Kablosuz bir mesafeden güç aktarımı
Gelişim tarihi
Teller olmadan bir mesafeden elektrik iletiminin geliştirilmesi, radyo mühendisliği alanındaki ilerlemeyle ilişkilidir, çünkü her iki süreç de aynı niteliktedir. Her iki alandaki icatlar elektromanyetik indüksiyon yönteminin ve elektrik akımının oluşumu üzerindeki etkilerinin incelenmesi ile ilişkilidir.
1820'de Ampere, akımın birbirine yakın iki iletken boyunca akması durumunda, o zaman birbirlerine çekilir ve farklıysa, o zaman iter oluşmasından oluşan akımların etkileşim yasasını keşfetti.
1831 yılında M. Faraday, deneyler sırasında elektrik akımının akışı tarafından üretilen alternatif (zaman ve büyüklük yönünden değişen) manyetik alanın yakın iletkenlerde akımları indüklediğini (indüklediğini) tespit etti. Şunlar. kablosuz elektrik iletimi var. Detayda Faraday yasası makalede daha önce düşündük.
33 yıl sonra, 1864'te J.K. Maxwell, Faraday'ın deneysel verilerini matematiksel bir forma aktardı ve Maxwell denklemlerinin kendileri elektrodinamiğin temelini oluşturuyor. Elektrik akımı ve elektromanyetik alanın nasıl ilişkili olduğunu açıklarlar.
Elektromanyetik dalgaların varlığı, 1888'de G. Hertz tarafından, Rumkorf bobininde bir kıyıcılı bir kıvılcım vericisi ile yaptığı deneyler sırasında doğrulandı. Böylece, bir gigahertz frekansına kadar EM dalgaları üretildi. Bu dalgaların birkaç alıcı tarafından alınabileceğini belirtmek gerekir, ancak vericiyle rezonansa göre ayarlanması gerekir. Tesisin menzili yaklaşık 3 metredir. Vericide bir kıvılcım oluştuğunda, aynısı alıcılarda da meydana geldi. Aslında, bu, elektriğin telsiz iletimi üzerine yapılan ilk deneylerdir.
Derinlemesine araştırma ünlü bilim adamı Nikola Tesla tarafından yapıldı. 1891'de yüksek voltaj ve frekansın alternatif akımını inceledi. Sonuç olarak, sonuçlar çıkarıldı:
Her özel amaç için, kurulumu uygun frekans ve voltaja ayarlamanız gerekir. Ancak, yüksek frekans bir önkoşul değildir. En iyi sonuçlar 15-20 kHz frekansta ve 20 kV verici voltajında elde edildi. Yüksek frekanslı bir akım ve voltaj elde etmek için, salınımlı bir kapasitör deşarjı kullanıldı. Böylece hem elektrik iletmek hem de ışık üretmek mümkündür.
Konuşmalarında ve derslerinde bilim adamı, yüksek frekanslı bir elektrostatik alanın etkisi altında lambaların (vakum tüpleri) parlamasını gösterdi.Aslında, Tesla'nın ana sonuçları, rezonant sistemlerin kullanılması durumunda bile, bir çok enerjinin elektromanyetik bir dalga kullanılarak iletilememesidir.
Buna paralel olarak, 1897'ye kadar bir dizi bilim adamı benzer çalışmalarda bulundu: Hindistan'da Jagdish Boche, Rusya'da Alexander Popov ve İtalya'da Guglielmo Marconi.
Her biri kablosuz güç iletiminin geliştirilmesine katkıda bulunmuştur:
- J. Boche, 1894'te barutu ateşledi ve elektriği telsiz bir mesafeye iletti. Bunu Kalküta'daki bir gösteride yaptı.
- A. 25 Nisan'da (7 Mayıs) 1895'te Mors kodunu kullanarak Popov ilk mesajı iletti.
- 1896'da, İngiltere'deki G. Marconi, 1.5 km mesafede, daha sonra Salisbury Ovası'na 3 km mesafede bir radyo sinyali (Mors kodu) iletti.
Bir kerede hafife alınan ve yüzyıllarca kaybedilen Tesla'nın çalışmalarının, parametrelerinin ve yetenekleri açısından çağdaşlarının çalışmalarını aştığını belirtmek gerekir. Aynı zamanda, yani 1896'da, cihazları uzun mesafelerde (48 km) bir sinyal iletti, maalesef az miktarda elektrikti.
Ve 1899'da Tesla sonuca vardı:
İndüksiyon yönteminin başarısızlığı, yeryüzünün ve havanın yükünün uyarılma yöntemine kıyasla çok büyük görünüyor.
Bu sonuçlar başka çalışmalara yol açacak, 1900'de sahada yürütülen bir bobinden bir lambaya güç vermeyi başardı ve 1903'te Long Island'daki Wondercliff kulesi başlatıldı. Topraklanmış ikincil sargılı bir transformatörden oluşuyordu ve üstünde bakır küresel bir kubbe duruyordu. Yardımı ile 200 adet 50 watt lamba yaktı. Aynı zamanda, verici 40 km idi. Ne yazık ki, bu çalışmalar kesintiye uğradı, finansman kesildi ve telsiz elektriğin serbest iletimi işadamları için ekonomik olarak uygun değildi. Kule 1917'de yıkıldı.
Şu günlerde
Kablosuz güç iletim teknolojileri, özellikle veri iletimi alanında büyük bir adım atmıştır. Radyo iletişimi, Bluetooth ve Wi-fi gibi kablosuz teknolojiler sayesinde önemli başarılar elde edildi. Herhangi bir yenilik olmadı, esas olarak frekanslar değişti, sinyal şifreleme yöntemleri, sinyal gösterimi analogdan dijitale geçti.
Elektriğin telsiz elektrikli ekipmanlara iletilmesi hakkında konuşursak, 2007'de Massachusetts Enstitüsü'nden araştırmacıların 2 metre enerji aktardığını ve bu şekilde 60 watt'lık bir ampul yaktığını belirtmek gerekir. Bu teknolojiye WiTricity denir, alıcı ve vericinin elektromanyetik rezonansına dayanır. Alıcının elektriğin yaklaşık% 40-45'ini aldığını belirtmek gerekir. Manyetik bir alandan enerji iletimi için bir cihazın genelleştirilmiş bir diyagramı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir:
Video, elektrikli bir aracın şarj edilmesi için bu teknolojinin uygulanmasına bir örnek göstermektedir. Alt satır, bir alıcının elektrikli otomobilin tabanına takılması ve bir vericinin garajdaki veya başka bir yerde zemine monte edilmesidir.
Makineyi, alıcı vericinin üzerine gelecek şekilde park etmelisiniz. Cihaz kablosuz olarak çok fazla elektrik iletiyor - saatte 3,6 ila 11 kW.
Gelecekte şirket, bu tür teknoloji ve ev aletleri ile bir bütün olarak tüm daire ile elektrik tedarik etmeyi düşünüyor. Haier, 2010 yılında benzer teknolojiyi kullanarak güç alan bir kablosuz TV ve kablosuz video sinyali tanıttı. Intel ve Sony gibi diğer lider şirketler de bu tür gelişmeleri sürdürüyor.
Günlük yaşamda, örneğin bir akıllı telefonu şarj etmek için kablosuz güç iletim teknolojileri yaygın olarak kullanılmaktadır. İlke benzer - bir verici var, bir alıcı var, verimlilik yaklaşık% 50, yani. 1A şarj için verici 2A tüketir. Verici genellikle bu setlerde baz olarak adlandırılır ve telefona bağlanan kısım alıcı veya antendir.
Diğer bir niş, mikrodalgaların veya bir lazer kullanılarak elektriğin kablosuz olarak iletilmesidir.Bu, manyetik indüksiyon sağlayan birkaç metreden daha büyük bir etki yarıçapı sağlar. Mikrodalga yönteminde, alıcı cihaza bir rektenna (bir elektromanyetik dalgayı doğru akıma dönüştürmek için doğrusal olmayan anten) monte edilir ve verici, radyasyonunu bu yönde yönlendirir. Kablosuz elektrik iletiminin bu versiyonunda, nesnelerin doğrudan görünmesine gerek yoktur. Dezavantajı, mikrodalga radyasyonunun çevre için güvenli olmamasıdır.
Sorunun daha ayrıntılı olarak ele alındığı bir video izlemenizi öneririz:
Sonuç olarak, kablosuz elektrik iletiminin günlük yaşamda kullanım için kesinlikle uygun olduğunu belirtmek isterim, ancak artıları ve eksileri vardır. Gadget'ları şarj etmek için bu tür teknolojilerin kullanımı hakkında konuşursak, artı, fişi akıllı telefonunuzun konektörüne sürekli olarak takıp çıkarmanız gerekmemesi, konektör başarısız olmayacaktır. Dezavantajı düşük verimliliktir, eğer bir akıllı telefon için enerji kaybı önemli değilse (birkaç watt), o zaman bir elektrikli otomobilin kablosuz şarjı için - bu çok büyük bir sorundur. Bu teknolojideki geliştirmenin temel amacı, kurulumun verimliliğini arttırmaktır, çünkü enerji tasarrufu için yaygın bir ırkın arka planına karşı, düşük verimli teknolojilerin kullanımı çok şüphelidir.
Benzer malzemeler:
Yükleniyor...
