Sistemas de WPT em campo próximo - Almeida, Daniel Fernandes (2020)
A transferência de energia sem fios, ideia contemporânea para uns e futurista para outros, tem ganho um grande destaque ao longo dos anos. Estima-se que num futuro próximo os sistemas WPT dominem o mercado, e sejam uma opção promissora na técnica de alimentação dos dispositivos eletrónicos, reduzindo a quantidade exurbitante de baterias desperdiçadas e simplificando a implementação dos sistemas. O problema dos sistemas WPT desenvolvidos até ao presente é a reduzida eficiência energética. Nesta dissertação, é apresentado inicialmente um estudo sobre o estado da arte da transmissão de energia sem fios, contextualizando o leitor àcerca desta forma de transmissão de energia. Para tal, são apresentadas as leis que regem o funcionamento da transferência de energia sem fios, é exposta a constituição de um sistema WPT e são discutidas as técnicas de transmissão de energia sem fios existentes e a sua aplicabilidade nas diversas áreas. Após efetuar uma contextualização, o estudo apresentado nesta dissertação foca-se em colmatar uma das principais desvantagens dos sistemas WPT, a baixa eficiência energética. Para maximizar a eficiência destes sistemas, propõe-se a utilização de agregados de antenas com a capacidade de focar o campo elétrico num ponto especı́fico, localizado em campo próximo. Após o estudo dos agregados de antenas com capacidade de foco em campo próximo, projetaram-se e implementaram-se dois sistemas WPT a operar a duas frequências distintas (2.4 GHz, 5.8 GHz). Analisou-se, para cada um deles, a variação da eficiência energética com a distância entre as antenas constituintes do sistema para dois casos distintos: quando o sistema é formado por uma antena de transmissão com capacidade de foco em campo próximo e no caso em que a antena de transmissão é idêntica às normalmente utilizadas nos sistemas de comunicação e radar, frequentemente designadas como focais em campo distante. Após a devida análise dos resultados obtidos, concluiu-se que os sistemas WPT, constituı́dos por agregados de antenas com capacidade de foco em campo próximo, apresentam uma eficiência energética mais elevada.