Draadloze transmissie voor het leveren van elektriciteit heeft de mogelijkheid om belangrijke vooruitgang te boeken in industrieën en toepassingen die afhankelijk zijn van het fysieke contact van de connector. Het kan op zijn beurt onbetrouwbaar zijn en tot mislukking leiden. De overdracht van draadloze elektriciteit werd voor het eerst gedemonstreerd door Nikola Tesla in de jaren 1890. Het is echter pas in het laatste decennium dat technologie zo ver is gebruikt dat het echte, tastbare voordelen biedt voor toepassingen in de echte wereld. Met name de ontwikkeling van een resonerend draadloos voedingssysteem voor de markt voor consumentenelektronica heeft aangetoond dat inductief opladen miljoenen alledaagse apparaten een nieuw niveau van gemak biedt.
De kracht in kwestie is algemeen bekend onder veel termen. Inclusief inductieve transmissie, communicatie, resonant draadloos netwerk en dezelfde spanningsretour. Elk van deze voorwaarden beschrijft in wezen hetzelfde fundamentele proces. Draadloze overdracht van elektriciteit of stroom van een stroombron om spanning te laden zonder connectoren via een luchtspleet. De basis is twee spoelen- zender en ontvanger. De eerste wordt bekrachtigd door een wisselstroom om een magnetisch veld te genereren, dat op zijn beurt een spanning induceert in de tweede.
Hoe het systeem in kwestie werkt
De basisprincipes van draadloos vermogen omvatten het distribueren van stroom van een zender naar een ontvanger via een oscillerend magnetisch veld. Hiervoor wordt de door de voeding geleverde gelijkstroom omgezet in hoogfrequente wisselstroom. Met speciaal ontworpen elektronica ingebouwd in de zender. De wisselstroom activeert een spoel van koperdraad in de dispenser, die een magnetisch veld opwekt. Wanneer de tweede (ontvangende) wikkeling in de buurt wordt geplaatst. Het magnetische veld kan een wisselstroom induceren in de ontvangende spoel. De elektronica in het eerste apparaat zet de wisselstroom vervolgens weer om in gelijkstroom, wat het stroomverbruik wordt.
Draadloos krachtoverbrengingsschema
De "netspanning" wordt omgezet in een wisselstroomsignaal, dat vervolgens via een elektronisch circuit naar de zendspoel wordt gestuurd. Door de wikkeling van de verdeler te stromen, wordt een magnetisch veld opgewekt. Het kan zich op zijn beurt verspreiden naar de ontvangerspoel, die relatief dichtbij is. Het magnetische veld wekt dan een stroom op die door de wikkeling van de ontvangende inrichting vloeit. Het proces waarbij energie wordt verdeeld tussen de zend- en ontvangstspoelen wordt ook wel magnetische of resonante koppeling genoemd. En het wordt bereikt met behulp van beide wikkelingen die op dezelfde frequentie werken. De stroom die in de ontvangerspoel vloeit,omgezet in gelijkstroom door de ontvangerschakeling. Het kan dan worden gebruikt om het apparaat van stroom te voorzien.
Wat betekent resonantie
De afstand waarover energie (of vermogen) kan worden verzonden, neemt toe als de zender- en ontvangerspoelen op dezelfde frequentie resoneren. Net zoals een stemvork op een bepaalde hoogte oscilleert en zijn maximale amplitude kan bereiken. Het verwijst naar de frequentie waarmee een object van nature trilt.
Voordelen van draadloze transmissie
Wat zijn de voordelen? Voordelen:
- verlaagt de kosten die gepaard gaan met het onderhouden van rechte connectoren (bijvoorbeeld in een traditionele industriële sleepring);
- meer gemak voor het opladen van gewone elektronische apparaten;
- beveiligde overdracht naar applicaties die hermetisch afgesloten moeten blijven;
- elektronica kan volledig worden verborgen, waardoor het risico op corrosie door elementen zoals zuurstof en water wordt verminderd;
- betrouwbare en consistente stroomvoorziening voor roterende, zeer mobiele industriële apparatuur;
- zorgt voor een betrouwbare krachtoverbrenging naar kritieke systemen in natte, vuile en bewegende omgevingen.
Ongeacht de toepassing, biedt het elimineren van de fysieke verbinding een aantal voordelen ten opzichte van traditionele kabelvoedingsconnectoren.
Efficiëntie van de energieoverdracht in kwestie
De algehele efficiëntie van een draadloos voedingssysteem is de belangrijkste factor bij het bepalen van deuitvoering. Systeemefficiëntie meet de hoeveelheid stroom die wordt overgedragen tussen de stroombron (d.w.z. stopcontact) en het ontvangende apparaat. Dit bepa alt op zijn beurt aspecten zoals laadsnelheid en voortplantingsbereik.
Draadloze communicatiesystemen variëren in hun efficiëntieniveau op basis van factoren zoals spoelconfiguratie en ontwerp, transmissieafstand. Een minder efficiënt apparaat genereert meer emissies en resulteert in minder stroom door het ontvangende apparaat. Doorgaans kunnen draadloze energietransmissietechnologieën voor apparaten zoals smartphones een prestatie van 70% bereiken.
Hoe prestatie wordt gemeten
Betekenis, als de hoeveelheid stroom (in procenten) die wordt verzonden van de stroombron naar het ontvangende apparaat. Dat wil zeggen, draadloze krachtoverbrenging voor een smartphone met een efficiëntie van 80% betekent dat 20% van het ingangsvermogen verloren gaat tussen het stopcontact en de batterij voor de gadget die wordt opgeladen. De formule voor het meten van de werkefficiëntie is: prestatie=DC-uitgang gedeeld door ingang, vermenigvuldig het resultaat met 100%.
Draadloze transmissie van elektriciteit
Power kan via bijna alle niet-metalen materialen worden verdeeld over het beschouwde netwerk, inclusief maar niet beperkt tot. Dit zijn vaste stoffen zoals hout, kunststof, textiel, glas en baksteen, maar ook gassen en vloeistoffen. Wanneer metaal ofEen elektrisch geleidend materiaal (d.w.z. koolstofvezel) wordt in de buurt van een elektromagnetisch veld geplaatst, het object absorbeert er stroom van en warmt daardoor op. Dit beïnvloedt op zijn beurt de efficiëntie van het systeem. Dit is hoe koken op inductie werkt, bijvoorbeeld: inefficiënte krachtoverdracht van de kookplaat zorgt voor warmte voor het koken.
Om een draadloos krachtoverbrengingssysteem te maken, moet je teruggaan naar de oorsprong van het onderwerp. Of beter gezegd, aan de succesvolle wetenschapper en uitvinder Nikola Tesla, die een generator creëerde en patenteerde die stroom kan nemen zonder verschillende materialistische geleiders. Dus om een draadloos systeem te implementeren, is het noodzakelijk om alle belangrijke elementen en onderdelen te monteren, met als resultaat dat een kleine Tesla-spoel zal worden geïmplementeerd. Dit is een apparaat dat een elektrisch hoogspanningsveld creëert in de lucht eromheen. Het heeft een klein ingangsvermogen, het biedt draadloze krachtoverbrenging op afstand.
Een van de belangrijkste manieren om energie over te dragen is inductieve koppeling. Het wordt voornamelijk gebruikt voor nabije velden. Het wordt gekenmerkt door het feit dat wanneer stroom door één draad gaat, een spanning wordt geïnduceerd aan de uiteinden van een andere. Krachtoverdracht vindt plaats door wederkerigheid tussen de twee materialen. Een bekend voorbeeld is een transformator. Microgolf-energieoverdracht, als een idee, werd ontwikkeld door William Brown. Het hele concept omvat het omzetten van wisselstroom naar RF-vermogen en het door de ruimte zenden en opnieuw invariabel vermogen bij de ontvanger. In dit systeem wordt de spanning opgewekt met behulp van microgolfenergiebronnen. zoals klystron. En dit vermogen wordt via de golfgeleider naar de zendantenne overgebracht, die beschermt tegen het gereflecteerde vermogen. Evenals een tuner die de impedantie van de microgolfbron matcht met andere elementen. Het ontvanggedeelte bestaat uit een antenne. Het accepteert microgolfvermogen en een impedantie-aanpassingscircuit en een filter. Deze ontvangantenne kan samen met de gelijkrichter een dipool zijn. Komt overeen met het uitgangssignaal met een soortgelijke geluidswaarschuwing van de gelijkrichtereenheid. Het ontvangerblok bestaat ook uit een soortgelijk gedeelte bestaande uit diodes die worden gebruikt om het signaal om te zetten in een DC-waarschuwing. Dit transmissiesysteem gebruikt frequenties tussen 2 GHz en 6 GHz.
Draadloze transmissie van elektriciteit met de hulp van Brovins chauffeur, die de generator implementeerde met vergelijkbare magnetische oscillaties. Het komt erop neer dat dit apparaat werkte dankzij drie transistors.
Een laserstraal gebruiken om kracht over te brengen in de vorm van lichtenergie, die aan de ontvangende kant wordt omgezet in elektrische energie. Het materiaal zelf wordt rechtstreeks aangedreven met behulp van bronnen zoals de zon of een elektriciteitsgenerator. En dienovereenkomstig implementeert een gericht licht van hoge intensiteit. De grootte en vorm van de bundel worden bepaald door de set optica. En dit uitgezonden laserlicht wordt opgevangen door fotovoltaïsche cellen, die het omzetten in elektrische signalen. Hij gebruikt meestalglasvezelkabels voor transmissie. Net als bij het basissysteem voor zonne-energie, is de ontvanger die wordt gebruikt bij op laser gebaseerde voortplanting een reeks fotovoltaïsche cellen of een zonnepaneel. Ze kunnen op hun beurt onsamenhangend monochromatisch licht omzetten in elektriciteit.
Essentiële kenmerken van het apparaat
De kracht van de Tesla-spoel ligt in een proces dat elektromagnetische inductie wordt genoemd. Dat wil zeggen, het veranderende veld creëert potentieel. Het laat de stroom vloeien. Wanneer elektriciteit door een draadspoel stroomt, genereert het een magnetisch veld dat het gebied rond de spoel op een bepaalde manier vult. In tegenstelling tot sommige andere hoogspanningsexperimenten heeft de Tesla-spoel vele tests en proeven doorstaan. Het proces was behoorlijk arbeidsintensief en langdurig, maar het resultaat was succesvol en daarom met succes gepatenteerd door de wetenschapper. U kunt zo'n spoel maken in aanwezigheid van bepaalde componenten. De volgende materialen zijn nodig voor de implementatie:
- lengte 30 cm PVC (hoe meer hoe beter);
- geëmailleerde koperdraad (secundaire draad);
- berkenbord voor basis;
- 2222A-transistor;
- verbinding (primaire) draad;
- weerstand 22 kΩ;
- schakelaars en aansluitdraden;
- 9 volt batterij.
Implementatiestadia Tesla-apparaat
Eerst moet je een kleine gleuf in de bovenkant van de pijp plaatsen om rond het ene uiteinde van de draad te wikkelenrondom. Wikkel de spoel langzaam en voorzichtig op en zorg ervoor dat u de draden niet overlapt of gaten creëert. Deze stap is het moeilijkste en vervelendste deel, maar de tijd die eraan wordt besteed, zal een spoel van zeer hoge kwaliteit en een goede kwaliteit opleveren. Om de 20 omwentelingen worden er ringen afplakband om de wikkeling geplaatst. Ze werken als een barrière. Voor het geval de spoel begint te ontrafelen. Als u klaar bent, wikkelt u zware tape rond de boven- en onderkant van de wikkeling en spuit u deze in met 2 of 3 lagen email.
Vervolgens moet je de primaire en secundaire batterij op de batterij aansluiten. Na - zet de transistor en weerstand aan. De kleinere wikkeling is de primaire en de langere wikkeling is de secundaire. Optioneel kunt u een aluminium bol bovenop de buis plaatsen. Sluit ook het open uiteinde van de secundaire aan op de toegevoegde, die als antenne zal fungeren. Zorg ervoor dat u het secundaire apparaat niet aanraakt wanneer de stroom is ingeschakeld.
Er is brandgevaar als je het zelf verkoopt. Je moet de schakelaar omdraaien, een gloeilamp installeren naast het draadloze krachtoverbrengingsapparaat en genieten van de lichtshow.
Draadloze transmissie via zonne-energiesysteem
Traditionele bedrade stroomdistributieconfiguraties vereisen doorgaans draden tussen gedistribueerde apparaten en consumenteneenheden. Dit creëert veel beperkingen als de kosten van het systeemkabel kosten. Verliezen opgelopen bij verzending. Evenals afval in de distributie. Alleen transmissielijnweerstand leidt tot een verlies van ongeveer 20-30% van de opgewekte energie.
Een van de modernste draadloze krachtoverbrengingssystemen is gebaseerd op de overdracht van zonne-energie met behulp van een magnetron of een laserstraal. De satelliet wordt in een geostationaire baan om de aarde geplaatst en bestaat uit fotovoltaïsche cellen. Ze zetten zonlicht om in elektrische stroom, die wordt gebruikt om een microgolfgenerator van stroom te voorzien. En dienovereenkomstig realiseert hij de kracht van microgolven. Deze spanning wordt via radiocommunicatie verzonden en ontvangen op het basisstation. Het is een combinatie van antenne en gelijkrichter. En het wordt weer omgezet in elektriciteit. Vereist wisselstroom of gelijkstroom. De satelliet kan tot 10 MW RF-vermogen uitzenden.
Als we het hebben over een DC-distributiesysteem, zelfs dat is onmogelijk. Omdat er een connector tussen de voeding en het apparaat nodig is. Er is zo'n beeld: het systeem is volledig verstoken van draden, waar je zonder extra apparaten AC-stroom in huizen kunt krijgen. Waar het mogelijk is om je mobiele telefoon op te laden zonder fysiek aan te sluiten op het stopcontact. Zo'n systeem is natuurlijk mogelijk. En veel moderne onderzoekers proberen iets gemoderniseerds te creëren, terwijl ze de rol bestuderen van het ontwikkelen van nieuwe methoden voor draadloze transmissie van elektriciteit op afstand. Hoewel, vanuit het oogpunt van de economische component, dit voor staten niet zal zijnhet is behoorlijk winstgevend als dergelijke apparaten overal worden geïntroduceerd en standaardelektriciteit vervangen door natuurlijke elektriciteit.
Oorsprong en voorbeelden van draadloze systemen
Dit concept is niet echt nieuw. Dit hele idee is in 1893 ontwikkeld door Nicholas Tesla. Toen ontwikkelde hij een systeem voor het verlichten van vacuümbuizen met behulp van draadloze transmissietechnieken. Het is onmogelijk voor te stellen dat de wereld bestaat zonder verschillende bronnen van oplading, die in materiële vorm worden uitgedrukt. Om het mogelijk te maken dat mobiele telefoons, thuisrobots, mp3-spelers, computers, laptops en andere draagbare gadgets zelfstandig kunnen worden opgeladen, zonder extra verbindingen, waardoor gebruikers geen constante kabels hoeven te hebben. Sommige van deze apparaten hebben misschien niet eens een groot aantal elementen nodig. De geschiedenis van draadloze krachtoverbrenging is behoorlijk rijk, en vooral dankzij de ontwikkelingen van Tesla, Volta, enz. Maar vandaag blijven het alleen gegevens in de natuurwetenschap.
Het basisprincipe is om wisselstroom om te zetten in gelijkspanning met behulp van gelijkrichters en filters. En dan - in de terugkeer naar de oorspronkelijke waarde bij hoge frequentie met behulp van omvormers. Deze laagspanning, sterk oscillerende wisselstroom wordt vervolgens doorgegeven van de primaire transformator naar de secundaire. Omgerekend naar gelijkspanning met behulp van een gelijkrichter, filter en regelaar. AC-signaal wordt directdankzij het geluid van de stroom. Evenals het gebruik van de bruggelijkrichtersectie. Het ontvangen DC-signaal wordt door een terugkoppelwikkeling geleid die als een oscillatorcircuit fungeert. Tegelijkertijd dwingt het de transistor om het in de richting van links naar rechts in de primaire converter te geleiden. Wanneer stroom door de terugkoppelingswikkeling gaat, vloeit de bijbehorende stroom van rechts naar links naar de primaire zijde van de transformator.
Dit is hoe de ultrasone methode van energieoverdracht werkt. Het signaal wordt gegenereerd via de sensor voor beide halve cycli van de AC-waarschuwing. De geluidsfrequentie is afhankelijk van de kwantitatieve indicatoren van de trillingen van de generatorcircuits. Dit wisselstroomsignaal verschijnt op de secundaire wikkeling van de transformator. En wanneer het is aangesloten op de transducer van een ander object, is de wisselspanning 25 kHz. Er verschijnt een aflezing doorheen in een step-down transformator.
Deze wisselspanning wordt vereffend door een bruggelijkrichter. En vervolgens gefilterd en geregeld om een 5V-uitgang te krijgen om de LED aan te sturen. De 12V-uitgangsspanning van de condensator wordt gebruikt om de DC-ventilatormotor van stroom te voorzien om deze te laten werken. Dus vanuit het oogpunt van de natuurkunde is de transmissie van elektriciteit een redelijk ontwikkeld gebied. Echter, zoals de praktijk laat zien, zijn draadloze systemen niet volledig ontwikkeld en verbeterd.
