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Previous issue date: 2014-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents a characterization study of a piezoelectric element for generating
electricity. This characterization allowed the determination of the relationship
between mechanical deformation experienced by the element generator
(piezoelectric) and the electric power generated. The results of the study were based
on simulations using a finite element program (ANSYS) and experimental data. Was
used the ceramic Lead Zirconate Titanate (PZT) as the piezoelectric element of the
generator. We developed a generator comprised of a basic cantilever beam excited
by a shaker (exciter) at the frequencies of interest. With the use of this generator, it
was established that the maximum voltage generation and electrical power occurred
at a frequency of 75 Hz. For a load of 19.69 kΩ, which divided the voltage generated
under no load condition by half at the frequency of 75 Hz, it was provided an electric
power of 1,877 mW for a deformation of 387,97 μm/m on the PZT. For this
frequency, the results of elastic deformation and voltage in the simulations, showed
to be equivalent to those achieved in the experiment. / Este trabalho apresenta um estudo de caracterização de um elemento piezoelétrico para geração de energia elétrica. Essa caracterização permitiu a determinação da relação entre a deformação mecânica sofrida pelo elemento gerador (piezoelétrico) e
a potência elétrica gerada. Os resultados obtidos pelo estudo foram baseados em
simulações utilizando um programa de elementos finitos (Ansys) e em dados
experimentais. Como elemento piezoelétrico gerador foi utilizada a cerâmica
piezoelétrica de Zirconato Titanato de Chumbo (PZT). Para a obtenção dos
resultados experimentais, foi desenvolvido um gerador composto por uma viga
monoengastada excitada por um shaker (excitador) nas frequências de interesse.
Com a utilização deste gerador foi possível constatar que a máxima geração de
tensão e potência elétrica ocorreu na frequência de 75 Hz. Para uma carga de 19,69
kΩ, que dividiu, a tensão elétrica gerada em circuito aberto, pela metade na
frequência de 75 Hz, foi fornecida uma potência elétrica de 1,877 mW para uma
deformação de 387,97 μm/m sobre o PZT. Para esta frequência, os resultados
obtidos de deformação elástica e tensão elétrica nas simulações, se mostraram
equivalentes aos alcançados no experimento.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5299 |
| Date | 28 February 2014 |
| Creators | Moreira Filho, Robério Paredes |
| Contributors | Souto, Cicero da Rocha |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFPB, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -266050410927282029, 600, 600, 600, 600, 9135862898645289501, -1431013593610671097, 3590462550136975366 |
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