بررسی اثر مقادیر جرم بر ولتاژ و توان خروجی سیستم برداشت انرژی چرخان
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8)
کد مقاله : 1046-ISAV2022 (R2)
نویسندگان
1دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه خواجه نصیر
2خواجه نصیر
چکیده
در این پژوهش یک سیستم برداشت انرژی چرخان معرفی شده است. دو تیر طره به یک دیسک صلب متصل شده و دیسک با سرعت ثابت می‌چرخد. دو لایه پیزوالکتریک بر سطح بالا و پایین تیر شماره یک تعبیه شده است. دو تیر توسط فنر به یکدیگر متصل شده‌اند و در ابتدای هر کدام از تیرها به منظور کاهش فرکانس طبیعی سیستمِ برداشت انرژی جرمی قرار داده شده است. یکی از مواردی که در سیستم‌های برداشت انرژی مورد توجه قرار می‌گیرد تغییر پارامترهای فیزیکی و هندسی سیستم برداشت انرژی به منظور افزایش ولتاژ و توان خروجی می‌باشد. در این پژوهش اثر وزن هر کدام از جرم‌ها بر ولتاژ و توان خروجی مورد بررسی قرار گرفت و نمودارهای ولتاژ و توان بر حسب فرکانس چرخش برای مقادیر مختلف جرم ترسیم شد. مشاهده شد که با افزایش وزن جرم‌های شماره یک و دو سختی سیستم کاهش یافته و به دنبال آن فرکانس طبیعی سیستم نیز کاهش می‌یابد و بیشینه ولتاژ و توان خروجی در فرکانس کمتر اتفاق می‌افتد. به ازای مقدار جرم شماره یک برابر 100 گرم و جرم شماره دو برابر 45 گرم بیشینه ولتاژ و توان خروجی بدست آمد.
کلیدواژه ها
Title
Investigating the effect of mass values on the voltage and power output of the rotating energy harvesting system
Authors
Esmaeil Shirazi, Ali Asghar Jafari
Abstract
In this research, a rotating energy harvesting system has been introduced. Two beams are connected to a rigid disk and the disk rotates at a constant speed. Two piezoelectric layers are installed on the upper and lower surface of beam number one. Two beams are connected to each other by a spring and a mass is placed at the tip of each beam in order to reduce the natural frequency of the energy harvesting system.One of the things that is considered in energy harvesting systems is changing the physical and geometrical parameters of the energy harvesting system in order to increase the voltage and output power. In this research, the effect of the weight of each mass on the output voltage and power was investigated, and the voltage and power diagrams were drawn according to the frequency of rotation for different amounts of mass. It was observed that with the increase in the weight of masses number one and two, the hardness of the system decreases, and then the natural frequency of the system also decreases, and the maximum voltage and output power occur at a lower frequency. The maximum voltage and output power were obtained for mass number one equal to 100 grams and mass number two equal to 45 grams.
Keywords
Energy harvesting- Piezoelectric- Rotating system
مراجع
<p>1. A. M. Stamatellou, A. I. Kalfas, "Testing of piezoelectric energy harvesters isolated from base vibrations", Energy conversion and management 196, 717-728 (2019).</p>
<p>2. C. R. Bowen, H. A. Kim, P. M. Weaver and S. Dunn, "Piezoelectric and ferroelectric materials and structures for energy harvesting applications", Energy & Environmental Science, 7, 25-44 (2014).</p>
<p>3. C. M. Lopes, C.A. Gallo, "A review of piezoelectrical energy harvesting and applications", In 2014 IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics (ISIE) (pp. 1284-1288). IEEE, June (2014).</p>
<p>4. M.F. Daqaq, R. Masana, A. Erturk and D. Dane Quinn, "On the role of nonlinearities in vibratory energy harvesting: a critical review and discussion", Applied Mechanics Reviews 66 (2014).</p>
<p>5. G. Clementi, G. Lombardi, S. Margueron and M. A. Suarez, E. Lebrasseur, S.Ballandras, A. Bartasyte, "LiNbO3 films–A low-cost alternative lead-free piezoelectric material for vibrational energy harvesters", Mechanical Systems and Signal Processing, 149, 107171 (2021).</p>
<p>6. R. Torah, P. Glynne-Jones, M. Tudor, T. O'donnell, S. Roy and S. Beeby, "Self-powered autonomous wireless sensor node using vibration energy harvesting", Measurement science and technology, 19(12), 125202 (2008).</p>
<p> 7. G. Lombardi, M. Lallart, M. Kiziroglou and E.M. Yeatman, "A piezoelectric self-powered active interface for AC/DC power conversion improvement of electromagnetic energy harvesting", Smart Materials and Structures, 29(11), 117002, (2020)</p>
<p>8. N. Alsaadi, M.A and Sheeraz, "Design and optimization of bimorph energy harvester based on Taguchi and ANOVA approaches", Alexandria Engineering Journal, 59(1), 117-127, (2020).</p>
<p>9. A. M. Wickenheiser, E. Garcia, "Power optimization of vibration energy harvesters utilizing passive and active circuits", Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 21(13), 1343-1361, (2010).</p>