Trådløs transmission til levering af elektricitet har evnen til at levere store fremskridt inden for industrier og applikationer, der afhænger af stikkets fysiske kontakt. Det kan til gengæld være upålideligt og føre til fiasko. Overførslen af trådløs elektricitet blev først demonstreret af Nikola Tesla i 1890'erne. Det har dog først været i det sidste årti, at teknologien er blevet brugt til det punkt, hvor den giver reelle, håndgribelige fordele for applikationer i den virkelige verden. Især har udviklingen af et resonanstrådløst strømsystem til forbrugerelektronikmarkedet vist, at induktiv opladning bringer nye niveauer af bekvemmelighed til millioner af dagligdags enheder.
Den pågældende magt er almindeligt kendt under mange udtryk. Herunder induktiv transmission, kommunikation, resonans trådløst netværk og samme spændingsretur. Hver af disse betingelser beskriver i det væsentlige den samme grundlæggende proces. Trådløs transmission af elektricitet eller strøm fra en strømkilde for at indlæse spænding uden stik gennem et luftgab. Grundlaget er to spoler- sender og modtager. Den første strømforsynes af en vekselstrøm for at generere et magnetisk felt, som igen inducerer en spænding i den anden.
Sådan fungerer det pågældende system
Det grundlæggende ved trådløs strøm involverer distribution af strøm fra en sender til en modtager gennem et oscillerende magnetfelt. For at opnå dette konverteres den jævnstrøm, der leveres af strømforsyningen, til højfrekvent vekselstrøm. Med specialdesignet elektronik indbygget i senderen. Vekselstrømmen aktiverer en spole af kobbertråd i dispenseren, som genererer et magnetfelt. Når den anden (modtagende) vikling er placeret i umiddelbar nærhed. Magnetfeltet kan inducere en vekselstrøm i modtagespolen. Elektronikken i den første enhed konverterer derefter AC tilbage til DC, hvilket bliver strømforbruget.
Trådløs strømtransmissionsordning
Netspændingen omdannes til et AC-signal, som derefter sendes til senderspolen via et elektronisk kredsløb. Strømmer gennem fordelerens vikling inducerer et magnetfelt. Det kan til gengæld spredes til modtagerspolen, som er i relativ nærhed. Det magnetiske felt genererer derefter en strøm, der flyder gennem viklingen af den modtagende enhed. Processen, hvorved energien fordeles mellem sende- og modtagespolerne, kaldes også magnetisk eller resonanskobling. Og det opnås ved hjælp af begge viklinger, der arbejder med samme frekvens. Strømmen, der flyder i modtagerspolen,konverteret til DC af modtagerkredsløbet. Den kan derefter bruges til at drive enheden.
Hvad betyder resonans
Den afstand, som energi (eller effekt) kan transmitteres over, øges, hvis sender- og modtagerspolerne resonerer ved samme frekvens. Ligesom en stemmegaffel svinger i en bestemt højde og kan nå sin maksimale amplitude. Det refererer til den frekvens, hvormed et objekt naturligt vibrerer.
Fordele ved trådløs transmission
Hvad er fordelene? Fordele:
- reducerer omkostninger forbundet med at vedligeholde lige konnektorer (f.eks. i en traditionel industriel glidering);
- større bekvemmelighed ved opladning af almindelige elektroniske enheder;
- sikker overførsel til applikationer, der skal forblive hermetisk lukkede;
- elektronik kan være helt skjult, hvilket reducerer risikoen for korrosion på grund af elementer som ilt og vand;
- pålidelig og ensartet strømforsyning til roterende, meget mobilt industrielt udstyr;
- sikrer pålidelig kraftoverførsel til kritiske systemer i våde, snavsede og bevægelige omgivelser.
Uanset applikationen giver eliminering af den fysiske forbindelse en række fordele i forhold til traditionelle kabelstrømstik.
Effektiviteten af den pågældende energioverførsel
Den overordnede effektivitet af et trådløst strømsystem er den vigtigste faktor for at bestemme detsydeevne. Systemeffektivitet måler mængden af strøm, der overføres mellem strømkilden (dvs. stikkontakten) og modtagerenheden. Dette bestemmer igen aspekter såsom opladningshastighed og udbredelsesområde.
Trådløse kommunikationssystemer varierer i deres effektivitet baseret på faktorer såsom spolekonfiguration og design, transmissionsafstand. En mindre effektiv enhed vil generere flere emissioner og resultere i, at mindre strøm passerer gennem den modtagende enhed. Typisk kan trådløse strømtransmissionsteknologier til enheder som smartphones nå op på 70 % ydeevne.
Sådan måles ydeevnen
Betydning, som mængden af strøm (i procent), der overføres fra strømkilden til den modtagende enhed. Det vil sige, at trådløs strømoverførsel til en smartphone med en virkningsgrad på 80 % betyder, at 20 % af indgangseffekten går tabt mellem stikkontakten og batteriet til den gadget, der oplades. Formlen til måling af arbejdseffektivitet er: ydeevne=DC-output divideret med input, gange resultatet med 100%.
Trådløs transmission af elektricitet
Strøm kan distribueres over det betragtede netværk gennem næsten alle ikke-metalliske materialer, inklusive men ikke begrænset til. Det er faste stoffer som træ, plast, tekstiler, glas og mursten samt gasser og væsker. Når metal ellerEt elektrisk ledende materiale (dvs. kulfiber) er placeret i umiddelbar nærhed af et elektromagnetisk felt, objektet absorberer strøm fra det og opvarmes som et resultat. Dette påvirker igen systemets effektivitet. Sådan fungerer induktionsmagning, for eksempel skaber ineffektiv kraftoverførsel fra kogepladen varme til madlavningen.
For at oprette et trådløst strømtransmissionssystem skal du gå tilbage til emnets oprindelse. Eller rettere sagt til den succesrige videnskabsmand og opfinder Nikola Tesla, som skabte og patenterede en generator, der kan tage strøm uden forskellige materialistiske ledere. Så for at implementere et trådløst system er det nødvendigt at samle alle de vigtige elementer og dele, som et resultat vil en lille Tesla-spole blive implementeret. Dette er en enhed, der skaber et elektrisk højspændingsfelt i luften omkring den. Den har en lille indgangseffekt, den giver trådløs strømtransmission på afstand.
En af de vigtigste måder at overføre energi på er induktiv kobling. Det bruges hovedsageligt til nærfelt. Det er kendetegnet ved, at når strøm passerer gennem en ledning, induceres en spænding i enderne af en anden. Kraftoverførsel sker ved gensidighed mellem de to materialer. Et almindeligt eksempel er en transformer. Mikrobølgeenergioverførsel, som en idé, blev udviklet af William Brown. Hele konceptet involverer at konvertere vekselstrøm til RF-strøm og sende det gennem rummet og genind i rummetvariabel effekt ved modtageren. I dette system genereres spændingen ved hjælp af mikrobølgeenergikilder. såsom klystron. Og denne effekt sendes til sendeantennen gennem bølgelederen, som beskytter mod den reflekterede effekt. Samt en tuner, der matcher mikrobølgekildens impedans med andre elementer. Modtagesektionen består af en antenne. Den accepterer mikrobølgeeffekt og et impedanstilpasningskredsløb og et filter. Denne modtageantenne kan sammen med ensretteranordningen være en dipol. Svarer til udgangssignalet med en lignende lydalarm fra ensretterenheden. Modtagerblokken består også af en lignende sektion bestående af dioder, som bruges til at konvertere signalet til en DC-alarm. Dette transmissionssystem bruger frekvenser mellem 2 GHz og 6 GHz.
Trådløs transmission af elektricitet med hjælp fra Brovins driver, som implementerede generatoren ved hjælp af lignende magnetiske svingninger. Den nederste linje er, at denne enhed fungerede takket være tre transistorer.
Brug af en laserstråle til at transmittere strøm i form af lysenergi, som omdannes til elektrisk energi i den modtagende ende. Selve materialet er direkte drevet ved hjælp af kilder som Solen eller enhver el-generator. Og implementerer følgelig et fokuseret lys af høj intensitet. Strålens størrelse og form bestemmes af optiksættet. Og dette transmitterede laserlys modtages af fotovoltaiske celler, som omdanner det til elektriske signaler. Han plejer at brugefiberoptiske kabler til transmission. Som med det grundlæggende solenergisystem er modtageren, der bruges til laserbaseret udbredelse, en række fotovoltaiske celler eller et solpanel. De kan til gengæld konvertere usammenhængende monokromatisk lys til elektricitet.
Væsentlige funktioner ved enheden
Tesla-spolens kraft ligger i en proces, der kaldes elektromagnetisk induktion. Det vil sige, at det skiftende felt skaber potentiale. Det får strømmen til at flyde. Når elektricitet strømmer gennem en trådspole, genererer den et magnetfelt, der fylder området omkring spolen på en bestemt måde. I modsætning til nogle andre højspændingseksperimenter har Tesla-spolen bestået mange tests og forsøg. Processen var ret besværlig og langvarig, men resultatet var vellykket, og derfor med succes patenteret af videnskabsmanden. Du kan oprette en sådan spole i nærværelse af visse komponenter. Følgende materialer kræves til implementering:
- længde 30 cm PVC (jo mere, jo bedre);
- emaljeret kobbertråd (sekundær ledning);
- birkeplade til base;
- 2222A transistor;
- tilsluttende (primær) ledning;
- modstand 22 kΩ;
- kontakter og tilslutningsledninger;
- 9 volt batteri.
Tesla-enhedsimplementeringstrin
Først skal du sætte en lille sp alte i toppen af røret for at vikle rundt om den ene ende af wirenrundt om. Vikl spolen langsomt og forsigtigt, og pas på ikke at overlappe ledningerne eller skabe mellemrum. Dette trin er den mest vanskelige og kedelige del, men den brugte tid vil give en meget høj kvalitet og god spole. Hver 20 eller deromkring drejninger placeres ringe af malertape rundt om viklingen. De fungerer som en barriere. I tilfælde af at spolen begynder at trævle ud. Når du er færdig, vikl kraftig tape omkring toppen og bunden af viklingen og spray den med 2 eller 3 lag emalje.
Så skal du tilslutte det primære og sekundære batteri til batteriet. Efter - tænd for transistoren og modstanden. Den mindre vikling er den primære og den længere vikling er den sekundære. Du kan valgfrit installere en aluminiumskugle oven på røret. Forbind også den åbne ende af den sekundære til den tilføjede, som vil fungere som en antenne. Man skal passe på ikke at røre ved den sekundære enhed, når strømmen er tændt.
Der er risiko for brand, hvis den sælges af dig selv. Du skal dreje på kontakten, installere en glødelampe ved siden af den trådløse strømtransmissionsenhed og nyde lysshowet.
Trådløs transmission via solenergisystem
Traditionelle kablede strømfordelingskonfigurationer kræver typisk ledninger mellem distribuerede enheder og forbrugerenheder. Dette skaber en masse begrænsninger som omkostningerne ved systemetkabelomkostninger. Tab i forbindelse med transmission. Samt affald i distribution. Transmissionsledningsmodstand alene fører til et tab på omkring 20-30 % af den genererede energi.
Et af de mest moderne trådløse strømtransmissionssystemer er baseret på transmission af solenergi ved hjælp af en mikrobølgeovn eller en laserstråle. Satellitten er placeret i geostationær kredsløb og består af solcelleceller. De omdanner sollys til elektrisk strøm, som bruges til at drive en mikrobølgegenerator. Og derfor indser styrken af mikrobølger. Denne spænding transmitteres ved hjælp af radiokommunikation og modtages på basestationen. Det er en kombination af antenne og ensretter. Og det omdannes tilbage til elektricitet. Kræver AC eller DC strøm. Satellitten kan transmittere op til 10 MW RF-effekt.
Når man taler om et DC-distributionssystem, er selv det umuligt. Da det kræver et stik mellem strømforsyningen og enheden. Der er sådan et billede: systemet er fuldstændig blottet for ledninger, hvor du kan få vekselstrøm i hjemmet uden yderligere enheder. Hvor det er muligt at oplade sin mobiltelefon uden fysisk at skulle forbinde til stikkontakten. Selvfølgelig er et sådant system muligt. Og en masse moderne forskere forsøger at skabe noget moderniseret, mens de studerer rollen for at udvikle nye metoder til trådløs transmission af elektricitet på afstand. Selvom det fra den økonomiske komponents synspunkt ikke vil være tilfældet for staterdet er ret rentabelt, hvis sådanne enheder introduceres over alt og erstatter standardelektricitet med naturlig elektricitet.
Oprindelse og eksempler på trådløse systemer
Dette koncept er ikke rigtig nyt. Hele denne idé blev udviklet af Nicholas Tesla i 1893. Da han udviklede et system til belysning af vakuumrør ved hjælp af trådløse transmissionsteknikker. Det er umuligt at forestille sig, at verden eksisterer uden forskellige kilder til opladning, som kommer til udtryk i materiel form. For at gøre det muligt for mobiltelefoner, hjemmerobotter, MP3-afspillere, computere, bærbare computere og andre transportable gadgets at blive opladet på egen hånd uden yderligere forbindelser, hvilket befrier brugerne for konstante ledninger. Nogle af disse enheder kræver muligvis ikke engang et stort antal elementer. Historien om trådløs strømtransmission er ret rig, og primært takket være udviklingen af Tesla, Volta osv. Men i dag er det kun data inden for fysisk videnskab.
Det grundlæggende princip er at konvertere vekselstrøm til jævnspænding ved hjælp af ensrettere og filtre. Og så - i tilbagevenden til den oprindelige værdi ved høj frekvens ved hjælp af invertere. Denne meget oscillerende vekselstrøm med lav spænding føres derefter fra den primære transformer til den sekundære. Konverteres til jævnspænding ved hjælp af ensretter, filter og regulator. AC-signalet bliver direktetakket være lyden af strømmen. Samt brug af broensrettersektionen. Det modtagne DC-signal føres gennem en tilbagekoblingsvikling, der fungerer som et oscillatorkredsløb. Samtidig tvinger den transistoren til at lede den ind i den primære konverter i retningen fra venstre mod højre. Når strømmen passerer gennem tilbagekoblingsviklingen, løber den tilsvarende strøm til transformatorens primære side fra højre mod venstre.
Sådan fungerer ultralydsmetoden til energioverførsel. Signalet genereres gennem sensoren for begge halve cyklusser af AC-alarmen. Lydfrekvensen afhænger af de kvantitative indikatorer for vibrationerne i generatorkredsløbene. Dette AC-signal vises på transformatorens sekundære vikling. Og når den er forbundet til transduceren af et andet objekt, er AC-spændingen 25 kHz. En aflæsning vises gennem den i en nedtrappende transformer.
Denne AC-spænding udlignes af en broensretter. Og derefter filtreret og reguleret for at få en 5V udgang til at drive LED'en. 12V udgangsspændingen fra kondensatoren bruges til at drive DC-blæsermotoren til at køre den. Så fra et fysiksynspunkt er transmission af elektricitet et ret udviklet område. Men som praksis viser, er trådløse systemer ikke fuldt udviklede og forbedrede.
