Truyền dẫn không dây để phân phối điện có khả năng mang lại những tiến bộ lớn trong các ngành và ứng dụng phụ thuộc vào tiếp xúc vật lý của đầu nối. Do đó, nó có thể không đáng tin cậy và dẫn đến thất bại. Việc truyền tải điện không dây lần đầu tiên được Nikola Tesla chứng minh vào những năm 1890. Tuy nhiên, chỉ trong thập kỷ qua, công nghệ mới được sử dụng đến mức mang lại những lợi ích thực sự, hữu hình cho các ứng dụng trong thế giới thực. Đặc biệt, sự phát triển của một hệ thống điện không dây cộng hưởng cho thị trường điện tử tiêu dùng đã cho thấy rằng sạc cảm ứng mang lại mức độ tiện lợi mới cho hàng triệu thiết bị hàng ngày.
Sức mạnh được đề cập thường được biết đến bằng nhiều thuật ngữ. Bao gồm truyền dẫn cảm ứng, giao tiếp, mạng không dây cộng hưởng và điện áp trở lại giống nhau. Mỗi điều kiện này về cơ bản mô tả cùng một quá trình cơ bản. Truyền điện không dây hoặc điện từ nguồn điện để tải điện áp không có đầu nối qua khe hở không khí. Cơ sở là hai cuộn dây- máy phát và máy thu. Đầu tiên được cung cấp năng lượng bởi dòng điện xoay chiều để tạo ra từ trường, từ trường này tạo ra một điện áp trong trường thứ hai.
Hệ thống được đề cập hoạt động như thế nào
Những điều cơ bản về nguồn không dây liên quan đến việc phân phối điện từ máy phát đến máy thu thông qua từ trường dao động. Để đạt được điều này, dòng điện một chiều do nguồn điện cung cấp được biến đổi thành dòng điện xoay chiều tần số cao. Với các thiết bị điện tử được thiết kế đặc biệt được tích hợp trong máy phát. Dòng điện xoay chiều kích hoạt một cuộn dây đồng trong bộ phân phối, tạo ra từ trường. Khi cuộn dây (nhận) thứ hai được đặt gần nhau. Từ trường có thể tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây nhận. Sau đó, các thiết bị điện tử trong thiết bị đầu tiên sẽ chuyển đổi AC trở lại DC, trở thành điện năng tiêu thụ.
Sơ đồ truyền tải điện không dây
Điện áp "nguồn" được chuyển thành tín hiệu AC, tín hiệu này sau đó được gửi đến cuộn dây của máy phát thông qua một mạch điện tử. Chảy qua cuộn dây của bộ phân phối, tạo ra từ trường. Đến lượt nó, nó có thể lan truyền đến cuộn dây thu, ở vị trí tương đối gần nhau. Sau đó, từ trường tạo ra dòng điện chạy qua cuộn dây của thiết bị nhận. Quá trình phân bố năng lượng giữa các cuộn dây truyền và nhận còn được gọi là ghép từ tính hoặc cộng hưởng. Và nó đạt được với sự trợ giúp của cả hai cuộn dây hoạt động ở cùng một tần số. Dòng điện chạy trong cuộn dây máy thu,được chuyển đổi thành DC bởi mạch thu. Sau đó, nó có thể được sử dụng để cấp nguồn cho thiết bị.
Cộng hưởng nghĩa là gì
Khoảng cách mà năng lượng (hoặc công suất) có thể được truyền đi sẽ tăng lên nếu cuộn dây máy phát và máy thu cộng hưởng ở cùng một tần số. Giống như một âm thoa dao động ở một độ cao nhất định và có thể đạt biên độ cực đại. Nó đề cập đến tần số mà một vật thể dao động tự nhiên.
Ưu điểm của truyền không dây
Lợi ích là gì? Ưu điểm:
- giảm chi phí liên quan đến việc duy trì các đầu nối thẳng (ví dụ: trong vòng trượt công nghiệp truyền thống);
- tiện lợi hơn cho việc sạc các thiết bị điện tử thông thường;
- chuyển an toàn đến các ứng dụng phải được niêm phong kín;
- thiết bị điện tử có thể được ẩn đi hoàn toàn, giảm nguy cơ bị ăn mòn do các yếu tố như oxy và nước;
- nguồn cung cấp điện ổn định và đáng tin cậy cho các thiết bị công nghiệp quay, có tính di động cao;
- đảm bảo truyền tải điện năng đáng tin cậy đến các hệ thống quan trọng trong môi trường ẩm ướt, bẩn và di chuyển.
Bất kể ứng dụng nào, việc loại bỏ kết nối vật lý mang lại một số lợi thế so với đầu nối nguồn cáp truyền thống.
Hiệu quả của việc truyền năng lượng trong câu hỏi
Hiệu suất tổng thể của hệ thống điện không dây là yếu tố quan trọng nhất để xác địnhmàn biểu diễn. Hiệu suất hệ thống đo lượng điện năng được truyền giữa nguồn điện (tức là ổ cắm trên tường) và thiết bị nhận. Đến lượt nó, điều này sẽ xác định các khía cạnh như tốc độ sạc và phạm vi lan truyền.
Hệ thống truyền thông không dây khác nhau về mức độ hiệu quả của chúng dựa trên các yếu tố như cấu hình và thiết kế cuộn dây, khoảng cách truyền. Một thiết bị kém hiệu quả hơn sẽ tạo ra nhiều khí thải hơn và dẫn đến ít điện năng đi qua thiết bị nhận hơn. Thông thường, công nghệ truyền tải điện không dây cho các thiết bị như điện thoại thông minh có thể đạt hiệu suất 70%.
Cách đo lường hiệu suất
Có nghĩa là lượng điện năng (tính bằng phần trăm) được truyền từ nguồn điện đến thiết bị nhận. Tức là, truyền điện không dây cho điện thoại thông minh với hiệu suất 80% có nghĩa là 20% điện đầu vào bị mất giữa ổ cắm trên tường và pin cho thiết bị đang được sạc. Công thức để đo lường hiệu quả công việc là: hiệu suất=đầu ra DC chia cho đầu vào, nhân kết quả với 100%.
Truyền điện không dây
Nguồn có thể được phân phối qua mạng được xem xét thông qua hầu hết các vật liệu phi kim loại, bao gồm nhưng không giới hạn. Đây là những chất rắn như gỗ, nhựa, hàng dệt, thủy tinh và gạch, cũng như chất khí và chất lỏng. Khi kim loại hoặcMột vật liệu dẫn điện (tức là sợi carbon) được đặt gần trường điện từ, vật thể này sẽ hấp thụ năng lượng từ nó và kết quả là nóng lên. Điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống. Đây là cách hoạt động của nấu ăn bằng cảm ứng, chẳng hạn như việc truyền điện không hiệu quả từ bếp sẽ tạo ra nhiệt để nấu nướng.
Để tạo một hệ thống truyền tải điện không dây, bạn cần quay lại nguồn gốc của chủ đề. Hay nói đúng hơn là gửi đến nhà khoa học và nhà phát minh thành công Nikola Tesla, người đã tạo ra và cấp bằng sáng chế cho một chiếc máy phát điện có thể lấy điện mà không cần các dây dẫn vật chất khác nhau. Vì vậy, để thực hiện một hệ thống không dây, cần phải lắp ráp tất cả các yếu tố và bộ phận quan trọng, do đó, một cuộn Tesla nhỏ sẽ được thực hiện. Đây là một thiết bị tạo ra một điện trường cao áp trong không khí xung quanh nó. Nó có công suất đầu vào nhỏ, nó cung cấp khả năng truyền tải điện không dây ở khoảng cách xa.
Một trong những cách quan trọng nhất để truyền năng lượng là ghép cảm ứng. Nó chủ yếu được sử dụng cho trường gần. Nó được đặc trưng bởi thực tế là khi dòng điện chạy qua một dây dẫn, một điện áp được cảm ứng ở các đầu của dây khác. Sự chuyển giao quyền lực được thực hiện bởi sự tương hỗ giữa hai vật liệu. Một ví dụ phổ biến là một máy biến áp. Truyền năng lượng vi sóng, như một ý tưởng, được phát triển bởi William Brown. Toàn bộ khái niệm liên quan đến việc chuyển đổi nguồn AC thành nguồn RF và truyền nó qua không gian và tái thànhcông suất biến đổi ở máy thu. Trong hệ thống này, điện áp được tạo ra bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng vi sóng. chẳng hạn như klystron. Và công suất này được truyền đến ăng ten phát thông qua ống dẫn sóng, ống dẫn sóng này bảo vệ khỏi công suất phản xạ. Cũng như bộ chỉnh phù hợp trở kháng của nguồn vi sóng với các phần tử khác. Phần nhận bao gồm một ăng-ten. Nó chấp nhận nguồn vi sóng và một mạch kết hợp trở kháng và một bộ lọc. Anten thu này, cùng với thiết bị chỉnh lưu, có thể là một lưỡng cực. Tương ứng với tín hiệu đầu ra với âm thanh cảnh báo tương tự của bộ chỉnh lưu. Khối máy thu cũng bao gồm một phần tương tự bao gồm các điốt được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu thành cảnh báo DC. Hệ thống truyền dẫn này sử dụng tần số từ 2 GHz đến 6 GHz.
Truyền điện không dây với sự trợ giúp của tài xế Brovin, người đã thực hiện máy phát điện sử dụng dao động từ trường tương tự. Điểm mấu chốt là thiết bị này hoạt động nhờ ba bóng bán dẫn.
Sử dụng chùm tia laze để truyền công suất dưới dạng năng lượng ánh sáng, được chuyển thành năng lượng điện ở đầu nhận. Bản thân vật liệu này được cung cấp năng lượng trực tiếp từ các nguồn như Mặt trời hoặc bất kỳ máy phát điện nào. Và, theo đó, sử dụng ánh sáng tập trung có cường độ cao. Kích thước và hình dạng của chùm tia được xác định bởi bộ quang học. Và ánh sáng laser truyền đi này sẽ được nhận bởi các tế bào quang điện, chúng sẽ chuyển nó thành tín hiệu điện. Anh ấy thường sử dụngcáp quang để truyền dẫn. Cũng giống như hệ thống điện mặt trời cơ bản, bộ thu được sử dụng trong quá trình lan truyền dựa trên laser là một dãy tế bào quang điện hoặc một tấm pin mặt trời. Đổi lại, chúng có thể chuyển đổi ánh sáng đơn sắc không kết hợp thành điện năng.
Các tính năng cần thiết của thiết bị
Sức mạnh của Cuộn Tesla nằm trong một quá trình gọi là cảm ứng điện từ. Đó là, lĩnh vực thay đổi tạo ra tiềm năng. Nó làm cho dòng điện chạy qua. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nó tạo ra từ trường làm đầy diện tích xung quanh cuộn dây theo một chiều nhất định. Không giống như một số thí nghiệm điện áp cao khác, cuộn dây Tesla đã chịu được nhiều thử nghiệm và thử nghiệm. Quá trình này khá tốn công sức và kéo dài, nhưng kết quả là thành công, và do đó đã được nhà khoa học cấp bằng sáng chế thành công. Bạn có thể tạo một cuộn dây như vậy với sự hiện diện của các thành phần nhất định. Các tài liệu sau sẽ được yêu cầu để thực hiện:
- dài 30 cm PVC (càng nhiều càng tốt);
- dây đồng tráng men (dây thứ cấp);
- ván bạch dương cho đế;
- 2222A bóng bán dẫn;
- dây nối (chính);
- điện trở 22 kΩ;
- công tắc và dây kết nối;
- Pin 9 volt.
Các giai đoạn triển khai thiết bị Tesla
Đầu tiên bạn cần khoét một rãnh nhỏ ở đầu ống để quấn quanh một đầu dây.vòng quanh. Cuộn dây cuộn dây một cách chậm rãi và cẩn thận, cẩn thận không để các dây chồng lên nhau hoặc tạo ra các khoảng trống. Bước này là phần khó và tẻ nhạt nhất, nhưng thời gian bỏ ra sẽ cho chất lượng rất cao và cuộn dây tốt. Cứ khoảng 20 vòng quay, các vòng băng che được đặt xung quanh cuộn dây. Chúng hoạt động như một rào cản. Trong trường hợp cuộn dây bắt đầu bung ra. Khi hoàn thành, quấn băng dính nặng xung quanh đầu và cuối của cuộn dây và phun nó với 2 hoặc 3 lớp men.
Sau đó, bạn cần kết nối pin chính và phụ với pin. Sau khi - bật bóng bán dẫn và điện trở. Cuộn dây nhỏ hơn là cuộn sơ cấp và cuộn dây dài hơn là cuộn thứ cấp. Bạn có thể tùy ý lắp một quả cầu nhôm lên trên đường ống. Ngoài ra, hãy kết nối đầu mở của thiết bị phụ với đầu được thêm vào, đầu này sẽ hoạt động như một ăng-ten. Cẩn thận để không chạm vào thiết bị phụ khi bật nguồn.
Có nguy cơ cháy nổ nếu tự bán. Bạn cần lật công tắc, lắp một đèn sợi đốt bên cạnh thiết bị truyền tải điện không dây và thưởng thức màn trình diễn ánh sáng.
Truyền không dây qua hệ thống điện mặt trời
Cấu hình phân phối điện có dây truyền thống thường yêu cầu dây giữa các thiết bị phân phối và các đơn vị tiêu dùng. Điều này tạo ra rất nhiều hạn chế vì chi phí của hệ thốngchi phí cáp. Tổn thất phát sinh trong quá trình truyền tải. Cũng như lãng phí trong phân phối. Chỉ riêng điện trở đường truyền dẫn đến mất khoảng 20-30% năng lượng được tạo ra.
Một trong những hệ thống truyền tải điện không dây hiện đại nhất dựa trên việc truyền năng lượng mặt trời bằng lò vi sóng hoặc chùm tia laze. Vệ tinh được đặt trên quỹ đạo địa tĩnh và bao gồm các tế bào quang điện. Chúng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện, được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy phát vi sóng. Và, theo đó, nhận ra sức mạnh của vi sóng. Điện áp này được truyền bằng cách sử dụng liên lạc vô tuyến và được nhận tại trạm gốc. Nó là sự kết hợp của anten và bộ chỉnh lưu. Và nó được chuyển đổi trở lại thành điện năng. Yêu cầu nguồn AC hoặc DC. Vệ tinh có thể truyền tới 10 MW công suất RF.
Khi nói về hệ thống phân phối DC, điều đó là không thể. Vì nó yêu cầu phải có đầu nối giữa bộ nguồn và thiết bị. Có một bức tranh như thế này: hệ thống hoàn toàn không có dây, nơi bạn có thể lấy nguồn AC trong nhà mà không cần thêm bất kỳ thiết bị bổ sung nào. Nơi có thể sạc điện thoại di động của bạn mà không cần phải kết nối vật lý với ổ cắm. Tất nhiên, một hệ thống như vậy là có thể. Và rất nhiều nhà nghiên cứu hiện đại đang cố gắng tạo ra một thứ gì đó hiện đại hóa, đồng thời nghiên cứu vai trò của việc phát triển các phương pháp truyền tải điện không dây từ xa mới. Mặc dù, từ quan điểm của thành phần kinh tế, đối với các bang, điều này sẽ khôngsẽ rất có lợi nếu các thiết bị như vậy được giới thiệu ở khắp mọi nơi và thay thế điện tiêu chuẩn bằng điện tự nhiên.
Nguồn gốc và ví dụ về hệ thống không dây
Khái niệm này không thực sự mới. Toàn bộ ý tưởng này được phát triển bởi Nicholas Tesla vào năm 1893. Khi ông phát triển một hệ thống chiếu sáng ống chân không bằng kỹ thuật truyền dẫn không dây. Không thể tưởng tượng rằng thế giới tồn tại mà không có nhiều nguồn sạc khác nhau, được thể hiện dưới dạng vật chất. Để điện thoại di động, rô bốt gia đình, máy nghe nhạc MP3, máy tính, máy tính xách tay và các thiết bị có thể vận chuyển khác có thể tự sạc mà không cần kết nối bổ sung, giải phóng người dùng khỏi dây liên tục. Một số thiết bị này thậm chí có thể không yêu cầu một số lượng lớn các phần tử. Lịch sử truyền tải điện không dây khá phong phú và chủ yếu là nhờ vào sự phát triển của Tesla, Volta, v.v. Nhưng ngày nay nó vẫn chỉ là dữ liệu trong khoa học vật lý.
Nguyên tắc cơ bản là chuyển đổi nguồn điện xoay chiều thành điện áp một chiều bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu và bộ lọc. Và sau đó - để trở về giá trị ban đầu ở tần số cao bằng cách sử dụng biến tần. Sau đó, nguồn điện xoay chiều có điện áp thấp, dao động cao này được chuyển từ máy biến áp sơ cấp sang máy biến áp thứ cấp. Được chuyển đổi thành điện áp một chiều bằng bộ chỉnh lưu, bộ lọc và bộ điều chỉnh. Tín hiệu AC trở nên trực tiếpnhờ âm thanh của dòng điện. Cũng như sử dụng phần chỉnh lưu cầu. Tín hiệu DC nhận được được đưa qua một cuộn phản hồi đóng vai trò như một mạch dao động. Đồng thời, nó buộc bóng bán dẫn dẫn nó vào bộ chuyển đổi sơ cấp theo hướng từ trái sang phải. Khi dòng điện đi qua cuộn dây phản hồi, dòng điện tương ứng chạy đến phía sơ cấp của máy biến áp từ phải sang trái.
Đây là cách hoạt động của phương pháp truyền năng lượng bằng sóng siêu âm. Tín hiệu được tạo ra thông qua cảm biến cho cả hai nửa chu kỳ của cảnh báo AC. Tần số âm thanh phụ thuộc vào các chỉ số định lượng của dao động của mạch máy phát. Tín hiệu AC này xuất hiện trên cuộn thứ cấp của máy biến áp. Và khi nó được kết nối với bộ biến đổi của một vật khác, điện áp xoay chiều là 25 kHz. Một số đọc xuất hiện thông qua nó trong một máy biến áp hạ bậc.
Điện áp xoay chiều này được cân bằng bởi một bộ chỉnh lưu cầu. Và sau đó được lọc và điều chỉnh để có được đầu ra 5V để điều khiển đèn LED. Điện áp đầu ra 12V từ tụ điện được sử dụng để cung cấp năng lượng cho động cơ quạt DC chạy nó. Vì vậy, theo quan điểm của vật lý, truyền tải điện là một lĩnh vực khá phát triển. Tuy nhiên, như thực tế cho thấy, các hệ thống không dây chưa được phát triển và cải tiến đầy đủ.
