การคำนวณความถี่ธรรมชาติและกำลังงานสูญเสียของหม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริกด้วยวิธีไฟไนท์อิลิเมนท์แบบ 3 มิติ

บทคัดย่อ

หม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริกจะทำหน้าที่ในการเพิ่มหรือลดระดับพลังงานไฟฟ้าให้เหมาะสมกับการส่งจ่ายพลังงาน โดยในทางด้านขาเข้าของหม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริกจะแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกลก่อนแล้วจึงแปลงพลังงานกลกลับเป็นพลังงานไฟฟ้าอีกครั้งทางด้านขาออกของหม้อแปลง สำหรับการส่งถ่ายพลังงานทางกลจะส่งถ่ายในรูปแบบของการสั่นสะเทือนโดยจะทำงานในช่วงความถี่ธรรมชาติ สิ่งหนึ่งที่สามารถบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของหม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริกได้คือกำลังงานสูญเสีย ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงได้ทำการคำนวณหาค่าความถี่ธรรมชาติพร้อมกับการจำลองผลการกระจายของค่าศักย์ไฟฟ้าและการกระจัดเชิงกลของหม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริก โดยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของสมการการสั่นสะเทือนสำหรับในการหาค่าความถี่ธรรมชาติและสมการความสัมพันธ์ระหว่างทางไฟฟ้ากับทางกลของหม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริกนั้นจะอยู่ในรูปของสมการเชิงอนุพันธ์ย่อย โดยใช้วิธีไฟไนท์อิลิเมนท์แบบ 3 มิติในการหาผลเฉลย เพื่อที่จะสามารถคาดเดาช่วงความถี่ในการทำงานของหม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริกและสามารถนำผลของค่าศักย์ไฟฟ้าและการกระจัดเชิงกลที่ได้จากการจำลองนั้นนำไปประยุกต์ใช้ในการหาค่ากำลังงานสูญเสียของหม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริกรวมไปถึงการคำนวณหาประสิทธิภาพของหม้อแปลงไพอิโซอิเล็กทริกโดยโปรแกรมสำหรับจำลองผลการกระจายของค่าศักย์ไฟฟ้าและการกระจัดเชิงกลพร้อมโปรแกรมคำนวณหาค่าความถี่ธรรมชาติได้ใช้โปรแกรม MATLABTM ที่พัฒนาขึ้นเองพร้อมตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมด้วยการนำไปเปรียบเทียบกับผลการทดสอบจริง

คำสำคัญ