Przesyłanie energii elektrycznej na odległość bez przewodów. Bezprzewodowe przesyłanie energii elektrycznej na odległość

Gdy Firma Apple wprowadziła na rynek swoją pierwszą bezprzewodową ładowarkę do telefonów komórkowych i gadżetów, wielu uznało ją za rewolucję i ogromny krok naprzód w metodach bezprzewodowego przesyłu energii.

Ale czy byli pionierami, a może nawet przed nimi udało się komuś zrobić coś podobnego, choć bez odpowiedniego marketingu i PR? Okazuje się, że takich wynalazców było bardzo, bardzo dawno temu.

I tak w 1893 roku słynny Nikola Tesla zabłysnął zdumioną publicznością świetlówki. Pomimo tego, że wszystkie były bezprzewodowe.

Teraz każdy uczeń może powtórzyć tę sztuczkę, wychodząc na otwarte pole i stojąc z lampą fluorescencyjną pod linią wysokiego napięcia 220 kV i więcej.

Nieco później Tesli udało się zapalić to samo bezprzewodowożarówka fosforowa.

W Rosji w 1895 r. A. Popow pokazał pierwszy na świecie działający odbiornik radiowy. Ale ogólnie rzecz biorąc, jest to również bezprzewodowy transfer energii.

Bardzo główne pytanie a jednocześnie problem całej technologii ładowania bezprzewodowego i podobnych metod leży w dwóch punktach:

• jak daleko można w ten sposób przesyłać energię elektryczną?

• i jaka ilość

Najpierw zastanówmy się, jaką moc mają otaczające nas urządzenia i sprzęt AGD. Przykładowo telefon, smartwatch czy tablet wymaga maksymalnie 10-12W.

Laptop ma już wyższe wymagania - 60-80W. Można to porównać do przeciętnej żarówki. Ale sprzęt gospodarstwa domowego, zwłaszcza sprzęt kuchenny, zużywa już kilka tysięcy watów.

Dlatego bardzo ważne jest, aby nie oszczędzać na liczbie gniazdek w kuchni.

Jakie zatem metody i metody przesyłania energii elektrycznej bez użycia kabli lub innych przewodników wypracowała ludzkość na przestrzeni tych wszystkich lat? A co najważniejsze, dlaczego wciąż nie są one wdrażane w nasze życie tak aktywnie, jak byśmy tego chcieli?

Weź te same urządzenia kuchenne. Przyjrzyjmy się bliżej.

Przenoszenie energii przez cewki

Najłatwiejszą metodą wdrożenia jest użycie cewek indukcyjnych.

Zasada jest tutaj bardzo prosta. Weź 2 cewki i umieść je blisko siebie. Jeden z nich jest zasilany. Drugi pełni rolę odbiorcy.

Kiedy prąd w źródle zasilania jest regulowany lub zmieniany, strumień magnetyczny w drugiej cewce również zmienia się automatycznie. Jak mówią prawa fizyki, w tym przypadku powstanie pole elektromagnetyczne, które będzie bezpośrednio zależeć od szybkości zmian tego przepływu.

Wydawać by się mogło, że wszystko jest proste. Ale niedociągnięcia psują cały różowy obraz. Trzy wady:

• niska moc

Korzystając z tej metody, nie przeniesiesz dużych woluminów i nie będziesz mógł podłączyć wydajnych urządzeń. Jeśli spróbujesz to zrobić, po prostu stopisz wszystkie uzwojenia.

• krótki dystans

Nawet nie myśl o przesyłaniu prądu na odległość kilkudziesięciu czy kilkuset metrów. Ta metoda ma ograniczony efekt.

Aby fizycznie zrozumieć, jak zła jest sytuacja, weź dwa magnesy i oblicz, jak daleko muszą się od siebie znajdować, zanim przestaną się przyciągać lub odpychać. Wydajność cewek jest w przybliżeniu taka sama.

Można oczywiście wykazać się kreatywnością i zadbać o to, aby te dwa elementy były zawsze blisko siebie. Na przykład samochód elektryczny i specjalna droga do ładowania.

Ale ile będzie kosztować budowa takich autostrad?

• słaba efektywność

Kolejnym problemem jest niska skuteczność. Nie przekracza 40%. Okazuje się, że w ten sposób nie uda się przesłać dużej ilości energii elektrycznej na duże odległości.

Ten sam N. Tesla zauważył to już w 1899 roku. Później przeszedł na eksperymenty z elektryczność atmosferyczna, mając nadzieję znaleźć w nim rozwiązanie i rozwiązanie problemu.

Jednak niezależnie od tego, jak bezużyteczne mogą się wydawać te wszystkie rzeczy, za ich pomocą nadal możesz organizować piękne występy świetlne i muzyczne.

Lub ładuj sprzęt znacznie większy niż telefony. Na przykład rowery elektryczne.

Transfer energii lasera

Ale w jaki sposób można przesłać więcej energii na większą odległość? Zastanów się, w jakich filmach bardzo często widzimy tego rodzaju technologię.

Pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl nawet uczniowi, jest: „ Gwiezdne Wojny", lasery i miecze świetlne.

Oczywiście za ich pomocą możliwe jest przesyłanie dużej ilości energii elektrycznej na bardzo duże odległości. Ale znowu wszystko psuje mały problem.

Na szczęście dla nas, ale niestety dla lasera, Ziemia posiada atmosferę. I po prostu dobrze sobie radzi z zagłuszaniem i pochłanianiem większości całkowitej energii promieniowania laserowego. Dlatego z tą technologią musimy udać się w kosmos.

Na Ziemi podejmowano także próby i eksperymenty mające na celu sprawdzenie funkcjonalności tej metody. NASA zorganizowała nawet konkurs na laserowy bezprzewodowy transfer energii, którego pula nagród wyniosła nieco poniżej 1 miliona dolarów.

Ostatecznie zwyciężył Laser Motive. Ich zwycięski wynik to 1 km i 0,5 kW przesłanej mocy ciągłej. Jednak podczas procesu przenoszenia naukowcy stracili 90% całej pierwotnej energii.

Ale mimo to, nawet przy wydajności dziesięciu procent, wynik uznano za udany.

Pamiętajmy, że zwykła żarówka ma jeszcze mniej energii użytecznej, która trafia bezpośrednio do światła. Dlatego opłaca się z nich wytwarzać promienniki podczerwieni.

kuchenka mikrofalowa

Czy naprawdę nie ma innego, naprawdę działającego sposobu przesyłania energii elektrycznej bez przewodów? Istnieje i został wynaleziony jeszcze przed próbami i zabawami dla dzieci w Gwiezdnych Wojnach.

Okazuje się, że specjalne mikrofale o długości 12 cm (częstotliwość 2,45 GHz) są przezroczyste dla atmosfery i nie zakłócają ich propagacji.

Bez względu na to, jak zła jest pogoda, podczas transmisji za pomocą mikrofal stracisz tylko pięć procent! Ale żeby to zrobić, musisz najpierw dokonać konwersji Elektryczność do mikrofal, następnie wyłap je i przywróć do pierwotnego stanu.

Naukowcy rozwiązali pierwszy problem już dawno temu. Wymyślili do tego specjalne urządzenie i nazwali je magnetronem.

Co więcej, zostało to zrobione na tyle profesjonalnie i bezpiecznie, że dziś każdy z Was ma takie urządzenie w domu. Idź do kuchni i spójrz na swoją kuchenkę mikrofalową.

Wewnątrz znajduje się ten sam magnetron o wydajności 95%.

Ale jak dokonać odwrotnej transformacji? I tutaj opracowano dwa podejścia:

• amerykański

• radziecki

W USA jeszcze w latach sześćdziesiątych naukowiec W. Brown wymyślił antenę, która spełniła wymagane zadanie. Oznacza to, że przekształca padające na niego promieniowanie z powrotem na prąd elektryczny.

Nadał mu nawet własną nazwę – rectenna.

Po wynalazku nastąpiły eksperymenty. A w 1975 roku za pomocą prostownicy przekazano i odebrano aż 30 kW mocy na odległość ponad kilometra. Straty w transmisji wyniosły tylko 18%.

Prawie pół wieku później nikomu nie udało się przebić tego doświadczenia. Wydawałoby się, że metoda została znaleziona, więc dlaczego te odbytnice nie zostały udostępnione masom?

I tu znowu wychodzą na jaw niedociągnięcia. Prostowniki zmontowano przy użyciu miniaturowych półprzewodników. Normalna operacja dla nich jest to przeniesienie zaledwie kilku watów mocy.

A jeśli chcesz przenieść dziesiątki lub setki kW, przygotuj się do montażu gigantycznych paneli.

I tu pojawiają się trudności nie do rozwiązania. Po pierwsze, jest to reemisja.

Nie tylko stracisz przez to część energii, ale także nie będziesz mógł zbliżyć się do paneli bez utraty zdrowia.

Drugim bólem głowy jest niestabilność półprzewodników w panelach. Wystarczy, że jeden się przepali od małego przeciążenia, a reszta padnie jak lawina, jak zapałki.

W ZSRR wszystko wyglądało nieco inaczej. Nie bez powodu nasze wojsko miało pewność, że nawet w przypadku wybuchu nuklearnego cały zagraniczny sprzęt natychmiast ulegnie awarii, ale sprzęt radziecki nie. Cały sekret tkwi w lampach.

Na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym dwóch naszych naukowców, V. Savin i V. Vanke, zaprojektowało tak zwany cyklotronowy konwerter energii. Ma przyzwoite wymiary, gdyż jest montowany w oparciu o technologię lampową.

Zewnętrznie przypomina rurkę o długości 40 cm i średnicy 15 cm. Wydajność tej lampy jest nieco mniejsza niż w przypadku amerykańskich półprzewodników - do 85%.

Jednak w przeciwieństwie do detektorów półprzewodnikowych, cyklotronowy konwerter energii ma wiele znaczących zalet:

• niezawodność

• duża moc

• odporność na przeciążenia

• brak reemisji

• niski koszt produkcji

Jednak pomimo tego, półprzewodnikowe metody realizacji projektów uznawane są na całym świecie za zaawansowane. Jest tu także element mody.

Po pierwszym pojawieniu się półprzewodników wszyscy nagle zaczęli porzucać technologie lampowe. Jednak praktyczne testy sugerują, że jest to często błędne podejście.

Oczywiście nikt nie jest zainteresowany 20-kilogramowymi telefonami komórkowymi czy komputerami, które zajmują całe pokoje.

Czasem jednak w beznadziejnych sytuacjach pomóc nam mogą jedynie stare, sprawdzone metody.

Dzięki temu dziś mamy trzy możliwości bezprzewodowego przesyłania energii. Pierwszy z omawianych sposobów jest ograniczony zarówno odległością, jak i mocą.

Ale to wystarczy, aby naładować baterię smartfona, tabletu lub czegoś większego. Wydajność, choć niewielka, jest nadal metodą roboczą.

Pierwszy z nich zaczął się bardzo zachęcająco. W pierwszej dekadzie XXI wieku na wyspie Reunion pojawiła się potrzeba ciągłego przesyłania mocy 10 kW na odległość 1 km.

Górzysty teren i lokalna roślinność nie pozwalały na ułożenie tam napowietrznych linii energetycznych ani kabli.

Wszystkie dotychczasowe ruchy na wyspie odbywały się wyłącznie za pomocą helikopterów.

Aby rozwiązać problem, najlepsze umysły z różne kraje. W tym ci, o których wspomniano wcześniej w artykule, nasi naukowcy z Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego V. Vanke i V. Savin.

Jednak w momencie, w którym należało rozpocząć praktyczną realizację i budowę nadajników i odbiorników energii, projekt został zamrożony i wstrzymany. A wraz z nadejściem kryzysu w 2008 roku całkowicie go porzucili.

W rzeczywistości jest to bardzo rozczarowujące, ponieważ wykonana tam praca teoretyczna była kolosalna i godna wdrożenia.

Drugi projekt wygląda na bardziej szalony niż pierwszy. Jednak przeznaczane są na to realne środki. Sam pomysł został wyrażony w 1968 roku przez amerykańskiego fizyka P. Glasera.

Zaproponował wówczas niezbyt normalny pomysł - wystrzelić ogromnego satelitę na orbitę geostacjonarną 36 000 km nad Ziemią. Umieść na nim panele słoneczne, które będą zbierać darmową energię ze słońca.

Następnie wszystko to należy zamienić na wiązkę fal mikrofalowych i przesłać na ziemię.

Coś w rodzaju „gwiazdy śmierci” w naszej ziemskiej rzeczywistości.

Na ziemi wiązka musi zostać wyłapana przez gigantyczne anteny i zamieniona na energię elektryczną.

Jak duże muszą być te anteny? Wyobraź sobie, że jeśli satelita ma średnicę 1 km, to odbiornik naziemny powinien być 5 razy większy – 5 km (wielkość Pierścienia Ogrodowego).

Ale rozmiar to tylko niewielka część problemu. Po wszystkich obliczeniach okazało się, że taki satelita będzie generował energię elektryczną o mocy 5 GW. Po dotarciu na ziemię pozostałoby już tylko 2 GW. Na przykład elektrownia wodna w Krasnojarsku produkuje 6 GW.

Dlatego jego pomysł został przemyślany, obliczony i odłożony na bok, ponieważ początkowo wszystko sprowadzało się do ceny. Koszt projektu kosmicznego w tamtych czasach osiągnął 1 bilion dolarów.

Ale nauka na szczęście nie stoi w miejscu. Technologie są udoskonalane i coraz tańsze. Kilka krajów już pracuje nad taką słoneczną stacją kosmiczną. Choć na początku XX wieku wystarczyła jedna genialna osoba, aby bezprzewodowo przesyłać prąd.

Całkowita cena projektu spadła z pierwotnej do 25 miliardów dolarów. Pozostaje pytanie – czy w najbliższej przyszłości doczekamy się jego realizacji?

Niestety nikt nie da Ci jednoznacznej odpowiedzi. Zakłady obstawiane są dopiero na drugą połowę tego stulecia. Dlatego na razie poprzestańmy na bezprzewodowych ładowarkach do smartfonów i miejmy nadzieję, że naukowcom uda się zwiększyć ich wydajność. No cóż, w końcu na Ziemi urodzi się drugi Nikola Tesla.

Bezprzewodowa transmisja dostaw energii elektrycznej może zapewnić znaczący postęp w branżach i zastosowaniach zależnych od kontakt fizyczny złącze To z kolei może być zawodne i prowadzić do niepowodzeń. Bezprzewodową transmisję mocy po raz pierwszy zademonstrował Nikola Tesla w latach 90. XIX wieku. Jednak dopiero w ostatniej dekadzie technologia ta została wykorzystana do takiego stopnia, że ​​oferuje rzeczywiste, namacalne korzyści w rzeczywistych zastosowaniach. W szczególności rozwój rezonansowych bezprzewodowych systemów zasilania dla rynku elektroniki użytkowej pokazał, że ładowanie indukcyjne zapewnia nowy poziom wygody milionom urządzeń codziennego użytku.

Moc, o której mowa, jest powszechnie znana pod wieloma pojęciami. Zawiera przekładnię indukcyjną, sprzęgło, rezonansowe Sieć bezprzewodowa i powrót tego samego napięcia. Każdy z tych warunków zasadniczo opisuje ten sam podstawowy proces. Bezprzewodowe przesyłanie prądu lub mocy ze źródła prądu do napięcia obciążenia bez złączy poprzez szczelinę powietrzną. Podstawą są dwie cewki - nadajnik i odbiornik. Pierwszy jest wzbudzany prądem przemiennym w celu wytworzenia pola magnetycznego, które z kolei indukuje napięcie w drugim.

Jak działa dany system?

Podstawy zasilania bezprzewodowego obejmują dystrybucję energii z nadajnika do odbiornika za pomocą oscylującego pola magnetycznego. Aby to osiągnąć, prąd stały dostarczany przez zasilacz jest przekształcany w prąd przemienny o wysokiej częstotliwości. Wykorzystanie specjalnie zaprojektowanej elektroniki wbudowanej w nadajnik. Prąd przemienny aktywuje cewkę z drutu miedzianego w dozowniku, która wytwarza pole magnetyczne. Gdy drugie (odbiorcze) uzwojenie jest umieszczone w pobliżu. Pole magnetyczne może indukować prąd przemienny w cewce odbiorczej. Elektronika w pierwszym urządzeniu przekształca następnie prąd przemienny z powrotem w prąd stały, który staje się mocą wejściową.

Bezprzewodowy obwód transmisji mocy

Napięcie „sieciowe” jest przetwarzane na sygnał prąd przemienny, który jest następnie przesyłany do cewki nadajnika poprzez obwód elektroniczny. Przepływający przez uzwojenie rozdzielacza indukuje pole magnetyczne. To z kolei może rozprzestrzenić się na cewkę odbiornika, która znajduje się stosunkowo blisko. Pole magnetyczne generuje następnie prąd, który przepływa przez uzwojenie odbiornika. Proces propagacji energii pomiędzy cewkami nadawczą i odbiorczą nazywany jest także sprzężeniem magnetycznym lub rezonansowym. Osiąga się to za pomocą obu uzwojeń pracujących na tej samej częstotliwości. Prąd płynący w cewce odbiornika jest przekształcany w obwód odbiornika na prąd stały. Można go następnie wykorzystać do zasilania urządzenia.

Co znaczy rezonans?

Odległość, na jaką można przesłać energię (lub moc), zwiększa się, jeśli cewki nadajnika i odbiornika rezonują z tą samą częstotliwością. Podobnie jak kamerton oscyluje na określonej wysokości i może osiągnąć maksymalną amplitudę. Odnosi się to do częstotliwości, z jaką obiekt naturalnie wibruje.

Zalety transmisji bezprzewodowej

Jakie są korzyści? Plusy:

• Obniża koszty związane z utrzymaniem złączy prostych (takich jak w tradycyjnym pierścieniu ślizgowym przemysłowym);
• większa wygoda ładowania popularnych urządzeń elektronicznych;
• bezpieczny transfer do aplikacji, które muszą pozostać hermetycznie zamknięte;
• elektronikę można całkowicie ukryć, zmniejszając ryzyko korozji spowodowanej takimi pierwiastkami, jak tlen i woda;
• Niezawodne i spójne dostarczanie mocy do obracających się, wysoce mobilnych urządzeń przemysłowych;
• zapewnia niezawodne przenoszenie mocy w sytuacjach krytycznych ważne systemy w wilgotnym, brudnym i ruchomym środowisku.

Niezależnie od zastosowania, wyeliminowanie fizycznego połączenia zapewnia szereg korzyści w porównaniu z tradycyjnymi kablowymi złączami zasilającymi.

Sprawność omawianego transferu energii

Ogólna wydajność bezprzewodowego systemu zasilania jest najważniejszym czynnikiem określającym jego wydajność. Wydajność systemu mierzy ilość energii przesyłanej pomiędzy źródłem zasilania (tj. gniazdkiem ściennym) a urządzeniem odbiorczym. To z kolei determinuje takie aspekty, jak prędkość ładowania i zasięg propagacji.

Systemy komunikacji bezprzewodowej różnią się w zależności od poziomu wydajności w oparciu o takie czynniki, jak konfiguracja i konstrukcja cewki oraz odległość transmisji. Mniej wydajne urządzenie będzie generować więcej emisji i skutkować mniejszą mocą przechodzącą przez urządzenie odbiorcze. Zazwyczaj technologie bezprzewodowej transmisji mocy dla urządzeń takich jak smartfony mogą osiągnąć 70% wydajności.

Jak mierzona jest efektywność?

W sensie jako ilość mocy (w procentach) przekazywana ze źródła zasilania do urządzenia odbiorczego. Oznacza to, że bezprzewodowa transmisja mocy dla smartfona o wydajności 80% oznacza, że ​​pomiędzy gniazdkiem ściennym a akumulatorem ładowanego gadżetu traci się 20% mocy wejściowej. Wzór na pomiar efektywności operacyjnej jest następujący: produktywność = prąd stały odchodzący, podzielony przez dopływ, uzyskany wynik pomnożony przez 100%.

Bezprzewodowe metody przesyłania energii elektrycznej

Moc może rozprzestrzeniać się w danej sieci przez prawie wszystkie materiały niemetalowe, w tym między innymi. Należą do nich ciała stałe, takie jak drewno, plastik, tekstylia, szkło i cegła, a także gazy i ciecze. Jeżeli materiał metalowy lub przewodzący prąd elektryczny (tzn pole elektromagnetyczne, obiekt pobiera od niego energię i w rezultacie nagrzewa się. To z kolei wpływa na wydajność systemu. Tak działa gotowanie indukcyjne, na przykład nieefektywne przenoszenie mocy z płyty kuchennej wytwarza ciepło do gotowania.

Aby stworzyć bezprzewodowy system przesyłu energii, należy wrócić do początków poruszanego tematu. A dokładniej odnoszącemu sukcesy naukowcowi i wynalazcy Nikoli Tesli, który stworzył i opatentował generator zdolny do przejmowania mocy bez różnych materialistycznych przewodników. Aby więc wdrożyć system bezprzewodowy, musisz wszystko zebrać ważne elementy i części, wynik będzie niewielki. Jest to urządzenie, które wytwarza pole elektryczne o wysokim napięciu w otaczającym go powietrzu. Jednocześnie ma niewielką moc wejściową, zapewnia bezprzewodowy transfer energii na odległość.

Jeden z najbardziej ważne sposoby przenoszenie energii to sprzężenie indukcyjne. Stosowany jest głównie do bliskiego pola. Charakteryzuje się tym, że gdy prąd przepływa przez jeden przewód, na końcach drugiego indukuje się napięcie. Przenoszenie mocy następuje poprzez wzajemność między dwoma materiałami. Ogólny przykład- to jest transformator. Pomysł transmisji energii mikrofalowej został opracowany przez Williama Browna. Cała koncepcja obejmuje konwersję prądu przemiennego na moc RF i przesyłanie jej w przestrzeni kosmicznej i z powrotem zmienna moc na odbiorniku. W tym układzie napięcie generowane jest przy wykorzystaniu mikrofalowych źródeł energii. Takich jak klistron. A moc ta przekazywana jest poprzez falowód, który chroni przed mocą odbitą. A także tuner dopasowujący impedancję źródła mikrofalowego do innych elementów. Sekcja odbiorcza składa się z anteny. Akceptuje moc mikrofal oraz obwód dopasowujący impedancję i filtr. Ta antena odbiorcza wraz z urządzeniem prostowniczym może być dipolem. Odpowiada sygnałowi wyjściowemu z podobnym powiadomieniem dźwiękowym prostownika. Blok odbiornika również składa się z podobnej sekcji składającej się z diod, które służą do konwersji sygnału na alarm prąd stały. Ten system transmisji wykorzystuje częstotliwości z zakresu od 2 GHz do 6 GHz.

Bezprzewodowa transmisja energii elektrycznej za pomocą generatora realizowanego przy użyciu podobnych wibracje magnetyczne. Najważniejsze jest to, że to urządzenie działało dzięki trzem tranzystorom.

Za pomocą wiązki lasera przesyłana jest moc w postaci energii świetlnej, która po stronie odbiorczej przekształcana jest w energię elektryczną. Sam materiał otrzymuje energię za pomocą źródeł takich jak Słońce lub dowolny generator prądu. I odpowiednio realizuje skupione światło o dużej intensywności. Rozmiar i kształt wiązki określa zestaw optyki. A to transmitowane światło lasera jest odbierane przez ogniwa fotowoltaiczne, które przekształcają je w sygnały elektryczne. Zwykle używa światłowody do transmisji. Taki sam jak podstawowy panel słoneczny system energetyczny, Odbiornikiem stosowanym w propagacji laserowej jest układ ogniw fotowoltaicznych lub panel słoneczny. Te z kolei mogą przekształcić włóczęgę w energię elektryczną.

Podstawowe cechy urządzenia

Moc cewki Tesli pochodzi z procesu zwanego indukcją elektromagnetyczną. Oznacza to, że zmieniające się pole stwarza potencjał. Powoduje przepływ prądu. Kiedy prąd przepływa przez cewkę z drutu, wytwarza pole magnetyczne, które w określony sposób wypełnia obszar wokół cewki. W przeciwieństwie do innych eksperymentów z wysokim napięciem, cewka Tesli przetrwała wiele testów i prób. Proces był dość pracochłonny i czasochłonny, ale wynik był pomyślny, dlatego naukowiec pomyślnie opatentował. Możesz stworzyć taką cewkę, jeśli masz określone komponenty. Do realizacji potrzebne będą następujące materiały:

1. długość 30 cm PVC (im dłuższy, tym lepszy);
2. emaliowany drut miedziany (drut wtórny);
3. deska brzozowa na podstawę;
4. Tranzystor 2222A;
5. przewód połączeniowy (pierwotny);
6. rezystor 22 kOhm;
7. przełączniki i przewody łączące;
8. bateria 9V.

Etapy wdrażania urządzenia Tesla

Najpierw musisz umieścić małą szczelinę Górna część rurkę do owinięcia jednego końca drutu. Nawiń cewkę powoli i ostrożnie, uważając, aby nie zachodzić na przewody i nie tworzyć szczelin. Ten krok jest najtrudniejszą i najbardziej żmudną częścią, ale poświęcony czas pozwoli uzyskać dobry kołowrotek o bardzo wysokiej jakości. Co około 20 obrotów wokół uzwojenia umieszcza się pierścienie taśmy maskującej. Działają jak bariera. Na wypadek, gdyby cewka zaczęła się rozplatać. Po zakończeniu owiń górną i dolną część grubej taśmy i spryskaj ją 2 lub 3 warstwami emalii.

Następnie należy podłączyć akumulator podstawowy i dodatkowy do akumulatora. Następnie włącz tranzystor i rezystor. Mniejsze uzwojenie jest uzwojeniem pierwotnym, a dłuższe uzwojenie jest uzwojeniem wtórnym. Na rurze można dodatkowo zamontować aluminiową kulę. Podłącz także otwarty koniec przewodu wtórnego do dodanego, który będzie działał jak antena. Wszystko musi być tworzone z dużą starannością, aby uniknąć dotykania urządzenie wtórne podczas włączania zasilania.

W przypadku samodzielnego użycia istnieje ryzyko pożaru. Musisz przełączyć przełącznik, zainstalować żarówkę obok urządzenia do bezprzewodowego przesyłania energii i cieszyć się pokazem świetlnym.

Transmisja bezprzewodowa poprzez system energii słonecznej

Tradycyjne konfiguracje wdrażania energii przewodowej zazwyczaj wymagają przewodów pomiędzy urządzeniami rozproszonymi a jednostkami konsumenckimi. Stwarza to wiele ograniczeń, takich jak koszt kabli systemowych. Straty powstałe w transmisji. A także odpady w dystrybucji. Sam opór linii przesyłowej powoduje utratę około 20-30% generowanej energii.

Jeden z najnowocześniejszych systemów bezprzewodowego przesyłu energii opiera się na transmisji energii słonecznej za pomocą kuchenki mikrofalowej lub wiązki lasera. Satelita umieszczony jest na orbicie geostacjonarnej i składa się z ogniw fotowoltaicznych. Zamieniają światło słoneczne na prąd elektryczny, który służy do zasilania generatora mikrofal. I odpowiednio zdaje sobie sprawę z mocy mikrofal. Napięcie to przesyłane jest za pomocą komunikacji radiowej i odbierane w stacji bazowej. Jest to połączenie anteny i prostownika. I jest ponownie przekształcany w energię elektryczną. Wymaga zasilania prądem przemiennym lub stałym. Satelita może transmitować do 10 MW mocy częstotliwości radiowej.

Jeśli mówimy o systemie dystrybucji prądu stałego, nawet to jest niemożliwe. Ponieważ wymaga to złącza pomiędzy zasilaczem a urządzeniem. Mamy obraz: system całkowicie pozbawiony przewodów, w którym można bezprzewodowo doprowadzić prąd przemienny do domów dodatkowe urządzenia. Gdzie można naładować telefon komórkowy bez konieczności fizycznego podłączania go do gniazdka. Oczywiście taki system jest możliwy. Wielu współczesnych badaczy próbuje stworzyć coś zmodernizowanego, badając jednocześnie rolę opracowywania nowych metod bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej na odległość. Choć z punktu widzenia komponentu ekonomicznego państwom nie do końca będzie się opłacało wprowadzenie wszędzie takich urządzeń i zastąpienie standardowej energii elektrycznej energią naturalną.

Geneza i przykłady systemów bezprzewodowych

Koncepcja ta właściwie nie jest nowa. Cały pomysł został opracowany przez Mikołaja Teslę w 1893 roku. Kiedy opracował system oświetlania lamp próżniowych wykorzystujących techniki transmisji bezprzewodowej. Nie można sobie wyobrazić, że świat istniałby bez różnorodnych źródeł ładowania, które wyrażają się w formie materialnej. Aby umożliwić samodzielne ładowanie telefonów komórkowych, robotów domowych, odtwarzaczy MP3, komputerów, laptopów i innych przenośnych gadżetów, bez żadnych dodatkowe połączenia, uwalniając użytkowników od ciągłych przewodów. Niektóre z tych urządzeń mogą nawet nie wymagać duża ilość elementy. Historia bezprzewodowego przesyłania energii jest dość bogata, głównie dzięki rozwojowi Tesli, Volty i innych, ale dziś pozostają to tylko dane w naukach fizycznych.

Podstawową zasadą jest konwersja prądu przemiennego na stałe ciśnienie za pomocą prostowników i filtrów. A potem - powrót do pierwotnej wartości wg Wysoka częstotliwość za pomocą falowników. Ta moc prądu przemiennego o niskim napięciu i dużych wahaniach jest następnie przesyłana z transformatora pierwotnego do wtórnego. Konwertuje na napięcie stałe za pomocą prostownika, filtra i regulatora. Sygnał AC staje się bezpośredni dzięki dźwiękowi prądu. A także zastosowanie sekcji mostka prostowniczego. Powstały sygnał prądu stałego przechodzi przez uzwojenie informacja zwrotna, który działa jak obwód oscylatora. Jednocześnie zmusza tranzystor do wprowadzenia go do przetwornika pierwotnego w kierunku od lewej do prawej. Kiedy prąd przepływa przez uzwojenie sprzężenia zwrotnego, odpowiedni prąd przepływa do uzwojenia pierwotnego transformatora w kierunku od prawej do lewej.

Tak działa ultradźwiękowa metoda przenoszenia energii. Sygnał generowany jest przez przetwornik główny dla obu półcykli alarmu AC. Częstotliwość dźwięku zależy od ilościowych wskaźników oscylacji obwodów generatora. Ten sygnał prądu przemiennego pojawia się na uzwojeniu wtórnym transformatora. A gdy jest podłączony do przetwornika pierwotnego innego obiektu, napięcie AC wynosi 25 kHz. Przez niego pojawia się odczyt w transformatorze obniżającym napięcie.

To napięcie prądu przemiennego jest wyrównywane za pomocą prostownika mostkowego. Następnie filtrowano i regulowano, aby wytworzyć napięcie wyjściowe 5 V do sterowania diodą LED. Napięcie wyjściowe Napięcie 12 V z kondensatora służy do zasilania silnika wentylatora prądu stałego w celu jego obsługi. Zatem z punktu widzenia fizyki przesył energii elektrycznej jest dziedziną dość rozwiniętą. Jednak, jak pokazuje praktyka, systemy bezprzewodowe nie w pełni rozwinięte i ulepszone.

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 oświetlany jest przepływem 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.

Zostały zbadane Różne rodzaje półprzewodnikowe i próżniowe generatory mikrofal dla anteny nadawczej SKES. William Brown wykazał w szczególności, że dobrze opracowane przez przemysł magnetrony, przeznaczone do kuchenek mikrofalowych, można również zastosować w układach anten nadawczych SKES, jeśli każda z nich jest wyposażona we własny obwód z ujemnym sprzężeniem zwrotnym w fazie względem zewnętrzny sygnał synchronizujący (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 profesor nadzwyczajny fizyki w Massachusetts Institute of Technology (MIT) Marin Soljačić został wybudzony ze słodkiego snu przez ciągły sygnał dźwiękowy. telefon komórkowy. „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 urządzenia przenośne i ładowanie 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 precyzyjnie przekształcają energię fali elektromagnetycznej na prąd stały o napięciu od 1,8 do 2,4 V, niezbędny do zasilania mikrokontrolerów i systemy sensoryczne. 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. Na jednej z demonstracji udało się go zasilić mały aparat 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 reflashowany 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.

Nie jest komórkowy-gdzie ogniwo musi zapewniać 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 poprzez 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 okolicy Działania 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 stało się to bezpieczne Poziom SAR poziom uznano za równy 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 określania 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

Naukowcy od wielu lat borykają się z problemem minimalizacji kosztów energii elektrycznej. Jeść różne sposoby i propozycje, ale nadal najbardziej znaną teorią jest bezprzewodowa transmisja energii elektrycznej. Proponujemy zastanowić się, w jaki sposób jest on realizowany, kto jest jego twórcą i dlaczego nie został jeszcze wdrożony.

Teoria

Bezprzewodowa energia elektryczna to dosłownie transmisja energia elektryczna bez przewodów. Ludzie często porównują bezprzewodową transmisję energii elektrycznej z przesyłaniem informacji za pomocą radia, telefonu komórkowego lub Dostęp do Wi-Fi w Internecie. Główna różnica polega na tym, że transmisja radiowa lub mikrofalowa to technologia mająca na celu przywracanie i przesyłanie informacji, a nie energię, która pierwotnie była zużywana na transmisję.

Bezprzewodowa energia elektryczna jest stosunkowo Nowa okolica technologii, ale dość dynamicznie się rozwija. Obecnie opracowywane są metody wydajnego i bezpiecznego przesyłania energii na odległość bez zakłóceń.

Jak działa bezprzewodowa energia elektryczna?

Główna praca opiera się w szczególności na magnetyzmie i elektromagnetyzmie, podobnie jak w przypadku audycji radiowych. Bezprzewodowa ładowarka zwane także ładowaniem indukcyjnym, opiera się na kilku prostych zasadach działania, w szczególności technologia wymaga dwóch cewek. Nadajnik i odbiornik, które razem wytwarzają zmienne pole magnetyczne prądu innego niż stałe. Z kolei pole to powoduje powstanie napięcia w cewce odbiornika; można go używać do odżywiania urządzenie przenośne lub ładowanie akumulatora.

Jeśli prześlesz prąd elektryczny przez przewód, wokół kabla wytworzy się okrągłe pole magnetyczne. Pomimo tego, że pole magnetyczne oddziałuje zarówno na pętlę, jak i cewkę, jest ono najbardziej widoczne na kablu. Gdy weźmiemy drugą cewkę drutu, przez którą nie przepływa żaden prąd elektryczny i miejsce, w którym cewkę umieścimy w polu magnetycznym pierwszej cewki, prąd elektryczny z pierwszej cewki będzie przepuszczany przez pole magnetyczne i przez drugą cewkę, tworząc sprzężenie indukcyjne.

Weźmy na przykład elektryczną szczoteczkę do zębów. W nim ładowarka jest podłączona do gniazdka, które przesyła prąd elektryczny do skręconego drutu w środku ładowarka, tworząc pole magnetyczne. Wewnątrz szczoteczki znajduje się druga cewka, gdy zaczyna płynąć prąd, a dzięki utworzonemu MF szczoteczka zaczyna się ładować bez bezpośredniego podłączenia do źródła zasilania 220 V.

Fabuła

Bezprzewodową transmisję mocy, jako alternatywę dla przesyłania i dystrybucji linii elektrycznych, po raz pierwszy zaproponował i zademonstrował Nikola Tesla. W 1899 roku Tesla przedstawił bezprzewodową transmisję mocy do pola świetlówek znajdujących się dwadzieścia pięć mil od źródła zasilania bez użycia przewodów. Ale w tamtym czasie taniej było wykonać okablowanie druty miedziane 40 km, zamiast budować specjalne generatory elektryczne, których wymaga doświadczenie Tesli. Nigdy nie uzyskał patentu, a wynalazek pozostał w zakamarkach nauki.

Chociaż Tesla był pierwszą osobą, która zademonstrowała praktyczne możliwości komunikacji bezprzewodowej już w 1899 roku, dziś w sprzedaży jest bardzo niewiele urządzeń, takich jak bezprzewodowe szczoteczki, słuchawki, ładowarki do telefonów i tym podobne.

Technologia bezprzewodowa

Bezprzewodowy transfer energii polega na przesyłaniu energii elektrycznej lub mocy na odległość bez użycia przewodów. Zatem podstawowa technologia opiera się na koncepcjach elektryczności, magnetyzmu i elektromagnetyzmu.

Magnetyzm

Jest to podstawowa siła natury, która powoduje, że niektóre rodzaje materiałów przyciągają się lub odpychają. Jedynymi magnesami trwałymi są bieguny Ziemi. Strumień prądu w pętli generuje pola magnetyczne, które różnią się od oscylujących pól magnetycznych prędkością i czasem wymaganym do wygenerowania prądu przemiennego (AC). Siły występujące w tym przypadku przedstawiono na poniższym schemacie.

Tak objawia się magnetyzm

Elektromagnetyzm to współzależność przemiennych pól elektrycznych i magnetycznych.

Indukcja magnetyczna

Jeśli pętla przewodząca jest podłączona do źródła prądu przemiennego, wygeneruje oscylujące pole magnetyczne w pętli i wokół niej. Jeśli drugi obwód przewodzący znajduje się wystarczająco blisko, wychwytuje część oscylującego pola magnetycznego, które z kolei generuje lub indukuje prąd elektryczny w drugiej cewce.

Wideo: jak następuje bezprzewodowy transfer energii elektrycznej

Tak to się dzieje transmisja elektryczna moc z jednego cyklu lub cewki do drugiego, co jest znane jako indukcja magnetyczna. Przykłady tego zjawiska stosowane są w transformatorach elektrycznych i generatorach. Koncepcja ta opiera się na prawach indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Stwierdza tam, że gdy następuje zmiana strumienia magnetycznego łączącego się z cewką, emf indukowany w cewce jest równy iloczynowi liczby zwojów cewki i szybkości zmiany strumienia.

Sprzęgło mocy

Ta część jest konieczna, gdy jedno urządzenie nie może przesyłać energii do innego urządzenia.

Sprzężenie magnetyczne powstaje, gdy pole magnetyczne obiektu jest w stanie indukować prąd elektryczny do innych urządzeń znajdujących się w jego zasięgu.

Mówi się, że dwa urządzenia są wzajemnie sprzężone indukcyjnie lub sprzężone magnetycznie, gdy są rozmieszczone w taki sposób, że zmiana prądu, gdy jeden drut indukuje napięcie na końcach drugiego drutu za pomocą indukcji elektromagnetycznej. Dzieje się tak na skutek wzajemnej indukcyjności

Technologia

Zasada sprzężenia indukcyjnego

Dwa urządzenia wzajemnie sprzężone indukcyjnie lub sprzężone magnetycznie są zaprojektowane w taki sposób, że zmiana prądu, gdy jeden drut indukuje napięcie na końcach drugiego drutu, jest wytwarzana w wyniku indukcji elektromagnetycznej. Dzieje się tak na skutek wzajemnej indukcyjności.
Preferowane jest sprzężenie indukcyjne ze względu na jego zdolność do pracy bezprzewodowej, a także odporność na wstrząsy.

Rezonansowe sprzężenie indukcyjne jest połączeniem sprzężenia indukcyjnego i rezonansu. Korzystając z koncepcji rezonansu, możesz sprawić, że dwa obiekty będą działać w zależności od wzajemnych sygnałów.

Jak widać z powyższego schematu, rezonans zapewnia indukcyjność cewki. Kondensator jest podłączony równolegle do uzwojenia. Energia będzie przemieszczać się tam i z powrotem pomiędzy polem magnetycznym otaczającym cewkę a polem elektrycznym wokół kondensatora. Tutaj straty promieniowania będą minimalne.

Istnieje również koncepcja bezprzewodowej komunikacji zjonizowanej.

Można to również wdrożyć, ale wymaga to trochę więcej wysiłku. Technika ta już istnieje w przyrodzie, ale jej wdrożenie jest mało wykonalne, ponieważ wymaga dużego pola magnetycznego, od 2,11 M/m. Został opracowany przez genialnego naukowca Richarda Walrasa, twórcę generatora wirów, który wysyła i przekazuje energię cieplną na duże odległości, w szczególności za pomocą specjalnych kolektorów. Najprostszym przykładem takiego połączenia jest błyskawica.

Zalety i wady

Oczywiście wynalazek ten ma swoje zalety i wady w porównaniu z metodami przewodowymi. Zapraszamy do ich rozważenia.

Zalety obejmują:

1. Całkowity brak przewodów;
2. Nie są potrzebne żadne zasilacze;
3. Eliminuje się potrzebę stosowania baterii;
4. Energia jest przesyłana wydajniej;
5. Wymagana znacznie mniejsza konserwacja.

Wady obejmują:

• Odległość jest ograniczona;
• pola magnetyczne nie są tak bezpieczne dla ludzi;
• bezprzewodowe przesyłanie energii elektrycznej za pomocą mikrofal lub innych teorii jest praktycznie niemożliwe w domu i własnymi rękami;
• wysoki koszt instalacji.

Regularnie przeglądając zagraniczne osiągnięcia w dziedzinie radiotechniki natknąłem się na dobre urządzenie do bezprzewodowego przesyłu energii, wykonane nie na jakichś rzadkich mikroukładach, ale w miarę przystępne cenowo samodzielny montaż. 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. Używają małych cewek z grubego drutu jako „anteny” energetycznej, 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 zazwyczaj pracuje ze stałą częstotliwością roboczą, która jest określona przez częstotliwość rezonansową obwodu 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 na tym obszarze coraz częściej wprowadza się bezprzewodową transmisję energii elektroniki użytkowej, sprzętu przemysłowego, wojskowego i medycznego. Podobnie jak bezprzewodowa sieć LAN i Bluetooth zasilanie bezprzewodowe staje się odpowiednią 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.