La trasmissione wireless per la fornitura di elettricità ha la capacità di fornire importanti progressi nei settori e nelle applicazioni che dipendono dal contatto fisico del connettore. A sua volta, può essere inaffidabile e portare al fallimento. La trasmissione di elettricità wireless fu dimostrata per la prima volta da Nikola Tesla negli anni '90 dell'Ottocento. Tuttavia, è stato solo nell'ultimo decennio che la tecnologia è stata utilizzata al punto da offrire vantaggi reali e tangibili per le applicazioni del mondo reale. In particolare, lo sviluppo di un sistema di alimentazione wireless risonante per il mercato dell'elettronica di consumo ha dimostrato che la ricarica induttiva porta nuovi livelli di praticità a milioni di dispositivi di uso quotidiano.
Il potere in questione è comunemente noto in molti termini. Compresi trasmissione induttiva, comunicazione, rete wireless risonante e lo stesso ritorno di tensione. Ognuna di queste condizioni descrive essenzialmente lo stesso processo fondamentale. Trasmissione wireless di elettricità o potenza da una fonte di alimentazione per caricare la tensione senza connettori attraverso un traferro. La base sono due bobine- trasmettitore e ricevitore. Il primo è alimentato da una corrente alternata per generare un campo magnetico, che a sua volta induce una tensione nel secondo.
Come funziona il sistema in questione
Le basi dell'alimentazione wireless implicano la distribuzione di energia da un trasmettitore a un ricevitore attraverso un campo magnetico oscillante. A tal fine, la corrente continua fornita dall'alimentatore viene convertita in corrente alternata ad alta frequenza. Con elettronica appositamente progettata integrata nel trasmettitore. La corrente alternata attiva una bobina di filo di rame nell'erogatore, che genera un campo magnetico. Quando il secondo avvolgimento (ricevente) è posizionato nelle immediate vicinanze. Il campo magnetico può indurre una corrente alternata nella bobina ricevente. L'elettronica nel primo dispositivo converte quindi la corrente alternata in corrente continua, che diventa il consumo energetico.
Schema di trasmissione di potenza wireless
La tensione di "rete" viene convertita in un segnale AC, che viene quindi inviato alla bobina del trasmettitore tramite un circuito elettronico. Scorrendo attraverso l'avvolgimento del distributore, induce un campo magnetico. A sua volta, può diffondersi alla bobina del ricevitore, che è in relativa prossimità. Il campo magnetico genera quindi una corrente che scorre attraverso l'avvolgimento del dispositivo ricevente. Il processo mediante il quale l'energia viene distribuita tra le bobine trasmittenti e riceventi viene anche chiamato accoppiamento magnetico o risonante. E si ottiene con l'aiuto di entrambi gli avvolgimenti che funzionano alla stessa frequenza. La corrente che scorre nella bobina del ricevitore,convertito in CC dal circuito del ricevitore. Può quindi essere utilizzato per alimentare il dispositivo.
Cosa significa risonanza
La distanza su cui l'energia (o potenza) può essere trasmessa aumenta se le bobine del trasmettitore e del ricevitore risuonano alla stessa frequenza. Proprio come un diapason oscilla a una certa altezza e può raggiungere la sua massima ampiezza. Si riferisce alla frequenza alla quale un oggetto vibra naturalmente.
Vantaggi della trasmissione wireless
Quali sono i vantaggi? Pro:
- riduce i costi associati alla manutenzione dei connettori diritti (ad esempio in un collettore rotante industriale tradizionale);
- maggiore comodità per la ricarica dei comuni dispositivi elettronici;
- trasferimento sicuro ad applicazioni che devono rimanere ermeticamente sigillate;
- L'elettronica può essere completamente nascosta, riducendo il rischio di corrosione dovuta a elementi come ossigeno e acqua;
- alimentazione affidabile e costante per apparecchiature industriali rotanti e altamente mobili;
- assicura una trasmissione di potenza affidabile ai sistemi critici in ambienti umidi, sporchi e in movimento.
Indipendentemente dall'applicazione, l'eliminazione della connessione fisica offre numerosi vantaggi rispetto ai tradizionali connettori di alimentazione via cavo.
Efficienza del trasferimento di energia in questione
L'efficienza complessiva di un sistema di alimentazione wireless è il fattore più importante per determinarlaprestazione. L'efficienza del sistema misura la quantità di potenza trasferita tra la fonte di alimentazione (cioè la presa a muro) e il dispositivo ricevente. Questo, a sua volta, determina aspetti come la velocità di carica e l'intervallo di propagazione.
I sistemi di comunicazione wireless variano nel loro livello di efficienza in base a fattori quali la configurazione e il design della bobina, la distanza di trasmissione. Un dispositivo meno efficiente genererà più emissioni e si tradurrà in meno energia che passa attraverso il dispositivo ricevente. In genere, le tecnologie di trasmissione dell'energia wireless per dispositivi come gli smartphone possono raggiungere il 70% di prestazioni.
Come vengono misurate le prestazioni
Significato, come la quantità di potenza (in percentuale) che viene trasmessa dalla fonte di alimentazione al dispositivo ricevente. Cioè, la trasmissione di potenza wireless per uno smartphone con un'efficienza dell'80% significa che il 20% della potenza in ingresso viene perso tra la presa a muro e la batteria per il gadget in carica. La formula per misurare l'efficienza del lavoro è: prestazioni=uscita CC divisa per ingresso, moltiplicare il risultato per 100%.
Trasmissione wireless di elettricità
L'energia può essere distribuita sulla rete considerata attraverso quasi tutti i materiali non metallici, inclusi ma non limitati a. Si tratta di solidi come legno, plastica, tessuti, vetro e mattoni, nonché gas e liquidi. Quando metallo oUn materiale elettricamente conduttivo (ad esempio, fibra di carbonio) viene posizionato in prossimità di un campo elettromagnetico, l'oggetto assorbe energia da esso e si riscalda di conseguenza. Questo, a sua volta, influisce sull'efficienza del sistema. Ecco come funziona la cottura a induzione, ad esempio, un trasferimento di potenza inefficiente dal piano cottura crea calore per cucinare.
Per creare un sistema di trasmissione di potenza wireless, devi tornare alle origini dell'argomento. O meglio, allo scienziato e inventore di successo Nikola Tesla, che ha creato e brevettato un generatore in grado di prendere energia senza vari conduttori materialistici. Quindi, per implementare un sistema wireless, è necessario assemblare tutti gli elementi e le parti importanti, di conseguenza verrà implementata una piccola bobina di Tesla. Questo è un dispositivo che crea un campo elettrico ad alta tensione nell'aria circostante. Ha una piccola potenza in ingresso, fornisce una trasmissione di potenza wireless a distanza.
Uno dei modi più importanti per trasferire energia è l'accoppiamento induttivo. Viene utilizzato principalmente per il campo vicino. È caratterizzato dal fatto che quando la corrente passa attraverso un filo, viene indotta una tensione alle estremità di un altro. Il trasferimento di potenza avviene per reciprocità tra i due materiali. Un esempio comune è un trasformatore. Il trasferimento di energia a microonde, come idea, è stato sviluppato da William Brown. L'intero concetto prevede la conversione dell'alimentazione CA in energia RF e la sua trasmissione attraverso lo spazio e il reintegropotenza variabile al ricevitore. In questo sistema, la tensione viene generata utilizzando fonti di energia a microonde. come klystron. E questa potenza viene trasmessa all'antenna trasmittente attraverso la guida d'onda, che protegge dalla potenza riflessa. Oltre a un sintonizzatore che abbina l'impedenza della sorgente a microonde con altri elementi. La sezione ricevente è costituita da un'antenna. Accetta la potenza delle microonde e un circuito di adattamento di impedenza e un filtro. Questa antenna ricevente, insieme al dispositivo raddrizzatore, può essere un dipolo. Corrisponde al segnale di uscita con un segnale acustico simile dell'unità raddrizzatore. Il blocco ricevitore è costituito anche da una sezione simile costituita da diodi che vengono utilizzati per convertire il segnale in un avviso CC. Questo sistema di trasmissione utilizza frequenze comprese tra 2 GHz e 6 GHz.
Trasmissione wireless di elettricità con l'aiuto dell'autista di Brovin, che ha implementato il generatore utilizzando oscillazioni magnetiche simili. La conclusione è che questo dispositivo ha funzionato grazie a tre transistor.
Usare un raggio laser per trasmettere potenza sotto forma di energia luminosa, che viene convertita in energia elettrica all'estremità ricevente. Il materiale stesso è alimentato direttamente utilizzando fonti come il Sole o qualsiasi generatore di elettricità. E, di conseguenza, implementa una luce focalizzata ad alta intensità. Le dimensioni e la forma del raggio sono determinate dal set di ottiche. E questa luce laser trasmessa viene ricevuta dalle celle fotovoltaiche, che la convertono in segnali elettrici. Di solito usacavi in fibra ottica per la trasmissione. Come con il sistema di base dell'energia solare, il ricevitore utilizzato nella propagazione basata sul laser è un array di celle fotovoltaiche o un pannello solare. A loro volta, possono convertire la luce monocromatica incoerente in elettricità.
Caratteristiche essenziali del dispositivo
La potenza della bobina di Tesla risiede in un processo chiamato induzione elettromagnetica. Cioè, il campo che cambia crea potenziale. Fa scorrere la corrente. Quando l'elettricità scorre attraverso una bobina di filo, genera un campo magnetico che riempie l'area intorno alla bobina in un certo modo. A differenza di altri esperimenti ad alta tensione, la bobina di Tesla ha resistito a molti test e prove. Il processo è stato piuttosto laborioso e lungo, ma il risultato ha avuto successo, e quindi brevettato con successo dallo scienziato. Puoi creare una tale bobina in presenza di determinati componenti. Per l'implementazione saranno necessari i seguenti materiali:
- lunghezza 30 cm PVC (più è meglio è);
- filo di rame sm altato (filo secondario);
- tavola in betulla per base;
- Transistor 2222A;
- cavo di collegamento (primario);
- resistenza 22 kΩ;
- interruttori e cavi di collegamento;
- Batteria da 9 volt.
Fasi di implementazione del dispositivo Tesla
Per prima cosa devi inserire una piccola fessura nella parte superiore del tubo per avvolgere un'estremità del filointorno a. Avvolgere la bobina lentamente e con attenzione, facendo attenzione a non sovrapporre i fili o creare spazi vuoti. Questo passaggio è la parte più difficile e noiosa, ma il tempo speso darà una bobina di altissima qualità e buona. Ogni 20 giri circa, gli anelli di nastro adesivo vengono posizionati attorno all'avvolgimento. Fungono da barriera. Nel caso in cui la bobina inizi a disfarsi. Al termine, avvolgere il nastro pesante attorno alla parte superiore e inferiore dell'avvolgimento e spruzzarlo con 2 o 3 mani di sm alto.
Quindi devi collegare la batteria primaria e secondaria alla batteria. Dopo: accendi il transistor e il resistore. L'avvolgimento più piccolo è il primario e l'avvolgimento più lungo è il secondario. È possibile opzionalmente installare una sfera di alluminio sopra il tubo. Inoltre, collega l'estremità aperta del secondario a quella aggiunta, che fungerà da antenna. Prestare attenzione a non toccare il dispositivo secondario quando si accende l'alimentazione.
C'è il rischio di incendio se venduto da solo. Devi girare l'interruttore, installare una lampada a incandescenza accanto al dispositivo di trasmissione di potenza wireless e goderti lo spettacolo di luci.
Trasmissione wireless tramite sistema di energia solare
Le tradizionali configurazioni di distribuzione dell'alimentazione cablata in genere richiedono cavi tra dispositivi distribuiti e unità di consumo. Questo crea molte restrizioni come il costo del sistemacosti del cavo. Perdite sostenute nella trasmissione. Così come i rifiuti in distribuzione. La sola resistenza della linea di trasmissione porta a una perdita di circa il 20-30% dell'energia generata.
Uno dei più moderni sistemi di trasmissione wireless di potenza si basa sulla trasmissione di energia solare mediante un forno a microonde o un raggio laser. Il satellite è posto in orbita geostazionaria ed è costituito da celle fotovoltaiche. Convertono la luce solare in corrente elettrica, che viene utilizzata per alimentare un generatore di microonde. E, di conseguenza, realizza la potenza delle microonde. Questa tensione viene trasmessa tramite la comunicazione radio e ricevuta alla stazione base. È una combinazione di antenna e raddrizzatore. E viene riconvertito in elettricità. Richiede alimentazione CA o CC. Il satellite può trasmettere fino a 10 MW di potenza RF.
Quando si parla di un sistema di distribuzione DC, anche quello è impossibile. Poiché richiede un connettore tra l'alimentatore e il dispositivo. C'è un'immagine del genere: il sistema è completamente privo di cavi, dove è possibile ottenere l'alimentazione CA nelle case senza dispositivi aggiuntivi. Dove è possibile caricare il proprio cellulare senza doversi collegare fisicamente alla presa. Naturalmente, un tale sistema è possibile. E molti ricercatori moderni stanno cercando di creare qualcosa di modernizzato, mentre studiano il ruolo dello sviluppo di nuovi metodi di trasmissione wireless dell'elettricità a distanza. Anche se, dal punto di vista della componente economica, per gli Stati non sarà cosìè abbastanza redditizio se tali dispositivi vengono introdotti ovunque e sostituiscono l'elettricità standard con l'elettricità naturale.
Origini ed esempi di sistemi wireless
Questo concetto non è proprio nuovo. L'intera idea è stata sviluppata da Nicholas Tesla nel 1893. Quando ha sviluppato un sistema di illuminazione dei tubi a vuoto utilizzando tecniche di trasmissione wireless. È impossibile immaginare che il mondo esista senza varie fonti di carica, che si esprimono in forma materiale. Per consentire la ricarica autonoma di telefoni cellulari, robot domestici, lettori MP3, computer, laptop e altri gadget trasportabili, senza connessioni aggiuntive, liberando gli utenti da continui fili. Alcuni di questi dispositivi potrebbero non richiedere nemmeno un numero elevato di elementi. La storia della trasmissione di potenza wireless è piuttosto ricca e, principalmente, grazie agli sviluppi di Tesla, Volta, ecc. Ma oggi rimangono solo dati nella scienza fisica.
Il principio di base è convertire l'alimentazione CA in tensione CC utilizzando raddrizzatori e filtri. E poi - nel ritorno al valore originale ad alta frequenza utilizzando gli inverter. Questa alimentazione CA a bassa tensione e altamente oscillante viene quindi passata dal trasformatore primario al secondario. Convertito in tensione CC tramite raddrizzatore, filtro e regolatore. Il segnale AC diventa direttograzie al suono della corrente. Oltre a utilizzare la sezione raddrizzatore a ponte. Il segnale CC ricevuto viene fatto passare attraverso un avvolgimento di feedback che funge da circuito oscillatore. Allo stesso tempo, forza il transistor a condurlo nel convertitore primario nella direzione da sinistra a destra. Quando la corrente passa attraverso l'avvolgimento di retroazione, la corrente corrispondente scorre verso il lato primario del trasformatore da destra a sinistra.
Così funziona il metodo ultrasonico di trasferimento dell'energia. Il segnale viene generato attraverso il sensore per entrambi i semicicli dell'avviso AC. La frequenza del suono dipende dagli indicatori quantitativi delle vibrazioni dei circuiti del generatore. Questo segnale AC appare sull'avvolgimento secondario del trasformatore. E quando è collegato al trasduttore di un altro oggetto, la tensione CA è di 25 kHz. Una lettura appare attraverso di esso in un trasformatore step-down.
Questa tensione CA è equalizzata da un ponte raddrizzatore. E quindi filtrato e regolato per ottenere un'uscita da 5 V per pilotare il LED. La tensione di uscita di 12 V dal condensatore viene utilizzata per alimentare il motore della ventola CC per farlo funzionare. Quindi, dal punto di vista della fisica, la trasmissione di elettricità è un'area abbastanza sviluppata. Tuttavia, come dimostra la pratica, i sistemi wireless non sono completamente sviluppati e migliorati.
