Transmisi wayarles untuk menghantar elektrik mempunyai keupayaan untuk menyampaikan kemajuan besar dalam industri dan aplikasi yang bergantung pada sentuhan fizikal penyambung. Ia, sebaliknya, boleh menjadi tidak boleh dipercayai dan membawa kepada kegagalan. Penghantaran elektrik tanpa wayar pertama kali ditunjukkan oleh Nikola Tesla pada tahun 1890-an. Walau bagaimanapun, hanya dalam dekad yang lalu bahawa teknologi telah digunakan sehingga ke tahap di mana ia menawarkan faedah nyata dan nyata untuk aplikasi dunia sebenar. Khususnya, pembangunan sistem kuasa wayarles resonan untuk pasaran elektronik pengguna telah menunjukkan bahawa pengecasan induktif membawa tahap kemudahan baharu kepada berjuta-juta peranti setiap hari.
Kuasa yang dimaksudkan biasanya dikenali dengan banyak istilah. Termasuk penghantaran induktif, komunikasi, rangkaian wayarles resonan dan pulangan voltan yang sama. Setiap syarat ini pada dasarnya menerangkan proses asas yang sama. Penghantaran wayarles elektrik atau kuasa daripada sumber kuasa untuk memuatkan voltan tanpa penyambung melalui celah udara. Asasnya ialah dua gegelung- penghantar dan penerima. Yang pertama ditenagakan oleh arus ulang alik untuk menghasilkan medan magnet, yang seterusnya mendorong voltan pada yang kedua.
Cara sistem yang dimaksudkan berfungsi
Asas kuasa wayarles melibatkan pengagihan kuasa daripada pemancar kepada penerima melalui medan magnet berayun. Untuk mencapai matlamat ini, arus terus yang dibekalkan oleh bekalan kuasa ditukar kepada arus ulang-alik frekuensi tinggi. Dengan elektronik yang direka khas terbina dalam pemancar. Arus ulang alik mengaktifkan gegelung wayar kuprum dalam dispenser, yang menghasilkan medan magnet. Apabila belitan kedua (menerima) diletakkan berdekatan. Medan magnet boleh mendorong arus ulang alik dalam gegelung penerima. Elektronik dalam peranti pertama kemudian menukar AC kembali kepada DC, yang menjadi penggunaan kuasa.
Skim penghantaran kuasa wayarles
Voltan "sesalur kuasa" ditukar kepada isyarat AC, yang kemudiannya dihantar ke gegelung pemancar melalui litar elektronik. Mengalir melalui belitan pengedar, mendorong medan magnet. Ia, seterusnya, boleh merebak ke gegelung penerima, yang berada dalam jarak relatif. Medan magnet kemudian menghasilkan arus yang mengalir melalui belitan peranti penerima. Proses di mana tenaga diagihkan antara gegelung pemancar dan penerima juga dirujuk sebagai gandingan magnet atau resonan. Dan ia dicapai dengan bantuan kedua-dua belitan yang beroperasi pada frekuensi yang sama. Arus yang mengalir dalam gegelung penerima,ditukar kepada DC oleh litar penerima. Ia kemudiannya boleh digunakan untuk menghidupkan peranti.
Apakah maksud resonans
Jarak di mana tenaga (atau kuasa) boleh dihantar meningkat jika gegelung pemancar dan penerima bergetar pada frekuensi yang sama. Sama seperti garpu tala berayun pada ketinggian tertentu dan boleh mencapai amplitud maksimumnya. Ia merujuk kepada kekerapan objek bergetar secara semula jadi.
Kelebihan penghantaran wayarles
Apakah faedahnya? Kelebihan:
- mengurangkan kos yang berkaitan dengan penyelenggaraan penyambung lurus (mis. dalam gelang gelincir industri tradisional);
- kemudahan yang lebih baik untuk mengecas peranti elektronik biasa;
- pindahan selamat ke aplikasi yang mesti kekal tertutup rapat;
- elektronik boleh disembunyikan sepenuhnya, mengurangkan risiko kakisan akibat unsur seperti oksigen dan air;
- bekalan kuasa yang boleh dipercayai dan konsisten untuk peralatan industri yang berputar dan mudah alih;
- memastikan penghantaran kuasa yang boleh dipercayai kepada sistem kritikal dalam persekitaran yang basah, kotor dan bergerak.
Tidak kira aplikasinya, menghapuskan sambungan fizikal memberikan beberapa kelebihan berbanding penyambung kuasa kabel tradisional.
Kecekapan pemindahan tenaga yang dimaksudkan
Kecekapan keseluruhan sistem kuasa wayarles adalah faktor paling penting dalam menentukannyaprestasi. Kecekapan sistem mengukur jumlah kuasa yang dipindahkan antara sumber kuasa (iaitu alur keluar dinding) dan peranti penerima. Ini, seterusnya, menentukan aspek seperti kelajuan pengecasan dan julat perambatan.
Sistem komunikasi wayarles berbeza dalam tahap kecekapannya berdasarkan faktor seperti konfigurasi dan reka bentuk gegelung, jarak penghantaran. Peranti yang kurang cekap akan menghasilkan lebih banyak pelepasan dan mengakibatkan kurang kuasa yang melalui peranti penerima. Biasanya, teknologi penghantaran kuasa wayarles untuk peranti seperti telefon pintar boleh mencapai prestasi 70%.
Cara prestasi diukur
Bermaksud, sebagai jumlah kuasa (dalam peratus) yang dihantar dari sumber kuasa ke peranti penerima. Iaitu, penghantaran kuasa tanpa wayar untuk telefon pintar dengan kecekapan 80% bermakna 20% daripada kuasa input hilang antara alur keluar dinding dan bateri untuk alat yang sedang dicas. Formula untuk mengukur kecekapan kerja ialah: prestasi=Output DC dibahagikan dengan input, darabkan hasilnya dengan 100%.
Transmisi elektrik tanpa wayar
Kuasa boleh diagihkan melalui rangkaian yang dipertimbangkan melalui hampir semua bahan bukan logam, termasuk tetapi tidak terhad kepada. Ini adalah pepejal seperti kayu, plastik, tekstil, kaca dan batu bata, serta gas dan cecair. Apabila logam atauBahan konduktif elektrik (iaitu, gentian karbon) diletakkan berdekatan dengan medan elektromagnet, objek menyerap kuasa daripadanya dan menjadi panas sebagai hasilnya. Ini, seterusnya, menjejaskan kecekapan sistem. Beginilah cara memasak aruhan berfungsi, contohnya, pemindahan kuasa yang tidak cekap dari dapur menghasilkan haba untuk memasak.
Untuk mencipta sistem penghantaran kuasa wayarles, anda perlu kembali ke asal topik. Atau sebaliknya, kepada saintis dan pencipta yang berjaya Nikola Tesla, yang mencipta dan mematenkan penjana yang boleh mengambil kuasa tanpa pelbagai konduktor materialistik. Jadi, untuk melaksanakan sistem tanpa wayar, adalah perlu untuk memasang semua elemen dan bahagian penting, sebagai hasilnya, gegelung Tesla kecil akan dilaksanakan. Ini adalah peranti yang mencipta medan elektrik voltan tinggi di udara di sekelilingnya. Ia mempunyai kuasa input yang kecil, ia menyediakan penghantaran kuasa wayarles pada jarak jauh.
Salah satu cara paling penting untuk memindahkan tenaga ialah gandingan induktif. Ia digunakan terutamanya untuk kawasan berhampiran. Ia dicirikan oleh fakta bahawa apabila arus melalui satu wayar, voltan teraruh pada hujung yang lain. Pemindahan kuasa dilakukan secara timbal balik antara dua bahan. Contoh biasa ialah transformer. Pemindahan tenaga gelombang mikro, sebagai idea, telah dibangunkan oleh William Brown. Keseluruhan konsep melibatkan penukaran kuasa AC kepada kuasa RF dan menghantarnya melalui ruang dan masuk semulakuasa berubah-ubah pada penerima. Dalam sistem ini, voltan dijana menggunakan sumber tenaga gelombang mikro. seperti klystron. Dan kuasa ini dihantar ke antena pemancar melalui pandu gelombang, yang melindungi daripada kuasa yang dipantulkan. Serta penala yang memadankan impedans sumber gelombang mikro dengan elemen lain. Bahagian penerima terdiri daripada antena. Ia menerima kuasa gelombang mikro dan litar padanan impedans dan penapis. Antena penerima ini, bersama-sama dengan peranti pembetulan, mungkin merupakan dipol. Sepadan dengan isyarat keluaran dengan isyarat bunyi yang serupa bagi unit penerus. Blok penerima juga terdiri daripada bahagian serupa yang terdiri daripada diod yang digunakan untuk menukar isyarat kepada isyarat DC. Sistem penghantaran ini menggunakan frekuensi antara 2 GHz dan 6 GHz.
Transmisi elektrik tanpa wayar dengan bantuan pemandu Brovin, yang melaksanakan penjana menggunakan ayunan magnet yang serupa. Intinya ialah peranti ini berfungsi terima kasih kepada tiga transistor.
Menggunakan pancaran laser untuk menghantar kuasa dalam bentuk tenaga cahaya, yang ditukar kepada tenaga elektrik di hujung penerima. Bahan itu sendiri dikuasakan secara langsung menggunakan sumber seperti Matahari atau mana-mana penjana elektrik. Dan, dengan itu, melaksanakan cahaya fokus dengan intensiti tinggi. Saiz dan bentuk rasuk ditentukan oleh set optik. Dan cahaya laser yang dihantar ini diterima oleh sel fotovoltaik, yang mengubahnya menjadi isyarat elektrik. Dia biasa gunakabel gentian optik untuk penghantaran. Seperti sistem tenaga suria asas, penerima yang digunakan dalam perambatan berasaskan laser ialah susunan sel fotovoltaik atau panel solar. Mereka, seterusnya, boleh menukar cahaya monokromatik yang tidak koheren kepada elektrik.
Ciri penting peranti
Kuasa Gegelung Tesla terletak pada proses yang dipanggil aruhan elektromagnet. Iaitu, bidang yang berubah-ubah mencipta potensi. Ia membuat aliran arus. Apabila elektrik mengalir melalui gegelung wayar, ia menghasilkan medan magnet yang memenuhi kawasan sekitar gegelung dengan cara tertentu. Tidak seperti beberapa eksperimen voltan tinggi yang lain, gegelung Tesla telah bertahan dalam banyak ujian dan ujian. Proses ini agak susah payah dan panjang, tetapi hasilnya berjaya, dan oleh itu berjaya dipatenkan oleh saintis. Anda boleh membuat gegelung sedemikian dengan kehadiran komponen tertentu. Bahan berikut akan diperlukan untuk pelaksanaan:
- panjang 30 sm PVC (lebih banyak lagi bagus);
- dawai tembaga enamel (wayar kedua);
- papan birch untuk alas;
- 2222A transistor;
- wayar penyambung (utama);
- perintang 22 kΩ;
- suis dan wayar penyambung;
- 9 volt bateri.
Peringkat Pelaksanaan Peranti Tesla
Mula-mula anda perlu meletakkan slot kecil di bahagian atas paip untuk membalut satu hujung wayarsekeliling. Gulungkan gegelung perlahan-lahan dan berhati-hati, berhati-hati agar tidak bertindih wayar atau mencipta jurang. Langkah ini adalah bahagian yang paling sukar dan membosankan, tetapi masa yang dihabiskan akan memberikan gegelung yang sangat berkualiti dan baik. Setiap 20 pusingan atau lebih, gelang pita pelekat diletakkan di sekeliling belitan. Mereka bertindak sebagai penghalang. Sekiranya gegelung mula terungkai. Apabila selesai, balut pita tebal pada bahagian atas dan bawah belitan dan semburkannya dengan 2 atau 3 lapisan enamel.
Kemudian anda perlu menyambungkan bateri primer dan sekunder kepada bateri. Selepas - hidupkan transistor dan perintang. Penggulungan yang lebih kecil adalah yang utama dan yang lebih panjang adalah yang kedua. Anda boleh secara pilihan memasang sfera aluminium di atas paip. Juga, sambungkan hujung terbuka sekunder kepada yang ditambah, yang akan bertindak sebagai antena. Berhati-hati mesti diambil untuk tidak menyentuh peranti kedua apabila kuasa dihidupkan.
Terdapat risiko kebakaran jika dijual sendiri. Anda perlu menghidupkan suis, memasang lampu pijar di sebelah peranti penghantaran kuasa wayarles dan nikmati pertunjukan cahaya.
Transmisi tanpa wayar melalui sistem tenaga solar
Konfigurasi pengagihan kuasa berwayar tradisional biasanya memerlukan wayar antara peranti teragih dan unit pengguna. Ini mewujudkan banyak sekatan sebagai kos sistemkos kabel. Kerugian yang ditanggung dalam penghantaran. Begitu juga pembaziran dalam pengagihan. Rintangan talian penghantaran sahaja membawa kepada kehilangan kira-kira 20-30% daripada tenaga yang dijana.
Salah satu sistem penghantaran kuasa wayarles paling moden adalah berdasarkan penghantaran tenaga suria menggunakan ketuhar gelombang mikro atau pancaran laser. Satelit diletakkan dalam orbit geostasioner dan terdiri daripada sel fotovoltaik. Mereka menukar cahaya matahari kepada arus elektrik, yang digunakan untuk menggerakkan penjana gelombang mikro. Dan, dengan itu, menyedari kuasa gelombang mikro. Voltan ini dihantar menggunakan komunikasi radio dan diterima di stesen pangkalan. Ia adalah gabungan antena dan penerus. Dan ia ditukar kembali kepada elektrik. Memerlukan kuasa AC atau DC. Satelit boleh menghantar sehingga 10 MW kuasa RF.
Apabila bercakap tentang sistem pengedaran DC, itu adalah mustahil. Memandangkan ia memerlukan penyambung antara bekalan kuasa dan peranti. Terdapat gambaran sedemikian: sistem ini tidak mempunyai wayar sepenuhnya, di mana anda boleh mendapatkan kuasa AC di rumah tanpa sebarang peranti tambahan. Di mana ia boleh mengecas telefon bimbit anda tanpa perlu menyambung secara fizikal ke soket. Sudah tentu, sistem sedemikian mungkin. Dan banyak penyelidik moden cuba mencipta sesuatu yang dimodenkan, sambil mengkaji peranan membangunkan kaedah baru penghantaran wayarles elektrik pada jarak jauh. Walaupun, dari sudut pandangan komponen ekonomi, untuk negeri ini tidak akania agak menguntungkan jika peranti sedemikian diperkenalkan di mana-mana, dan menggantikan elektrik standard dengan elektrik semula jadi.
Asal usul dan contoh sistem wayarles
Konsep ini sebenarnya bukan baharu. Keseluruhan idea ini telah dibangunkan oleh Nicholas Tesla pada tahun 1893. Apabila dia membangunkan sistem tiub vakum menerangi menggunakan teknik penghantaran tanpa wayar. Adalah mustahil untuk membayangkan bahawa dunia wujud tanpa pelbagai sumber pengecasan, yang dinyatakan dalam bentuk material. Untuk membolehkan telefon mudah alih, robot rumah, pemain MP3, komputer, komputer riba dan alat mudah alih lain dicas sendiri, tanpa sebarang sambungan tambahan, membebaskan pengguna daripada wayar tetap. Sesetengah peranti ini mungkin tidak memerlukan sejumlah besar elemen. Sejarah penghantaran kuasa wayarles agak kaya, dan, terutamanya, terima kasih kepada perkembangan Tesla, Volta, dll. Tetapi, hari ini ia kekal hanya data dalam sains fizikal.
Prinsip asas ialah menukar kuasa AC kepada voltan DC menggunakan penerus dan penapis. Dan kemudian - dalam kembali kepada nilai asal pada frekuensi tinggi menggunakan penyongsang. Voltan rendah, kuasa AC yang sangat berayun ini kemudiannya disalurkan dari pengubah primer ke sekunder. Ditukarkan kepada voltan DC menggunakan penerus, penapis dan pengatur. Isyarat AC menjadi terusterima kasih kepada bunyi arus. Serta menggunakan bahagian penerus jambatan. Isyarat DC yang diterima dihantar melalui penggulungan maklum balas yang bertindak sebagai litar pengayun. Pada masa yang sama, ia memaksa transistor untuk mengalirkannya ke dalam penukar utama dalam arah dari kiri ke kanan. Apabila arus melalui belitan maklum balas, arus yang sepadan mengalir ke bahagian utama pengubah dari kanan ke kiri.
Beginilah cara kaedah ultrasonik pemindahan tenaga berfungsi. Isyarat dijana melalui sensor untuk kedua-dua separuh kitaran amaran AC. Kekerapan bunyi bergantung pada penunjuk kuantitatif getaran litar penjana. Isyarat AC ini muncul pada belitan sekunder pengubah. Dan apabila ia disambungkan kepada transduser objek lain, voltan AC ialah 25 kHz. Bacaan muncul melaluinya dalam pengubah langkah turun.
Voltan AC ini disamakan dengan penerus jambatan. Dan kemudian ditapis dan dikawal untuk mendapatkan output 5V untuk memacu LED. Voltan keluaran 12V daripada kapasitor digunakan untuk menggerakkan motor kipas DC untuk menjalankannya. Jadi, dari sudut fizik, penghantaran elektrik adalah kawasan yang agak maju. Walau bagaimanapun, seperti yang ditunjukkan oleh amalan, sistem wayarles tidak dibangunkan dan dipertingkatkan sepenuhnya.
