Tesla przesyła energię elektryczną bezprzewodowo. Bezprzewodowa transmisja mocy

Wszyscy wiedzą, że Nikola Tesla jest wynalazcą tak wszechobecnych rzeczy, jak prąd przemienny i transformator. Ale nie wszyscy naukowcy znają inne wynalazki Tesli.

Używamy prądu przemiennego. Używamy transformatorów. W każdym mieszkaniu. Trudno sobie wyobrazić, jak można obejść się bez tych wynalazków. Ale JAK ich używamy? Te znane nam (jak nam się wydaje) rzeczy Tesla wykorzystał w zupełnie inny sposób. Jak podłączyć dowolne urządzenie elektryczne do sieci? Widelcem - tj. dwóch dyrygentów. Jeśli podłączymy tylko jeden przewodnik, nie będzie prądu - obwód nie zostanie zamknięty.

Tesla zademonstrował efekt przesyłania mocy przez pojedynczy przewodnik. Co więcej, w innych eksperymentach przesyłał moc w ogóle bez przewodów. Pod koniec XIX wieku wielki wynalazca potrafił bezprzewodowo przesyłać energię elektryczną na odległość ponad 40 kilometrów. Ponieważ ten znany eksperyment Tesli nie został jeszcze powtórzony, naszych czytelników z pewnością zainteresują szczegóły tej historii, a także aktualny stan problemu przesyłania energii elektrycznej bez przewodów.

Biografia amerykańskiego wynalazcy, Serba z urodzenia Nikoli Tesli, jest dość dobrze znana i nie będziemy się nad nią rozwodzić. Ale od razu wyjaśnijmy: Tesla, zanim zademonstrował swój unikalny eksperyment, najpierw w 1892 roku w Londynie, a rok później w Filadelfii, w obecności specjalistów, zademonstrował możliwość przesyłania energii elektrycznej jednym przewodem, bez stosowania uziemienia drugiego bieguna źródła energii.

A potem wpadł na pomysł wykorzystania Ziemi jako jedynego przewodu! Z kolei w tym samym roku na zjeździe Electric Lighting Association w St. Lewis zademonstrował lampy elektryczne spalające się bez przewodów oraz silnik elektryczny działający bez podłączenia do sieci elektrycznej. Tę niezwykłą wystawę tak skomentował: „Kilka słów o idei, która nieustannie zaprząta moje myśli i dotyczy nas wszystkich. Mam na myśli przesyłanie sygnałów i energii na dowolną odległość bez użycia przewodów. Wiemy już, że drgania elektryczne mogą być przenoszone przez pojedynczy przewodnik. Dlaczego nie wykorzystać do tego celu Ziemi? Jeśli potrafimy określić okres oscylacji ładunek elektryczny Ziemia, wraz z jej zakłóceniami związanymi z działaniem przeciwnie naładowanego obwodu, będzie to fakt o ogromnej wadze, który będzie służył dobru całej ludzkości.

Widząc tak spektakularną demonstrację, tacy znani oligarchowie jak J. Westinghouse i J. P. Morgan zainwestowali w ten obiecujący biznes ponad milion dolarów, wykupując jego patenty od Tesli (swoją drogą, ogromne pieniądze!). Dzięki tym funduszom pod koniec lat 90. XIX wieku Tesla zbudował swoje unikalne laboratorium w Colorado Springs. Szczegółowe informacje na temat eksperymentów w laboratorium Tesli przedstawiono w książce jego biografa Johna O'Neilla „Electric Prometheus” (w naszym kraju jej tłumaczenie ukazało się w czasopiśmie „Inventor and Innovator” nr 4-11 za 1979 r.) . Podamy tu jedynie krótki fragment, żeby nie nawiązywać do późniejszych przedruków: „W Colorado Springs Tesla przeprowadził pierwsze testy bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej. Udało mu się zasilić 200 żarówek znajdujących się 42 km od jego laboratorium prądem pobieranym z Ziemi podczas pracy gigantycznego wibratora. Każda moc wynosiła 50 watów, więc całkowite zużycie energii wyniosło 10 kW, czyli 13 KM. Tesla był przekonany, że za pomocą mocniejszego wibratora będzie w stanie zapalić kilkanaście elektrycznych girland po 200 żarówek każda, rozsianych po całym świecie.

Sam Tesla był tak zainspirowany sukcesem tych eksperymentów, że ogłosił w prasie powszechnej, że zamierza oświetlić Światową Wystawę Przemysłową w Paryżu, która miała odbyć się w 1903 roku, energią z elektrowni zlokalizowanej przy wodospadzie Niagara i przesłane bezprzewodowo do Paryża. Z licznych fotografii i opisów naocznych świadków i pomocników wynalazcy wiadomo, że był to generator energii przesyłany bez przewodów na odległość 42 kilometrów (jest to jednak określenie czysto publicystyczne: w tym przypadku występuje jeden drut, którym była Ziemia). obwód, co zostało bezpośrednio stwierdzone zarówno przez samego Teslę, jak i jego biografa).

To, co Tesla nazywał wibratorem, było gigantycznym transformatorem jego systemu, który miał uzwojenie pierwotne składające się z kilku zwojów grubego drutu nawiniętego na płot o średnicy 25 metrów i wielozwojowe jednowarstwowe uzwojenie wtórne umieszczone wewnątrz niego na cylinder dielektryczny. Uzwojenie pierwotne wraz z kondensatorem, cewką indukcyjną i iskiernikiem tworzyło obwód oscylacyjny-przetwornik częstotliwości. Nad transformatorem, znajdującym się w centrum laboratorium, wznosiła się drewniana wieża o wysokości 60 metrów, zwieńczona dużą miedzianą kulą. Do tej kuli podłączono jeden koniec uzwojenia wtórnego transformatora, drugi zaś uziemiono. Całość napędzana była osobnym dynamem o mocy 300 KM. Wzbudzono w nim drgania elektromagnetyczne o częstotliwości 150 kiloherców (długość fali 2000 metrów). Napięcie robocze w obwodzie wysokiego napięcia wynosiło 30 000 V, a potencjał rezonansowy kuli osiągnął 100 000 000 V, generując sztuczną błyskawicę o długości kilkudziesięciu metrów! Tak jego biograf wyjaśnia działanie wibratora Tesli: „W istocie Tesla „wpompował” w Ziemię strumień elektronów i stamtąd je wydobył. Częstotliwość pompowania wynosiła 150 kHz. Rozchodzące się koncentrycznymi kręgami coraz dalej od Colorado Springs, fale elektryczne zbiegały się następnie w diametralnie przeciwnym punkcie na Ziemi. Fale o dużej amplitudzie podnosiły się i opadały zgodnie z falami w Kolorado. Kiedy taka fala spadła, wysłała echo elektryczne z powrotem do Kolorado, gdzie wibrator elektryczny wzmocnił falę, która wróciła.

Jeśli wprowadzimy całą Ziemię w stan wibracji elektrycznych, wówczas w każdym punkcie jej powierzchni zostaniemy zaopatrzeni w energię. Będzie można go uchwycić z fal pędzących pomiędzy słupami elektrycznymi proste urządzenia podobne do obwodów oscylacyjnych w odbiornikach radiowych, tylko uziemione i wyposażone w małe anteny wysokości wiejskiej chaty. Energia ta będzie ogrzewać i oświetlać domy za pomocą lamp rurowych Tesli, które nie wymagają przewodów. Do silników elektrycznych prąd przemienny potrzebne byłyby jedynie przetwornice częstotliwości.”

Informacje o eksperymentach Tesli nad przesyłaniem energii elektrycznej bez przewodów zainspirowały innych badaczy do pracy w tym obszarze. Doniesienia o podobnych eksperymentach często pojawiały się w prasie na początku ubiegłego wieku. W tym miejscu warto przytoczyć fragment artykułu A.M. Gorkiego „Rozmowy o rzemiośle”, opublikowane w 1930 r.: „W tym roku Marconi przesłał drogą powietrzną prąd elektryczny z Genui do Australii i tam zapalił lampy elektryczne na wystawie w Sydney. To samo zrobił 27 lat temu tutaj, w Rosji, pisarz i naukowiec M.M. Filippow, który przez kilka lat pracował nad przesyłaniem prądu elektrycznego w powietrzu i ostatecznie zapalił żyrandol z Petersburga w Carskim Siole ( czyli w odległości 27 kilometrów. -V.P.). Nie zwrócono wówczas należytej uwagi na ten fakt, ale kilka dni później Filippow został znaleziony martwy w swoim mieszkaniu, a jego urządzenia i dokumenty zostały skonfiskowane przez policję”.

Eksperymenty Tesli wywarły ogromne wrażenie także na innym pisarzu, Aleksieju Tołstoju, który z wykształcenia był inżynierem. A kiedy Tesla, a następnie Marconi donieśli drukiem, że ich urządzenia odbierają dziwne sygnały pochodzenia pozaziemskiego, najwyraźniej marsjańskiego, zainspirowało to pisarza do napisania powieści science fiction „Aelita”. W powieści Marsjanie wykorzystują wynalazek Tesli i bezprzewodowo przesyłają energię z elektrowni znajdujących się na biegunach Marsa do dowolnego miejsca na planecie. Energia ta napędza silniki latających statków i inne mechanizmy. Jednak zbudować własny „system światowy”, aby zapewnić ludności energię elektryczną glob Tesla nie powiodła się bez użycia przewodów.

Gdy tylko w 1900 roku zaczął budować miasteczko-laboratorium badawcze dla 2000 pracowników i ogromną metalową wieżę z gigantyczną miedzianą płytą na szczycie na wyspie Long Island niedaleko Nowego Jorku, „przewodowi” elektryczni oligarchowie zdali sobie z tego sprawę: przecież powszechne wprowadzenie systemu Tesli groziło im ruiną.

Wieża Wardenclyffe (1902)

O miliarderze J.P. Morgan, który sfinansował budowę, znalazł się pod silną presją, m.in. ze strony urzędników państwowych przekupionych przez konkurencję.(albo było odwrotnie) Były przerwy w dostawach sprzętu, budowa utknęła w martwym punkcie, a kiedy Morgan pod tą presją zaprzestał finansowania, ustało to całkowicie. Na początku I wojny światowej, za namową tych samych konkurentów, rząd USA nakazał eksplozję gotowej wieży pod pretekstem, że może ona zostać wykorzystana do celów szpiegowskich.

Cóż, wtedy elektrotechnika poszła zwykłą drogą.

Przez długi czas eksperymentów Tesli nikt nie byłby w stanie powtórzyć, choćby dlatego, że konieczne byłoby stworzenie instalacji o podobnych rozmiarach i mocy. Ale nikt nie wątpił, że Tesli udało się znaleźć sposób na przesyłanie energii elektrycznej na odległość bez przewodów ponad sto lat temu. Autorytet Tesli, którego uznawano za drugiego po Edisona wynalazcy, był na świecie dość wysoki, a jego wkład w rozwój elektrotechniki prądu przemiennego (wbrew zwolennikowi Edisona) DC) jest pewne. Podczas jego eksperymentów było obecnych wielu specjalistów, nie licząc prasy, i nikt nigdy nie próbował go skazać za jakiekolwiek sztuczki lub manipulację faktami. O wysokim autorytecie Tesli świadczy nazwa jednostki napięcia od jego imienia. pole magnetyczne. Jednak wniosek Tesli, że podczas eksperymentu w Colorado Springs energia została przesłana na odległość 42 kilometrów z wydajnością około 90%, jest zbyt optymistyczny. Przypomnijmy, że łączna moc lamp zapalanych na odległość wynosiła 10 kW, czyli 13 KM, natomiast moc dynama napędzającego wibrator sięgała 300 KM. Oznacza to, że możemy mówić o wydajności. tylko około 4-5%, chociaż liczba ta jest niesamowita. Fizyczne uzasadnienie eksperymentów Tesli nad bezprzewodowym przesyłaniem energii elektrycznej wciąż niepokoi wielu specjalistów.
www.elec.ru/news/2003/03/14/1047627665.h tml

Specjalistom z Massachusetts Institute of Technology udało się zapalić żarówkę umieszczoną w odległości 2 metrów od źródła energii. rus.newsru.ua/world/08jun2007/tesla.html

Ładowarki bezprzewodowe firmy Intel odessabuy.com/news/item-402.html

„Argumenty i fakty” nr 52, 2008 (24-30 grudnia):
NAUKA - Elektryczność bez przewodów. Mówią, że amerykańskim naukowcom udało się przesłać prąd o mocy 800 W bez przewodów.

Odkrył prawo (nazwane później prawem Ampera od nazwiska odkrywcy) pokazujące, że prąd elektryczny wytwarza pole magnetyczne.

W 1831 Michael Faraday odkrył prawo indukcji, ważne podstawowe prawo elektromagnetyzmu.

W 1864 W tym samym roku James Maxwell usystematyzował wyniki obserwacji i eksperymentów, zbadał równania elektryczności, magnetyzmu i optyki, stworzył teorię i opracował rygorystyczny matematyczny opis zachowania pola elektromagnetycznego (patrz równania Maxwella).

W 1888 Heinrich Hertz potwierdził istnienie pola elektromagnetycznego. " Urządzenie do wytwarzania pola elektromagnetycznego Hertz był nadajnikiem iskier „fal radiowych” i wytwarzał fale w zakresie częstotliwości mikrofalowych lub UHF.

W 1891 Nikola Tesla ulepszył i opatentował (patent nr 454 622; „Elektryczny system oświetlenia”) nadajnik fal hercowskich do zasilania częstotliwością radiową.

W 1893 Nikola Tesla zademonstrował bezprzewodowe oświetlenie za pomocą świetlówek na Wystawie Światowej, która odbyła się w Chicago w 1893 roku.

W 1894 Nikola Tesla bezprzewodowo zapalił fosforową lampę żarową w laboratorium przy Piątej Alei, a później w laboratorium przy Houston Street w Nowym Jorku, stosując „indukcję elektrodynamiczną”, czyli poprzez bezprzewodową wzajemną indukcję rezonansową.

W 1894 Jagdish Chandra Bose zdalnie podpalił proch, uderzając w dzwon, używając fal elektromagnetycznych, pokazując, że sygnały komunikacyjne mogą być przesyłane bezprzewodowo.

25 kwietnia (7 maja) Aleksander Popow zademonstrował wynaleziony przez siebie odbiornik radiowy na spotkaniu wydziału fizyki Rosyjskiego Towarzystwa Fizyko-Chemicznego.

W 1895 Bose przesłał sygnał na odległość około jednej mili.

2 czerwca 1896 roku Guglielmo Marconi złożył wniosek o wynalezienie radia.

W 1896 Tesla przesłała sygnał na odległość około 48 kilometrów.

W 1897 Dał Guglielmo Marconi wiadomość tekstowa alfabetem Morse’a na odległość około 6 km, za pomocą nadajnika radiowego.

W 1897 Zarejestrowano pierwszy z patentów Tesli na wykorzystanie transmisji bezprzewodowej.

W 1899 roku w Colorado Springs Tesla napisał: „Niepowodzenie metody indukcji wydaje się ogromne w porównaniu z metoda wzbudzenia ładunku ziemi i powietrza» .

W 1900 Guglielmo Marconi nie był w stanie uzyskać patentu na wynalazek radia w Stanach Zjednoczonych.

W 1901 Marconi przesłał sygnał przez Ocean Atlantycki za pomocą aparatu Tesli.

W 1902 Tesla i Reginald Fessenden pokłócili się w związku z amerykańskim patentem nr 21701 („System bezprzewodowej transmisji sygnałów). Selektywne przełączanie lamp żarowych, elektronicznych bramki logiczne ogólnie”).

W 1904 roku na Wystawie Światowej odbywającej się w St. Louis przyznano nagrodę za udaną próbę sterowania silnikiem sterowca o mocy 0,1 KM (75 W) z energii przesyłanej zdalnie na odległość mniejszą niż 100 stóp (30 m).

W 1917 Wieża Wardenclyffe, zbudowana przez Nikolę Teslę w celu prowadzenia eksperymentów z bezprzewodową transmisją dużej mocy, została zniszczona.

W 1926 Shintaro Uda i Hidetsugu Yagi opublikowali pierwszy artykuł „ o regulowanym kierunkowym kanale komunikacyjnym o dużym wzmocnieniu”, dobrze znaną jako „antena Yagi-Uda” lub antena „kanał falowy”.

W 1945 Siemion Tetelbaum opublikował artykuł „O bezprzewodowym przesyłaniu energii elektrycznej do długie dystanse za pomocą fal radiowych”, w którym po raz pierwszy rozważał skuteczność linii mikrofalowej do bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej.

W 1961 William Brown opublikował artykuł badający możliwość przesyłania energii za pomocą mikrofal.

W 1964 W 2009 roku William Brown i Walter Kronikt zademonstrowali w CBS News model helikoptera, który całą potrzebną energię otrzymywał z wiązki mikrofal.

W 1968 Peter Glaser zaproponował wykorzystanie bezprzewodowej transmisji energii słonecznej z kosmosu z wykorzystaniem technologii Energy Beam. Uważa się to za pierwszy opis orbitalnego systemu zasilania.

W 1973 roku po raz pierwszy na świecie zademonstrowano w Narodowym Laboratorium w Los Alamos układ pasywny RFID

W 1975 W 2008 roku w kompleksie komunikacji głębokiej w Obserwatorium Goldstone przeprowadzono eksperymenty mające na celu przesłanie mocy kilkudziesięciu kilowatów.

W 2007 roku zespół badawczy pod kierunkiem profesora Marina Soljačicia bezprzewodowo przesłał na odległość 2 m energię wystarczającą do zapalenia 60-watowej żarówki o sprawności 40%, przy użyciu dwóch cewek o średnicy 60 cm.
W 2008 W 2009 roku Bombardier zaproponował system bezprzewodowego przesyłu energii o nazwie „primove” i przeznaczony do stosowania w tramwajach i lekkich lokomotywach. kolej żelazna.
W 2008 W 2009 roku pracownicy Intela odtworzyli eksperymenty Nikoli Tesli z 1894 roku i eksperymenty grupy Johna Browna z 1988 roku dotyczące bezprzewodowego przesyłania energii do żarówek świetlnych o sprawności 75%.
W 2009 W 2009 roku konsorcjum zainteresowanych firm o nazwie Wireless Power Consortium opracowało niskoprądowy standard zasilania bezprzewodowego o nazwie „”. Qi zaczęto stosować w technologii przenośnej.
W 2009 W 2018 roku norweska firma Wireless Power & Communication zaprezentowała opracowaną przez siebie latarkę przemysłową, która może bezpiecznie działać i ładować się bezdotykowo w atmosferze nasyconej łatwopalnym gazem.
W 2009 W 2018 roku Grupa Haier wprowadziła na rynek pierwszy na świecie w pełni bezprzewodowy telewizor LCD, oparty na badaniach profesora Marina Soljačicia na temat bezprzewodowej transmisji mocy i bezprzewodowego domowego interfejsu cyfrowego (WHDI).
W 2011 W tym roku konsorcjum Wireless Power Consortium rozpoczęło rozszerzanie specyfikacji standardu Qi dla średnich prądów.
W 2012 W 2006 roku rozpoczęło działalność prywatne muzeum w Petersburgu „Grand Model Russia”, w którym miniaturowe modele samochodów otrzymywały bezprzewodowe zasilanie poprzez modelową nawierzchnię drogi.
W 2015 W tym roku naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego odkryli, że prąd można przesyłać za pomocą technologii Wi-Fi.

Technologie

Metoda ultradźwiękowa

Ultradźwiękowa metoda przenoszenia energii została wynaleziona przez studentów Uniwersytetu w Pensylwanii i po raz pierwszy zaprezentowana publiczności na wystawie „The All Things Digital” (D9) w 2011 roku. Podobnie jak w przypadku innych metod bezprzewodowego przesyłania czegoś, zastosowano odbiornik i nadajnik. Nadajnik emitował ultradźwięki; odbiornik z kolei przekształcał to, co słychać, w energię elektryczną. W momencie prezentacji zasięg transmisji sięgał 7-10 metrów i konieczna była bezpośrednia widoczność odbiornika i nadajnika. Przesyłane napięcie osiągnęło 8 woltów; wynikowy prąd nie jest raportowany. Stosowane częstotliwości ultradźwiękowe nie mają wpływu na ludzi. Brak jest również informacji o negatywnym wpływie częstotliwości ultradźwiękowych na zwierzęta.

Metoda indukcji elektromagnetycznej

Bezprzewodowy transfer energii za pomocą indukcji elektromagnetycznej wykorzystuje pole elektromagnetyczne bliskiego pola w odległości około jednej szóstej długości fali. Energia bliskiego pola sama w sobie nie jest promieniowaniem, ale zdarzają się pewne straty radiacyjne. Ponadto z reguły występują również straty rezystancyjne. Dzięki indukcji elektrodynamicznej przemienny prąd elektryczny przepływający przez uzwojenie pierwotne wytwarza zmienne pole magnetyczne, które działa na uzwojenie wtórne, indukując w nim prąd elektryczny. Aby osiągnąć wysoką wydajność, interakcja musi być dość bliska. W miarę oddalania się uzwojenia wtórnego od pierwotnego coraz większa część pola magnetycznego nie dociera do uzwojenia wtórnego. Nawet na stosunkowo krótkich dystansach sprzężenie indukcyjne staje się wyjątkowo nieefektywne, marnując większość przesyłanej energii.

Transformator elektryczny to najprostsze urządzenie do bezprzewodowego przesyłu energii. Uzwojenia pierwotne i wtórne transformatora nie są bezpośrednio połączone. Transfer energii następuje w procesie znanym jako wzajemna indukcja. Główną funkcją transformatora jest zwiększanie lub zmniejszanie napięcia pierwotnego. Przykładami wykorzystania zasady indukcji elektrodynamicznej są bezdotykowe ładowarki do telefonów komórkowych i elektryczne szczoteczki do zębów. Kuchenki indukcyjne również korzystają z tej metody. Główną wadą metody transmisji bezprzewodowej jest jej wyjątkowo krótki zasięg. Odbiornik musi znajdować się w bliskiej odległości od nadajnika, aby móc się z nim skutecznie komunikować.

Zastosowanie rezonansu nieznacznie zwiększa zasięg transmisji. W przypadku indukcji rezonansowej nadajnik i odbiornik są dostrojone do tej samej częstotliwości. Wydajność można dodatkowo poprawić, zmieniając kształt fali prądu sterującego z sinusoidalnego na niesinusoidalny przebieg przejściowy. Impulsowy transfer energii odbywa się w kilku cyklach. W ten sposób można przenieść znaczną moc pomiędzy dwoma wzajemnie dostrojonymi obwodami LC przy stosunkowo niskim współczynniku sprzężenia. Cewki nadawcza i odbiorcza to z reguły jednowarstwowe solenoidy lub płaska spirala z zestawem kondensatorów, które umożliwiają dostrojenie elementu odbiorczego do częstotliwości nadajnika.

Powszechnym zastosowaniem rezonansowej indukcji elektrodynamicznej jest ładowanie akumulatorów urządzeń przenośnych, takich jak laptopy i telefony komórkowe, implanty medyczne i pojazdy elektryczne. Technika ładowania zlokalizowanego wykorzystuje dobór odpowiedniej cewki przenoszącej w wielowarstwowej strukturze układu uzwojeń. Rezonans jest stosowany zarówno w panelu ładowania bezprzewodowego (obwodzie nadawczym), jak i w module odbiornika (wbudowanym w obciążenie), aby zapewnić maksymalną wydajność przenoszenia mocy. Ta technika transmisji jest odpowiednia dla uniwersalnych podkładek do ładowania bezprzewodowego do ładowania przenośnych urządzeń elektronicznych, takich jak telefony komórkowe. Technikę tę przyjęto jako część standardu ładowania bezprzewodowego Qi.

Rezonansowa indukcja elektrodynamiczna wykorzystywana jest również do zasilania urządzeń nie posiadających baterii, takich jak znaczniki RFID i bezstykowe karty inteligentne, a także do przesyłania energii elektrycznej z cewki pierwotnej do rezonatora śrubowego transformatora Tesli, który jest jednocześnie nadajnikiem bezprzewodowym energii elektrycznej.

Indukcja elektrostatyczna

Metoda laserowa

Jeżeli długość fali promieniowanie elektromagnetyczne zbliża się do widzialnego obszaru widma (od 10 µm do 10 nm), energia może zostać przekazana poprzez zamianę jej na wiązkę laserową, która następnie może zostać skierowana do fotokomórki odbiornika.

Transmisja energii laserowej ma wiele zalet w porównaniu z innymi metodami transmisji bezprzewodowej:

przenoszenie energii na duże odległości (ze względu na mały kąt rozbieżności pomiędzy wąskimi wiązkami monochromatycznej fali świetlnej);
łatwość użycia w przypadku małych produktów (ze względu na mały rozmiar lasera na ciele stałym - fotoelektryczna dioda półprzewodnikowa);
brak zakłóceń częstotliwości radiowych dla istniejących urządzeń komunikacyjnych, takich jak Wi-Fi i telefony komórkowe (laser nie powoduje takich zakłóceń);
możliwość kontroli dostępu (prąd mogą odbierać wyłącznie odbiorniki oświetlone wiązką lasera).

U Ta metoda Istnieje również wiele wad:

Zamiana promieniowania elektromagnetycznego o niskiej częstotliwości na promieniowanie o wysokiej częstotliwości, czyli światło, jest nieskuteczna. Przetwarzanie światła z powrotem na energię elektryczną jest również nieefektywne, ponieważ wydajność ogniw słonecznych sięga 40-50%, chociaż wydajność przetwarzania światła monochromatycznego jest znacznie wyższa niż wydajność paneli słonecznych;
straty w atmosferze;
potrzeba linii wzroku między nadajnikiem a odbiornikiem (jak w przypadku transmisji mikrofalowej).

Technologia laserowego przenoszenia mocy była wcześniej badana głównie przy opracowywaniu nowych systemów uzbrojenia i przemyśle lotniczym, a obecnie jest opracowywana do zastosowań w elektronice komercyjnej i konsumenckiej w zastosowaniach o niskim poborze mocy. Bezprzewodowe systemy transmisji mocy do zastosowań konsumenckich muszą spełniać wymagania bezpieczeństwa lasera określone w normie IEC 60825. Aby lepiej zrozumieć systemy laserowe, należy wziąć pod uwagę, że propagacja wiązki laserowej jest w znacznie mniejszym stopniu zależna od ograniczeń dyfrakcyjnych, ponieważ pozwala na to przestrzenne i widmowe dopasowanie charakterystyk lasera zwiększyć moc roboczą i odległość, ponieważ długość fali wpływa na ostrość.

Centrum badawcze Dryden Flight Research Center NASA zademonstrowało lot lekkiego modelu bezzałogowego statku powietrznego zasilanego wiązką lasera. Świadczyło to o możliwości okresowego ładowania za pomocą systemu laserowego bez konieczności lądowania samolotu.

Prąd przemienny może być przesyłany przez warstwy atmosfery, które mają Ciśnienie atmosferyczne mniej niż 135 mm Hg. Sztuka. Prąd przepływa indukcja elektrostatyczna przez niższą atmosferę na wysokości około 3,2–4,8 km nad poziomem morza oraz w wyniku przepływu jonów, tj. przewodnictwo elektryczne przez zjonizowany obszar położony na wysokości powyżej 5 km. Intensywne pionowe belki promieniowanie ultrafioletowe można zastosować do jonizacji gazów atmosferycznych bezpośrednio nad dwoma podwyższonymi zaciskami, w wyniku czego powstają plazmowe linie energetyczne wysokiego napięcia prowadzące bezpośrednio do przewodzących warstw atmosfery. W rezultacie pomiędzy dwoma podwyższonymi zaciskami powstaje przepływ prądu elektrycznego, przechodzący do troposfery, przez nią i z powrotem do drugiego terminala. Przewodnictwo elektryczne przez warstwy atmosfery jest możliwe dzięki pojemnościowemu wyładowaniu plazmowemu w zjonizowanej atmosferze.

Nikola Tesla odkrył, że prąd może przepływać zarówno przez ziemię, jak i atmosferę. W trakcie swoich badań dokonał zapłonu lampy na umiarkowanych dystansach oraz zarejestrował transmisję prądu elektrycznego na duże odległości. Wieża Wardenclyffe została pomyślana jako komercyjny projekt transatlantyckiej telefonii bezprzewodowej i stała się prawdziwą demonstracją możliwości bezprzewodowego przesyłania energii w skali globalnej. Instalacja nie została ukończona ze względu na niewystarczające środki finansowe.

Ziemia jest naturalnym przewodnikiem i tworzy jeden obwód przewodzący. Pętla powrotna przebiega przez górną troposferę i dolną stratosferę na wysokości około 7,2 km.

System globalny przesyłanie energii elektrycznej bez przewodów, tak zwany „Światowy System Bezprzewodowy”, oparty na wysokiej przewodności elektrycznej plazmy i wysokiej przewodności elektrycznej ziemi, został zaproponowany przez Nikolę Teslę na początku 1904 roku i mógł równie dobrze być przyczyną Meteoryt tunguski, który powstał w wyniku „ zwarcie„między naładowaną atmosferą a ziemią.

Ogólnoświatowy system bezprzewodowy

Wczesne eksperymenty słynnego serbskiego wynalazcy Nikoli Tesli dotyczyły propagacji zwykłych fal radiowych, czyli fal Hertza, czyli fal elektromagnetycznych rozchodzących się w przestrzeni.

W 1919 roku Nikola Tesla napisał: „Uważa się, że prace nad transmisją bezprzewodową rozpocząłem w 1893 roku, ale w rzeczywistości badania i konstruowanie sprzętu zajmowałem się przez poprzednie dwa lata. Od początku było dla mnie jasne, że sukces można osiągnąć dzięki wielu rzeczom radykalne rozwiązania. Generatory wysokiej częstotliwości najpierw trzeba było stworzyć oscylatory elektryczne. Ich energia musiała zostać przekształcona w wydajne nadajniki i odebrana na odległość przez odpowiednie odbiorniki. System taki byłby skuteczny, gdyby wykluczał jakąkolwiek ingerencję z zewnątrz i zapewniał jego pełną wyłączność. Z czasem jednak zdałem sobie sprawę, że aby tego typu urządzenia działały skutecznie, muszą być zaprojektowane z uwzględnieniem właściwości fizycznych naszej planety.”

Jeden z warunków stworzenia globalnego system bezprzewodowy jest konstrukcja odbiorników rezonansowych. Jako takie można zastosować uziemiony rezonator spiralny i podwyższony zacisk cewki Tesli. Tesla osobiście wielokrotnie demonstrował bezprzewodową transmisję energii elektrycznej z cewki nadawczej do cewki odbiorczej Tesli. Stało się to częścią jego bezprzewodowego systemu transmisji (patent USA nr 1119732 z 18 stycznia 1902 r., „Urządzenie do przesyłania energii elektrycznej”). Tesla zaproponowała zainstalowanie ponad trzydziestu stacji nadawczo-odbiorczych na całym świecie. W tym systemie cewka odbiorcza działa jak transformator obniżający napięcie o wysokim prądzie wyjściowym. Parametry cewki nadawczej są identyczne jak cewki odbiorczej.

Celem ogólnoświatowego systemu bezprzewodowego Tesli było połączenie przesyłu mocy z emisją radiową i kierunkową komunikacją bezprzewodową, co wyeliminowałoby potrzebę stosowania licznych linii wysokiego napięcia i ułatwiłoby wzajemne połączenie generatorów elektrycznych w skali globalnej.

Zobacz też

WiTricity

Notatki

„Elektryczność na wystawie kolumbijskiej” autorstwa Johna Patricka Barretta. 1894, s. 168-169 (angielski)
Eksperymenty z prądami przemiennymi o bardzo wysokiej częstotliwości i ich zastosowanie do metod sztucznego oświetlenia, AIEE, Columbia College, N.Y., 20 maja 1891 (angielski)
Eksperymenty z prądami przemiennymi o wysokim potencjale i wysokiej częstotliwości, adres IEE, Londyn, luty 1892
On Światło i Inne Zjawiska Wysokiej Częstotliwości, Instytut Franklina, Filadelfia, luty 1893 i Krajowe Stowarzyszenie Electric Light, St. Ludwika, marzec 1893
The Praca Jagdish Chandra Bose: 100 lat badań nad falami mm (angielski)
Jagadish Chandra Bose (angielski)
Nikola Tesla o swojej pracy z prądami przemiennymi i ich zastosowaniem w telegrafii bezprzewodowej, telefonii i przesyłaniu energii, s. 26-29. (Język angielski)
5 czerwca 1899, Nikola Tesla Notatki Wiosenne Kolorado 1899-1900, Nolit, 1978 (angielski)
Nikola Tesla: Broń kierowana i technologia komputerowa (angielski)
Elektryk(Londyn), 1904 (angielski)
Skanowanie przeszłości: Historia elektryki inżynierii z przeszłości, Hidetsugu Yagi
Tetelbaum S. I. O bezprzewodowym przesyłaniu energii elektrycznej na duże odległości za pomocą fal radiowych // Elektryczność. - 1945. - nr 5. - s. 43-46.
Kostenko A.A. Quasi-optyka: tło historyczne i współczesne kierunki rozwoju // Radiofizyka i radioastronomia. - 2000. - T. 5, nr 3. - s. 231.
Badanie elementów przesyłu mocy przez wiązkę mikrofalową w 1961 IRE Int. Konf. Rec., tom 9, część 3, s. 93-105 (angielski)
IEEE Teoria mikrofalowa i techniki, Wybitna Kariera Billa Browna (angielski)
Moc ze słońca: jego przyszłość, Science, tom. 162, s. 957-961 (1968)
Patent na energię słoneczną (w języku angielskim)
Historia RFID
Inicjatywa na rzecz energii kosmicznej słonecznej
Bezprzewodowa transmisja energii słonecznej satelitarnej (SPS) (drugi projekt autorstwa N. Shinohara), warsztat kosmicznej energii słonecznej, Georgia Instytut Technologii
WC Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on września 1984, t. 32 (9), str. 1230-1242 (angielski)
Bezprzewodowe przesyłanie zasilania przez silnie sprzężone rezonanse magnetyczne(Język angielski) . Nauka (7 czerwca 2007). Pobrano 6 września 2010 r. Zarchiwizowano 29 lutego 2012 r.,
Uruchomiono nowy sposób bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej (Rosyjski). MEMBRANA.RU (8 czerwca 2007). Pobrano 6 września 2010 r. Zarchiwizowano 29 lutego 2012 r.
Technologia Bombardier PRIMOVE
Intel wyobraża sobie bezprzewodową moc dla Twojego laptopa (angielski)
Specyfikacja sieci bezprzewodowej jest już prawie ukończona
Globalny Qi standardowy moc zwiększenie bezprzewodowego ładowania – HONG KONG, wrzesień 2 /PRNewswire/
TX40 i CX40, Zatwierdzona przez Ex Latarka i ładowarka
W bezprzewodowym HDTV Haiera brakuje przewodów, smukłego profilu (wideo) (angielski) ,
Bezprzewodowa elektryczność zadziwiła swoich twórców (Rosyjski). MEMBRANA.RU (16 lutego 2010). Źródło 6 września 2010 r.

Jeśli wierzyć historii, rewolucyjny projekt technologiczny został zamrożony z powodu braku odpowiednich środków finansowych Tesli (problem ten prześladował naukowca niemal przez cały czas jego pracy w Ameryce). Ogólnie rzecz biorąc, główny nacisk na niego wywierał inny wynalazca, Thomas Edison i jego firmy, którzy promowali technologię prądu stałego, podczas gdy Tesla pracował nad prądem przemiennym (tzw. „Wojna prądów”). Historia postawiła wszystko na swoim miejscu: obecnie niemal wszędzie w miejskich sieciach elektroenergetycznych wykorzystuje się prąd przemienny, chociaż echa przeszłości trwają do dziś (przykładowo jedną z podanych przyczyn awarii osławionych pociągów Hyundai jest wykorzystanie bezpośrednich obecne linie energetyczne na niektórych odcinkach kolei ukraińskiej).

Wieża Wardenclyffe, w której Nikola Tesla przeprowadzał swoje eksperymenty z elektrycznością (zdjęcie z 1094 r.)

Jeśli chodzi o Wardenclyffe Tower, według legendy Tesla zademonstrował jednemu z głównych inwestorów J.P. Morgana, udziałowca pierwszej na świecie elektrowni wodnej Niagara i zakładów miedziowych (miedź, jak wiadomo, wykorzystuje się w przewodach), działającej instalacji do bezprzewodowego przesyłu prądu, której koszt dla odbiorców wyniósłby (gdyby takie instalacje zostały zbudowane na skalę przemysłową) o rząd wielkości tańsze dla konsumentów, po czym zaprzestał finansowania projektu. Tak czy inaczej, o bezprzewodowej transmisji mocy zaczęto poważnie rozmawiać dopiero 90 lat później, w 2007 roku. I chociaż do całkowitego zniknięcia linii energetycznych z krajobrazu miasta jeszcze daleka droga, już dostępne są takie miłe drobiazgi, jak bezprzewodowe ładowanie urządzenia mobilnego.

Postęp wkradł się niezauważony

Jeśli przejrzymy archiwa wiadomości IT sprzed co najmniej dwóch lat, to w takich zbiorach znajdziemy jedynie rzadkie doniesienia, że określone firmy opracowują rozwiązania bezprzewodowe ładowarki i ani słowa o gotowych produktach i rozwiązaniach (poza podstawowymi zasadami i schematy ogólne). Dziś ładowanie bezprzewodowe nie jest już czymś superoryginalnym ani koncepcyjnym. Tego typu urządzenia są sprzedawane z całą mocą (np. LG demonstrowało swoje ładowarki na MWC 2013), są testowane pod kątem pojazdów elektrycznych (robi to Qualcomm), a nawet używane są w miejscach publicznych (np. na niektórych europejskich stacjach kolejowych). ). Co więcej, istnieje już kilka standardów takiego przenoszenia mocy, a kilka sojuszy je promuje i rozwija.

Do ładowania bezprzewodowego urządzenia mobilne reagują podobne cewki, z których jedna znajduje się w telefonie, a druga w samej ładowarce

Najbardziej znanym takim standardem jest standard Qi, opracowany przez Wireless Power Consortium, w skład którego wchodzą tak znane firmy, jak HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony i około stu innych organizacji. Konsorcjum to powstało w 2008 roku, a jego celem było stworzenie uniwersalnej ładowarki do urządzeń różni producenci I marki. W swojej pracy norma wykorzystuje zasadę indukcji magnetycznej, gdy stacja bazowa składa się z cewki indukcyjnej, która wytwarza pole elektromagnetyczne, gdy z sieci dostarczany jest prąd przemienny. Ładowane urządzenie zawiera podobną cewkę, która reaguje na to pole i jest w stanie zamienić otrzymaną przez nią energię na prąd stały, który służy do ładowania akumulatora (więcej o zasadzie działania można dowiedzieć się na stronie konsorcjum http:/ /www.wirelesspowerconsortium.com/what-we-do/how-it-works/). Dodatkowo Qi obsługuje protokół przesyłania danych pomiędzy ładowarkami a urządzeniami ładującymi z prędkością 2 kbps, który służy do przesyłania danych o wymaganej ilości ładowania i wymaganej operacji.

Dziś wiele smartfonów obsługuje ładowanie bezprzewodowe z wykorzystaniem standardu Qi, a ładowarki są uniwersalne dla wszystkich urządzeń obsługujących ten standard.

Qi ma także poważnego konkurenta – Power Matters Alliance, do którego należą AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss i Powermat Technologies. Nazwiskom tym daleko do czołówki na świecie Technologie informacyjne(zwłaszcza sieć kawiarni Starbucks, która jest w sojuszu, ponieważ zamierza wprowadzić ją wszędzie w swoich lokalach tę technologię), - specjalizują się w szczególności w zagadnieniach energetycznych. Sojusz ten powstał nie tak dawno temu, bo w marcu 2012 roku, w ramach jednego z programów IEEE (Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników). Promowany przez nich standard PMA działa na zasadzie indukcji wzajemnej – jest to szczególny przykład indukcji elektromagnetycznej (której nie należy mylić z indukcją magnetyczną stosowaną przez Qi), gdy zmienia się prąd w jednym z przewodników lub gdy względne położenie zmieniają się przewodniki, zmienia się strumień magnetyczny przepływający przez obwód drugiego, pole magnetyczne generowane przez prąd w pierwszym przewodniku, co powoduje wystąpienie siła elektromotoryczna w drugim przewodzie i (jeśli drugi przewodnik jest zamknięty) prąd indukowany. Podobnie jak w przypadku Qi, prąd ten jest następnie przekształcany na prąd stały i wprowadzany do akumulatora.

Cóż, nie zapomnij o Alliance for Wireless Power, w skład którego wchodzą Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk itp. Organizacja ta nie przedstawiła jeszcze gotowe rozwiązania, ale wśród jego celów jest między innymi opracowanie ładunków, które przenikałyby przez powierzchnie niemetaliczne i nie korzystałyby z cewek.

Jednym z celów Alliance for Wireless Power jest możliwość ładowania bez konieczności przywiązania do określonej lokalizacji lub rodzaju powierzchni.

Z tego wszystkiego można wyciągnąć prosty wniosek: po roku, dwóch, większość nowoczesne urządzenia będzie można ładować bez użycia tradycyjnych ładowarek. Na razie moc ładowania bezprzewodowego jest wystarczająca głównie dla smartfonów, ale wkrótce tego typu urządzenia pojawią się także w przypadku tabletów i laptopów (Apple niedawno opatentował bezprzewodowe ładowanie iPada). Oznacza to, że problem rozładowania urządzenia zostanie rozwiązany niemal całkowicie – włóż lub włóż urządzenie specyficzne miejsce, a nawet podczas pracy ładuje się (lub, w zależności od mocy, rozładowuje się znacznie wolniej). Z biegiem czasu nie ma wątpliwości, że ich zasięg działania będzie się poszerzał (obecnie konieczne jest użycie specjalnej maty lub stojaka, na którym urządzenie stoi, albo musi być bardzo blisko) i znajdą powszechne zastosowanie w samochodach, pociągach a nawet, być może, samoloty.

No cóż, jeszcze jeden wniosek – najprawdopodobniej nie uda się uniknąć kolejnej wojny formatów pomiędzy różnymi standardami i promującymi je sojuszami.

Czy pozbędziemy się przewodów?

Bezprzewodowe ładowanie urządzeń to oczywiście dobra rzecz. Ale uprawnienia, które się z nim wiążą, są wystarczające tylko do określonych celów. Przy pomocy tych technologii w dalszym ciągu nie da się nawet oświetlić domu, a tym bardziej obsługiwać dużych urządzeń AGD. Niemniej jednak trwają eksperymenty z bezprzewodowym przesyłaniem prądu dużej mocy, które opierają się m.in. na materiałach Tesli. Sam naukowiec zaproponował zainstalowanie na całym świecie (tu najprawdopodobniej chodziło o ówczesne kraje rozwinięte, których było znacznie mniej niż obecnie) ponad 30 stacji odbiorczo-nadawczych, które łączyłyby przesył energii z nadawaniem radiowym i kierunkową komunikacją bezprzewodową , co pozwoliłoby pozbyć się licznych linii wysokiego napięcia i ułatwiłoby konsolidację wytwarzania energii elektrycznej w skali globalnej.

Obecnie istnieje kilka metod rozwiązania problemu bezprzewodowego przesyłu energii, jednak wszystkie jak dotąd pozwalają na osiągnięcie wyników nieistotnych w ujęciu globalnym; O kilometrach nawet nie mówimy. Metody takie jak transmisja ultradźwiękowa, laserowa i elektromagnetyczna mają istotne ograniczenia (małe odległości, konieczność bezpośredniej widoczności urządzeń nadawczych, ich wielkość, a w przypadku fal elektromagnetycznych bardzo niska skuteczność i zagrożenie dla zdrowia ze strony silnego pola). Dlatego najbardziej obiecujące osiągnięcia obejmują wykorzystanie pola magnetycznego, a dokładniej rezonansowej interakcji magnetycznej. Jednym z nich jest WiTricity, opracowany przez korporację WiTricity, założoną przez profesora MIT Marina Soljacica i kilku jego współpracowników.

Tak więc w 2007 roku udało im się przesłać prąd o mocy 60 W na odległość 2 m. Wystarczyło zapalić żarówkę, a jej sprawność wynosiła 40%. Jednak niezaprzeczalną zaletą zastosowanej technologii jest to, że praktycznie nie wchodzi ona w interakcję z istotami żywymi (według autorów natężenie pola jest 10 tysięcy razy słabsze niż to, które panuje w rdzeniu skanera rezonansu magnetycznego) ani ze sprzętem medycznym. (rozruszniki serca itp.), ani innym promieniowaniem, co oznacza, że nie będzie zakłócał np. działania tego samego Wi-Fi.

Co najciekawsze, na wydajność systemu WiTricity wpływa nie tylko rozmiar, geometria i konfiguracja cewek, a także odległość między nimi, ale także liczba odbiorników, i to w pozytywny sposób. Dwa urządzenia odbiorcze umieszczone w odległości od 1,6 do 2,7 m po obu stronach „anteny” nadawczej wykazywały o 10% lepszą skuteczność niż pojedynczo – rozwiązuje to problem podłączenia wielu urządzeń do jednego źródła zasilania.

Regularnie przeglądając zagraniczne osiągnięcia w dziedzinie radiotechniki, natknąłem się na dobre urządzenie do bezprzewodowego przesyłania mocy, wykonane nie na jakichś rzadkich mikroukładach, ale całkiem dostępne do samodzielnego montażu. Pełną dokumentację w języku angielskim można pobrać z linku, a tutaj udostępnię streszczenie w języku rosyjskim, w tym niektóre rozwiązania obwodów.

Cewki nadajnika prądu

Oscylogram sygnału

W pracy przedstawiono kilka podobnych schematy obwodów, różniących się jedynie napięciem i mocą. Wykorzystują małe cewki z grubego drutu jako „antenę” energetyczną, tranzystory to zwykłe, mocne tranzystory polowe, więc możesz to wszystko złożyć samodzielnie.

Od razu ostrzegamy – nie mówimy tutaj o przesyłaniu energii na wiele metrów, takie urządzenia bardziej nadają się do innych podobnych urządzeń, gdzie odległość wynosi kilka centymetrów. Ale moc, która „leci” w powietrzu, sięga 100 watów!

Zasada działania

Przetwornica rezonansowa zwykle pracuje ze stałą częstotliwością roboczą, która jest określona przez częstotliwość rezonansowa Obwód LC. Po przyłożeniu napięcia stałego do obwodu rozpoczyna się jego generowanie za pomocą tranzystorów. Coś w rodzaju multiwibratora z przesunięciem fazowym o 180°. Tranzystory naprzemiennie łączą końce równoległego obwodu rezonansowego z masą, co pozwala temu obwodowi okresowo naładować się energią, a następnie wypromieniować ją w przestrzeń.

Praktyczne schematy

Podstawowy schemat

Zdjęcie gotowego nadajnika-odbiornika energii

Podsumowując, zauważamy, że bezprzewodowa transmisja mocy jest coraz częściej wdrażana w dziedzinie elektroniki użytkowej, sprzętu przemysłowego, wojskowego i medycznego. Podobnie jak bezprzewodowo sieć lokalna Bluetooth i zasilanie bezprzewodowe stają się popularną opcją. Pozwala to pozbyć się zawodnych przycisków, kabli i złączy zasilających. Inny obszar zastosowań dotyczy transformatorów, które muszą spełniać specjalne wymagania, takie jak wzmocniona lub podwójna izolacja. A co najważniejsze: bezpieczeństwo elektryczne! Wiele sieci małej mocy Urządzenia można zasilać nie za pomocą przewodów, wtyczek i gniazdek 220 V, ale metodą bezdotykową – po prostu przesuwając je na wybraną powierzchnię.

W 1968 roku amerykański specjalista ds. badań kosmicznych Peter E. Glaser zaproponował umieszczenie dużych paneli panele słoneczne na orbicie geostacjonarnej, a wytwarzana przez nie energia (na poziomie 5-10 GW) przekazywana jest na powierzchnię Ziemi dobrze skupioną wiązką promieniowania mikrofalowego, następnie przetwarzana na energię prądu stałego lub przemiennego o częstotliwości technicznej i dystrybuowana do odbiorców .

Schemat ten umożliwił wykorzystanie intensywnego strumienia promieniowania słonecznego istniejącego na orbicie geostacjonarnej (~1,4 kW/m2) i przesłanie powstałej energii na powierzchnię Ziemi w sposób ciągły, niezależnie od pory dnia i warunków atmosferycznych. Ze względu na naturalne nachylenie płaszczyzny równikowej do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 23,5 stopnia, satelita znajdujący się na orbicie geostacjonarnej jest oświetlany przez przepływ promieniowania słonecznego niemal w sposób ciągły, z wyjątkiem krótkich okresów w okolicach dni równonocy wiosennej i jesiennej, kiedy satelita ten wpada w cień Ziemi. Okresy te dają się dokładnie przewidzieć i łącznie nie przekraczają 1% całkowitej długości roku.

Częstotliwość oscylacji elektromagnetycznych wiązki mikrofal musi odpowiadać zakresom przeznaczonym do stosowania w przemyśle, badania naukowe i medycyna. Jeśli częstotliwość ta zostanie wybrana jako 2,45 GHz, wówczas warunki meteorologiczne, w tym gęste chmury i intensywne opady, praktycznie nie mają wpływu na efektywność przesyłu mocy. Pasmo 5,8 GHz jest atrakcyjne, ponieważ oferuje możliwość zmniejszenia rozmiaru anten nadawczych i odbiorczych. Jednakże wpływ warunków meteorologicznych wymaga tutaj dodatkowych badań.

Obecny poziom rozwoju elektroniki mikrofalowej pozwala mówić o dość dużej efektywności przekazywania energii za pomocą wiązki mikrofal orbita geostacjonarna na powierzchnię Ziemi - około 70-75%. W tym przypadku średnicę anteny nadawczej zwykle wybiera się na 1 km, a prostownica naziemna ma wymiary 10 km x 13 km dla szerokości geograficznej 35 stopni. SCES o mocy wyjściowej 5 GW ma gęstość mocy wypromieniowanej w środku anteny nadawczej 23 kW/m2, a w środku anteny odbiorczej – 230 W/m2.

Zbadano różne typy półprzewodnikowych i próżniowych generatorów mikrofal do anteny nadawczej SKES. William Brown wykazał w szczególności, że dobrze rozwinięte przez przemysł magnetrony, przeznaczone do kuchenek mikrofalowych, można zastosować również w układach anten nadawczych SKES, jeśli każda z nich jest wyposażona we własny obwód ujemny informacja zwrotna w fazie względem zewnętrznego sygnału zegarowego (tzw. magnetronowy wzmacniacz kierunkowy – MDA).

Najbardziej aktywne i systematyczne badania w obszarze SCES prowadziła Japonia. W 1981 roku pod kierownictwem profesorów M. Nagatomo i S. Sasaki w Instytucie Badań Kosmicznych w Japonii rozpoczęto badania nad opracowaniem prototypu SCES o mocy 10 MW, który mógłby zostać stworzony przy użyciu istniejących rakiet nośnych. Stworzenie takiego prototypu pozwala na zgromadzenie doświadczeń technologicznych i przygotowanie podstaw do tworzenia systemów komercyjnych.

Projekt otrzymał nazwę SKES2000 (SPS2000) i zyskał uznanie w wielu krajach na całym świecie.

W 2008 roku Marin Soljačić, adiunkt fizyki w Massachusetts Institute of Technology (MIT), został wybudzony ze słodkiego snu przez ciągły sygnał dźwiękowy jego telefonu komórkowego. „Telefon nie przestawał rozmawiać, żądając, abym go naładował” – mówi Soljacic. Zmęczony i nie mając zamiaru wstawać, zaczął śnić, że telefon po powrocie do domu zacznie się sam ładować.

W latach 2012-2015 Inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtońskiego opracowali technologię, która umożliwia wykorzystanie Wi-Fi jako źródła energii do zasilania urządzeń przenośnych i ładowania gadżetów. Technologia została już uznana przez magazyn Popular Science za jedną z najlepszych innowacji 2015 roku. Wszechobecność technologii bezprzewodowej transmisji danych sama w sobie wywołała prawdziwą rewolucję. A teraz przyszła kolej na bezprzewodową transmisję energii drogą powietrzną, którą programiści z Uniwersytetu Waszyngtońskiego nazwali PoWiFi (od Power Over WiFi).

W fazie testowej naukowcom udało się z powodzeniem naładować akumulatory litowo-jonowe i niklowo-metalowo-wodorkowe o małej pojemności. Za pomocą router Asusa RT-AC68U i kilka czujników umieszczonych w odległości 8,5 metra od niego. Czujniki te przekształcają energię fali elektromagnetycznej w prąd stały o napięciu od 1,8 do 2,4 V, który jest niezbędny do zasilania mikrokontrolerów i systemów czujników. Osobliwością tej technologii jest to, że jakość sygnału roboczego nie ulega pogorszeniu. Wystarczy przeflashować router i można go używać jak zwykle, a także zasilać urządzenia o niskim poborze mocy. Podczas jednej z demonstracji pomyślnie zasilono małą kamerę tajny monitoring o niskiej rozdzielczości, znajdujący się w odległości większej niż 5 metrów od routera. Następnie tracker fitness Jawbone Up24 został naładowany do 41%, co zajęło 2,5 godziny.

Na podchwytliwe pytania, dlaczego te procesy nie wpływają negatywnie na jakość sieciowego kanału komunikacji, twórcy odpowiedzieli, że staje się to możliwe dzięki temu, że ponownie flashowany router podczas swojej pracy wysyła pakiety energii kanałami niezajętymi przez transmisję informacji . Doszli do tej decyzji, gdy odkryli, że w okresach ciszy energia po prostu wypływa z systemu, ale można ją wykorzystać do zasilania urządzeń małej mocy.

W trakcie badań system PoWiFi umieszczono w sześciu domach, a mieszkańców poproszono o normalne korzystanie z Internetu. Załaduj strony internetowe, oglądaj przesyłane strumieniowo filmy, a następnie powiedz nam, co się zmieniło. W efekcie okazało się, że wydajność sieci w ogóle się nie zmieniła. Oznacza to, że Internet działał jak zwykle, a obecność dodanej opcji nie była zauważalna. A to były dopiero pierwsze testy, kiedy przez Wi-Fi zebrano stosunkowo niewielką ilość energii.

W przyszłości technologia PoWiFi może z powodzeniem służyć do zasilania wbudowanych czujników sprzęt AGD i sprzętu wojskowego do bezprzewodowego sterowania nimi i wykonywania zdalnego ładowania/ładowania.

Prąd to przesyłanie energii dla UAV (najprawdopodobniej z wykorzystaniem technologii PoWiMax lub z radaru samolotu lotniskowca):

W przypadku UAV wartość ujemna z prawa odwrotności kwadratów (antena promieniująca izotropowo) jest częściowo „kompensowana” przez szerokość wiązki anteny i charakterystykę promieniowania:

W końcu radar samolotu może wytworzyć w impulsie 17 kW energii EMP.

To nie jest komunikacja komórkowa - gdzie komórka musi zapewnić komunikację 360 stopni z elementami końcowymi.
Załóżmy taką odmianę:
Samolot transportowy (dla Perdix) ten F-18 ma (obecnie) radar AN/APG-65:

maksymalna średnia moc promieniowania 12000 W

Lub w przyszłości będzie miał AN/APG-79 AESA:

w impulsie powinien wytworzyć 15 kW energii EMP

To wystarczy, aby przedłużyć aktywne życie mikro-dronów Perdix z obecnych 20 minut do godziny, a może i więcej.

Najprawdopodobniej zastosowany zostanie pośredni dron Perdix Middle, który zostanie naświetlony na odpowiednią odległość przez radar myśliwca, a on z kolei będzie „rozdawał” energię młodszym braciom Mikro-Dronów Perdix za pośrednictwem PoWiFi/PoWiMax , jednocześnie wymieniając z nimi informacje (lotne, akrobacyjne, cele, koordynacja roju).

Być może już niedługo przyjdzie czas na ładowanie telefonów komórkowych i innych urządzeń mobilnych znajdujących się w zasięgu Wi-Fi, Wi-Max czy 5G?

Posłowie: 10-20 lat, po powszechnym wdrożeniu w życie codzienne liczne elektromagnetyczne emitery mikrofal (telefony komórkowe, kuchenki mikrofalowe, komputery, WiFi, narzędzia Blu itp.) nagle karaluchy w dużych miastach stały się nagle rzadkością! Teraz karaluch jest owadem, który można znaleźć tylko w zoo. Nagle zniknęli z domów, które kiedyś tak bardzo kochali.

KARALuchy CARL!
Te potwory, liderzy listy „organizmów radioodpornych”, bezwstydnie skapitulowali!
Odniesienie
LD 50 to średnia dawka śmiertelna, to znaczy dawka zabija połowę organizmów biorących udział w eksperymencie; LD 100 – dawka śmiertelna zabija wszystkie organizmy biorące udział w eksperymencie.

Kto następny w kolejce?

Dopuszczalne poziomy promieniowania ze stacji bazowych komunikacja mobilna(900 i 1800 MHz, całkowity poziom ze wszystkich źródeł) na obszarach sanitarnych i mieszkalnych w niektórych krajach znacznie się różnią:
Ukraina: 2,5 µW/cm². (najsurowszy standard sanitarny w Europie)
Rosja, Węgry: 10 µW/cm².
Moskwa: 2,0 µW/cm². (norma istniała do końca 2009 roku)
USA, kraje skandynawskie: 100 µW/cm².
Tymczasowy dopuszczalny poziom (TAL) od radiotelefony mobilne(MRI) dla użytkowników radiotelefonów w Federacji Rosyjskiej określa się 10 μW/cm² (Rozdział IV - Wymagania higieniczne dla ruchomych lądowych stacji radiokomunikacyjnych SanPiN 2.1.8/2.2.4.1190-03 „Wymagania higieniczne dotyczące rozmieszczenia i eksploatacji lądowych radiokomunikacji sprzęt łączności radiowej”).
W USA Certyfikat wydawany jest przez Federal Communications Commission (FCC) dla urządzeń komórkowych, maksymalny poziom którego SAR nie przekracza 1,6 W/kg (a moc pochłoniętego promieniowania jest zredukowana do 1 grama tkanki narządów ludzkich).
W Europie, zgodnie z międzynarodową dyrektywą Komisji ds. Ochrony przed Promieniowaniem Niejonizującym (ICNIRP), wartość SAR telefonu komórkowego nie powinna przekraczać 2 W/kg (moc pochłoniętego promieniowania zmniejsza się do 10 gramów tkanki narządów ludzkich) .
Niedawno w Wielkiej Brytanii za bezpieczny poziom SAR uznano 10 W/kg. Podobny obraz zaobserwowano w innych krajach.
Maksymalnej wartości SAR przyjętej w normie (1,6 W/kg) nie można nawet z całą pewnością przypisać do „twardych” lub „miękkich” standardów.
Przyjęte zarówno w USA, jak i w Europie standardy wyznaczania wartości SAR (wszelkie regulacje dotyczące promieniowania mikrofalowego z telefonów komórkowych, o których mowa, opierają się wyłącznie na efekcie termicznym, czyli związanym z nagrzewaniem tkanek narządów ludzkich).
KOMPLETNY CHAOS.
Medycyna nie dała jeszcze jednoznacznej odpowiedzi na pytanie: czy mobile/WiFi jest szkodliwe i w jakim stopniu?
Co stanie się z bezprzewodowym przesyłaniem prądu z wykorzystaniem technologii mikrofalowych?
Tutaj moc nie jest watami i milami watów, ale kW...

Notatka: Typowa stacja bazowa WiMAX emituje moc na poziomie około +43 dBm (20 W), a stacja mobilna zazwyczaj transmituje na poziomie +23 dBm (200 mW).

Tagi:

Elektryczność
kuchenka mikrofalowa
PoWi-Fi
drony
UAV

Dodaj tagi