ส่งกำลังมากกว่าระยะทางโดยไม่ต้องใช้สายไฟ
ประวัติความเป็นมาของการพัฒนา
การพัฒนาระบบส่งกำลังไฟฟ้าโดยไม่ใช้สายไฟในระยะไกลนั้นมีความเกี่ยวข้องกับความก้าวหน้าในสาขาวิศวกรรมวิทยุเนื่องจากกระบวนการทั้งสองมีลักษณะเดียวกัน สิ่งประดิษฐ์ในทั้งสองพื้นที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาวิธีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและผลกระทบต่อการก่อตัวของกระแสไฟฟ้า
ในปีพ. ศ. 2363 แอมแปร์ค้นพบกฎการทำงานร่วมกันของกระแสซึ่งประกอบไปด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าถ้ากระแสไหลไปตามตัวนำสองตัวที่อยู่ใกล้กันในทิศทางเดียวก็จะถูกดึงดูดซึ่งกันและกันและหากต่างกันก็จะผลักกันออกไป
ในปี 1831 M. Faraday ได้ก่อตั้งขึ้นในช่วงของการทดลองที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจากกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเหนี่ยวนำ (ใกล้เคียงกับขนาดและทิศทางในเวลา) เหล่านั้น มีการส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่ต้องใช้สายไฟ ในรายละเอียด กฎหมายของฟาราเดย์ เราพิจารณาในบทความก่อนหน้านี้
ดี J.K. Maxwell 33 ปีต่อมาในปี 1864 โอนข้อมูลการทดลองของฟาราเดย์ไปยังรูปแบบทางคณิตศาสตร์สมการของ Maxwell นั้นเป็นพื้นฐานของไฟฟ้ากระแส พวกเขาอธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
การดำรงอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการยืนยันในปี 1888 โดย G. Hertz ในระหว่างการทดลองของเขากับเครื่องส่งประกายไฟที่มีตัวสับบนขดลวด Rumkorf ดังนั้นคลื่น EM ที่มีความถี่สูงถึงครึ่งกิกะเฮิร์ตซ์นั้นถูกสร้างขึ้น เป็นที่น่าสังเกตว่าคลื่นเหล่านี้สามารถรับได้โดยผู้รับหลายคน แต่พวกเขาจะต้องได้รับการปรับด้วยเสียงสะท้อนกับเครื่องส่งสัญญาณ ช่วงของการติดตั้งอยู่ที่ประมาณ 3 เมตร เมื่อเกิดประกายไฟในตัวส่งสัญญาณจะเกิดขึ้นแบบเดียวกันกับตัวรับ อันที่จริงนี่เป็นการทดลองครั้งแรกในการส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่ใช้สายไฟ
การวิจัยเชิงลึกดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Nikola Tesla เขาศึกษากระแสสลับของไฟฟ้าแรงสูงและความถี่ใน 1,891. เป็นผลให้ข้อสรุปถูกดึง:
สำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะแต่ละข้อคุณต้องปรับการติดตั้งให้เหมาะสมกับความถี่และแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตามความถี่สูงไม่ใช่ข้อกำหนดเบื้องต้น ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดทำได้ที่ความถี่ 15-20 kHz และแรงดันไฟฟ้าเครื่องส่งที่ 20 kV เพื่อให้ได้กระแสและแรงดันไฟฟ้าความถี่สูงจึงใช้ตัวเก็บประจุแบบออสซิลเลชัน ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะส่งทั้งไฟฟ้าและผลิตแสง
นักวิทยาศาสตร์ในการกล่าวสุนทรพจน์และการบรรยายของเขาแสดงให้เห็นถึงแสงของหลอดไฟ (หลอดสุญญากาศ) ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าสถิตที่มีความถี่สูงที่จริงแล้วข้อสรุปหลักของ Tesla คือแม้ว่าในกรณีของการใช้ระบบเรโซแนนท์พลังงานจำนวนมากไม่สามารถส่งผ่านโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ในทางตรงกันข้ามนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งจนกระทั่งปี 1897 มีส่วนร่วมในการศึกษาที่คล้ายกัน: Jagdish Boche ในอินเดีย, Alexander Popov ในรัสเซียและ Guglielmo Marconi ในอิตาลี
แต่ละคนมีส่วนร่วมในการพัฒนาการส่งพลังงานไร้สาย:
- J. Boche ในปี 1894 จุดประกายดินปืนส่งกระแสไฟฟ้าไปยังระยะไกลโดยไม่ต้องใช้สายไฟ เขาทำสิ่งนี้ในการสาธิตที่กัลกัตตา
- A. โปปอฟในวันที่ 25 เมษายน (7 พฤษภาคม), 1895 โดยใช้รหัสมอร์สส่งข้อความแรก
- ในปี 1896 จีมาร์โคนีในบริเตนใหญ่ก็ส่งสัญญาณวิทยุ (รหัสมอร์ส) ไปเป็นระยะทาง 1.5 กม. ต่อมาอีก 3 กม. บนที่ราบ Salisbury
เป็นที่น่าสังเกตว่าผลงานของเทสลาประเมินต่ำกว่าครั้งเดียวและสูญเสียมานานหลายศตวรรษกว่าผลงานของโคตรในแง่ของพารามิเตอร์และความสามารถ ในเวลาเดียวกันคือในปี 1896 อุปกรณ์ของเขาส่งสัญญาณในระยะทางไกล (48 กม.) แต่น่าเสียดายที่มันเป็นไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อย
และในปี 1899 เทสลาก็มาถึงข้อสรุป:
ความล้มเหลวของวิธีการเหนี่ยวนำนั้นดูใหญ่มากเมื่อเทียบกับวิธีการกระตุ้นประจุของโลกและอากาศ
ข้อสรุปเหล่านี้จะนำไปสู่การศึกษาอื่น ๆ ในปี 1900 เขาสามารถใช้หลอดไฟจากขดลวดในสนามและในปี 1903 หอคอย Wondercliff บน Long Island ได้เปิดตัว มันประกอบไปด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีขดลวดทุติยภูมิซึ่งอยู่ด้านบนและด้านบนของมันเป็นโดมทรงกลมทองแดง ด้วยความช่วยเหลือของมันจึงกลายเป็นหลอดไฟขนาด 50 50 วัตต์ ในเวลาเดียวกันเครื่องส่งสัญญาณคือ 40 กม. จากมัน น่าเสียดายที่การศึกษาเหล่านี้ถูกขัดจังหวะการระดมทุนถูกยุติลงและการส่งกระแสไฟฟ้าฟรีโดยไม่ต้องใช้สายไฟนั้นไม่เหมาะสำหรับนักธุรกิจ หอคอยถูกทำลายในปี 1917
ในปัจจุบันนี้
เทคโนโลยีการส่งผ่านพลังงานแบบไร้สายได้ก้าวไปข้างหน้าอย่างมากส่วนใหญ่ในด้านการส่งข้อมูล ความสำเร็จที่สำคัญจึงเกิดขึ้นได้จากการสื่อสารทางวิทยุเทคโนโลยีไร้สายเช่น Bluetooth และ Wi-Fi ไม่มีนวัตกรรมเฉพาะเกิดขึ้นส่วนใหญ่ความถี่เปลี่ยนวิธีการเข้ารหัสสัญญาณการแสดงสัญญาณเปลี่ยนจากอนาล็อกเป็นดิจิตอล
หากเราพูดถึงการส่งกระแสไฟฟ้าโดยไม่ใช้สายไฟไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงในปี 2550 นักวิจัยจากสถาบันแมสซาชูเซตส์ถ่ายโอนพลังงาน 2 เมตรและส่องหลอดไฟขนาด 60 วัตต์ด้วยวิธีนี้ เทคโนโลยีนี้เรียกว่า WiTricity ขึ้นอยู่กับเรโซแนนซ์แม่เหล็กไฟฟ้าของตัวรับและตัวส่ง เป็นที่น่าสังเกตว่าผู้รับได้รับประมาณ 40-45% ของกระแสไฟฟ้า ไดอะแกรมทั่วไปของอุปกรณ์สำหรับส่งพลังงานผ่านสนามแม่เหล็กแสดงในรูปด้านล่าง:
วิดีโอแสดงตัวอย่างการใช้งานเทคโนโลยีนี้สำหรับชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า บรรทัดล่างคือตัวรับสัญญาณที่แนบมากับด้านล่างของรถยนต์ไฟฟ้าและมีการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณบนพื้นในโรงรถหรือที่อื่น ๆ
คุณต้องจอดเครื่องไว้เพื่อให้ผู้รับอยู่ในตำแหน่งเหนือเครื่องส่งสัญญาณ อุปกรณ์ถ่ายโอนไฟฟ้าจำนวนมากโดยไม่ต้องใช้สายไฟ - ตั้งแต่ 3.6 ถึง 11 kW ต่อชั่วโมง
บริษัท ในอนาคตกำลังพิจารณาที่จะจัดหาไฟฟ้าด้วยเทคโนโลยีและเครื่องใช้ในครัวเรือนเช่นนี้รวมทั้งอพาร์ตเมนต์ทั้งหมด ในปี 2010 ไฮเออร์เปิดตัวทีวีไร้สายที่ได้รับพลังงานโดยใช้เทคโนโลยีที่คล้ายกันเช่นเดียวกับสัญญาณวิดีโอไร้สาย บริษัท ชั้นนำอื่น ๆ เช่น Intel และ Sony ก็ดำเนินการพัฒนาเช่นกัน
ในชีวิตประจำวันเทคโนโลยีการส่งกำลังแบบไร้สายถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นเพื่อชาร์จสมาร์ทโฟน หลักการคล้ายกัน - มีตัวส่งสัญญาณมีตัวรับประสิทธิภาพประมาณ 50% คือ สำหรับการชาร์จ 1A เครื่องส่งจะใช้ 2A เครื่องส่งสัญญาณมักจะเรียกว่าฐานในชุดดังกล่าวและส่วนที่เชื่อมต่อกับโทรศัพท์คือเครื่องรับหรือเสาอากาศ
อีกช่องหนึ่งคือการส่งไฟฟ้าแบบไร้สายโดยใช้ไมโครเวฟหรือเลเซอร์สิ่งนี้ให้รัศมีของการกระทำที่ดีกว่าสองสามเมตรซึ่งให้การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ในวิธีการไมโครเวฟจะมีการติดตั้ง rectenna (เสาอากาศที่ไม่ใช่เชิงเส้นสำหรับการแปลงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกระแสตรง) บนอุปกรณ์ที่รับสัญญาณและเครื่องส่งสัญญาณจะกำหนดทิศทางของรังสีในทิศทางนี้ ในศูนย์รวมของการส่งสัญญาณไฟฟ้าแบบไร้สายนี้ไม่จำเป็นต้องมองเห็นวัตถุโดยตรง ข้อเสียคือรังสีไมโครเวฟไม่ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม
เราขอแนะนำให้ดูวิดีโอที่มีการพิจารณาปัญหาโดยละเอียดยิ่งขึ้น:
โดยสรุปแล้วฉันต้องการทราบว่าการส่งไฟฟ้าแบบไร้สายนั้นสะดวกสบายสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน แต่มีข้อดีข้อเสีย หากเราพูดถึงการใช้เทคโนโลยีดังกล่าวเพื่อชาร์จอุปกรณ์เสริมข้อดีคือคุณไม่ต้องเสียบและถอดปลั๊กออกจากช่องเสียบสมาร์ทโฟนของคุณตามลำดับตัวเชื่อมต่อจะไม่ล้มเหลว ข้อเสียคือประสิทธิภาพต่ำหากสำหรับสมาร์ทโฟนการสูญเสียพลังงานไม่สำคัญ (ไม่กี่วัตต์) สำหรับการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแบบไร้สาย - นี่เป็นปัญหาใหญ่มาก เป้าหมายหลักของการพัฒนาเทคโนโลยีนี้คือการเพิ่มประสิทธิภาพของการติดตั้งเนื่องจากพื้นหลังของการแข่งขันกันอย่างแพร่หลายเพื่อการอนุรักษ์พลังงานการใช้เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพต่ำเป็นที่น่าสงสัยมาก
วัสดุที่เกี่ยวข้อง:
กำลังโหลด ...
