Ang paghahatid ng kuryente sa isang distansya nang walang mga wire
Ang kasaysayan ng pag-unlad
Ang pagbuo ng paghahatid ng kuryente ng kuryente nang walang mga wire sa isang distansya ay nauugnay sa pag-unlad sa larangan ng engineering ng radyo, dahil ang parehong mga proseso ay magkatulad na kalikasan. Ang mga imbensyon sa parehong mga lugar ay nauugnay sa pag-aaral ng paraan ng electromagnetic induction at ang mga epekto nito sa pagbuo ng electric current.
Noong 1820 A.M. Natuklasan ni Ampere ang batas ng pakikipag-ugnay ng mga alon, na kung saan ay binubuo sa katotohanan na kung ang kasalukuyang daloy sa kahabaan ng dalawang malapit na matatagpuan na conductor sa isang direksyon, sila ay naaakit sa bawat isa, at kung sa magkakaiba, pagkatapos ay itatapon sila.
Noong 1831, itinatag ni M. Faraday sa panahon ng mga eksperimento na ang isang alternating (nag-iiba sa laki at direksyon sa oras) na magnetic field na nabuo ng daloy ng electric current induces (induces) currents sa kalapit na conductor. Ang mga iyon. mayroong isang paghahatid ng koryente nang walang mga wire. Sa detalye Batas ni Faraday isaalang-alang namin sa artikulo kanina.
Kaya, pagkatapos ni J. C. Maxwell, 33 taon mamaya, noong 1864, inilipat niya ang datos ng eksperimento sa Faraday sa isang form sa matematika, at ang mga equation ng Maxwell mismo ay pangunahing sa electrodynamics. Inilarawan nila kung paano nauugnay ang electric current at electromagnetic field.
Ang pagkakaroon ng mga electromagnetic waves ay nakumpirma noong 1888 ni G. Hertz, sa kurso ng kanyang mga eksperimento na may isang spark transmitter na may chopper sa isang Rumkorf coil. Kaya, ang mga alon ng EM na may dalas ng hanggang sa kalahati ng gigahertz ay ginawa. Kapansin-pansin na ang mga alon na ito ay maaaring natanggap ng maraming mga tatanggap, ngunit dapat silang mai-tono sa taginting sa transmitter. Ang saklaw ng pag-install ay nasa paligid ng 3 metro. Kapag naganap ang isang spark sa transmitter, ang parehong naganap sa mga natanggap. Sa katunayan, ito ang unang mga eksperimento sa paghahatid ng koryente nang walang mga wire.
Ang malalim na pananaliksik ay isinagawa ng sikat na siyentipiko na si Nikola Tesla. Nag-aral siya ng alternating kasalukuyang ng mataas na boltahe at dalas noong 1891. Bilang isang resulta, ang mga konklusyon ay iginuhit:
Para sa bawat tiyak na layunin, kailangan mong i-tune ang pag-install sa naaangkop na dalas at boltahe. Gayunpaman, ang mataas na dalas ay hindi isang kinakailangan. Ang pinakamahusay na mga resulta ay nakamit sa isang dalas ng 15-20 kHz at isang transmiter boltahe ng 20 kV. Upang makakuha ng isang mataas na dalas ng kasalukuyang at boltahe, ginamit ang isang oscillatory capacitor discharge. Kaya, posible na maipadala ang parehong koryente at makagawa ng magaan.
Ang siyentipiko sa kanyang mga talumpati at lektura ay nagpakita ng glow ng mga lamp (mga tubo ng vacuum) sa ilalim ng impluwensya ng isang mataas na dalas na electrostatic field.Sa totoo lang, ang pangunahing konklusyon ng Tesla ay na kahit na sa kaso ng paggamit ng mga resonant na sistema, maraming enerhiya ang hindi maipapadala gamit ang isang electromagnetic wave.
Kaayon, isang bilang ng mga siyentipiko hanggang 1897 ay nakikibahagi sa mga katulad na pag-aaral: Jagdish Boche sa India, Alexander Popov sa Russia at Guglielmo Marconi sa Italya.
Ang bawat isa sa kanila ay nag-ambag sa pag-unlad ng wireless power transmission:
- Si J. Boche noong 1894, nagbalot ng pulbura, nagpapadala ng kuryente sa layo nang walang mga wire. Ginawa niya ito sa isang demonstrasyon sa Calcutta.
- A. Popov noong Abril 25 (Mayo 7), 1895 gamit ang Morse code ay ipinadala ang unang mensahe.
- Noong 1896, nagpadala din si G. Marconi sa Great Britain ng isang radio signal (Morse code) sa layo na 1.5 km, pagkaraan ng 3 km sa Salisbury Plain.
Kapansin-pansin na ang gawain ng Tesla, na underestimated sa isang oras at nawala sa loob ng maraming siglo, lumampas sa gawain ng kanyang mga kontemporaryo sa mga tuntunin ng mga parameter at kakayahan. Kasabay nito, lalo na noong 1896, ipinadala ng kanyang mga aparato ang isang signal sa mahabang distansya (48 km), sa kasamaang palad ito ay isang maliit na halaga ng koryente.
At noong 1899, natapos si Tesla:
Ang kabiguan ng pamamaraan ng induction ay tila napakalaki kumpara sa paraan ng paggulo ng singil ng lupa at hangin.
Ang mga natuklasang ito ay hahantong sa iba pang mga pag-aaral, noong 1900 pinamamahalaang niya ang kapangyarihan ng isang ilawan mula sa isang likid na isinasagawa sa bukid, at noong 1903 ay inilunsad ang Wonderercliff tower sa Long Island. Ito ay binubuo ng isang transpormer na may isang grounded pangalawang paikot-ikot, at sa tuktok nito ay tumayo ang isang tanso na spherical simboryo. Sa tulong nito, naging maliwanag ang 200 50-watt lamp. Sa parehong oras, ang transmiter ay 40 km mula dito. Sa kasamaang palad, ang mga pag-aaral na ito ay nagambala, ang pagpopondo ay hindi naitigil, at ang libreng paghahatid ng kuryente nang walang mga wire ay hindi matipid para sa mga negosyante. Nawasak ang tore noong 1917.
Ngayon
Ang mga wireless na teknolohiya ng paghahatid ng kapangyarihan ay gumawa ng isang malaking hakbang pasulong, higit sa lahat sa larangan ng paghahatid ng data. Kaya ang makabuluhang tagumpay ay nakamit ng mga komunikasyon sa radyo, mga wireless na teknolohiya tulad ng Bluetooth at Wi-fi. Walang partikular na mga pagbabagong naganap, higit sa lahat nagbago ang mga frequency, ang mga pamamaraan ng pag-encrypt ng signal, ang representasyon ng signal ay lumipat mula sa analog sa digital.
Kung pinag-uusapan natin ang paghahatid ng koryente nang walang mga wire sa kapangyarihan ng mga de-koryenteng kagamitan, nagkakahalaga na banggitin na noong 2007, inilipat ng mga mananaliksik mula sa Massachusetts Institute ang 2 metro ng enerhiya at sinindihan ang isang 60-watt bombilya sa ganitong paraan. Ang teknolohiyang ito ay tinatawag na WiTricity, batay ito sa electromagnetic resonance ng receiver at transmitter. Kapansin-pansin na natanggap ng tatanggap ang tungkol sa 40-45% ng kuryente. Ang isang pangkalahatang diagram ng isang aparato para sa pagpapadala ng enerhiya sa pamamagitan ng isang magnetic field ay ipinapakita sa figure sa ibaba:
Ang video ay nagpapakita ng isang halimbawa ng application ng teknolohiyang ito para sa pagsingil ng isang de-koryenteng sasakyan. Ang ilalim na linya ay ang isang tatanggap ay naka-attach sa ilalim ng electric car, at isang transmiter ang naka-install sa sahig sa garahe o sa ibang lugar.
Dapat mong iparada ang makina upang ang tatanggap ay nakaposisyon sa itaas ng transmiter. Ang aparato ay naglilipat ng maraming koryente nang walang mga wire - mula 3.6 hanggang 11 kW bawat oras.
Ang kumpanya sa hinaharap ay isinasaalang-alang ang pagkakaloob ng koryente na may tulad na teknolohiya at kagamitan sa sambahayan, pati na rin ang buong apartment bilang isang buo. Noong 2010, ipinakilala ni Haier ang isang wireless TV na tumatanggap ng kapangyarihan gamit ang katulad na teknolohiya, pati na rin ang wireless video. Ang iba pang mga nangungunang kumpanya, tulad ng Intel at Sony, ay nagsasagawa rin ng mga naturang pag-unlad.
Sa pang-araw-araw na buhay, ang mga wireless na teknolohiya ng paghahatid ng kapangyarihan ay malawakang ginagamit, halimbawa, upang singilin ang isang smartphone. Ang prinsipyo ay magkatulad - mayroong isang transmiter, mayroong isang tatanggap, ang kahusayan ay halos 50%, i.e. para sa isang singil ng 1A, ang transmiter ay kumonsumo ng 2A. Ang transmiter ay karaniwang tinatawag na isang base sa naturang mga set, at ang bahagi na kumokonekta sa telepono ay ang tatanggap o antena.
Ang isa pang angkop na lugar ay ang wireless na paghahatid ng koryente gamit ang mga microport o isang laser.Nagbibigay ito ng isang higit na radius ng pagkilos kaysa sa isang pares ng mga metro, na nagbibigay ng magnetic induction. Sa paraan ng microwave, ang isang rectenna (non-linear antenna para sa pag-convert ng isang electromagnetic wave upang magdirekta sa kasalukuyang) ay naka-install sa aparato na tumatanggap, at ang transmiter ay nagdirekta ng radiation sa direksyon na ito. Sa bersyon na ito ng wireless na paghahatid ng kuryente hindi na kailangan para sa direktang kakayahang makita ng mga bagay. Ang downside ay ang radiation ng microwave ay hindi ligtas para sa kapaligiran.
Inirerekumenda namin ang panonood ng isang video kung saan ang isyu ay isinasaalang-alang nang mas detalyado:
Sa konklusyon, nais kong tandaan na ang wireless na paghahatid ng koryente ay tiyak na maginhawa para magamit sa pang-araw-araw na buhay, ngunit mayroon itong mga kalamangan at kahinaan. Kung pinag-uusapan natin ang paggamit ng mga naturang teknolohiya upang singilin ang mga gadget, ang plus ay hindi mo kailangang patuloy na ipasok at alisin ang plug mula sa konektor ng iyong smartphone, ayon sa pagkakabanggit, ang konektor ay hindi mabibigo. Ang downside ay ang mababang kahusayan, kung para sa isang smartphone ang pagkawala ng enerhiya ay hindi makabuluhan (ilang mga watts), kung gayon para sa wireless na singilin ng isang de-koryenteng kotse - ito ay isang napakalaking problema. Ang pangunahing layunin ng pag-unlad sa teknolohiyang ito ay upang madagdagan ang kahusayan ng pag-install, dahil laban sa background ng laganap na lahi para sa pag-iingat ng enerhiya, ang paggamit ng mga teknolohiyang mababa ang kahusayan ay napaka-alinlangan.
Katulad na mga materyales:
Naglo-load ...
