Belaidis perdavimas elektros energijai tiekti turi galimybę pasiekti didelę pažangą pramonės šakose ir programose, kurios priklauso nuo fizinio jungties kontakto. Tai, savo ruožtu, gali būti nepatikima ir sukelti nesėkmę. Pirmą kartą belaidžio ryšio elektros perdavimą 1890-aisiais pademonstravo Nikola Tesla. Tačiau tik pastarąjį dešimtmetį technologijos buvo panaudotos tiek, kad jos siūlo realią, apčiuopiamą naudą realaus pasaulio programoms. Visų pirma, rezonansinės belaidžio maitinimo sistemos, skirtos plataus vartojimo elektronikos rinkai, kūrimas parodė, kad indukcinis įkrovimas suteikia milijonams kasdienių įrenginių naujų patogumo lygių.
Atitinkama galia paprastai žinoma daugeliu terminų. Įskaitant indukcinį perdavimą, ryšį, rezonansinį belaidį tinklą ir tą pačią įtampos grąžinimą. Kiekviena iš šių sąlygų iš esmės apibūdina tą patį pagrindinį procesą. Belaidis elektros energijos arba galios perdavimas iš maitinimo š altinio į apkrovos įtampą be jungčių per oro tarpą. Pagrindas yra dvi ritės- siųstuvas ir imtuvas. Pirmasis yra maitinamas kintamąja srove, kad būtų sukurtas magnetinis laukas, kuris savo ruožtu indukuoja įtampą antrajame.
Kaip veikia nagrinėjama sistema
Belaidžio maitinimo pagrindai apima energijos paskirstymą iš siųstuvo į imtuvą per svyruojantį magnetinį lauką. Norint tai pasiekti, maitinimo š altinio tiekiama nuolatinė srovė paverčiama aukšto dažnio kintamąja srove. Su specialiai sukurta elektronika, įmontuota į siųstuvą. Kintamoji srovė įjungia dozatoriuje esančią varinės vielos ritę, kuri sukuria magnetinį lauką. Kai antroji (gaunančioji) apvija dedama arti. Magnetinis laukas gali sukelti kintamąją srovę priėmimo ritėje. Tada pirmojo įrenginio elektronika konvertuoja kintamąją srovę atgal į nuolatinę, o tai tampa energijos suvartojimu.
Belaidžio energijos perdavimo schema
Tinklo įtampa paverčiama kintamosios srovės signalu, kuris elektronine grandine siunčiamas į siųstuvo ritę. Tekėdama per skirstytuvo apviją, sukelia magnetinį lauką. Savo ruožtu jis gali plisti į imtuvo ritę, kuri yra santykinai arti. Tada magnetinis laukas sukuria srovę, tekančią per priėmimo įrenginio apviją. Procesas, kurio metu energija paskirstoma tarp perdavimo ir priėmimo ritės, taip pat vadinamas magnetiniu arba rezonansiniu ryšiu. Ir tai pasiekiama abiejų apvijų, veikiančių tuo pačiu dažniu, pagalba. imtuvo ritėje tekanti srovė,imtuvo grandinės paverčiami nuolatine nuolatine. Tada jis gali būti naudojamas įrenginiui maitinti.
Ką reiškia rezonansas
Atstumas, per kurį gali būti perduodama energija (arba galia), padidėja, jei siųstuvo ir imtuvo ritės rezonuoja tuo pačiu dažniu. Lygiai taip pat, kaip kamertonas svyruoja tam tikrame aukštyje ir gali pasiekti maksimalią amplitudę. Tai reiškia dažnį, kuriuo objektas natūraliai vibruoja.
Belaidžio perdavimo pranašumai
Kokios naudos? Privalumai:
- sumažina išlaidas, susijusias su tiesių jungčių priežiūra (pvz., tradiciniame pramoniniame slydimo žiede);
- patogesnis įprastų elektroninių prietaisų įkrovimas;
- saugus perkėlimas į programas, kurios turi likti hermetiškai uždarytos;
- elektronika gali būti visiškai paslėpta, todėl sumažėja korozijos rizika dėl tokių elementų kaip deguonis ir vanduo;
- patikimas ir pastovus maitinimas besisukančiai, labai mobiliai pramoninei įrangai;
- užtikrina patikimą energijos perdavimą kritinėms sistemoms šlapioje, nešvarioje ir judančioje aplinkoje.
Nepriklausomai nuo taikymo, fizinio ryšio pašalinimas suteikia daug pranašumų, palyginti su tradicinėmis kabelių maitinimo jungtimis.
Aptariamo energijos perdavimo efektyvumas
Bendras belaidžio maitinimo sistemos efektyvumas yra svarbiausias veiksnys, lemiantis jo efektyvumąspektaklis. Sistemos efektyvumas matuoja energijos, perduodamos tarp maitinimo š altinio (t. y. sieninio lizdo) ir priimančiojo įrenginio, kiekį. Tai savo ruožtu lemia tokius aspektus kaip įkrovimo greitis ir sklidimo diapazonas.
Belaidžio ryšio sistemos skiriasi savo efektyvumo lygiu, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip ritės konfigūracija ir konstrukcija, perdavimo atstumas. Mažiau efektyvus įrenginys generuos daugiau emisijų, todėl per priimantį įrenginį bus mažiau energijos. Paprastai belaidžio energijos perdavimo technologijos tokiems įrenginiams kaip išmanieji telefonai gali pasiekti 70 % našumo.
Kaip matuojamas našumas
Reiškia, kaip galios kiekis (procentais), kuris perduodamas iš maitinimo š altinio į priimantį įrenginį. Tai reiškia, kad belaidis išmaniojo telefono energijos perdavimas, kurio efektyvumas yra 80%, prarandama 20% įvesties galios tarp sieninio lizdo ir įkraunamos programėlės baterijos. Darbo efektyvumo matavimo formulė yra tokia: našumas=nuolatinės srovės išėjimas, padalytas iš įvesties, rezultatą padauginkite iš 100%.
Belaidis elektros energijos perdavimas
Energiją galima paskirstyti per nagrinėjamą tinklą per beveik visas nemetalines medžiagas, įskaitant, bet neapsiribojant. Tai kietos medžiagos, tokios kaip mediena, plastikas, tekstilė, stiklas ir plytos, taip pat dujos ir skysčiai. Kai metalo arElektrai laidži medžiaga (t. y. anglies pluoštas) dedama arti elektromagnetinio lauko, objektas iš jo sugeria energiją ir dėl to įkaista. Tai, savo ruožtu, turi įtakos sistemos efektyvumui. Taip veikia indukcinis gaminimas, pavyzdžiui, neefektyvus galios perdavimas iš kaitlentės sukuria šilumą gaminimui.
Norėdami sukurti belaidžio energijos perdavimo sistemą, turite grįžti prie temos ištakų. O tiksliau – sėkmingam mokslininkui ir išradėjui Nikolai Teslai, sukūrusiam ir užpatentavusiam generatorių, galintį paimti energiją be įvairių materialistinių laidininkų. Taigi, norint įdiegti belaidę sistemą, būtina surinkti visus svarbius elementus ir dalis, ko pasekoje bus įdiegta nedidelė Tesla ritė. Tai prietaisas, kuris aplink jį esančiame ore sukuria aukštos įtampos elektrinį lauką. Jis turi mažą įvesties galią, užtikrina belaidį energijos perdavimą per atstumą.
Vienas iš svarbiausių energijos perdavimo būdų yra indukcinis sujungimas. Jis daugiausia naudojamas netoli lauko. Jam būdinga tai, kad srovei tekant per vieną laidą, kito galuose indukuojama įtampa. Galios perdavimas atliekamas abipusiškumu tarp dviejų medžiagų. Dažnas pavyzdys yra transformatorius. Mikrobangų energijos perdavimą, kaip idėją, sukūrė Williamas Brownas. Visa koncepcija apima kintamosios srovės energijos konvertavimą į RF galią ir jos perdavimą per erdvę ir vėl į jįkintama galia imtuve. Šioje sistemoje įtampa generuojama naudojant mikrobangų energijos š altinius. pavyzdžiui, klistron. Ir ši galia per bangolaidį perduodama siunčiančiajai antenai, kuri apsaugo nuo atsispindinčios galios. Taip pat derintuvas, suderinantis mikrobangų š altinio varžą su kitais elementais. Priėmimo sekciją sudaro antena. Jis priima mikrobangų galią ir varžos atitikimo grandinę bei filtrą. Ši priėmimo antena kartu su lygintuvu gali būti dipolio. Atitinka išvesties signalą su panašiu lygintuvo bloko garso perspėjimu. Imtuvo bloką taip pat sudaro panaši sekcija, kurią sudaro diodai, naudojami signalui konvertuoti į nuolatinės srovės įspėjimą. Ši perdavimo sistema naudoja dažnius nuo 2 GHz iki 6 GHz.
Belaidis elektros energijos perdavimas padedamas Brovin vairuotojo, kuris generatorių įdiegė naudodamas panašius magnetinius virpesius. Esmė ta, kad šis įrenginys veikė dėl trijų tranzistorių.
Lazerio spindulio naudojimas galiai perduoti šviesos energijos pavidalu, kuri priėmimo gale paverčiama elektros energija. Pati medžiaga yra tiesiogiai maitinama naudojant tokius š altinius kaip saulė arba bet koks elektros generatorius. Ir, atitinkamai, įgyvendina sutelktą didelio intensyvumo šviesą. Sijos dydį ir formą lemia optikos rinkinys. O šią perduodamą lazerio šviesą priima fotovoltinės ląstelės, kurios ją paverčia elektriniais signalais. Jis dažniausiai naudojašviesolaidiniai perdavimo kabeliai. Kaip ir pagrindinėje saulės energijos sistemoje, lazeriu pagrįsto sklidimo imtuvas yra fotovoltinių elementų masyvas arba saulės skydelis. Jie savo ruožtu gali nenuoseklią monochromatinę šviesą paversti elektra.
Esminės įrenginio funkcijos
Tesla ritės galia slypi procese, vadinamame elektromagnetine indukcija. Tai yra, besikeičiantis laukas sukuria potencialą. Tai leidžia srovei tekėti. Kai elektra teka per vielos ritę, ji sukuria magnetinį lauką, kuris tam tikru būdu užpildo sritį aplink ritę. Skirtingai nuo kai kurių kitų aukštos įtampos eksperimentų, Tesla ritė atlaikė daugybę bandymų ir bandymų. Procesas buvo gana sunkus ir ilgas, tačiau rezultatas buvo sėkmingas, todėl mokslininkas sėkmingai užpatentavo. Tokią ritę galite sukurti esant tam tikriems komponentams. Diegimui reikės šios medžiagos:
- ilgis 30 cm PVC (kuo daugiau, tuo geriau);
- emaliuota varinė viela (antrinė viela);
- beržinė lenta pagrindui;
- 2222A tranzistorius;
- jungiamasis (pirminis) laidas;
- 22 kΩ rezistorius;
- jungikliai ir jungiamieji laidai;
- 9 voltų baterija.
Tesla įrenginio diegimo etapai
Pirmiausia vamzdžio viršuje reikia įdėti nedidelį plyšį, kad apvyniotumėte vieną laido galąaplinkui. Suvyniokite ritę lėtai ir atsargiai, būkite atsargūs, kad laidai nesutaptų ir nesusidarytų tarpų. Šis žingsnis yra pati sunkiausia ir nuobodžiausi dalis, tačiau sugaištas laikas duos labai kokybišką ir gerą ritę. Maždaug kas 20 apsisukimų aplink apviją uždedami maskavimo juostos žiedai. Jie veikia kaip kliūtis. Tuo atveju, jei ritė pradėtų išsirišti. Baigę apvyniokite stora juosta aplink apvijos viršų ir apačią ir apipurkškite 2 arba 3 emalio sluoksniais.
Tada turite prijungti pirminį ir antrinį akumuliatorių prie akumuliatoriaus. Po - įjunkite tranzistorių ir rezistorių. Mažesnė apvija yra pirminė, o ilgesnė – antrinė. Pasirinktinai ant vamzdžio viršaus galite sumontuoti aliuminio sferą. Taip pat prijunkite atvirą antrinio galą prie papildomo, kuris veiks kaip antena. Turite būti atsargūs, kad neliestumėte antrinio įrenginio, kai įjungtas maitinimas.
Yra gaisro pavojus, jei parduodate patys. Turite apversti jungiklį, šalia belaidžio energijos perdavimo įrenginio sumontuoti kaitrinę lemputę ir mėgautis šviesos šou.
Belaidis perdavimas per saulės energijos sistemą
Tradicinėms laidinio maitinimo paskirstymo konfigūracijoms paprastai reikia laidų tarp paskirstytų įrenginių ir vartotojų įrenginių. Tai sukuria daug apribojimų kaip sistemos kainakabelių sąnaudos. Perdavimo metu patirti nuostoliai. Taip pat paskirstymo atliekos. Vien perdavimo linijos pasipriešinimas praranda apie 20–30 % generuojamos energijos.
Viena moderniausių belaidžių energijos perdavimo sistemų yra pagrįsta saulės energijos perdavimu naudojant mikrobangų krosnelę arba lazerio spindulį. Palydovas yra pastatytas į geostacionarią orbitą ir susideda iš fotovoltinių elementų. Jie saulės šviesą paverčia elektros srove, kuri naudojama mikrobangų generatoriui maitinti. Ir atitinkamai suvokia mikrobangų galią. Ši įtampa perduodama radijo ryšiu ir gaunama bazinėje stotyje. Tai antenos ir lygintuvo derinys. Ir vėl paverčiama elektra. Reikia kintamos arba nuolatinės srovės maitinimo. Palydovas gali perduoti iki 10 MW RF galios.
Kalbant apie nuolatinės srovės paskirstymo sistemą, net tai neįmanoma. Kadangi tam reikia jungties tarp maitinimo š altinio ir įrenginio. Yra toks vaizdas: sistemoje visiškai nėra laidų, kur galima gauti kintamosios srovės namuose be jokių papildomų įrenginių. Kur galima įkrauti mobilųjį telefoną neprisijungus prie rozetės fiziškai. Žinoma, tokia sistema yra įmanoma. Ir daugelis šiuolaikinių mokslininkų bando sukurti kažką modernizuoto, tirdami naujų belaidžio elektros perdavimo per atstumą metodų kūrimo vaidmenį. Nors ekonominio komponento požiūriu valstybėms to nebusgana pelninga, jei tokie prietaisai būtų naudojami visur, o standartinę elektrą pakeistų natūralia elektra.
Belaidžių sistemų kilmė ir pavyzdžiai
Ši koncepcija tikrai nėra nauja. Visą šią idėją 1893 metais sukūrė Nicholas Tesla. Kai jis sukūrė vakuuminių vamzdžių apšvietimo sistemą, naudodamas belaidžio perdavimo būdus. Neįmanoma įsivaizduoti, kad pasaulis egzistuoja be įvairių įkrovimo š altinių, kurie išreiškiami materialia forma. Kad mobiliuosius telefonus, namų robotus, MP3 grotuvus, kompiuterius, nešiojamus kompiuterius ir kitus nešiojamus prietaisus būtų galima įkrauti savarankiškai, be jokių papildomų jungčių, išlaisvinant vartotojus nuo nuolatinių laidų. Kai kuriems iš šių įrenginių gali net nereikia daug elementų. Belaidžio energijos perdavimo istorija yra gana turtinga, daugiausia dėl „Tesla“, „Volta“ir kt. tobulinimo. Tačiau šiandien tai lieka tik fizikos mokslo duomenimis.
Pagrindinis principas yra konvertuoti kintamąją srovę į nuolatinę įtampą naudojant lygintuvus ir filtrus. Ir tada - grįžtant prie pradinės vertės aukštu dažniu, naudojant keitiklius. Tada ši žemos įtampos, stipriai svyruojanti kintamoji galia perduodama iš pirminio transformatoriaus į antrinį. Konvertuojama į nuolatinę įtampą naudojant lygintuvą, filtrą ir reguliatorių. Kintamosios srovės signalas tampa tiesioginissrovės garso dėka. Taip pat naudojant tilto lygintuvo sekciją. Gautas nuolatinės srovės signalas perduodamas per grįžtamojo ryšio apviją, kuri veikia kaip generatoriaus grandinė. Tuo pačiu metu jis priverčia tranzistorių nukreipti jį į pirminį keitiklį kryptimi iš kairės į dešinę. Kai srovė teka per grįžtamąją apviją, atitinkama srovė teka į pirminę transformatoriaus pusę iš dešinės į kairę.
Taip veikia ultragarsinis energijos perdavimo metodas. Signalas generuojamas per jutiklį abiem kintamosios srovės įspėjimo pusės ciklams. Garso dažnis priklauso nuo kiekybinių generatoriaus grandinių virpesių rodiklių. Šis kintamosios srovės signalas atsiranda antrinėje transformatoriaus apvijoje. O prijungus prie kito objekto keitiklio kintamosios srovės įtampa yra 25 kHz. Pro jį rodomas rodmuo sumažintame transformatoriuje.
Ši kintamosios srovės įtampa išlyginama tiltiniu lygintuvu. Tada filtruojamas ir reguliuojamas, kad būtų gauta 5 V išvestis LED lemputei valdyti. 12 V išėjimo įtampa iš kondensatoriaus naudojama nuolatinės srovės ventiliatoriaus varikliui maitinti. Taigi, fizikos požiūriu, elektros perdavimas yra pakankamai išvystyta sritis. Tačiau, kaip rodo praktika, belaidės sistemos nėra iki galo išvystytos ir patobulintos.
