Publicação
Simulação e Otimização de Sistemas de Transferência de Energia Sem Fios para Mobilidade Elétrica
| Resumo: | A transferência de energia sem fios (WPT, Wireless Power Transfer), baseada no acoplamento indutivo ressonante surge como uma solução promissora para aplicações em mobilidade elétrica, em particular em sistemas de transporte e de levitação magnética (MagLev). Esta dissertação tem como objetivo o dimensionamento, modelização, simulação e otimização de um sistema WPT para alimentação do MagLev Cobra, comboio de levitação magnética localizado na Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil. O sistema proposto integra uma bobina transmissora de cobre, em fio de Litz, instalada na estação, e uma bobina recetora supercondutora de alta temperatura (HTS, High Temperature Superconductor), a bordo do veículo, aproveitando a criogenia já existente. A introdução da bobina HTS visa melhorar o rendimento do sistema de transferência de energia. O estudo inicia-se com a modelização de um sistema de laboratório com duas bobinas de cobre, permitindo validar o modelo numérico desenvolvido, com recurso ao método de elementos finitos, através do software COMSOL Multiphysics. Os resultados obtidos foram comparados com ensaios experimentais, do protótipo, confirmando a fiabilidade da metodologia utilizada. Posteriormente, a bobina recetora foi substituída por uma bobina HTS, avaliando o impacto no acoplamento magnético e rendimento, em função da distância, frequência de operação e das cargas utilizadas. Com a validação do modelo, o sistema é escalado às necessidades energéticas do MagLev Cobra, que utiliza supercondensadores para o armazenamento de energia. O dimensionamento em escala real considera a geometria das bobinas, as condições de ressonância e as dimensões disponíveis, assegurando uma transferência de energia eficiente durante as paragens de carregamento. |
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| Autores principais: | Caetano, Vítor Miguel Butkov Monteiro |
| Assunto: | Transferência de Energia Sem Fios Acoplamento Magnético Ressonante Bobinas Supercondutoras de Alta Temperatura Modelização Numérica |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade Nova de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório Institucional da UNL |
| Resumo: | A transferência de energia sem fios (WPT, Wireless Power Transfer), baseada no acoplamento indutivo ressonante surge como uma solução promissora para aplicações em mobilidade elétrica, em particular em sistemas de transporte e de levitação magnética (MagLev). Esta dissertação tem como objetivo o dimensionamento, modelização, simulação e otimização de um sistema WPT para alimentação do MagLev Cobra, comboio de levitação magnética localizado na Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil. O sistema proposto integra uma bobina transmissora de cobre, em fio de Litz, instalada na estação, e uma bobina recetora supercondutora de alta temperatura (HTS, High Temperature Superconductor), a bordo do veículo, aproveitando a criogenia já existente. A introdução da bobina HTS visa melhorar o rendimento do sistema de transferência de energia. O estudo inicia-se com a modelização de um sistema de laboratório com duas bobinas de cobre, permitindo validar o modelo numérico desenvolvido, com recurso ao método de elementos finitos, através do software COMSOL Multiphysics. Os resultados obtidos foram comparados com ensaios experimentais, do protótipo, confirmando a fiabilidade da metodologia utilizada. Posteriormente, a bobina recetora foi substituída por uma bobina HTS, avaliando o impacto no acoplamento magnético e rendimento, em função da distância, frequência de operação e das cargas utilizadas. Com a validação do modelo, o sistema é escalado às necessidades energéticas do MagLev Cobra, que utiliza supercondensadores para o armazenamento de energia. O dimensionamento em escala real considera a geometria das bobinas, as condições de ressonância e as dimensões disponíveis, assegurando uma transferência de energia eficiente durante as paragens de carregamento. |
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