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U IVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ CE TRO DE TEC OLOGIA CURSO DE E GE HARIA ELÉTRICA

TRA SMISSÃO DE E ERGIA ELÉTRICA SEM FIO

FELIPE PONTES GONDIM

Fortaleza Dezembro de 2010

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FELIPE PONTES GONDIM

TRA SMISSÃO DE E ERGIA ELÉTRICA SEM FIO

Monografia apresentada para obtenção dos créditos da disciplina Trabalho de Conclusão de Curso do Centro de Tecnologia daUniversidade Federal do Ceará, como parte das exigências para graduação no curso de Engenharia Elétrica.

Orientador: Prof. Dr. José Almeida do Nascimento.

Fortaleza Dezembro de 2010

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Aos meus pais, Vera Lúcia e Airton Gondim, Às minhas irmãs, Samia e Dulce Gondim, Aos meus familiares, A todos os amigos e namorada.

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AGRADECIME TOS

Aos meus pais e irmãs, não apenas peloapoio durante este trabalho, mas em todos os momentos de minha graduação e, principalmente, durante meu período acadêmico no exterior. Aos amigos e companheiros de equipe do projeto descrito nesta dissertação: Leandro Goulart, Marcos Cabral e Tiago Marques. Aos professores orientadores do projeto desenvolvido na Ecole Centrale Paris (França) e do trabalho de conclusão de cursorealizado na Universidade Federal do Ceará, Jean-Pierre Fanton e José Almeida do Nascimento, respectivamente. Aos funcionários do laboratório LISA, pelo apoio e auxílio em todos os momentos de trabalho.

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Gondim, F. P. “Transmissão de Energia Elétrica Sem Fio”, Universidade Federal do Ceará – UFC, 2010, 42p.

Esta monografia apresenta uma análise da teoria de acoplamento indutivoressonante. O estudo foi realizado a partir do conhecimento das leis que regem a teoria de circuitos elétricos RLC e da resposta em freqüência de um dado sistema. O coeficiente de acoplamento caracteriza a transferência de energia entre as bobinas de um circuito primário e de um circuito secundário. As simulações realizadas no software PSpice evidenciam tais características para todosos tipos de acoplamento: crítico, subcrítico e supercrítico. Os circuitos simulados foram concebidos a partir do uso do teorema de normalização de freqüência e impedância. Os principais métodos estudados para a determinação do valor de indutância de uma bobina em função de suas características estruturais foram: modelo de um solenóide comprida, fórmula de Wheeler e método do indutorem forma de tronco de cone. Por fim, o a realização de uma experiência de transmissão de uma potência de 11mW evidenciou o princípio de funcionamento do sistema estudado, uma vez efetuada a comparação dos resultados experimentais com os resultados teóricos obtidos por intermédio da simulação.

Palavras-Chave: Coeficiente de acoplamento, Indutância mútua, Transmissão sem fio,Acoplamento indutivo.

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Gondim, F. P. “Wireless Power Transmission”, Universidade Federal do Ceará – UFC, 2010, 42p.

This monograph presents an analysis of the resonant inductive coupling and how the two tesla coils can be linked for the wireless energy transmission. The study was based on the electrical circuit’s laws and the frequency domain response of a given system. Thecoupling coefficient defines the energy transference between the primary and the secondary circuits. The simulations made in the software PSpice attests the characteristics of all kinds of coupling: critical, subcritical and supercritical coupling. The circuits simulated were designed after the use of the frequency and impedance normalization theorem. Some methods for estimating theinductance value of a solenoid were studied: Long solenoid model, Wheeler’s Formula and Tapered Inductor. An experience of 11mW power transmission attested how the system analyzed works, once that the comparison between experimental and theory results was successfully done.

Key-Words: Tesla Coil, Mutual Inductance, Wireless Power Transmission, Inductive Coupling.

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SUMÁRIO...
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