基于压电材料的变压器振动能量收集装置研究

作     者：张琛 熊庆 汲胜昌 庄哲 张凡 ZHANG Chen;XIONG Qing;JI Shengchang;ZHUANG Zhe;ZHANG Fan

作者机构：电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学)陕西西安710049 

出 版 物：《电力工程技术》 (Electric Power Engineering Technology)

年 卷 期：2021年第40卷第6期

页      面：173-178页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52007145) 

主　　题：悬臂梁 多模态 振动能量收集 变压器 等效模型 压电材料 

摘      要：变压器振动信号在线监测是检测变压器运行状态的重要手段,振动传感器的供能方式制约了振动检测方法的应用。为了实现振动传感器取能,文中设计了一种基于压电材料的变压器振动能量收集装置,利用收集的振动能量为振动传感器供电。首先,根据变压器振动特性,采用多模态取能方式,建立三悬臂式压电取能结构的输出电压与输出功率模型。其次,通过Comsol Multiphysics仿真分析能量收集装置输出功率和外加激励频率的关系。最后,搭建变压器振动能量收集实验平台,测得压电式能量收集装置的实际输出功率为11.547μW。利用振动能量收集装置为振动传感器供电,可以保障在线监测设备的供电,减少外接电源对设备安全稳定运行的影响。