Galios perdavimas per atstumą be laidų
Plėtros istorija
Elektros energijos perdavimo be laidų plėtra per atstumą yra susijusi su pažanga radijo inžinerijos srityje, nes abu procesai yra to paties pobūdžio. Abiejų sričių išradimai yra susiję su elektromagnetinės indukcijos metodo ir jo įtakos elektros srovės formavimui tyrimu.
1820 metais A.M. Amperas atrado srovių sąveikos dėsnį, susidedantį iš to, kad jei srovė teka dviem artimai esančiais laidininkais viena kryptimi, tada jie traukia vienas kitą, o jei yra skirtingi, tada jie atstumia.
1831 m. M. Faradėjus eksperimentų metu nustatė, kad kintantis (skirtingo dydžio ir laiko krypties) magnetinis laukas, kurį sukuria elektros srovės srautas, sukelia (indukuoja) sroves šalia esančiuose laidininkuose. Tie. vyksta elektros perdavimas be laidų. Detaliai Faradėjaus įstatymas Straipsnyje mes svarstėme anksčiau.
Na, o J. K. Maxwellas, praėjus 33 metams, 1864 m., Faraday eksperimentinius duomenis perkėlė į matematinę formą, o pačios Maxwello lygtys yra pagrindinės elektrodinamikoje. Jie apibūdina, kaip yra susijusi elektros srovė ir elektromagnetinis laukas.
Elektromagnetinių bangų buvimą 1888 metais patvirtino G. Hertzas, atlikdamas eksperimentą su kibirkšties siųstuvu su smulkintuvu ant Rumkorfo ritės. Taigi buvo sukuriamos EM bangos, kurių dažnis buvo iki pusės gigaherco. Verta paminėti, kad šias bangas galėjo priimti keli imtuvai, tačiau jos turi būti suderintos su rezonansu su siųstuvu. Įrengimo nuotolis buvo maždaug 3 metrai. Kai siųstuve atsirado kibirkštis, tas pats atsitiko ir imtuvuose. Tiesą sakant, tai yra pirmieji elektros perdavimo be laidų eksperimentai.
Išsamius tyrimus atliko garsioji mokslininkė Nikola Tesla. Jis tyrinėjo aukštos įtampos ir dažnio kintamąją srovę 1891 m. Dėl to buvo padarytos išvados:
Kiekvienam konkrečiam tikslui turite suderinti įrenginį iki tinkamo dažnio ir įtampos. Tačiau aukštas dažnis nėra būtina sąlyga. Geriausi rezultatai buvo pasiekti naudojant 15–20 kHz dažnį ir 20 kV siųstuvo įtampą. Norint gauti aukšto dažnio srovę ir įtampą, buvo naudojama svyruojanti kondensatoriaus iškrova. Taigi galima perduoti tiek elektrą, tiek skleisti šviesą.
Mokslininkas savo kalbose ir paskaitose pademonstravo lempų (vakuuminių vamzdžių) švytėjimą veikiant aukšto dažnio elektrostatiniam laukui.Tiesą sakant, pagrindinės „Tesla“ išvados buvo tokios, kad net naudojant rezonansines sistemas, daug energijos negalima perduoti naudojant elektromagnetines bangas.
Tuo pačiu metu nemažai mokslininkų iki 1897 m. Vykdė panašius tyrimus: Jagdišas Bočė Indijoje, Aleksandras Popovas Rusijoje ir Guglielmo Marconi Italijoje.
Kiekvienas iš jų prisidėjo prie belaidžio energijos perdavimo plėtros:
- J. Bočė 1894 m. Užsidegė kulkosvaidžiams, perduodamas elektrą per atstumą be laidų. Jis tai padarė per demonstraciją Kalkutoje.
- 1895 m. Balandžio 25 d. (Gegužės 7 d.) A. Popovas, naudodamas Morzės kodą, perdavė pirmąjį pranešimą.
- 1896 m. G. Marconi Didžiojoje Britanijoje 1,5 km, vėliau 3 km atstumu Solsberio lygumoje taip pat perdavė radijo signalą (Morzės kodą).
Verta paminėti, kad Teslos darbas, nuvertintas vienu metu ir prarastas šimtmečius, parametrų ir galimybių prasme pranoko jo amžininkų darbus. Tuo pačiu metu, būtent 1896 m., Jo prietaisai perduodavo signalą dideliais atstumais (48 km), deja, tai buvo nedidelis elektros energijos kiekis.
Ir iki 1899 m. Tesla padarė išvadą:
Indukcijos metodo nesėkmė atrodo didžiulė, palyginti su žemės ir oro krūvio sužadinimo metodu.
Šios išvados paskatins atlikti kitus tyrimus: 1900 m. Jam pavyko įjungti lempą iš lauke atliktos ritės, o 1903 m. Buvo paleistas Wondercliff bokštas Long Islandijoje. Jį sudarė transformatorius su įžeminta antrine apvija, o jo viršuje stovėjo varinis sferinis kupolas. Su jo pagalba paaiškėjo, kad užsidega 200 50 vatų lempų. Tuo pačiu metu siųstuvas buvo nutolęs 40 km nuo jo. Deja, šie tyrimai buvo nutraukti, finansavimas nutrauktas, o nemokamas elektros perdavimas be laidų verslininkams nebuvo ekonomiškai pagrįstas. Bokštas buvo sugriautas 1917 m.
Šiais laikais
Belaidės energijos perdavimo technologijos žengė didelį žingsnį į priekį, daugiausia duomenų perdavimo srityje. Taigi didelę sėkmę pasiekė radijo ryšys, belaidės technologijos, tokios kaip „Bluetooth“ ir „Wi-Fi“. Ypatingų naujovių neįvyko, daugiausia keitėsi dažniai, keitėsi signalų šifravimo metodai, signalo vaizdavimas perėjo iš analoginio į skaitmeninį.
Jei mes kalbame apie elektros energijos perdavimą be laidų į elektrinę elektrinę įrangą, verta paminėti, kad 2007 m. Masačusetso instituto tyrėjai perdavė 2 metrus energijos ir tokiu būdu uždegė 60 vatų lemputę. Ši technologija vadinama „WiTricity“, ji pagrįsta imtuvo ir siųstuvo elektromagnetiniu rezonansu. Verta paminėti, kad imtuvas gauna apie 40–45% elektros energijos. Apibūdinta prietaiso, perduodančio energiją per magnetinį lauką, schema parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje:
Vaizdo įraše parodytas šios technologijos pritaikymo elektromobiliui įkrauti pavyzdys. Esmė ta, kad prie elektromobilio dugno pritvirtinamas imtuvas, o garaže ar kitur ant grindų sumontuotas siųstuvas.
Mašiną turite pastatyti taip, kad imtuvas būtų virš siųstuvo. Įrenginys perduoda daug elektros energijos be laidų - nuo 3,6 iki 11 kW per valandą.
Bendrovė ateityje svarsto galimybę tiekti elektrą tokiomis technologijomis ir buitiniais prietaisais, kaip ir visu butu. 2010 m. Haier pristatė belaidį televizorių, kuris energiją gauna naudodamas panašias technologijas, taip pat bevielį vaizdo įrašą. Tokius pokyčius taip pat vykdo kitos pirmaujančios kompanijos, tokios kaip „Intel“ ir „Sony“.
Kasdieniniame gyvenime belaidės energijos perdavimo technologijos yra plačiai naudojamos, pavyzdžiui, norint įkrauti išmanųjį telefoną. Principas yra panašus - yra siųstuvas, yra imtuvas, efektyvumas yra apie 50%, t. už 1A mokestį siųstuvas sunaudos 2A. Tokiuose rinkiniuose siųstuvas paprastai vadinamas baze, o dalis, jungianti prie telefono, yra imtuvas arba antena.
Kita niša yra belaidis elektros energijos perdavimas naudojant mikrobangas ar lazerį.Tai suteikia didesnį veikimo spindulį nei pora metrų, kuris suteikia magnetinę indukciją. Taikant mikrobangų metodą, priimančiame įrenginyje sumontuota retenė (netiesinė antena, skirta elektromagnetinei bangai paversti nuolatinę srovę), o siųstuvas nukreipia savo spinduliuotę šia kryptimi. Šioje belaidžio elektros perdavimo versijoje nereikia tiesioginio objektų matomumo. Neigiama yra tai, kad mikrobangų spinduliuotė nėra saugi aplinkai.
Rekomenduojame žiūrėti vaizdo įrašą, kuriame ši problema svarstoma išsamiau:
Baigdamas norėčiau pažymėti, kad belaidis elektros energijos perdavimas yra tikrai patogus naudoti kasdieniame gyvenime, tačiau jis turi savo privalumų ir trūkumų. Jei mes kalbėsime apie tokių technologijų naudojimą įtaisams įkrauti, pliusas yra tas, kad jums nereikia nuolatos įkišti ir išimti kištuko iš savo išmaniojo telefono jungties, atitinkamai, jungtis nepavyks. Neigiama yra tai, kad mažas efektyvumas, jei išmaniajam telefonui energijos nuostoliai nėra dideli (keli vatai), tada belaidžiam elektromobilio įkrovimui - tai labai didelė problema. Pagrindinis šios technologijos plėtros tikslas yra padidinti įrengimo efektyvumą, nes, atsižvelgiant į plačiai vykstančias varžybas dėl energijos taupymo, mažai abejojančių technologijų naudojimas yra labai abejotinas.
Susijusios medžiagos:
Įkeliama ...
