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不同速度电压下弹性体拉伸前后电压简析

通过将实际测量得到的不同拉伸位移、不同初始电压下的力曲线进行对比分析后可知:仿真数据和实际拉力传感器测出数据较吻合,但仿真数据与实测值相比仍有误差,这是因为MATLAB/simulink分析仿真的是理想模型,不考虑实验环境和测量仪器误差对测量的影响,导致仿真数据与实测数据之间的偏差。并且在实验过程中,由于介电弹性体材料并不是均匀变形,从而材料的厚度不均匀,边缘位置要比中心位置的变化量大,使得边缘位置内应力比中心位置内应力大,软件仿真过程并不能考虑这些实际问题。

 

使用电容测试表,www.qg999.com,钱柜娱乐,钱柜娱乐999分别测量介电弹性体拉伸一定距离后的电容值和拉伸前初始位置时的电容值G,分别取平均值如表1所示。随着形变量增加,柔性电极面积增加,薄膜材料厚度减小,导致介电弹性体等效电容增大,并且变化前后电容比也随着形变量的的增加而增加。

表1:介电弹性体拉伸前后电容值

序号 形变量x/mm C/nF CJCl
1 0 1.151 1
2 20 1.66 1.44
3 30 2.329 2.02
4 40 2.968 2.58
5 50 3.368 2.93

表1表示的是伺服缸以90mm/s的速度拉伸介电弹性体材料,在不同形变量和不同偏置电压的情况下,介电弹性体拉伸后两端的电压值。表2表示的是当形变量为20mm时,在不同速度和偏置电压的情况下,介电弹性体拉伸后两端的电压值。

表2:不同形变量和偏置电压下介电弹性体拉伸后电压(单位:V,速度:90mm/s)

  20mm 25mm 30mm 35mm 40mm 45mm 50mm
1000V 1178 1173 1203 1261 1308 1390 1502
1500V 1729 1748 1809 1868 1936 2044 2152
2000V 2280 2331 2412 2481 2568 2703 2802
2500V 2831 2895 2980 3058 3174 3265 3375
3000V 3400 3450 3556 3643 3756 3824 3930

分析表中数据得出:

(1)随着形变量的逐渐增大,即外部输入机械能也就逐渐增大;对于同一形变量,当初始偏置电压增大时,输入机械能也增大,转换电能也增大,输出的电压值升高。

(2)对于形变量相同的情况,转换的电能也随着偏置电压的升高而增大。当形变量增大时,电容比增大,输出电压的增加量随电容比增大而增加。

(3)东莞电机输出电压随着形变速率的对于形变速率的增大而增大。在一定时间内,外部输入的机械能随着形变速率的增加而增加,相应的介电弹性体转化的电能也随之提高,表现为输出电压提高。

 

由于介电弹性体可以看做是等效电容与绝缘电阻并联组成的电学模型。因此,当偏置电压施加在介电弹性体两端时,随时间的推移,会导介电弹性体内部存储的电荷消耗在绝缘电阻和电极电阻上,从而导致电能损失。