wireless de putere - l
putere fără fir
Istoria de transmisie a puterii fără fir
Tehnologie (metoda cu ultrasunete)
Metoda de inducție electromagnetică
Tehnica de transmisie fără fir prin inducție electromagnetică utilizând un câmp apropiat electromagnetic la distanțe de aproximativ o șesime lungime de undă. Energia de câmp apropiat în sine nu radiază, dar unele pierderi radiativi toate în același loc. Mai mult decât atât, de regulă, apar și pierderi rezistive. inducție electrodinamic Datorită curentului alternativ electric care circulă prin înfășurarea primară generează un câmp magnetic alternativ care acționează asupra înfășurarea secundară, inducând în ea curentului electric. Pentru a obține o eficiență ridicată de interacțiune ar trebui să fie suficient de aproape. Pe măsură ce distanța înfășurării primar secundar, toate cea mai mare parte a câmpului magnetic nu ajunge la înfășurarea secundară. Chiar și la distanțe relativ mici de cuplare inductiv devine extrem de ineficient, consumatoare de o mare parte din energia transmisă este irosit.
Folosind rezonanță multiplă mărește distanța de transmisie. La transmițătorul de inducție rezonant și receptor sunt reglate pe aceeași frecvență. Performanța poate fi îmbunătățită în continuare prin schimbarea formei curentului de comandă la o undă sinusoidală de undă sinusoidală non-tranzitorie. Transferul de energie impuls are loc în câteva cicluri. Astfel, o mare putere pot fi transmise între două circuite reciproc reglate LC cu coeficient de cuplare relativ scăzut. Bobina de transmisie și recepție este, de obicei, sunt bobine unilamelare sau plane în spirală, cu un set de condensatoare, care permit să se adapteze frecvența de recepție a elementului emițător.
inducție electrostatică
Cuplajul electrostatic sau capacitivă este trecerea de energie electrică prin dielectric. În practică, acest electric gradient de câmp sau diferențială capacitate între două sau mai multe izolate terminale, plăci, electrozi, sau noduri, dominând suprafața conductoare. Câmpul electric creat de sarcina plăcilor și o frecvență înaltă capacitate mare de curent alternativ. Capacitatea între cei doi electrozi și dispozitivul furnizat formează o diferență de potențial.
Energia electrică este transmisă prin inducție electrostatică, acesta poate fi utilizat la receptor, de exemplu, cum ar fi lampă fără fir. Tesla a demonstrat becuri fără fir de lumină de energie de putere transmise alternativ câmp electric.
„În loc să se bazeze pe puterea lămpii de inducție electrodinamică la distanță, un mod ideal de iluminat sala sau camera este de a crea un mediu în care dispozitivul de iluminat ar putea transporta și plasate oriunde, si a functionat, indiferent unde este și fără o conexiune prin cablu. Am fost în măsură să demonstreze acest lucru prin crearea de interior puternic camp electric alternativ de înaltă frecvență. În acest scop, am atașat o placă metalică izolată la tavan și se conectează la un terminal al bobinei de inducție, celălalt terminal este legat la pământ. Într-un alt caz, am conectat cele două plăci, fiecare la capete diferite ale bobinei de inducție, cules cu atenție dimensiunea lor. lampă cu descărcare de gaz poate fi mutat în orice loc în sala între plăcile de metal, sau chiar o oarecare distanță în spatele lor, care emit lumină în același timp, fără o pauză. "
Principiul metodei de inducție electrostatică este aplicabilă la transmisia wireless. „În cazul în care o cantitate mică de transfer de energie, nevoia de dispunere a electrozilor asupra scăderilor de elevație, în special în cazul unui curent de înaltă frecvență, atunci când o cantitate suficientă de energie poate fi obținută prin terminalul prin inducție electrostatică din straturile de aer superioare create de către terminalul de transmisie“.
radiații cu microunde
Radio de transmisie de energie de frecvență poate fi făcută mai direcțional, crescând foarte mult distanța de transmitere eficientă a energiei prin reducerea lungimii de undă a radiației electromagnetice, de obicei, până la gama de microunde. Pentru a converti energia microundelor în energie electrică poate fi folosit rectenna, randamentul de conversie a energiei care depășește 95%. Această metodă a fost propusă pentru a transfera energie de la orbitează centrale solare pe Pământ și nave spațiale putere lăsând orbita Pământului.
Complexitatea în crearea energiei fasciculului de microunde este că pentru a fi utilizate în programele spațiale datorită difracției de limitare orientarea antenei, aveți nevoie de diafragmă mare. De exemplu, in functie de cercetare de NASA în 1978, pentru o frecvență fascicul de microunde de 2,45 GHz va avea nevoie de antena de emisie, cu un diametru de 1 km și un diametru de 10 km primind rectenna. Aceste dimensiuni pot fi reduse prin utilizarea mai scurte lungimi de undă, dar mai scurtă lungime de undă poate fi absorbită de atmosferă și, de asemenea, blocate de ploaie sau apă picături. Din cauza „blestemul fasciculului îngust“, este imposibil să se restrânge fasciculul combinarea mai multor grinzi sateliți mai mici, fără a proporțional cu pierderea de putere. Pentru a aplica la sol diametrul antenei de 10 km va permite să atingă un nivel semnificativ de putere, menținând în același timp densitatea scăzută a fasciculului, că, din motive de securitate, este important pentru sănătatea umană și mediul înconjurător. În condiții de siguranță pentru nivelul densitate de putere umană este de 1 mW / mp. cm, care este zona unui cerc cu diametrul de 10 km corespunde cu o putere de 750 MW. Acest nivel corespunde puterii centralelor electrice moderne.
După al doilea război mondial, atunci când dezvoltarea de emițători de microunde de mare putere cunoscut ca un magnetron, ideea de a folosi microundele pentru a transmite puterea a fost, de asemenea, investigat.
In 1964 a fost demonstrat un elicopter in miniatura, la care energia este transferată prin radiație de microunde.
cercetător japonez Hidetsugu Yagi a investigat, de asemenea, transferul de energie fără fir cu ajutorul a creat o matrice de antenă direcțională.
Metoda cu laser
În cazul în care lungimea de undă a radiației electromagnetice în apropierea intervalului vizibil (de la 10 m până la 10 nm), energia poate fi transferată prin conversia sa la fasciculul laser. care poate fi apoi direcționat către receptorul fotocelulă.
transfer de energie cu laser în comparație cu alte metode de transmisie fără fir are o serie de avantaje:
În această metodă, există unele dezavantaje:
- Conversia radiației electromagnetice de frecvență joasă în înaltă frecvență, care este lumina eficient. Conversia înapoi lumina în electricitate este de asemenea ineficientă, deoarece eficiența fotocelule 40-50 %%, deși eficiența de conversie de lumină monocromatică este mult mai mare decât eficiența panourilor solare.
- Pierderile în atmosferă.
- Ca și în transmisia cu microunde, această metodă necesită o linie de vedere între emițător și receptor.
Tehnologia de transmisie a puterii cu ajutorul unui laser anterior a fost în principal studiat în dezvoltarea de noi sisteme de arme și în industria aerospațială, și este în curs de dezvoltare pentru electronice comerciale și de consum în dispozitive de putere joasă. Sistemul de transmisie a puterii fără fir care utilizează pentru consum trebuie să îndeplinească cerințele standardului de siguranță cu laser IEC 60825. Pentru o mai bună înțelegere a sistemelor cu laser ar trebui să ia în considerare faptul că răspândirea fasciculului laser este mult mai puțin dependentă de limitele de difracție ca caracteristici spațiale și spectrale ale lasere permite coordonarea crește puterea de funcționare și distanța ca lungimea de undă afectează focalizarea.
Draydensky Flight Research Center, NASA a demonstrat de zbor de model de aeronave fără pilot de lumină, alimentat de la un fascicul laser. Această posibilitate dovedește reîncărcare periodică prin intermediul sistemului laser, fără a fi necesară aterizarea aeronavelor.
În plus, Litehouse DEV (diviziunea NASA), împreună cu Universitatea din Maryland dezvoltă un sistem de alimentare cu laser mai mici UAV, în condiții de siguranță pentru ochi.
conductibilitate
Monofilar sistem electric SWER (singur fir cu Pamantul Return), pe baza curentului pământ și un conductor izolat. În cazuri de urgență, liniile electrice de înaltă tensiune de curent continuu poate funcționa în modul SWER. Înlocuirea sârmă izolate pe feedback-ul atmosferic pentru transmiterea de curent alternativ de mare putere de înaltă frecvență a devenit una dintre metodele de transmitere a puterii fără fir. De asemenea, a investigat posibilitatea unei transmisii fără fir numai prin pământ.
Joasă frecvență curent alternativ poate fi transmis cu pierderi reduse la sol, deoarece rezistența totală a Pământului este mult mai mică de 1 ohm. [27] inducție electrică are loc în principal datorită conductivității electrice a oceanelor, corpurile de minereu metalic și structuri subterane similare. inducție electrică este de asemenea cauzată de zone dielectrice de inducție electrostatică, cum ar fi depozitele de nisip de cuarț și alte minerale non-conductive. [28] [29]
curent alternativ poate fi transmis prin straturile atmosferei având presiunea atmosferică este mai mică de 135 mm Hg. Art. [30] Fluxurile de curent prin inducție electrostatică prin straturile inferioare ale atmosferei, la aproximativ 2-3 mile deasupra nivelului mării, [31] și prin fluxul de ioni, adică conducție electrică prin regiunea ionizat dispusă la o înălțime mai mare de 5 km. grinzi verticale intense de radiații ultraviolete pot fi utilizate pentru a ioniza gazele atmosferice direct deasupra celor două terminale ridicate, având ca rezultat formarea de linii de înaltă tensiune în plasmă, ceea ce duce direct la straturile conductoare ale atmosferei. Ca rezultat, între cele două terminale se formează un flux de curent electric care trece ridicată la troposferă, prin ea și înapoi la celălalt terminal. Conductivitate prin atmosfera este posibil printr-o descărcare de plasmă capacitiv în atmosfera ionizată. [32] [33] [34] [35]
Pământul este un mod natural forme un conductor și circuitul conductor. Circuitul de retur se realizează prin troposfera superioară și stratosferei inferioare la aproximativ 4,5 mile (7,2 km). [37]
Sistem global de energie electrică de transport, fără fire, așa-numitul „sistem fără fir World“, bazată pe conductivitatea ridicată a plasmei și conductivitatea electrică ridicată a pământului, a fost propus Nikoloy Tesla la începutul anilor 1904 și de bine ar putea cauza meteoritului Tunguska. care rezultă din „scurt-circuit“ între atmosferă încărcată și sol. [38] [39]
Sistemul wireless mondial
cunoscut experimente timpurii inventator sârb Nikola Tesla de propagare tactil convențională a undelor radio, adică unde hertziene, undele electromagnetice se propagă în spațiu.
În 1919, Nikola Tesla a scris: „Se crede, că am început să lucreze la transmisia fără fir în 1893, dar, de fapt, cei doi ani anteriori am cercetat și proiectat hardware-ul. Pentru mine a fost clar de la bun început că succesul poate fi atins printr-o serie de soluții radicale. Generatoare de înaltă frecvență și oscilatoare electrice a trebuit să fie creat pentru prima dată. Energia lor a trebuit să fie convertite în emițătoare eficiente și să ia receptoarele corespunzătoare. Un astfel de sistem ar fi eficient în cazul excluderii oricărei interferențe exterioare și pentru a asigura exclusivitatea deplină. De-a lungul timpului, cu toate acestea, am dat seama că pentru funcționarea eficientă a unor astfel de dispozitive trebuie să fie proiectate luând în considerare proprietățile fizice ale planetei noastre ".
Scopul sistemului global Tesla fără fir este combinația de transmisie de energie și de comunicații fără fir de radiodifuziune direcțională, ceea ce ar permite să scape de mai multe linii electrice de înaltă tensiune, precum și pentru a promova unificarea generare a energiei electrice pe o scară globală.
notițe
Am văzut că aș fi în stare să transmită energie cu condiția aș putea construi un anumit aparat - și am, așa cum vă voi arăta mai târziu. Am construit și brevetat o formă de aparat, care, cu o altitudine moderată de câteva sute de picioare, se poate rupe aerul Stratum în jos. Vei vedea apoi ceva de genul o aurora boreala pe cer, iar energia va merge la loc îndepărtat.
Acest lucru este foarte simplu. Un aparat care permite deplasarea unei anumite cantități de energie electrică în terminal - vom spune atât de multe unități - va produce un potențial electric la o distanță de 5 mile, și căderea de potențial electric pe centimetru va fi egală cu cantitatea de energie electrică împărțită la pătratul distanței.
Așa că, atunci când am explicat acest principiu la Lord Kelvin, el a devenit absolut convins că aș putea face acest lucru; dar Helmholtz a fost convins de la bun început că am putut so fac. A fost nevoie de argumentare, cu toate acestea, și demonstrarea prin experimente, pentru a convinge Lord Kelvin.
Acesta este destinat să ofere demonstrații practice ale acestor principii cu instalația ilustrată. De îndată ce finalizată, va fi posibil pentru un om de afaceri din New York pentru a dicta instrucțiuni, și le-au apărea imediat în tipul de la biroul său din Londra sau în altă parte. El va fi capabil de a apela, de la biroul lui, și vorbesc cu orice abonat de telefonie de pe glob, fără nici o schimbare, indiferent în echipamentul existent. Un instrument ieftin, nu mai mare decât un ceas, va permite purtătorul său să audă oriunde, pe mare sau pe uscat, muzică sau cântec, discursul unui lider politic, adresa unui om eminent de știință, sau predica unui cleric elocventă , livrate într-un alt loc, cu toate acestea îndepărtat. În același mod orice imagine, caracter, desen, sau de imprimare pot fi transferate de la unul la un alt loc. Milioane de astfel de instrumente pot fi acționate de la o plantă, dar de acest fel. Mai important decât toate acestea, cu toate acestea, va fi transmiterea puterii, fără fire, care va fi afișat pe o scară suficient de mare pentru a transporta convingere.
„Pământul este de 4.000 de mile rază În jurul acestui pământ conducție este o atmosferă Pământul este un conductor, ... Atmosfera de mai sus este un conductor, doar există un pic de strat între atmosfera conduce și pământul conducție, care este de izolare Acum, dau seama imediat că, dacă configurați diferențele de potențial la un moment dat, să zicem, vă va crea în mass-media fluctuațiile de potențial corespunzătoare. Dar, deoarece distanța de la suprafața pământului la atmosfera conduce este minut, comparativ cu distanța de receptorul de la 4.000 de mile, spune, puteți vedea cu ușurință că energia nu poate călători de-a lungul acestei curbe și a ajunge acolo, dar va fi transformat imediat în curenți de conducție, iar acești curenți vor călători ca curenți de peste un fir cu o revenire. va energia fie recuperate în circuit, nu printr-un fascicul care trece de-a lungul acestei curbe și este reflectată și absorbită. dar se va deplasa prin conducție și vor fi recuperate în acest fel