sistema de alimentacion inalambrica simple

RIELAC, Vol.XXXII 2/2011 p.86 - 96 Abril-Julio ISSN: 1815-5928

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
INALÁMBRICA SIMPLE
Nelson Iván Barrionuevo Ortiz
Héctor Trujillo Alvarado
Jorge Luís González Ríos
Recibido: Mayo 2011
Aprobado: Junio 2011

RESUMEN
El presente trabajo aborda la alimentación inalámbrica. Se tratan los sistemas de alimentación inalámbrica simples conformados por dos inductores,donde se aprovecha el acoplamiento magnético entre estos. Se emplea la teoría de circuitos eléctricos para
el análisis, para obtener la potencia de salida y la eficiencia global del sistema. Se analizan la capacidad parásita y la frecuencia de
resonancia propia del inductor tipo solenoide monocapa, así como sus efectos. Se realiza un pequeño análisis de la inductancia
mutua entre dos inductores deuna espira. Se presentan gráficas de la potencia de salida y la eficiencia en función de la distancia,
obtenidas por simulación en Matlab y por vía experimental.
Palabras Clave: Alimentación inalámbrica. Frecuencia de resonancia propia (SRF). Inductancia mutua (M).

ABSTRACT
This work deals about wireless powering. A simple wireless powering system with two coils is studied. Lumped-componenttheory is employed to obtain global efficiency and output power expressions. Self capacitance and self resonant frequency of
single layer solenoids are analyzed and their consequences. A brief analysis of mutual inductance is made. Global efficiency and
output power are plotted as a function of distance.
KeyWords: Wireless Powering. Self Resonant Frequency (SRF). Mutual Inductance (M).SIMPLE WIRELESS POWERING SYSTEM

1. INTRODUCCIÓN
La vida moderna del ser humano está inmersa en un mundo de tecnología, representada por dispositivos electrónicos que brindan innumerables servicios. En la actualidad se manifiesta una marcada tendencia a la movilidad. Cada vez son más los dispositivos móviles y se busca mayor autonomía. La alimentación inalámbrica puede llegar a jugar una funciónclave en este mundo. Si

Nelson I. Barrionuevo Ortiz, Héctor Trujillo Alvarado, Jorge Luís González Ríos

bien sus antecedentes datan desde finales del siglo XIX, tratada por Tesla, aun hoy es un tema por explorar.
Uno de los métodos de alimentación inalámbrica consiste en la transferencia de energía utilizando circuitos resonantes acoplados magnéticamente, presentado por un grupo de trabajodel MIT, y bautizado como WiTricity, de Wireless Electricity [1]. En
este trabajo se realiza un estudio de este método mediante la teoría de circuitos eléctricos [4]. Por otra parte se investigan las propiedades de los inductores, con el objetivo de mejorar la eficiencia del sistema y la potencia de salida.

2. ELEMENTOS TEÓRICOS
2.1Elementos generales
Un sistema de alimentación inalámbricasimple (SAIS) es aquel conformado por un transmisor y un receptor, donde existe una
transferencia sustancial de energía electromagnética desde el primero al segundo. Esta energía luego está disponible para ser
empleada por un sistema electrónico o eléctrico.
El SAIS estudiado está conformado por dos bobinas con determinado acoplamiento magnético. Una de las bobinas es excitada
con una fuente detensión sinusoidal con frecuencia constante y la otra es conectada a la carga, es esta de donde se extrae la potencia. Se adiciona un capacitor en serie a cada bobina para lograr la resonancia, eso explica el nombre ¨ circuitos resonantes
acoplados magnéticamente ¨. Una mejor visión se ofrece en la Fig. 1.

Fig. 1: Circuito equivalente del sistema resonante serie

En la misma, L1 y L2 son lasinductancias propias del transmisor y receptor, respectivamente, y dependen de la geometría de
los enrollados. M representa la inductancia mutua entre los inductores para modelar el acoplamiento magnético y depende además
de la permeabilidad magnética del medio, de la distancia entre el transmisor y el receptor así como de la orientación relativa entre
ellos. Estas magnitudes se relacionan...