Kaip veikia belaidis energijos perdavimas

Belaidis energijos perdavimas yra procesas, kurio metu elektros energija perduodama iš vienos sistemos į kitą per elektromagnetines bangas nenaudojant laidų ar jokio fizinio kontakto.

Šiame įraše aptariame, kaip veikia belaidis energijos perdavimas arba elektros energijos perdavimas oru nenaudojant laidų.

Galbūt jau esate susidūrę su šia technologija ir galėjote išgyventi daugelį susijusios teorijos internete.

Nors internete gali būti daug tokių straipsnių, paaiškinančių sampratą pavyzdžiais ir vaizdo įrašais, skaitytojas dažniausiai nesupranta pagrindinio technologiją valdančio principo ir jo ateities perspektyvų.

Kaip veikia belaidis elektros energijos perdavimas

Šiame straipsnyje mes bandysime apytiksliai sužinoti, kaip belaidis elektros energijos perdavimas vyksta, veikia ar vyksta laidumas ir kodėl idėją taip sunku įgyvendinti dideliais atstumais.

Dažniausias ir klasikinis belaidžio energijos perdavimo pavyzdys yra mūsų senoji radijo ir televizijos technologija, kuri veikia siunčiant elektros bangas (RF) iš vieno taško į kitą be laidų, kad būtų galima perduoti duomenis.

Sunkumas

Tačiau šios technologijos trūkumas yra tas, kad ji negali perduoti bangų didele srove taip, kad perduodama galia būtų prasminga ir naudojama priimančiojoje pusėje galimai elektrinei apkrovai.

Ši problema tampa sunki, nes oro pasipriešinimas gali būti milijonų mega omų diapazone, todėl jį labai sunku išpjauti.

Kitas vargas, dar labiau apsunkinantis tolimųjų atstumų perdavimą, yra energijos nukreipimas į tikslą.

Jei leidžiama, kad perduota srovė išsisklaidytų plačiu kampu, paskirties imtuvas gali nesugebėti priimti siunčiamos galios ir galbūt įgyti tik jos dalį, todėl operacija bus labai neefektyvi.

Tačiau perduoti elektrą trumpais atstumais be laidų atrodo daug lengviau ir tai sėkmingai įgyvendino daugelis, vien dėl to, kad trumpiems atstumams aukščiau aptarti apribojimai niekada netampa problema.

Trumpam nuotoliui belaidžiu energijos perdavimu oro pasipriešinimas yra daug mažesnis, kelių 1000 megamų omų diapazone (arba dar mažesnis, atsižvelgiant į artumo lygį), o perdavimas tampa gana efektyvus įjungus didelę srovę ir aukštas dažnis.

Įgyti optimalų diapazoną

Norint pasiekti optimalų atstumo iki srovės efektyvumą, perdavimo dažnis tampa svarbiausiu operacijos parametru.

Aukštesni dažniai leidžia efektyviau įveikti didesnius atstumus, todėl tai yra vienas elementas, kurio reikia laikytis kuriant belaidį energijos perdavimo aparatą.

Kitas parametras, kuris padeda lengviau perduoti, yra įtampos lygis, aukštesnė įtampa leidžia įtraukti mažesnę srovę ir išlaikyti prietaiso kompaktiškumą.

Dabar pabandykime suvokti koncepciją naudodami paprastą grandinę:

Grandinė nustatyta

Dalių sąrašas

R1 = 10 omų
L1 = 9-0-9 apsisukimai, tai yra 18 apsisukimų su centriniu čiaupu, naudojant 30 SWG super emaliuotą varinę vielą.
L2 = 18 apsisukimų naudojant 30 SWG super emaliuotą varinę vielą.
T1 = 2N2222
D1 ---- D4 = 1N4007
C1 = 100uF / 25V
3 V = 2 AAA 1,5 V elementai nuosekliai

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta paprasta belaidžio energijos perdavimo grandinė, kurią sudaro siųstuvo pakopa kairėje ir imtuvo pakopa dešinėje dizaino pusėje.

Abi pakopos gali būti matomos atskirtos su dideliu oro tarpu numatomam elektros energijos poslinkiui.

Kaip tai veikia

Maitinimo siųstuvo pakopa atrodo kaip osciliatoriaus grandinė, sukurta per grįžtamojo ryšio tinklo grandinę per NPN tranzistorių ir induktorių.

Taip, tiesa, siųstuvas iš tikrųjų yra osciliatoriaus pakopa, kuri veikia stūmimo būdu, kad sukeltų pulsuojančią aukšto dažnio srovę susijusioje ritėje (L1).

Sukelta aukšto dažnio srovė aplink ritę sukuria atitinkamą elektromagnetinių bangų kiekį.

Būdamas aukštu dažniu, šis elektromagnetinis laukas sugeba plyšti pro jį supantį oro tarpą ir pasiekti tokį atstumą, kuris yra leistinas, atsižvelgiant į jo dabartinę vertę.

Gali būti matomas imtuvo etapas, kurį sudaro tik papildantis induktorius L2, gana panašus į L1, kurio vienintelis vaidmuo yra priimti perduotas elektromagnetines bangas ir paversti jas atgal į potencialų skirtumą arba elektrą, nors ir esant mažesniam galios lygiui dėl dalyvaujančio perdavimo nuostoliai per orą.

Iš L1 generuojamos elektromagnetinės bangos spinduliuojamos aplinkui, o L2, esantį kažkur tiesėje, patiria šios EM bangos. Kai taip atsitinka, L2 laidų viduje esantys elektronai priversti svyruoti tokiu pat greičiu kaip EM bangos, o tai galiausiai sukelia indukuotą elektrą per L2.

Elektrą tinkamai ištaiso ir filtruoja prijungtas tilto lygintuvas ir C1, lygiavertė nuolatinės srovės išvestis rodomuose išvesties gnybtuose.

Tiesą sakant, jei mes atidžiai matome belaidžio energijos perdavimo principą, tai nėra nieko naujo, bet sena transformatorių technologija, kurią paprastai naudojame savo maitinimo šaltiniuose, SMPS įrenginiuose ir kt.

Vienintelis skirtumas yra tai, kad nėra šerdies, kurią paprastai randame įprastuose maitinimo transformatoriuose. Šerdis padeda maksimaliai padidinti (sutelkti) energijos perdavimo procesą ir nustatyti minimalius nuostolius, kurie savo ruožtu labai padidina efektyvumą

Induktoriaus šerdies pasirinkimas

Šerdis taip pat leidžia procesui naudoti santykinai žemesnius dažnius, tiksliau, maždaug 50–100 Hz geležies šerdies transformatoriams, o 100 kHz - ferito šerdies transformatoriams.

Tačiau mūsų siūlomame straipsnyje apie tai, kaip veikia belaidis energijos perdavimas, kadangi abu skyriai turi būti visiškai nutolę vienas nuo kito, šerdies naudojimas tampa nebeįmanomas ir sistema priversta veikti be patogios pagalbinės šerdies.

Be šerdies būtina, kad būtų naudojamas santykinai didesnis dažnis ir didesnė srovė, kad būtų galima pradėti perdavimą, o tai gali būti tiesiogiai priklausoma nuo atstumo tarp perdavimo ir priėmimo etapų.

Apibendrinant koncepciją

Apibendrinant, iš pirmiau pateiktos diskusijos galime daryti prielaidą, kad norint pasiekti optimalų energijos perdavimą per orą, į projektą turime įtraukti šiuos parametrus:

Teisingai suderintas ritės santykis, atsižvelgiant į numatomą įtampos indukciją.

Siųstuvo ritės aukštas dažnis nuo 200 kHz iki 500 kHz ar didesnis.

Ir didelė siųstuvo ritės srovė, priklausomai nuo to, kokį atstumą reikia perduoti spinduliuojamoms elektromagnetinėms bangoms.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie tai, kaip veikia belaidis perkėlimas, nedvejodami pakomentuokite.