Abstrakt

Bezstykowe zasilanie energią elektryczną poprzez dużą szczelinę powietrzną staje się atrakcyjną alternatywą dla rozwiązań klasycznych, zwłaszcza w przypadku budowy bezobsługowych (automatycznych) stacji doładowujących baterie akumulatorów (superkondensatorów) pojazdu oraz dla zasilania odbiornika ruchomego, na drodze indukcyjnej, w trakcie jego ruchu. Współczesne społeczeństwo spodziewa się znacznej poprawy warunków środowiskowych, przy upowszechnieniu pojazdów trakcyjnych z napędem elektrycznym. Pojazdy z autonomicznymi źródłami energii elektrycznej mają też oczekiwaną cechę - nie są związane w czasie wykonywania pracy trakcyjnej z siecią trakcyjną i mogą poruszać się w dowolnym obszarze drogowym. Uzupełnianie energii w czasie postoju, szczególnie roboczego - na przystanku, znacząco poprawi parametry eksploatacyjne autonomicznych elektrycznych pojazdów trakcyjnych.W artykule przeanalizowano wybrane aspekty działania bezstykowego systemu przesyłu energii elektrycznej (BSPEE). Wyznaczono rozkład pola magnetycznego wokół wybranej konfiguracji geometrycznej cewek powietrznych. Wykazano, że istnieje możliwość ograniczenia wartości przestrzennego rozkładu pola magnetycznego, co poprawia parametry techniczne BSPEE. Otrzymane wyniki posłużyły do parametryzacji obwodowego schematu zastępczego odwzorowującego działanie układu sprzężonego magnetycznie. Przyjęto model jak dla transformatora powietrznego. W analizowanym charakterze pracy jest to układ niestacjonarny. Wynika to ze zmian współczynnika sprzężenia magnetycznego będących np. następstwem przemieszczania się uzwojenia pierwotnego względem wtórnego. Wyprowadzono szereg zależności o charakterze ogólnym, dla różnych konfiguracji połączeń pojemności przyłączanych do uzwojeń, przy założeniu, że napięcie zasilające jest sinusoidalne. Uzyskane wyniki umożliwiają dobór elementów składowych BSPEE w fazie jego projektowania. Otrzymane wnioski wykorzystano do budowy symulacyjnego modelu układu przy zasilaniu przekształtnikowym. Wskazano obszar pracy układu bezstykowego przesyłu energii elektrycznej zapewniający dużą wartość przesyłanej mocy przy wysokiej sprawności energetycznej oraz małych odkształceniach prądu od przebiegu sinusoidalnego. Następnie zaproponowano układ regulacji częstotliwości napięcia wyjściowego falownika zasilającego. Do pracy układu regulacji niezbędny jest tylko pomiar prądu strony pierwotnej układu. Dla wybranej struktury określono stabilność. Podsumowanie stanowi eksperymentalna weryfikacja przeprowadzonych obliczeń i symulacji.

Autorzy (2)