Пренос снаге на даљину без жица
Историја развоја
Развој преноса електричне енергије без жица на даљину повезан је с напретком у пољу радиотехнике, јер су оба процеса исте природе. Изуми у обе области су повезани са изучавањем методе електромагнетне индукције и њеним ефектима на стварање електричне струје.
Године 1820. А.М. Ампере је открио закон интеракције струја, који се састојао у чињеници да ако струја тече дуж два уско смјештена проводника у једном смјеру, онда се привлаче једна за другом, а ако су другачија, онда се одбијају.
Године 1831. М. Фарадаи је током експеримената утврдио да наизменично (које варира у величини и смеру у времену) магнетно поље генерисано током протока електричне струје индукује (индукује) струју у оближњим проводницима. Они. постоји пренос електричне енергије без жица. Детаљно Фарадаиев закон разматрали смо у чланку раније.
Па, Ј. К. Маквелл је 33 године касније, 1864. године, Фарадаиеве експерименталне податке пренео у математички облик, а Маквелл-ове једнаџбе су фундаменталне у електродинамици. Они описују повезаност електричне струје и електромагнетног поља.
Постојање електромагнетних таласа потврдио је 1888. године Г. Хертз, током својих експеримената са преносником искре са хеликоптером на Румкорфовој завојници. Тако су произведени ЕМ таласи са фреквенцијом до пола гигахерца. Вриједно је напоменути да би ове таласе могло примити неколико пријемника, али они морају бити подешени у складу са предајником. Домет инсталације био је око 3 метра. Када се у предајнику појавила варница, исто се десило и на пријемницима. У ствари, ово су први експерименти на преносу електричне енергије без жица.
Дубинска истраживања спровео је познати научник Никола Тесла. Проучавао је наизменичну струју високог напона и фреквенције 1891. године. Као резултат тога, изведени су закључци:
За сваку одређену сврху, инсталацију морате прилагодити одговарајућој фреквенцији и напону. Међутим, висока фреквенција није предуслов. Најбољи резултати постигнути су на фреквенцији од 15-20 кХз и напоном предајника од 20 кВ. Да би се добила високофреквентна струја и напон, коришћен је осцилаторни испусни кондензатор. Дакле, могуће је пренијети и електричну енергију и производити свјетлост.
Научник је у својим говорима и предавањима демонстрирао сјај сијалица (вакуумских цеви) под утицајем високофреквентног електростатичког поља.Заправо, главни закључци Тесле били су да се чак и у случају коришћења резонантних система, пуно енергије не може пренети коришћењем електромагнетног таласа.
Паралелно са тим, бројни научници до 1897. године бавили су се сличним истраживањима: Јагдисх Боцхе у Индији, Алекандер Попов у Русији и Гуглиелмо Марцони у Италији.
Сваки од њих је допринео развоју бежичног преноса електричне енергије:
- Ј. Боцхе је 1894. запалио барут, одашиљући струју на даљину без жица. То је урадио на демонстрацији у Калкути.
- А. Попов је 25. априла (7. маја) 1895. године помоћу Морсеовог кода послао прву поруку.
- Године 1896. Г. Марцони у Великој Британији такође је послао радио сигнал (Морсеов код) на удаљености од 1,5 км, касније 3 км на равници Салисбури.
Вреди напоменути да је Теслин рад, подцењен у једном тренутку и вековима изгубљен, надмашио рад његових савременика у погледу параметара и могућности. У исто време, наиме 1896. године, његови уређаји пренијели су сигнал на великим даљинама (48 км), нажалост, то је била мала количина електричне енергије.
И 1899. Тесла је дошао до закључка:
Неуспјех индукцијске методе чини се огромним у поређењу с методом побуђења набоја земље и зрака.
Ови закључци довешће до других студија, 1900. успео је да напаја лампу из завојнице која је изведена у пољу, а 1903. покренута је кула Вондерцлифф на Лонг Исланду. Састојао се од трансформатора са уземљеним секундарним намотом, а на врху је стајала бакрена сферна купола. Уз његову помоћ испоставило се да упали 200-ватне лампе. У исто време, предајник је био 40 км од њега. Нажалост, ове студије су прекинуте, финансирање је обустављено, а бесплатан пренос електричне енергије без жица није био економски исплатив за привреднике. Торањ је уништен 1917. године.
Данас
Бежичне технологије за пренос електричне енергије направиле су велики корак напред, углавном у области преноса података. Тако значајан успех постигли су радио комуникација, бежичне технологије као што су Блуетоотх и Ви-Фи. Није било посебних иновација, углавном су се мењале фреквенције, методе шифровања сигнала, приказ сигнала прелазио са аналогног на дигитални.
Ако говоримо о преносу електричне енергије без жица на електричну опрему, вриједно је споменути да су 2007. године истраживачи из Института у Масачусетсу пренијели 2 метра енергије и на тај начин запалили 60-ватну сијалицу. Ова технологија се назива ВиТрицити, а заснива се на електромагнетној резонанци пријемника и предајника. Вриједно је напоменути да пријемник прима око 40-45% електричне енергије. Општи дијаграм уређаја за пренос енергије кроз магнетно поље приказан је на доњој слици:
Видео приказује пример примене ове технологије за пуњење електричног возила. Суштина је да је на дну електричног аутомобила причвршћен пријемник, а предајник је инсталиран на поду у гаражи или негде другде.
Машину морате паркирати тако да пријемник буде постављен изнад предајника. Уређај преноси пуно електричне енергије без жица - од 3,6 до 11 кВ на сат.
Компанија у будућности разматра да обезбеди струју таквом технологијом и кућанским апаратима, као и цео стан у целини. Хаиер је 2010. представио бежични телевизор који прима енергију користећи сличну технологију, као и бежични видео. И друге водеће компаније, попут Интел и Сони, такође спроводе такав развој догађаја.
У свакодневном животу, бежичне технологије преноса енергије се широко користе, на пример, за пуњење паметног телефона. Принцип је сличан - постоји предајник, постоји пријемник, ефикасност је око 50%, тј. за наелектрисање од 1А, предајник ће трошити 2А. У таквим сетовима обично се назива предајник, а део који се повезује на телефон је пријемник или антена.
Друга ниша је бежични пренос електричне енергије коришћењем микроталаса или ласера.Ово обезбеђује већи радијус дејства од неколико метара, што обезбеђује магнетну индукцију. Код микроталасне методе, на уређају за пријем је инсталирана рецтенна (нелинеарна антена за претварање електромагнетног таласа у директну струју), а предајник усмерава своје зрачење у том правцу. У овој верзији бежичног преноса електричне енергије нема потребе за директном видљивошћу предмета. Лоша страна је да микроталасно зрачење није безбедно за околину.
Препоручујемо да погледате видео о којем је проблем детаљније размотрен:
Закључно желим напоменути да је бежични пренос електричне енергије сигурно погодан за употребу у свакодневном животу, али има своје предности и недостатке. Ако говоримо о употреби таквих технологија за пуњење гадгета, плус је што не морате стално да убацујете и уклањате утикач из конектора свог паметног телефона, односно конектор неће пропасти. Лоша страна је ниска ефикасност, ако за паметни телефон губитак енергије није значајан (неколико вати), онда је за бежично пуњење електричног аутомобила - то врло велик проблем. Главни циљ развоја ове технологије је повећати ефикасност инсталације, јер је у позадини распрострањене трке за уштедом енергије употреба технологија ниске ефикасности веома упитна.
Слични материјали:
Учитавање ...
