Átvitel távolságon keresztül vezetékek nélkül
A fejlődés története
A vezeték nélküli villamosenergia-átvitel távoli fejlődése a rádiótechnika területén elért haladáshoz kapcsolódik, mivel mindkét folyamat azonos természetű. A találmányok mindkét területen kapcsolódnak az elektromágneses indukció módszerének és az elektromos áram kialakulására gyakorolt hatásainak tanulmányozásához.
1820-ban A.M. Ampere felfedezte az áramok kölcsönhatásának törvényét, amely abban áll, hogy ha az áram két egymáshoz közel elhelyezkedő vezető mentén egy irányba áramlik, akkor egymáshoz vonzódnak, és ha eltérőek, akkor visszatükröződnek.
1831-ben M. Faraday a kísérletek során megállapította, hogy az elektromos áram áramlása által generált váltakozó (nagyságú és időbeli irányú) mágneses mező áramot indukál (indukál) a közeli vezetőkben. Azok. van áramszállítás vezetékek nélkül. Részletesen Faraday törvénye A cikkben korábban foglalkoztunk.
Nos, J. C. Maxwell után, 33 évvel később, 1864-ben, a Faraday kísérleti adatait matematikai formába helyezte, és maga Maxwell egyenletei alapvetőek az elektrodinamikában. Leírják, hogy az elektromos áram és az elektromágneses mező hogyan kapcsolódnak egymáshoz.
Az elektromágneses hullámok meglétét 1888-ban Hertz G. megerősítette a Rumkorf tekercsen lévő aprítóval ellátott szikra-adóval végzett kísérletei során. Így EM-hullámokat állítottak elő legfeljebb fél gigaherc frekvencián. Érdemes megjegyezni, hogy ezeket a hullámokat több vevő is veheti, de ezeket az adóval való rezonanciához kell hangolni. A telepítés tartománya körülbelül 3 méter volt. Amikor szikra keletkezett az adóban, ugyanez történt a vevőkön. Valójában ez az első kísérlet a vezeték nélküli villamosenergia-átvitelről.
Mélyreható kutatást Nikola Tesla a híres tudós végzett. 1891-ben tanulmányozta a magas feszültség és frekvencia váltakozó áramát. Ennek eredményeként következtetéseket vontak le:
Minden egyes speciális célhoz be kell hangolnia a telepítést a megfelelő frekvenciára és feszültségre. A magas frekvencia azonban nem előfeltétele. A legjobb eredményeket 15-20 kHz frekvencián és adó kimeneti feszültségén 20 kV érték el. A nagyfrekvenciás áram és feszültség eléréséhez oszcilláló kondenzátor kisülést használtunk. Így lehetséges mind villamosenergia továbbítása, mind fény előállítása.
A tudós beszédeiben és előadásaiban kimutatta a lámpák (vákuumcsövek) ragyogását nagyfrekvenciás elektrosztatikus mező hatására.Valójában a Tesla fő következtetései az volt, hogy még rezonáns rendszerek használata esetén sem sok energiát nem lehet átadni elektromágneses hullám segítségével.
Ezzel párhuzamosan számos tudós vett részt 1897-ig hasonló kutatásokban: Jagdish Boche Indiában, Alexander Popov Oroszországban és Guglielmo Marconi Olaszországban.
Mindegyik hozzájárult a vezeték nélküli energiaátvitel fejlesztéséhez:
- J. Boche 1894-ben meggyújtotta a pisztolyt, és vezetékeket távolságba juttatta az elektromos áramot. Ezt egy kalkuttati tüntetésen tette.
- A. Popov 1895. április 25-én (május 7-én) a Morse kóddal továbbította az első üzenetet.
- 1896-ban Nagy-Britanniában Marconi G. szintén rádiójelet (Morzes kódot) továbbított 1,5 km-re, később 3 km-re a Salisbury-síkságon.
Érdemes megjegyezni, hogy Tesla, egy időben alábecsült és évszázadok óta elveszett munkája paraméterek és képességek tekintetében meghaladta kortársainak munkáját. Ugyanakkor, nevezetesen 1896-ban készülékei nagy távolságokon (48 km) jelet továbbítottak, sajnos ez kis mennyiségű áramot jelentett.
És 1899-re Tesla arra a következtetésre jutott:
Az indukciós módszer kudarca óriásinak tűnik, összehasonlítva a föld és a levegő töltésének gerjesztési módszerével.
Ezek az eredmények további tanulmányokhoz vezetnek: 1900-ban sikerült egy lámpát táplálnia egy terepen végzett tekercsből, és 1903-ban elindították a Long Island-i Wondercliff tornyot. Egy transzformátorból állt, egy földelt másodlagos tekercseléssel, és tetején egy rézgömb alakú kupola állt. Segítségével kiderült, hogy 200 50 wattos lámpát világít. Ugyanakkor az adó 40 km-re volt tőle. Sajnos ezeket a tanulmányokat megszakították, a finanszírozást abbahagyták, és a villamos energia vezetékek nélküli ingyenes továbbítása az üzletemberek számára nem volt gazdaságilag életképes. A tornyot 1917-ben elpusztították.
Manapság
A vezeték nélküli energiaátviteli technológiák nagy előrelépést tettek előre, főként az adatátvitel területén. Így jelentős sikert értek el a rádiókommunikáció, a vezeték nélküli technológiák, mint például a Bluetooth és a Wi-Fi. Nem történt különös újítás, elsősorban a frekvenciák megváltoztak, a jel titkosítási módszerei, a jel reprezentációja analógról digitálisra váltott.
Ha beszélünk a villamos energia vezetékek nélküli átviteléről az elektromos berendezésekre, akkor érdemes megemlíteni, hogy 2007-ben a Massachusetts Intézet kutatói 2 méter energiát továbbítottak és így 60 wattos izzót gyújtottak meg. Ezt a technológiát WiTricity-nek hívják, a vevő és az adó elektromágneses rezonanciáján alapul. Érdemes megjegyezni, hogy a vevő a villamos energia kb. 40–45% -át kapja. Az energia átalakítására szolgáló berendezés általános diagramját az alábbi ábra mutatja:
A videó példát mutat e technológia elektromos járművek töltésére történő alkalmazására. A lényeg az, hogy egy vevőkészüléket csatlakoztatnak az elektromos autó aljára, és egy távadót felszerelnek a padlóra a garázsban vagy másutt.
A gépet úgy kell parkolnia, hogy a vevő az adó felett legyen. A készülék vezetékek nélkül sok energiát továbbít - 3,6 - 11 kW / óra.
A társaság a jövőben fontolóra veszi az ilyen technológiákkal és háztartási készülékekkel történő villamosenergia-ellátást, valamint az egész lakás egészét. 2010-ben Haier vezeték nélküli TV-t vezetett be, amely hasonló technológiát, valamint vezeték nélküli videofelvételt vesz fel. Más vezető vállalatok, mint például az Intel és a Sony, szintén végeznek ilyen fejlesztéseket.
A mindennapi életben a vezeték nélküli energiaátviteli technológiákat széles körben használják például okostelefon töltésére. Az elv hasonló - van adó, van egy vevő, a hatékonyság körülbelül 50%, azaz 1A töltés esetén az adó 2A-t fogyaszt. Az adót általában ilyen bázisoknak nevezik bázisnak, és a telefonhoz csatlakozó rész a vevő vagy az antenna.
Egy másik rés a vezeték nélküli villamosenergia-átvitel mikrohullámú készülékek vagy egy lézer segítségével.Ez nagyobb fellépési sugarat biztosít, mint néhány méter, amely mágneses indukciót biztosít. A mikrohullámú módszernél egy rectennát (nemlineáris antennát az elektromágneses hullám egyenárammá történő konvertálására) telepítenek a vevőkészülékre, és az adó a sugárzást ebbe az irányba irányítja. A vezeték nélküli áramátvitelnek ebben a verziójában nincs szükség a tárgyak közvetlen láthatóságára. A hátránya, hogy a mikrohullámú sugárzás nem biztonságos a környezetre.
Javasoljuk, hogy nézzen meg egy videót, amelyben a kérdést részletesebben megvizsgálják:
Végezetül szeretném megjegyezni, hogy a vezeték nélküli villamosenergia-átvitel minden bizonnyal kényelmes a mindennapi életben, de megvannak az előnyei és hátrányai. Ha az ilyen technológiák használatáról beszélünk a modulok töltésére, akkor az a plusz, hogy nem kell állandóan behelyeznie és eltávolítania a dugót az okostelefon csatlakozójából, vagyis a csatlakozó nem fog meghibásodni. A hátránya az alacsony hatékonyság, ha okostelefonok esetén az energiaveszteség nem jelentős (néhány watt), akkor az elektromos autó vezeték nélküli töltésekor - ez nagyon nagy probléma. Ennek a technológiának a fejlesztésének fő célja a telepítés hatékonyságának növelése, mivel az energiatakarékosság terén elterjedt verseny miatt az alacsony hatékonyságú technológiák alkalmazása nagyon kétséges.
Hasonló anyagok:
Betöltés...
