Análisis de acoplamiento de resonancia magnética, su uso en la transmisión de energía eléctrica inalámbrica y aplicaciones
Enviado por Sandad • 13 de Octubre de 2015 • Ensayos • 1.099 Palabras (5 Páginas) • 172 Visitas
Análisis de acoplamiento de resonancia magnética, su uso en la transmisión de energía eléctrica inalámbrica y aplicaciones
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
S. A. Pilicita, estudiante, EPN
Email: sandadpm@gmail.com
E. Llumiquinga, estudiante, EPN
Abstracto.- Desde que la corriente alterna fue inventada hace más de 100 el hombre ha buscado la manera de transferir la energía de forma inalámbrica a través del aire, sin uso de ningún tipo de cable para conectar el generador y la carga que consumo la energía entregada por el generador, una de las primeras personas que logro realizar esta hazaña fue Nikola Tesla el mismo inventor de la energía polifásica, con su famosa bobina, la bobina de tesla, pero sin excito rotundo y con la muerte de tesla el invento se archivó. Durante el año 2007 científicos de MIT retomaron este estudio y con resultados considerables en la comunidad, esta tecnología volvió a ser considerada seriamente. Actualmente existen varias aplicaciones para este tipo de transmisión de energía desde la carga de batería de un equipo celular has en un futuro próximo la carga de energía a un automóvil eléctrico.
- INTRODUCCIÓN
L
a transmisión de energía eléctrica inalámbrica fue un concepto el cual al principio fue ideado por Nikola Tesla, idea la cual fue materializada con la famosa bobina de Tesla en el año de 1889.
En años posteriores hasta la actualidad han existido muchos proyectos con los cuales se ha tratado de mejorar este concepto [4], en 1968 fue presentada una estación solar para ser usada en el espacio en la cual se podría recolectar energía solar y ser enviada a la tierra en forma de microondas, esta fue diseñada por el ingeniero Peter Glaser [5].
En 2007, este concepto volvió a ser tomado en cuenta cuando el profesor Marin Soljacic del Instituto Tecnológico de Massachusetts, propone la teoría de acoplamiento por resonancia magnética fuerte (SCMR por sus siglas en inglés Strong Coupling Magnetic Resonance), con la que logro transferir 60[W] inalámbricos con una eficiencia aproximada de 40% a dos metros de distancia[6].
El uso de este tipo de tecnología en la actualidad está siendo usada y analizada para la carga de baterías de litio para dispositivos móviles, este tipo de tecnología es llamada WiTricity [8], en la actualidad se realiza la investigación para que esta tecnología se use en auto eléctricos [7, 8, 9, 10]. Las nuevas investigaciones han permitido que se obtenga una eficiencia alrededor de 90% a 1 metro de distancia y 50% a 2 metros de distancia entre antenas [11].
- TEORIA DEL ACOPLAMIENTO MAGNETICO POR RESONANCIA
- Circuito Equivalente
El acoplamiento por resonancia magnética se da de una resonancia LC y la transferencia de energía a través del mismo sin involucrar ondas electromagnéticas radiantes.
El acoplamiento magnético se representa a través de una inductancia mutua en la Figura 1, representa la impedancia característica y el es la impedancia de carga. La impedancia de característica en la mayoría de los sistemas de alta frecuencia es de aproximadamente de 50 [Ω]. Las pérdidas en la resistencia y las perdidas de la radiación en las antenas están representadas por R en la Figura 1 [12].[pic 1][pic 2][pic 3]
[pic 4]
Figura 1: Circuito equivalente
La frecuencia en la cual existe la resonancia es calculada basándose en el circuito equivalente antes presentado. En donde la condición de resonancia la resonancia de la figura 1 tiene que ser igual a 0.
[pic 5]
Donde:
[pic 6]
[pic 7]
Siendo k el coeficiente de acoplamiento y está dado por:
[pic 8]
Por lo que el acoplamiento entre antenas es lo suficientemente fuerte, siendo solo afectado por el espacio que existe entre ellas y los objetos que se interpongan en el camino.
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