Resumo: Este trabalho consiste em estudar os modelos de transformadores piezoelétricos de modo radial, construídos com cerâmicas ferroelétricas de Pb(Zr,Ti)O3 para aplicações em conversão de potência. Tivemos como aplicação explorar suas características físicas e utilizá-las como um componente para construção de um reator para uma lâmpada fluorescente. Foi aplicado um modelo de circuito equivalente elétrico de um transformador piezoelétrico com aplicação em conversão de potência em regime de alta freqüência (25kHz - 2MHz). O transformador piezoelétrico é um dispositivo que combina um atuador piezoelétrico (lado primário) com um transdutor piezoelétrico (lado secundário), onde ambos podem trabalhar com modos de vibração transversais ou longitudinais. Estes atuadores e transdutores são feitos de elementos piezoelétricos, sendo por sua vez compostos de placas (eletrodos) e de materiais cerâmicos ferroelétricos polarizados. Neste trabalho também exploramos os modelos de multicamadas, construindo um TP com mais de um elemento piezoelétrico como atuador, visando maior potência de carga e alto ganho de tensão. A modelagem elétrica, considerando o seu funcionamento e as análises das características de cada modelo de transformador piezoelétrico foram realizadas através de medições e simulações numéricas que possibilitou a melhor escolha para a aplicação em um protótipo do reator da lâmpada. O uso de transformadores cerâmicos se justifica devido à simplicidade de produção do circuito em larga escala, redução no número de componentes e custo baixo.
Abstract: This work is to study models (design) of radial mode piezoelectric transformers are constructed with ferroelectric ceramic Pb(Zr,Ti)O3 for applications in power conversion. We explore how to apply their physical characteristics and use them as a component for building a reactor to a fluorescent lamp. We applied an electrical equivalent circuit model of a piezoelectric transformer with applications in power conversion using switched high resonant frequency (25kHz - 2MHz). The piezoelectric transformer is a device that combines a piezoelectric actuator (primary side) with a piezoelectric transducer (secondary side), where both can work with vibration modes of transverse or longitudinal. These actuators and transducers are made of piezoelectric elements, which in turn made up of plates (electrodes) and polarized ferroelectric ceramics. This work also explored the models of multilayer building a TP over a piezoelectric element as actuator for greater load power and high voltage gain. The modeling power, considering its operation and analyzes the characteristics of a piezoelectric transformer model were performed by measurements and simulations that allowed the best choice for use in a prototype of the lamp ballast. The use of ceramic transformer is justified because of the simplicity of large-scale production at low cost. |
