Doğrusal olmayan sönümlemenin enerji üreteçleri üzerindeki etkisinin incelenmesi

Enerji üreteçlerinin önemi kablosuz sensör ağı sistemleri, durum görüntüleme (CBM) uygulamaları, yapısal kontrol sistemleri gibi teknolojilerin gelişmesiyle günden güne artmaktadır. Doğada güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, termal enerji gibi enerji üretimi için kullanılabilecek farklı kaynaklar olmasına rağmen titreşimden enerji üretmek bu enerji kaynağının çokluğu ve güneş enerjisinin her zaman ve her yerde bulunmamasından dolayı gün geçtikçe daha çok ön plana çıkmaktadır. Geleneksel bir titreşim tabanlı, elektromanyetik çevrim mekanizmasına sahip enerji üretecinde elektrilsel sönümleme doğrusaldır. Sistem içindeki hareketli kütlenin sınırlı hareket alanı olması ve değişken dış ortam titreşim karakteristikleri gibi tasarım zorluklarından dolayı bu üreteçlerin verimlerinin arttırılması için bugüne kadar yapılmış çeşitli çalışmalar mevcuttur. Bu tezde sunulan çalışmada söz konusu üreteçler için doğrusal olmayan elektriksel sönümleme kullanılması önerilmektedir. Doğrusal ve doğrusal olmayan elektriksel sönümlemelerin karşılaştırılabilmesi için sistemler modellenerek MATLAB ortamında nümerik olarak çözdürülmüştür. Simülasyonlar parazitik sönümlemenin olduğu ve olmadığı iki farlı durum için yapılmıştır. Simülasyonlardan verilmiş ortam titreşim frekansı ve genliği aralıkları için alınan sonuçlar normalize edilerek farklı durumlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlara bakıldığında parazitik sönümlemenin olmadığı durumlarda doğrusal olmayan sönümlemenin uygulandığı sistem doğrusal sönümlenin uygulandığı sisteme göre test uzayının genelinde daha verimli sonuç vermiştir. Doğrusal olmayan sönümlemenin derecesi arttıkça sistemin daha verimli hale geldiği görülmüştür. Parazitik sönümlemenin sistem üzerindeki etkisi incelendiğinde sistem parazitik sönümleme değeri arttıkça doğrusal olmayan elektriksel sönümleden alınan verim artışının azaldığı görülmüştür. Çalışmanın ikinci bölümünde doğrusal olmayan elektriksel sönümleme fiziksel olarak oluşturulmaya çalışılmıştır. Birbirinden bağımsız beş ayrı sarım bölgesi olan ve zamana bağlı açık devre voltajlarının ölçülebildiği bir deney düzeneği tasarlanmış ve üretilmiştir. Deney çalışmasında ilk olarak mıknatıs hızı ve sarım sayılarının üretilen voltaj üzerindeki etkisi incelenmiştir. Daha sonra ilk deneylerden alınan sonuçlar kullanılarak istenen sönümleme profilini elde etmek için kullanılması gereken sarım konfigurasyonunu belirleyebilmek adına bir kod yazılmıştır. Yazılan kod ile doğrusal ve doğrusal olmayan iki farklı sönümleme profili için gerekli sarım konfigürasyonları hesaplanmış ve deneysel olarak test edilmiştir. Sonuçlara bakıldığında hazırlanan algoritmanın gerekli sarım konfigürasyonunu başarı ile hesaplayabildiği ve deneysel olarak doğrulanabildiği görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışmada enerji üreteçleri için doğrusal olmayan elektriksel sönümlemenin uygulanabilir ve verimi arttıran bir metod olduğu gösterilmiştir.