Komelu" w Sosnowcu, nad szybem windowym. Przedstawiono powody modernizacji prototypu wiatraka i osiągnięte w wyniku tej modernizacji parametry wiatraka.

EN

The paper describes history and possibilities of obtaining electrical power and heat from small wind power stations (windmills). The design, construction and exploitation of small windmill built on the root of Komel’s building at Sosnowiec is presented. The windmill is easy to make and enables to obtain cheap heat source for home use.

9

Pozyskanie energii elektrycznej z wiatru w warunkach polskich

Dzik R., Dzik T., Wójciak A.

Elektro Info

|

2004

|

nr 9

101-104

PL

Artykuł jest pierwszym z serii tekstów tworzących cykl "Techniczno-ekonomiczne przesłanki budowy i instalacji elektrowni wiatrowych w Polsce". W pierwszej części zostały omówione podstawy pozyskania energii elektrycznej z wiatru w warunkach polskich. W nastepnych zostaną opisane techniczne przesłanki budowy i instalacji elektrowni wiatrowych w polsce, opłacalność ich budowy oraz wpływ na środowisko naturalne.