Kablosuz enerji transferinde farklı hava aralıkları ve karakteristik empedanslara göre verim analizi

Abstract

Kablosuz enerji transferi son yıllarda ilgi çekici bir araştırma konusu haline gelmiş ve birçok araştırmacının farklı yaklaşımlarını ortaya koyduğu bir alan olmuştur. İlk kablosuz enerji transferi çalışmaları Nicola Tesla ile başlamış ve günümüzde yapılan çalışmalarla, kablo ile beslenmesi zahmetli olan uygulamalarda tercih edilebilir hale gelmiştir. Kablosuz enerji transferinde (KET) ana hedef, magnetik rezonans devresinde kullanılan bobinde enerji depolamak ve bu depolanan enerjiyi devredeki diğer bobine aktarmaktır. Birincil bobinden ikincil bobine etkin bir şekilde enerji iletimi sağlayabilmek için iki önemli koşul sağlanmalıdır. Bunlardan birincisi bobin boyutlarının küçük olması ve enerjinin daha iyi iletilmesini sağlayacak olan yüksek frekans kullanılmasıdır. Diğeri ise bobinlerin birbirleriyle uygun bir manyetik bağlantıda olmalarıdır. Magnetik rezonans devresinin, kablosuz enerji transfer sisteminin çalışmasına etkisi devre parametrelerinin yanı sıra iki bobin arası uzaklığa da bağlıdır. Bu nedenle, bu çalışmada hava aralığı değerlerine ve frekansa bağlı olarak, farklı yük durumlarında sistem davranışları analiz edilmiş, her iki parametre için gerilim ve güç değişimlerine dayanarak sistem verimi incelenmiştir. Farklı hava aralığı ve yük değerlerinde frekansa bağlı olarak akım, gerilim gibi parametrelerin hesabı için, üç farklı simülasyon platformunda sistem benzetim çalışmaları yapılarak gerçekleştirilen analizler, değişik parametreler için denenmiş ve sistem verimleri karşılaştırılmıştır. Enerji transferi yapan bobinler arası uzaklığın optimum büyüklükte tutulması gerektiği ve hava aralığı arttırıldığı sürece enerji aktarım oranı düşeceğinden bu sorunun frekans ve kalite faktörü arasında optimizasyon yapılarak çözülebileceği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kablosuz enerji transferi, magnetik kuplaj, magnetik rezonans devresi, karakteristik empedans