With the growing need for electrical systems that make life easier for the user, interest has
arisen for contactless power transfer systems that allow no cables to exist and to transfer
energy over considerable distances. However, the efficiency of these systems decreases
considerably when the distance between the receiving coil and the transmitter is increased
due to a considerable increase in system losses.
High temperature superconducting materials have increasing potential in energy
applications due to their characteristics, namely virtually zero dc resistance, and the fact
that they have been discovered to be cooled with liquid nitrogen. Due to the reduction
in the efficiency of energy transfer systems without contact with the increased distance
between the receiver and the transmitter, it is necessary to study these systems with the
replacement of copper coils by superconducting tape coils in order to understand whether
it is possible to have considerable efficiency at greater distances.
This study is the basis of this dissertation, whose main objective is the construction
of a functional prototype of energy transfer without contact with superconducting coils
for charging an acid-lead battery. First, we present the study of a power supply with
rectification, filtration, voltage regulation, and current limitation in order to ensure the
correct charging of the battery.
Secondly, the implemented contactless energy transfer system consisting of two super-
conducting tape coils is described.
In all the work performed, one of the guidelines in the creation of the prototype was the
use of simulation tools of the system, namely MATLAB/Simulink in order to understand
the functioning of each component that composes it before performing the experimental
part.Com a crescente necessidade por sistemas elétricos que facilitam a vida do utilizador,
surgiu o interesse por sistemas de transferência de energia sem contacto que permitem
que não existam cabos e que se possa transferir energia por distâncias consideráveis. No
entanto, a eficiência destes sistemas diminui consideravelmente quando se aumenta a
distância entre a bobina recetora e a transmissora, devido a um aumento considerável das
perdas do sistema.
Os materiais supercondutores de alta temperatura têm um crescente potencial em
aplicações na área da Energia devido às suas características, nomeadamente resistência
virtualmente nula em DC, e ao facto de se ter descoberto que podem ser arrefecidos
com azoto líquido. Devido à redução da eficiência dos sistemas de transferência de
energia sem contacto com o aumento da distância entre o recetor e o transmissor, torna-se
necessário o estudo destes sistemas com a substituição das bobinas de cobre por bobinas
de fita supercondutora por forma a se compreender se é possível se ter uma eficiência
considerável a maiores distâncias.
Esse estudo é a base da presente dissertação, que tem como principal objetivo a cons-
trução de um protótipo funcional de transferência de energia sem contacto com bobinas
supercondutoras para carregamento de uma bateria de ácido-chumbo. Em primeiro lugar,
apresenta-se o estudo de uma fonte de alimentação com retificação, filtragem, regulação
de tensão e limitação de corrente por forma a se garantir o correto carregamento da bateria.
Em segundo lugar, descreve-se o sistema de transferência de energia sem contacto
implementado composto por duas bobinas de fita supercondutora.
Em todo o trabalho, uma das linhas orientadoras na criação do protótipo foi a utilização
de ferramentas de simulação do sistema, nomeadamente MATLAB/Simulink por forma
a se entender o funcionamento de cada componente que o compõem antes de se efetuar a
parte experimental
