Penghantaran kuasa dari jarak jauh tanpa wayar
Sejarah pembangunan
Perkembangan transmisi kuasa elektrik tanpa wayar dari jarak jauh dikaitkan dengan kemajuan dalam bidang kejuruteraan radio, kerana kedua-dua proses itu sama. Penemuan di kedua-dua bidang tersebut dikaitkan dengan kajian kaedah induksi elektromagnetik dan kesannya terhadap pembentukan arus elektrik.
Pada tahun 1820 A.M. Ampere menemui undang-undang interaksi arus, yang terdiri dari kenyataan bahawa jika arus mengalir di sepanjang dua konduktor yang terletak dalam satu arah, maka mereka saling menarik satu sama lain, dan jika berlainan, maka mereka menolak.
Pada tahun 1831, M. Faraday menetapkan semasa eksperimen bahawa medan magnet yang bergantian (bervariasi dalam magnitud dan arah dalam masa) yang dihasilkan oleh aliran arus elektrik mendorong (menginduksi) arus di konduktor berdekatan. I.E. terdapat penghantaran elektrik tanpa wayar. Secara terperinci Undang-undang Faraday kita mempertimbangkan dalam artikel sebelumnya.
Nah, J.K. Maxwell, 33 tahun kemudian, pada tahun 1864, memindahkan data eksperimen Faraday ke bentuk matematik, dan persamaan Maxwell itu sendiri adalah asas dalam elektrodinamik. Mereka menerangkan bagaimana arus elektrik dan medan elektromagnetik berkaitan.
Keberadaan gelombang elektromagnetik disahkan pada tahun 1888 oleh G. Hertz, semasa eksperimennya dengan pemancar percikan dengan pencincang pada gegelung Rumkorf. Oleh itu, gelombang EM dengan frekuensi hingga setengah gigahertz dihasilkan. Perlu diperhatikan bahawa gelombang ini dapat diterima oleh beberapa penerima, tetapi gelombang tersebut harus diselaraskan sesuai dengan pemancar. Jangkauan pemasangan adalah sekitar 3 meter. Apabila percikan berlaku di pemancar, hal yang sama berlaku pada penerima. Sebenarnya, ini adalah percubaan pertama mengenai penghantaran elektrik tanpa wayar.
Penyelidikan mendalam dilakukan oleh saintis terkenal Nikola Tesla. Dia mengkaji arus bolak voltan tinggi dan frekuensi pada tahun 1891. Hasilnya, kesimpulan dibuat:
Untuk setiap tujuan tertentu, anda perlu menyesuaikan pemasangan dengan frekuensi dan voltan yang sesuai. Walau bagaimanapun, frekuensi tinggi bukanlah prasyarat. Hasil terbaik dicapai pada frekuensi 15-20 kHz dan voltan pemancar 20 kV. Untuk mendapatkan arus dan voltan frekuensi tinggi, pelepasan kapasitor berayun digunakan. Oleh itu, adalah mungkin untuk menghantar elektrik dan menghasilkan cahaya.
Saintis dalam ucapan dan ceramahnya menunjukkan cahaya lampu (tiub vakum) di bawah pengaruh medan elektrostatik frekuensi tinggi.Sebenarnya, kesimpulan utama Tesla adalah bahawa walaupun dalam penggunaan sistem resonan, banyak tenaga tidak dapat dikirimkan menggunakan gelombang elektromagnetik.
Sejajar dengan itu, sejumlah saintis hingga tahun 1897 terlibat dalam kajian serupa: Jagdish Boche di India, Alexander Popov di Rusia dan Guglielmo Marconi di Itali.
Masing-masing dari mereka telah menyumbang kepada pengembangan transmisi kuasa tanpa wayar:
- J. Boche pada tahun 1894, menyalakan serbuk mesiu, menghantar elektrik ke jarak jauh tanpa wayar. Dia melakukan ini pada demonstrasi di Calcutta.
- A. Popov pada 25 April (7 Mei), 1895 menggunakan kod Morse menghantar mesej pertama.
- Pada tahun 1896, G. Marconi di Great Britain juga memancarkan isyarat radio (kod Morse) pada jarak 1.5 km, kemudian 3 km di Dataran Salisbury.
Perlu diperhatikan bahawa karya Tesla, yang diremehkan pada satu masa dan hilang selama berabad-abad, melebihi karya sezamannya dari segi parameter dan kemampuan. Pada waktu yang sama, yaitu pada tahun 1896, alat-alatnya mengirimkan isyarat jarak jauh (48 km), sayangnya itu adalah sejumlah kecil elektrik.
Dan pada tahun 1899, Tesla membuat kesimpulan:
Kegagalan kaedah aruhan nampaknya sangat besar berbanding dengan kaedah pengujaan cas bumi dan udara.
Kesimpulan ini akan membawa kepada kajian lain, pada tahun 1900 dia berjaya menyalakan lampu dari gegelung yang dilakukan di lapangan, dan pada tahun 1903 menara Wondercliff di Long Island dilancarkan. Ia terdiri daripada transformer dengan belitan sekunder yang dibumikan, dan di atasnya terdapat kubah sfera tembaga. Dengan bantuannya, lampu ini menyalakan 200 lampu 50 watt. Pada masa yang sama, pemancar berada 40 km daripadanya. Malangnya, kajian ini terganggu, pendanaan dihentikan, dan penghantaran elektrik tanpa wayar secara percuma tidak dapat dilaksanakan secara ekonomi bagi para peniaga. Menara ini musnah pada tahun 1917.
Hari-hari ini
Teknologi penghantaran kuasa tanpa wayar telah melangkah maju, terutama dalam bidang pengiriman data. Oleh itu, kejayaan besar dicapai melalui komunikasi radio, teknologi tanpa wayar seperti Bluetooth dan Wi-fi. Tidak ada inovasi tertentu yang berlaku, terutamanya frekuensi berubah, kaedah penyulitan isyarat, perwakilan isyarat beralih dari analog ke digital.
Sekiranya kita bercakap mengenai penghantaran elektrik tanpa wayar ke peralatan elektrik kuasa, perlu disebutkan bahawa pada tahun 2007, penyelidik dari Massachusetts Institute memindahkan tenaga 2 meter dan menyalakan mentol 60 watt dengan cara ini. Teknologi ini dipanggil WiTricity, ia berdasarkan pada resonans elektromagnetik penerima dan pemancar. Perlu diperhatikan bahawa penerima menerima sekitar 40-45% elektrik. Gambarajah umum peranti untuk menghantar tenaga melalui medan magnet ditunjukkan dalam gambar di bawah:
Video menunjukkan contoh penerapan teknologi ini untuk mengecas kenderaan elektrik. Intinya ialah penerima terpasang di bahagian bawah kereta elektrik, dan pemancar dipasang di lantai di garaj atau di tempat lain.
Anda mesti meletakkan mesin supaya penerima berada di atas pemancar. Peranti mengalirkan banyak elektrik tanpa wayar - dari 3,6 hingga 11 kW sejam.
Syarikat di masa depan sedang mempertimbangkan penyediaan elektrik dengan teknologi dan peralatan rumah tangga seperti itu, dan juga keseluruhan pangsapuri secara keseluruhan. Pada tahun 2010, Haier memperkenalkan TV tanpa wayar yang menerima kuasa menggunakan teknologi serupa, dan juga video tanpa wayar. Syarikat terkemuka lain, seperti Intel dan Sony, juga melakukan perkembangan tersebut.
Dalam kehidupan seharian, teknologi penghantaran kuasa tanpa wayar banyak digunakan, misalnya, untuk mengecas telefon pintar. Prinsipnya serupa - ada pemancar, ada penerima, kecekapannya sekitar 50%, iaitu. dengan caj 1A, pemancar akan menggunakan 2A. Pemancar biasanya disebut dasar dalam set tersebut, dan bahagian yang menghubungkan ke telefon adalah penerima atau antena.
Niche lain adalah penghantaran elektrik tanpa wayar menggunakan gelombang mikro atau laser.Ini memberikan radius tindakan yang lebih besar daripada beberapa meter, yang memberikan aruhan magnet. Dalam kaedah gelombang mikro, sebuah rectenna (antena tak linear untuk menukar gelombang elektromagnetik menjadi arus terus) dipasang pada alat penerima, dan pemancar mengarahkan sinarannya ke arah ini. Dalam versi penghantaran elektrik tanpa wayar ini, tidak ada keperluan untuk melihat objek secara langsung. Kelemahannya adalah bahawa radiasi gelombang mikro tidak selamat untuk alam sekitar.
Kami mengesyorkan menonton video yang mempertimbangkannya dengan lebih terperinci:
Sebagai kesimpulan, saya ingin perhatikan bahawa penghantaran elektrik tanpa wayar semestinya senang digunakan dalam kehidupan seharian, tetapi mempunyai kebaikan dan keburukan. Sekiranya kita bercakap mengenai penggunaan teknologi tersebut untuk mengecas alat, kelebihannya ialah anda tidak perlu terus-menerus memasukkan dan mengeluarkan palam dari penyambung telefon pintar anda, penyambungnya tidak akan gagal. Kelemahannya adalah kecekapan rendah, jika untuk telefon pintar kehilangan tenaga tidak ketara (beberapa watt), maka untuk pengecasan tanpa wayar kereta elektrik - ini adalah masalah yang sangat besar. Tujuan utama pengembangan teknologi ini adalah untuk meningkatkan kecekapan pemasangan, kerana dengan latar belakang perlumbaan penjimatan tenaga yang meluas, penggunaan teknologi berkecekapan rendah sangat diragukan.
Bahan serupa:
Memuat ...
