基于电磁感应和压电效应复合的变压器振动能量收集研究

• 作者: 吕品雷 王子乔 杨爱军 袁欢 褚继峰 王小华 荣命哲 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室
• 来源期刊: 高压电器
• 关键词: 振动能量收集 压电效应 电磁感应 变压器 100 Hz
• 年，卷（期）: 2024,（12）
• 所属期刊栏目: 研究与分析
• 页码范围: 145-151
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13296/j.1001-1609.hva.2023.12.017

摘要

如何给海量传感器供能是电力物联网建设亟待解决的问题，能量收集技术为解决该问题提供了一种可行方案。变压器在工频磁场的作用下广泛存在主频为100 Hz的振动能量，但一直缺乏有效的收集方式。文中采用悬臂梁谐振结构，设计制作了电磁感应与压电效应复合的振动能量收集器；测试了所制作能量收集器的频率响应特性，器件谐振频率为100 Hz，压电部分与电磁部分的3 dB频带宽度分别为4.1 Hz与2.0 Hz；在100 Hz/5 m·s-2的振动条件下，压电部分与电磁部分的开路电压分别为44.98、6.85 V，最大输出功率28.17 mW，且可以在300 s内将100 mF电容充电至3.81 V。在实验室模拟条件及变压器现场测试条件下，测试了能量收集器的应用前景，所制作能量收集器通过收集变压器工作时外壳的振动能量，可以带动温湿度传感器件工作。