Принципы и методы расчета передаточных характеристик дисковых пьезоэлектрических трансформаторов. Часть 2. Методика расчета параметров и характеристик простейшего дискового пьезоэлектрического трансформатора

О. Н. Петрищев, К. В. Базило

Анотація


В настоящее время отсутствуют надежные и достоверные методики построения математических моделей пьезоэлектрических трансформаторов, которые могли бы использоваться в качестве теоретических основ расчета характеристик и параметров этого класса функциональных элементов современной пьезоэлектроники. В настоящей статье была построена математическая модель простейшего дискового трансформатора. В ходе построения и последующего исследования математической модели были установлены следующие факты:

– пьезоэлектрический дисковый трансформатор является функциональным элементом пьезоэлектроники с отрицательными обратными связями;

– для первичной оценки частот максимальных значений коэффициента трансформации можно использовать результаты расчета частот электромеханических резонансов радиально колеблющегося пьезокерамического диска;

– абсолютные значения коэффициента трансформации существенным образом зависят от значений импеданса электрической нагрузки.


Ключові слова


пьезоэлектрический трансформатор; осесимметричные колебания; физические процессы; математическая модель

Повний текст:

PDF

Посилання


Петрищев О. Н. Принципы и методы расчета передаточных характеристик дисковых пьезоэлектрических трансформаторов. Часть 1. Принципы математического моделирования трансформаторов, работающих на планарных осесимметричных колебаниях пьезокерамических дисков / О. Н. Петрищев, К. В. Базило // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2015. – № 3.

Лавриненко В. В. Пьезоэлектрические трансформаторы / В. В. Лавриненко. – М. : Энергия, 1975. – 112 с.

Кудзіновська І. П. Математичне моделювання коливань круглої п’єзокерамічної пластини з урахуванням в’язкопружності матеріалу / І. П. Кудзіновська // Вісник Запорізького національного університету : фізико-математичні науки. – 2014. – № 1. – С. 59–66.

Wu Lang, Chure Ming-Cheng, Chen YeongChin, Wu King-Kung, Chen Bing-Huei (2012). Electrode size and dimensional ratio effect on the resonant characteristics of piezoelectric ceramic disk. Ceramic Materials – Progress in Modern Ceramics, pp. 25–40.

Бондаренко А. А. Спектральный и модовый анализ планарных колебаний прямоугольных пьезокерамических пластин / А. А. Бондаренко, В. В. Мелешко, C.-L. Huang, C.-C. Ma // Консонанс-2005 : акустичний симпозiум. – 2005. – С. 14–19.

Hector Calas, Eduardo Moreno, Jose Antonio Eiras, Arturo Vera, Roberto Munoz, Lorenzo Leija (2008). Model for radial modes in a thin piezoelectric annular array. Jpn. J. Appl. Phys., 47 (10), pp. 8057–8064.

Dragan Mančić, Violeta Dimić, Milan Radmanović (2002). Resonance frequencies of PZT piezoceramic disks: a numerical approach. Facta Universitatis. Series: Mechanics, Automatic Control and Robotics, 3 (12), pp. 431–442.

Безверхий О. Вплив режиму електричного навантаження на характеристики коливань п’єзокерамічних резонаторів / О. Безверхий, Л. Зінчук, В. Карлаш // Фізико- математичне моделювання та інформаційні технології. – 2013. – № 18. – С. 9–20.

Зубцов В. И. Математическая модель преобразователя статических механических напряжений внутри деформируемых материалов / В. И. Зубцов // Инженерная физика. – 2004. – № 4. – С. 31–36.

Хуторненко С. В. Математическая модель пьезоэлектрического резонатора при наличии градиентного поля в плоскости кристаллического элемента / С. В. Хуторненко, А. Н. Воейков, Д. П. Васильчук // Наукові праці ДонНТУ. – 2011. – Вип. 21 (189). – С. 168–172. – (Серія «Гірничо-електромеханічна»).

Шульга М. О. Ефективність електромеханічного перетворення енергії при резонансних коливаннях елементів конструкцій із п’єзокераміки / М. О. Шульга, В. Л Карлаш // Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології. – 2006. – № 3. – С. 225–237.

Шульга М. О. Амплiтудно-фазовi характеристики радіальних коливань тонкого п’єзокерамічного диска біля резонансів / М. О. Шульга, В. Л Карлаш // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. – 2013. – № 9. – С. 80–86.

Янчевский И. В. Минимизация прогибов круглой электроупругой биморфной пластины при импульсном нагружении / И. В. Янчевский // Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій. – 2011. – Вип. 16. – С. 303–313.

Karlash, V. L. (2006). Longitudinal and lateral vibrations of a plate piezoceramic transformer. Ukr. J. Phys., 51 (10), pp. 986–992.

Карлаш В. Л. Вынужденные электромеханические колебания прямоугольных пьезокерамических стержней с разделенными электродами / В. Л. Карлаш // Прикладная механика. – 2013. – Том 49, № 3. – С. 125–134.

Богдан А. В. Исследование характеристик пьезоэлектрического трансформатора на основе радиальных колебаний в тонких пьезокерамических дисках / А. В. Богдан, О. Н. Петрищев, Ю. И. Якименко, Ю. Ю. Яновская // Электроника и связь. Тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии». – 2009. – Ч. 1. – С. 269–274.

Богдан А.В. Математическое моделирование колебаний тонких пьезокерамических дисков для создания функциональных элементов пьезоэлектроники / А.В. Богдан, О.Н. Петрищев, Ю.И. Якименко, Ю.Ю. Яновская // Электроника и связь. Тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии». – 2009. – Ч. 2. – С. 35–42. Серія: Технічні науки 4/2015 21

Simon Lineykin and Sam Ben-Yaakov (2004). Feedback іsolation by piezoelectric transformers: comparison of amplitude to frequency modulation. 35th Annual IEEE Power Electronics Specialists Conference, Aachen, Germany, pp. 1834–1840.

Peerasaksophol, M., Srilomsak, S., Laoratanakul, P., Kulworawanichpong, T. (2011). Resonance frequencies of PZT piezoceramic disks: a numerical approach. Facta Universitatis. European Journal of Scientific Research, 64 (2), pp. 189–205.

Ozeri, S., Shmilovitz, D. A time domain measurements procedure of piezoelectric transformers equivalent scheme parameters. ISCAS, pp. 2281–2284.

Buchacz, A., Placzek, M., Wrobel, A. (2014). Modelling of passive vibration damping using piezoelectric transducers – the mathematical model. Maintenance and reliability, 16 (2), pp. 301–306.

Paerand, Yu., Kryvoshei, D. (2011). Secondary power supplies with piezoelectric transformers. Electronics and Nanotechnology. Kyiv, p. 55.

Петрищев О. Н. Гармонические колебания пьезокерамических элементов. Часть 1. Гармонические колебания пьезокерамических элементов в вакууме и метод резонанса – антирезонанса / О. Н. Петрищев. – К. : Аверс, 2012. – 300 с.

Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами / под ред. М. Абрамовица и И. Стиган. – М. : Наука, 1979. – 832 с.

Гринченко В. Т. Механика связанных полей в элементах конструкций. Т. 5. Электроупругость / В. Т. Гринченко, А. Ф. Улитко, Н. А. Шульга. – К. : Наукова думка, 1989. – 280 с.


Пристатейна бібліографія ГОСТ






URN: http://vtn.chdtu.edu.uaurn:2306:4455bulletinchstu.v0i4.80143

DOI: https://doi.org/10.24025/bulletinchstu.v0i4.80143

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.