Potrivit istoriei, proiectul tehnologic revoluționar a fost înghețat din cauza lipsei de resurse financiare adecvate a lui Tesla (această problemă l-a bântuit pe om de știință aproape tot timpul în care a lucrat în America). În general, presiunea principală asupra lui a venit de la un alt inventator - Thomas Edison și companiile sale, care au promovat tehnologia DC, în timp ce Tesla era angajată în curent alternativ (așa-numitul „Război curent”). Istoria a pus totul la locul lui: acum curentul alternativ este folosit aproape peste tot în rețelele de energie urbană, deși ecourile trecutului ajung până în zilele noastre (de exemplu, unul dintre motivele declarate pentru avariile notorii trenuri Hyundai este utilizarea liniile electrice actuale în unele tronsoane ale căii ferate ucrainene).

Turnul Wardenclyffe, unde Nikola Tesla și-a condus experimentele cu electricitate (fotografie din 1094)

În ceea ce privește turnul Wardenclyffe, conform legendei, Tesla a demonstrat unuia dintre principalii investitori, J.P. Morgan, acționar al primei centrale hidroelectrice din lume din Niagara și al centralelor de cupru (cupru este cunoscut ca fiind folosit în fire), o instalație funcțională pentru transmiterea fără fir a energiei electrice, al cărei cost pentru consumatori ar fi (câștiga astfel de instalații pe o instalație industrială). scară) cu un ordin de mărime mai ieftin pentru consumatori, după care a restrâns finanțarea proiectului. Oricare ar fi fost, au început să vorbească serios despre transmisia wireless a energiei electrice abia 90 de ani mai târziu, în 2007. Și, deși mai este mult de parcurs până când liniile electrice vor dispărea complet din peisajul urban, sunt deja disponibile lucruri mici plăcute, cum ar fi încărcarea fără fir a unui dispozitiv mobil.

Progresul s-a strecurat neobservat

Dacă ne uităm prin arhivele de știri din IT cu cel puțin doi ani în urmă, atunci în astfel de colecții vom găsi doar rapoarte rare că anumite companii dezvoltă încărcătoare fără fir și nici un cuvânt despre produsele și soluțiile finite (cu excepția principiilor de bază și generale scheme). Astăzi, încărcarea wireless nu mai este ceva super original sau conceptual. Astfel de dispozitive sunt vândute cu putere și principal (de exemplu, LG și-a demonstrat încărcătoarele la MWC 2013), testate pentru vehicule electrice (Qualcomm face acest lucru) și chiar folosite în locuri publice (de exemplu, la unele gări europene). Mai mult, există deja mai multe standarde pentru astfel de transport de energie electrică și mai multe alianțe care le promovează și le dezvoltă.

Bobine similare sunt responsabile pentru încărcarea fără fir a dispozitivelor mobile, dintre care unul se află în telefon, iar celălalt se află în încărcătorul în sine.

Cel mai cunoscut astfel de standard este standardul Qi dezvoltat de Wireless Power Consortium, care include companii cunoscute precum HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony și aproximativ o sută de alte organizații. Acest consorțiu a fost organizat în 2008 cu scopul de a crea un încărcător universal pentru dispozitivele diferiților producători și mărci. În activitatea sa, standardul folosește principiul inducției magnetice, când stația de bază constă dintr-o bobină de inducție care creează un câmp electromagnetic atunci când AC este alimentat de la rețea. În dispozitivul care se încarcă, există o bobină similară care reacționează la acest câmp și este capabilă să transforme energia primită prin intermediul acestuia în curent continuu, care este folosit pentru a încărca bateria (puteți afla mai multe despre principiul de funcționare la consorțiu site-ul web http://www.wirelesspowerconsortium.com/what -we-do/how-it-works/). În plus, Qi acceptă un protocol de comunicare de 2 Kb/s între încărcătoare și dispozitivele care urmează să fie încărcate, care este utilizat pentru a comunica cantitatea necesară de încărcare și operarea necesară.

Încărcarea fără fir conform standardului Qi este suportată în prezent de multe smartphone-uri, iar încărcătoarele sunt universale pentru toate dispozitivele care acceptă acest standard.

Qi are, de asemenea, un concurent serios - Power Matters Alliance, care include AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss și Powermat Technologies. Aceste nume nu sunt în prim-plan în lumea tehnologiei informației (în special lanțul de cafea Starbucks, care se află într-o alianță datorită faptului că urmează să introducă această tehnologie peste tot în unitățile sale) - ele sunt specializate în special în probleme energetice. Această alianță a fost formată nu cu mult timp în urmă, în martie 2012, în cadrul unuia dintre programele IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Standardul PMA promovat de ei funcționează pe principiul inducției reciproce - un exemplu particular de inducție electromagnetică (care nu trebuie confundat cu inducția magnetică utilizată de Qi), atunci când o schimbare a curentului într-unul dintre conductori sau o schimbare a poziția relativă a conductorilor modifică fluxul magnetic prin circuitul celui de-al doilea, câmp magnetic creat generat de curentul din primul conductor, ceea ce determină apariția unei forțe electromotoare în al doilea conductor și (dacă al doilea conductor este închis) o curent de inducție. La fel ca și în cazul Qi, acest curent este apoi convertit în curent continuu și alimentat în baterie.

Ei bine, nu uitați de Alliance for Wireless Power, care include Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk etc. Această organizație nu a prezentat încă soluții gata făcute, dar printre obiectivele sale , inclusiv dezvoltarea încărcătoarelor care ar funcționa prin suprafețe nemetalice și care nu ar folosi bobine.

Unul dintre obiectivele Alianței pentru Power Wireless este capacitatea de a se încărca fără a fi legat de un anumit loc și tip de suprafață.

Din toate cele de mai sus, putem trage o concluzie simplă: într-un an sau doi, majoritatea dispozitivelor moderne se vor putea reîncărca fără a folosi încărcătoare tradiționale. Între timp, puterea de încărcare wireless este suficientă în principal pentru smartphone-uri, cu toate acestea, astfel de dispozitive vor apărea în curând și pentru tablete și laptopuri (Apple a brevetat recent încărcarea wireless pentru iPad). Aceasta înseamnă că problema descarcării dispozitivelor va fi rezolvată aproape complet - puneți sau puneți dispozitivul într-un anumit loc și chiar și în timpul funcționării se încarcă (sau, în funcție de putere, se descarcă mult mai lent). În timp, nu există nicio îndoială că gama lor se va extinde (acum trebuie să utilizați un covoraș special sau un suport pe care se află dispozitivul sau trebuie să fie foarte aproape) și vor fi instalate peste tot în mașini, trenuri și chiar, eventual, avioane.

Ei bine, și încă o concluzie - cel mai probabil, nu se va putea evita un alt război al formatelor între diferite standarde și alianțe care le promovează.

Vom scăpa de fire?

Încărcarea fără fir a dispozitivelor este un lucru bun, desigur. Dar puterea care decurge din ea este suficientă numai pentru scopurile declarate. Cu ajutorul acestor tehnologii, încă nu se poate lumina nici măcar o casă, ca să nu mai vorbim de funcționarea aparatelor electrocasnice mari. Cu toate acestea, se desfășoară experimente privind transmisia wireless de mare putere a electricității și se bazează, printre altele, pe materialele Tesla. Omul de știință însuși și-a propus să instaleze în întreaga lume (aici, cel mai probabil, se înțelegeau țările dezvoltate la acea vreme, care erau mult mai mici decât acum) a mai mult de 30 de stații de recepție și emițătoare care să îmbine transmisia de energie cu transmisia și comunicația fără fir direcțională, care ar permite eliminarea numeroaselor linii de transport de înaltă tensiune și a promovat interconectarea instalațiilor de generare electrică la scară globală.

Astăzi există mai multe metode de rezolvare a problemei transmisiei de putere fără fir, totuși, toate permit până acum obținerea de rezultate nesemnificative la nivel global; Nici măcar nu e vorba de kilometri. Metode precum transmisia cu ultrasunete, laser și electromagnetică au limitări semnificative (distanțe scurte, nevoia de vizibilitate directă a emițătorilor, dimensiunea acestora, iar în cazul undelor electromagnetice, eficiență foarte scăzută și vătămare a sănătății dintr-un câmp puternic). Prin urmare, cele mai promițătoare evoluții sunt asociate cu utilizarea unui câmp magnetic, sau mai degrabă, a interacțiunii magnetice rezonante. Unul dintre ele este WiTricity, dezvoltat de corporația WiTricity, fondată de profesorul MIT Marin Solyachich și un număr dintre colegii săi.

Deci, în 2007, au reușit să transmită un curent de 60 W la o distanță de 2 m. A fost suficient să aprindă un bec, iar eficiența a fost de 40%. Dar avantajul incontestabil al tehnologiei utilizate a fost că practic nu interacționează cu ființele vii (intensitatea câmpului, conform autorilor, este de 10 mii de ori mai slabă decât cea care domnește în miezul unui tomograf cu rezonanță magnetică) sau cu echipamente medicale. ( stimulatoare cardiace etc.) sau cu alte radiații, ceea ce înseamnă că nu va interfera, de exemplu, cu funcționarea aceluiași Wi-Fi.

Ceea ce este cel mai interesant, eficiența sistemului WiTricity este afectată nu numai de dimensiunea, geometria și setarea bobinelor, precum și de distanța dintre acestea, ci și de numărul de consumatori, și într-un mod pozitiv. Două dispozitive de recepție, plasate la o distanță de 1,6 până la 2,7 m de fiecare parte a „antenei” de transmisie, au prezentat o eficiență cu 10% mai bună decât separat - aceasta rezolvă problema conectării mai multor dispozitive la o singură sursă de alimentare.

Ecologia consumului.Tehnologii:Oamenii de știință de la American Disney Research Laboratory au dezvoltat o metodă de încărcare fără fir care face ca firele și încărcătoarele să nu fie necesare.

Telefoanele inteligente, tabletele, laptopurile și alte dispozitive portabile de astăzi au o putere și o performanță extraordinare. Dar, pe lângă toate avantajele electronicelor mobile, are și un dezavantaj - nevoia constantă de reîncărcare prin fire. În ciuda tuturor noilor tehnologii de baterie, această nevoie reduce confortul dispozitivelor și limitează mișcarea acestora.

Oamenii de știință de la Laboratorul american de cercetare Disney au găsit o soluție la această problemă. Ei au dezvoltat o metodă de încărcare fără fir care a făcut ca firele și încărcătoarele să nu fie necesare. Mai mult, metoda lor vă permite să încărcați simultan nu numai gadget-uri, ci și, de exemplu, aparate de uz casnic și iluminat.

„Metoda noastră inovatoare face curentul electric la fel de omniprezent ca Wi-Fi”, spune unul dintre directorii laboratorului și principalul om de știință, Alanson Semple. - Deschide calea unor dezvoltări ulterioare în domeniul roboticii, limitată anterior de capacitatea bateriei. Până acum, am demonstrat funcționarea uzinei într-o încăpere mică, dar nu există obstacole pentru a crește capacitatea acesteia la dimensiunea unui depozit.”

Sistemul de transmisie fără fir a puterii a fost dezvoltat încă din anii 1890 de celebrul om de știință Nikola Tesla, dar invenția nu a primit distribuție în masă. Sistemele de transmisie a energiei fără fir de astăzi funcționează în principal în spații extrem de restrânse.

Metoda, numită rezonanță a cavității cvasi-statice (QSCR), implică aplicarea curentului pe pereții, podeaua și tavanul unei încăperi. Acestea, la randul lor, genereaza campuri magnetice care actioneaza asupra unui receptor conectat la dispozitivul care se incarca, continand o bobina. Electricitatea generată în acest fel este transferată în baterie, trecând anterior prin condensatoare care exclud efectele altor câmpuri.

Testele au arătat că până la 1,9 kilowați de putere pot fi transmise printr-o rețea electrică convențională în acest fel. Această energie este suficientă pentru a încărca simultan până la 320 de smartphone-uri. Mai mult, potrivit oamenilor de știință, această tehnologie nu este costisitoare, iar lansarea sa comercială poate fi aranjată cu ușurință.

Testele au avut loc într-o încăpere de 5 pe 5 metri, special creată din structuri de aluminiu. Semple a subliniat că pereții metalici ar putea să nu fie necesari în viitor. Se vor putea folosi panouri conductoare sau vopsea specială.

Dezvoltatorii asigură că modul lor de transmitere a energiei prin aer nu reprezintă nicio amenințare pentru sănătatea umană și pentru orice alte ființe vii. Siguranța acestora este asigurată de condensatoare discrete, care acționează ca un izolator pentru câmpurile electrice potențial periculoase. publicat

Oamenii de știință au studiat problema transmiterii electricității fără fire în secolul al treilea. Recent, problema nu și-a pierdut actualitatea, ci, dimpotrivă, a făcut un pas înainte, care este doar plăcut. Am decis să spunem cititorilor site-ului în detaliu cum s-a dezvoltat transmisia wireless a electricității pe distanțe de la început până în prezent, precum și ce tehnologii sunt deja practicate.

Istoria dezvoltării

Transmisia energiei electrice pe o distanta fara fire se dezvolta mana in mana cu progresul in domeniul transmisiei radio, deoarece principiul de functionare in aceste fenomene este in multe privinte asemanator, daca nu acelasi. Majoritatea invențiilor se bazează pe metoda inducției electromagnetice, precum și pe câmpul electrostatic.

În 1820 A.M. Ampère a descoperit legea interacțiunii curenților, care a fost că, dacă două conductoare apropiate, curentul curge în aceeași direcție, atunci ei sunt atrași unul de celălalt, iar dacă sunt în direcții diferite, se resping reciproc.

M. Faraday în 1831 a stabilit în procesul de efectuare a experimentelor că un câmp magnetic variabil (schimbând în mărime și direcție în timp) generat de fluxul de curent electric induce (induce) curenți în conductorii din apropiere. Acestea. transmiterea energiei electrice fără fire. Am discutat în detaliu într-un articol anterior.

Ei bine, J.K. Maxwell 33 de ani mai târziu, în 1864, a tradus datele experimentale ale lui Faraday într-o formă matematică, propriile ecuații ale lui Maxwell sunt fundamentale în electrodinamică. Ele descriu modul în care un curent electric și un câmp electromagnetic sunt legate.

Existența undelor electromagnetice a fost confirmată în 1888 de G. Hertz, în cursul experimentelor sale cu un emițător de scântei cu un chopper pe o bobină Ruhmkorff. În acest fel, unde EM au fost produse cu frecvențe de până la jumătate de gigahertz. Este demn de remarcat faptul că aceste unde ar putea fi recepționate de mai multe receptoare, dar trebuie să fie reglate pentru rezonanță cu transmițătorul. Raza de acțiune a instalației a fost de aproximativ 3 metri. Când a apărut o scânteie în transmițător, aceeași scânteie a apărut și pe receptoare. De fapt, acestea sunt primele experimente de transmitere a energiei electrice fără fire.

Cercetări profunde au fost efectuate de celebrul om de știință Nikola Tesla. În 1891 a studiat curentul alternativ de înaltă tensiune și frecvență. Ca urmare, s-au tras următoarele concluzii:

Pentru fiecare scop specific, trebuie să ajustați instalația la frecvența și tensiunea corespunzătoare. În acest caz, o frecvență înaltă nu este o condiție prealabilă. Cele mai bune rezultate au fost obținute la o frecvență de 15-20 kHz și o tensiune de emițător de 20 kV. Pentru a obține un curent și o tensiune de înaltă frecvență, s-a folosit o descărcare oscilativă a unui condensator. Astfel, este posibil să se transmită atât energie electrică, cât și să se producă lumină.

Omul de știință în discursurile și prelegerile sale a demonstrat strălucirea lămpilor (tuburi cu vid) sub influența unui câmp electrostatic de înaltă frecvență. De fapt, principalele concluzii ale lui Tesla au fost că, chiar și în cazul utilizării sistemelor rezonante, o mulțime de energie nu poate fi transmisă folosind o undă electromagnetică.

În paralel, un număr de oameni de știință au fost implicați în studii similare până în 1897: Jagdish Bose în India, Alexander Popov în Rusia și Guglielmo Marconi în Italia.

Fiecare dintre ele a contribuit la dezvoltarea transmisiei de putere fără fir:

1. J. Bose în 1894, a aprins praful de pușcă, transmitând electricitate la distanță fără fire. A făcut asta la o demonstrație la Calcutta.
2. A. Popov la 25 aprilie (7 mai 1895), folosind codul Morse, a transmis primul mesaj. În Rusia, această zi, 7 mai, este încă Ziua Radioului.
3. În 1896, G. Marconi din Marea Britanie a transmis și un semnal radio (cod Morse) pe o distanță de 1,5 km, ulterior 3 km pe Câmpia Salisbury.

Este de remarcat faptul că lucrările lui Tesla, subestimate la vremea lor și pierdute de secole, au depășit opera contemporanilor săi în ceea ce privește parametrii și capacitățile. În același timp, și anume în 1896, dispozitivele sale transmiteau un semnal pe distanțe mari (48 km), din păcate aceasta era o cantitate mică de electricitate.

Și până în 1899, Tesla a ajuns la concluzia:

Inconsecvența metodei de inducție pare a fi enormă în comparație cu metoda de excitare a încărcăturii pământului și aerului.

Aceste concluzii vor duce la alte cercetări, în 1900 reușind să alimenteze o lampă dintr-o bobină în câmp, iar în 1903 a fost lansat turnul Wondercliff de pe Long Island. Constă dintr-un transformator cu un secundar împământat, iar deasupra se afla o cupolă sferică de cupru. Cu ajutorul lui, s-a dovedit a aprinde 200 de lămpi de 50 de wați. În același timp, emițătorul era situat la 40 km de acesta. Din păcate, aceste studii au fost întrerupte, finanțarea a fost întreruptă, iar transportul gratuit de energie electrică fără fire nu a fost benefic din punct de vedere economic pentru oamenii de afaceri. Turnul a fost distrus în 1917.

In zilele de azi

Tehnologiile wireless de transmisie a energiei au făcut progrese mari, în special în domeniul transmisiei de date. Un succes atât de semnificativ a fost obținut prin comunicațiile radio, tehnologiile fără fir precum Bluetooth și Wi-fi. Nu au existat inovații speciale, frecvențele, metodele de criptare a semnalului au fost în principal modificate, reprezentarea semnalului a trecut de la forma analogică la cea digitală.

Când vine vorba de transmiterea energiei electrice fără fire pentru alimentarea echipamentelor electrice, este de menționat că în 2007, cercetătorii de la Institutul Massachusetts au transmis energie pe 2 metri și au aprins în acest fel un bec de 60 de wați. Această tehnologie se numește WiTricity, se bazează pe rezonanța electromagnetică a receptorului și emițătorului. Este de remarcat faptul că receptorul primește aproximativ 40-45% din energie electrică. O diagramă generalizată a unui dispozitiv pentru transmiterea energiei printr-un câmp magnetic este prezentată în figura de mai jos:

Videoclipul prezintă un exemplu de utilizare a acestei tehnologii pentru a încărca o mașină electrică. Concluzia este că un receptor este atașat la partea de jos a mașinii electrice, iar un transmițător este instalat pe podea într-un garaj sau alt loc.

Trebuie să poziționați mașina astfel încât receptorul să fie deasupra emițătorului. Dispozitivul transmite multă energie electrică fără fire - de la 3,6 la 11 kW pe oră.

În viitor, compania are în vedere furnizarea de energie electrică cu o astfel de tehnologie și electrocasnice, precum și întregul apartament în ansamblu. În 2010, Haier a introdus un televizor fără fir care primește energie folosind o tehnologie similară, precum și un semnal video fără fire. Dezvoltari similare sunt realizate de alte companii de top precum Intel si Sony.

În viața de zi cu zi, tehnologiile de transmisie wireless a energiei sunt răspândite, de exemplu, pentru încărcarea unui smartphone. Principiul este similar - există un transmițător, există un receptor, eficiența este de aproximativ 50%, adică. pentru a încărca cu un curent de 1A, emițătorul va consuma 2A. Transmițătorul este de obicei numit bază în astfel de truse, iar partea care se conectează la telefon se numește receptor sau antenă.

O altă nișă este transmisia fără fir a energiei electrice folosind microunde sau lasere. Aceasta oferă o gamă mai mare decât parametrii furnizați de inducția magnetică. În metoda cu microunde, pe dispozitivul de recepție este instalată o rectennă (o antenă neliniară pentru transformarea unei unde electromagnetice în curent continuu), iar emițătorul își direcționează radiația în această direcție. În această versiune a transmisiei fără fir a electricității, nu este nevoie de o linie directă de vedere a obiectelor. Dezavantajul este că radiațiile cu microunde sunt nesigure pentru mediu.

În concluzie, aș dori să remarc că transmisia wireless a electricității este cu siguranță convenabilă pentru utilizare în viața de zi cu zi, dar are avantajele și dezavantajele sale. Dacă vorbim despre utilizarea unor astfel de tehnologii pentru a încărca gadget-uri, atunci avantajul este că nu trebuie să introduceți și să scoateți în mod constant mufa din conectorul smartphone-ului dvs., respectiv, conectorul nu va eșua. Dezavantajul este eficiența scăzută, dacă pierderile de energie nu sunt semnificative pentru un smartphone (mai mulți wați), atunci pentru încărcarea fără fir a unei mașini electrice aceasta este o problemă foarte mare. Scopul principal al dezvoltării acestei tehnologii este creșterea eficienței instalației, deoarece pe fondul cursei larg răspândite pentru economisirea energiei, utilizarea tehnologiilor cu eficiență scăzută este foarte îndoielnică.

Continut Asemanator:

Ca( 0 ) Nu imi place( 0 )

De mulți ani, oamenii de știință se luptă cu problema minimizării costurilor electrice. Există diferite moduri și propuneri, dar cea mai cunoscută teorie este transmisia fără fir a energiei electrice. Ne propunem să luăm în considerare modul în care se realizează, cine este inventatorul său și de ce nu a fost încă adusă la viață.

Teorie

Electricitatea fără fir este literalmente transmisia de energie electrică fără fire. Oamenii compară adesea transmisia fără fir a energiei electrice cu transmiterea de informații precum radiouri, telefoane mobile sau acces la internet Wi-Fi. Principala diferență este că transmisia radio sau cu microunde este o tehnologie care vizează restabilirea și transportul exact de informații, și nu energia care a fost cheltuită inițial pentru transmisie.

Electricitatea wireless este un domeniu relativ nou al tehnologiei, dar unul care crește rapid. Acum sunt dezvoltate metode pentru a transfera energie eficient și în siguranță pe o distanță fără întrerupere.

Cum funcționează electricitatea wireless

Lucrarea principală se bazează tocmai pe magnetism și electromagnetism, așa cum este cazul radiodifuziunii. Încărcarea fără fir, cunoscută și sub numele de încărcare inductivă, se bazează pe câteva principii simple de funcționare, în special, tehnologia necesită două bobine. Un emițător și un receptor care generează împreună un câmp magnetic de curent alternativ, neconstant. La rândul său, acest câmp provoacă o tensiune în bobina receptorului; aceasta poate fi folosită pentru a alimenta un dispozitiv mobil sau pentru a încărca o baterie.

Dacă direcționați un curent electric printr-un fir, atunci se creează un câmp magnetic circular în jurul cablului. În ciuda faptului că câmpul magnetic afectează atât bucla, cât și bobina, se manifestă cel mai puternic pe cablu. Când luați o a doua bobină de sârmă care nu trece prin ea un curent electric și plasați bobina în câmpul magnetic al primei bobine, curentul electric din prima bobină va fi transmis prin câmpul magnetic și prin a doua. bobina, creând un cuplaj inductiv.

Să luăm ca exemplu o periuță de dinți electrică. În ea, încărcătorul este conectat la o priză care trimite un curent electric la un fir încolăcit din interiorul încărcătorului, care creează un câmp magnetic. În interiorul periuței există o a doua bobină, când curentul începe să curgă și, datorită câmpului magnetic format, periuța începe să se încarce fără ca aceasta să fie conectată direct la sursa de 220 V.

Poveste

Transmisia fără fir de energie ca alternativă la transmisia și distribuția liniilor electrice a fost propusă și demonstrată pentru prima dată de Nikola Tesla. În 1899, Tesla a prezentat o transmisie fără fir pentru a alimenta un câmp de lămpi fluorescente situate la douăzeci și cinci de mile de o sursă de alimentare fără a folosi fire. Dar la acea vreme, era mai ieftin să cablați 25 de mile de sârmă de cupru decât să construiești generatoarele electrice personalizate pe care le cere experiența Tesla. Nu i s-a acordat niciodată un brevet, iar invenția a rămas în coșul științei.

În timp ce Tesla a fost prima persoană care a demonstrat posibilitățile practice ale comunicării wireless încă din 1899, astăzi, există foarte puține dispozitive la vânzare, acestea sunt perii wireless, căști, încărcătoare de telefon și multe altele.

Tehnologia wireless

Transmisia de putere fără fir implică transmiterea de energie electrică sau putere pe o distanță fără fire. Astfel, tehnologia de bază se află pe conceptele de electricitate, magnetism și electromagnetism.

Magnetism

Este o forță fundamentală a naturii care face ca anumite tipuri de materiale să se atragă sau să se respingă unele pe altele. Polii Pământului sunt considerați singurii magneți permanenți. Fluxul de curent în buclă generează câmpuri magnetice care diferă de câmpurile magnetice oscilante în viteza și timpul necesar pentru a genera curent alternativ (AC). Forțele care apar în acest caz sunt prezentate în diagrama de mai jos.

Electromagnetismul este interdependența câmpurilor electrice și magnetice alternative.

Inductie magnetica

Dacă o buclă conducătoare este conectată la o sursă de curent alternativ, aceasta va genera un câmp magnetic oscilant în și în jurul buclei. Dacă a doua buclă conducătoare este suficient de aproape, aceasta va prelua o parte din acest câmp magnetic oscilant, care, la rândul său, generează sau induce un curent electric în a doua bobină.

Video: cum este transmisia wireless a energiei electrice

Astfel, există un transfer electric de putere de la un ciclu sau bobină la alta, care este cunoscut sub numele de inducție magnetică. Exemple de astfel de fenomene sunt folosite în transformatoarele și generatoarele electrice. Acest concept se bazează pe legile lui Faraday ale inducției electromagnetice. Acolo, el afirmă că atunci când există o modificare a fluxului magnetic conectat la bobină, EMF indus în bobină este egal cu produsul dintre numărul de spire ale bobinei și viteza de modificare a fluxului.

ambreiaj de putere

Această componentă este necesară atunci când un dispozitiv nu poate transmite energie către alt dispozitiv.

O legătură magnetică este generată atunci când câmpul magnetic al unui obiect este capabil să inducă un curent electric cu alte dispozitive la îndemâna sa.

Se spune că două dispozitive sunt cuplate inductiv reciproc sau cuplate magnetic atunci când sunt proiectate astfel încât să aibă loc o schimbare a curentului atunci când un fir induce o tensiune la capetele celuilalt fir prin inducție electromagnetică. Acest lucru se datorează inductanței reciproce

Tehnologie

Cele două dispozitive, cuplate reciproc inductiv sau cuplate magnetic, sunt proiectate astfel încât modificarea curentului atunci când un fir induce o tensiune la capetele celuilalt fir este produsă prin inducție electromagnetică. Acest lucru se datorează inductanței reciproce.
Cuplajul inductiv este preferat datorită capacității sale de a funcționa fără fir, precum și rezistenței la șocuri.

Cuplarea inductivă rezonantă este o combinație de cuplare inductivă și rezonanță. Folosind conceptul de rezonanță, puteți face ca două obiecte să funcționeze în funcție de semnalele celuilalt.

După cum puteți vedea din diagrama de mai sus, rezonanța oferă inductanța bobinei. Condensatorul este conectat în paralel cu înfășurarea. Energia se va mișca înainte și înapoi între câmpul magnetic din jurul bobinei și câmpul electric din jurul condensatorului. Aici, pierderile de radiații vor fi minime.

Există și conceptul de comunicare ionizată wireless.

Este, de asemenea, fezabil, dar aici trebuie să depuneți puțin mai mult efort. Această tehnică există deja în natură, dar nu există nici un motiv pentru a o implementa, deoarece are nevoie de un câmp magnetic ridicat, de la 2,11 M/m. A fost dezvoltat de genialul om de știință Richard Volras, dezvoltatorul generatorului de vortex, care trimite și transmite energie termică pe distanțe mari, în special cu ajutorul unor colectori speciali. Cel mai simplu exemplu de astfel de conexiune este fulgerul.

Argumente pro şi contra

Desigur, această invenție are avantajele ei față de metodele cu fir și dezavantaje. Vă invităm să le luați în considerare.

Avantajele includ:

1. Absența totală a firelor;
2. Nu sunt necesare surse de alimentare;
3. Este eliminată necesitatea unei baterii;
4. Energia este transferată mai eficient;
5. Este semnificativ mai puțină întreținere necesară.

Dezavantajele includ următoarele:

• Distanța este limitată;
• câmpurile magnetice nu sunt atât de sigure pentru oameni;
• transmiterea fără fir a electricității, folosind microunde sau alte teorii, este practic imposibilă acasă și cu propriile mâini;
• cost ridicat de instalare.

Transmiterea fără fir a energiei electrice

Transmiterea fără fir a energiei electrice- o metodă de transmitere a energiei electrice fără utilizarea elementelor conductoare într-un circuit electric. Până la un an, au existat experimente de succes cu transmiterea energiei cu o putere de ordinul zecilor de kilowați în intervalul de microunde cu o eficiență de aproximativ 40% - în 1975 în Goldstone, California și în 1997 în Grand Bassin pe Reunion. Insula (rază de ordinul unui kilometru, cercetări în domeniul alimentării cu energie electrică a satului fără așezarea unui cablu rețele electrice). Principiile tehnologice ale unei astfel de transmisii includ inductiv (la distanțe scurte și puteri relativ scăzute), rezonant (utilizat în cardurile inteligente fără contact și cipuri RFID) și electromagnetic direcțional pentru distanțe și puteri relativ mari (în intervalul de la ultraviolete la microunde).

Istoria transmisiei de putere fără fir

• 1820 : André Marie Ampère a descoperit legea (numită ulterior după descoperitor, legea lui Ampère) care arată că un curent electric produce un câmp magnetic.
• 1831 Povestire: Michael Faraday a descoperit legea inducției, o lege de bază importantă a electromagnetismului.
• 1862 : Carlo Matteuchi a fost primul care a efectuat experimente privind transmisia și recepția utilizării inducției electrice bobine elicoidale plate.
• 1864 : James Maxwell a sistematizat toate observațiile, experimentele și ecuațiile anterioare în electricitate, magnetism și optică într-o teorie coerentă și o descriere matematică riguroasă a comportamentului câmpului electromagnetic.
• 1888 : Heinrich Hertz a confirmat existența câmpului electromagnetic. " Aparat pentru generarea unui câmp electromagnetic» Hertz era un transmițător cu „undă radio” cu scânteie UHF.
• 1891 : Nikola Tesla a îmbunătățit sursa de alimentare RF transmițătorul de unde Hertzian în brevetul său nr. 454.622, „Sistem de iluminat electric”.
• 1893 : Tesla demonstrează iluminarea fluorescentă fără fir într-un proiect pentru Expoziția Mondială Columbia din Chicago.
• 1894 : Tesla aprinde o lampă incandescentă fără fir la Fifth Avenue Laboratory, iar mai târziu la Houston Street Laboratory din New York City, prin „inducție electrodinamică”, adică prin inducție reciprocă rezonantă wireless.
• 1894 : Jagdish Chandra Bose aprinde de la distanță praful de pușcă și lovește clopoțelul folosind unde electromagnetice, arătând că semnalele de comunicare pot fi trimise fără fir.
• 1895 : A. S. Popov a demonstrat receptorul radio pe care l-a inventat la o întâlnire a Departamentului de Fizică al Societății Fizico-Chimice Ruse din 25 aprilie (7 mai)
• 1895 : Bosche transmite un semnal pe o distanță de aproximativ o milă.
• 1896 : Guglielmo Marconi depune cerere pentru inventarea radioului la 2 iunie 1896.
• 1896 R: Tesla transmite un semnal pe o distanță de aproximativ 48 de kilometri.
• 1897 : Guglielmo Marconi transmite un mesaj text în cod Morse pe o distanță de aproximativ 6 km folosind un transmițător radio.
• 1897 : Tesla depune primul dintre brevetele sale de transmisie wireless.
• 1899 : În Colorado Springs, Tesla scrie: „Eșecul metodei de inducție pare enorm în comparație cu metoda de excitare a încărcăturii pământului și aerului».
• 1900 : Guglielmo Marconi nu a putut obține un brevet pentru invenția radioului în Statele Unite.
• 1901 : Marconi transmite un semnal peste Oceanul Atlantic folosind aparatul Tesla.
• 1902 : Tesla c. Reginald Fessenden: Conflictul brevetului american nr. 21.701 "Sistem de transmisie a semnalului (fără fir). Aprinderea selectivă a lămpilor cu incandescență, elementelor logice electronice în general.
• 1904 : La Târgul Mondial din St. Louis este oferit un premiu pentru încercarea cu succes de a controla un motor de 0,1 CP al unui dirijabil. (75 W) de la puterea transmisă de la distanță pe distanțe mai mici de 100 de picioare (30 m).
• 1917 : Turnul Wardenclyffe, construit de Nikola Tesla pentru a efectua experimente de transmisie wireless de mare putere, este distrus.
• 1926 : Shintaro Uda și Hidetsugu Yagi publică primul articol " despre legătura direcțională direcționată cu câștig mare”, bine cunoscut sub numele de „antena Yagi-Uda” sau antena „canal de undă”.
• 1961 : William Brown publică un articol despre posibilitatea transferului de energie prin microunde.
• 1964 : William Brown și Walter Cronic demonstrează pe canal Știri CBS model de elicopter care primește toată energia de care are nevoie de la un fascicul de microunde.
• 1968 : Peter Glaser propune transmiterea fără fir a energiei solare din spațiu folosind tehnologia „Power Beam”. Aceasta este considerată prima descriere a unui sistem de putere orbital.
• 1973 : Primul sistem RFID pasiv din lume a fost demonstrat la Laboratorul Național Los Alamos.
• 1975 : Complexul de comunicații în spațiul adânc Goldstone experimentează cu transmisia de putere de zeci de kilowați.
• 2007 : O echipă de cercetare condusă de profesorul Marin Soljachich de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts a transmis fără fir pe o distanță de 2 m puterea suficientă pentru a aprinde un bec de 60 W, cu o eficiență de 60 W. 40%, folosind două bobine cu diametrul de 60 cm.
• 2008 : Bombardier oferă un nou produs de transmisie fără fir PRIMOVE, un sistem puternic pentru aplicații de tramvai și metrou ușor.
• 2008 : Intel reproduce experimentele lui Nikola Tesla în 1894 și ale grupului lui John Brown în 1988 privind transmisia de energie fără fir la lămpi cu incandescență eficiente în lumină. 75%.
• 2009 : Un consorțiu de companii interesate numit Wireless Power Consortium a anunțat finalizarea iminentă a unui nou standard industrial pentru încărcătoarele cu inducție de putere redusă.
• 2009 : Este introdusă o lanternă industrială care poate funcționa și reîncărca în siguranță fără contact într-o atmosferă saturată cu gaz inflamabil. Acest produs a fost dezvoltat de compania norvegiană Wireless Power & Communication.
• 2009 : Grupul Haier a introdus primul televizor LCD complet fără fir din lume, bazat pe cercetările profesorului Marin Soljacic privind transmisia de putere fără fir și interfața digitală wireless pentru acasă (WHDI).

Tehnologie (metoda cu ultrasunete)

Invenția studenților de la Universitatea din Pennsylvania. Pentru prima dată, instalația a fost prezentată publicului larg la The All Things Digital (D9) în 2011. Ca și în alte metode de transmitere fără fir a ceva, se folosesc un receptor și un transmițător. Emițătorul emite ultrasunete, receptorul, la rândul său, transformă ceea ce se aude în electricitate. În momentul prezentării, distanța de transmisie ajunge la 7-10 metri, este necesară o linie directă de vedere a receptorului și emițătorului. Dintre caracteristicile cunoscute - tensiunea transmisă ajunge la 8 volți, dar puterea curentului rezultată nu este raportată. Frecvențele ultrasonice utilizate nu au niciun efect asupra oamenilor. De asemenea, nu există dovezi ale efectelor negative asupra animalelor.

Metoda inducției electromagnetice

Tehnica de transmisie fără fir cu inducție electromagnetică folosește un câmp electromagnetic apropiat la distanțe de aproximativ o șesime dintr-o lungime de undă. Energia câmpului apropiat în sine nu este radiativă, dar încă apar unele pierderi radiative. În plus, de regulă, există și pierderi rezistive. Datorită inducției electrodinamice, un curent electric alternativ care curge prin înfășurarea primară creează un câmp magnetic alternativ care acționează asupra înfășurării secundare, inducând un curent electric în acesta. Pentru a obține o eficiență ridicată, interacțiunea trebuie să fie suficient de apropiată. Pe măsură ce înfășurarea secundară se îndepărtează de primară, tot mai mult câmp magnetic nu ajunge la înfășurarea secundară. Chiar și pe distanțe relativ scurte, cuplarea inductivă devine extrem de ineficientă, irosind o mare parte din energia transmisă.

Un transformator electric este cel mai simplu dispozitiv pentru transmisia de energie fără fir. Înfășurările primare și secundare ale unui transformator nu sunt conectate direct. Transferul de energie se realizează printr-un proces cunoscut sub numele de inducție reciprocă. Funcția principală a unui transformator este de a crește sau scădea tensiunea primară. Încărcătoarele fără contact pentru telefoane mobile și periuțele de dinți electrice sunt exemple de utilizare a principiului inducției electrodinamice. Aragazele cu inducție folosesc și ele această metodă. Principalul dezavantaj al metodei de transmisie wireless este raza sa extrem de scurtă. Receptorul trebuie să fie în imediata apropiere a transmițătorului pentru a comunica eficient cu acesta.

Utilizarea rezonanței crește ușor raza de transmisie. Cu inducția rezonantă, emițătorul și receptorul sunt reglate pe aceeași frecvență. Performanța poate fi îmbunătățită în continuare prin schimbarea formei de undă a curentului de antrenare de la forme de undă tranzitorii sinusoidale la nesinusoidale. Transferul de energie în impulsuri are loc pe mai multe cicluri. Astfel, o putere semnificativă poate fi transferată între două circuite LC reglate reciproc, cu un factor de cuplare relativ scăzut. Bobinele de transmisie și recepție, de regulă, sunt solenoizi cu un singur strat sau o bobină plată cu un set de condensatori care vă permit să reglați elementul de recepție la frecvența emițătorului.

O aplicație comună a inducției electrodinamice rezonante este încărcarea bateriilor în dispozitive portabile, cum ar fi computerele laptop și telefoanele mobile, implanturile medicale și vehiculele electrice. Tehnica de încărcare localizată folosește selecția unei bobine de transmisie adecvate într-o structură de înfășurare multistrat. Rezonanța este utilizată atât în ​​suportul de încărcare fără fir (bucla de transmisie), cât și în modulul receptor (încorporat în sarcină) pentru a asigura eficiența maximă a transferului de putere. Această tehnică de transmisie este potrivită pentru plăcuțele universale de încărcare fără fir pentru încărcarea electronicelor portabile, cum ar fi telefoanele mobile. Tehnica a fost adoptată ca parte a standardului de încărcare wireless Qi.

Inducția electrodinamică rezonantă este, de asemenea, utilizată pentru alimentarea dispozitivelor fără baterie, cum ar fi etichetele RFID și cardurile inteligente fără contact, precum și pentru a transfera energie electrică de la inductorul primar la rezonatorul elicoidal Tesla, care este, de asemenea, un transmițător wireless de energie electrică.

inducție electrostatică

Curentul alternativ poate fi transmis prin straturi ale atmosferei cu o presiune atmosferică mai mică de 135 mm Hg. Artă. Curentul circulă prin inducție electrostatică prin atmosfera inferioară la aproximativ 2-3 mile deasupra nivelului mării și prin flux ionic, adică conducție electrică printr-o regiune ionizată situată la o altitudine de peste 5 km. Fascicule verticale intense de radiații ultraviolete pot fi utilizate pentru a ioniza gazele atmosferice direct deasupra celor două terminale ridicate, rezultând în formarea de linii electrice cu plasmă de înaltă tensiune care conduc direct la straturile conductoare ale atmosferei. Ca urmare, între cele două terminale ridicate se formează un flux de curent electric, trecând în troposferă, prin aceasta și înapoi la celălalt terminal. Conductivitatea electrică prin straturile atmosferei devine posibilă datorită descărcării capacitive a plasmei într-o atmosferă ionizată.

Nikola Tesla a descoperit că electricitatea poate fi transmisă atât prin pământ, cât și prin atmosferă. În cursul cercetărilor sale, el a realizat aprinderea unei lămpi la distanțe moderate și a înregistrat transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi. Turnul Wardenclyffe a fost conceput ca un proiect comercial pentru telefonia wireless transatlantică și a devenit o adevărată demonstrație a posibilității de transmitere wireless a energiei electrice la scară globală. Instalarea nu a fost finalizată din cauza finanțării insuficiente.

Pământul este un conductor natural și formează un circuit conductor. Bucla de întoarcere se realizează prin troposfera superioară și stratosfera inferioară la o altitudine de aproximativ 4,5 mile (7,2 km).

Un sistem global de transmitere a energiei electrice fără fire, așa-numitul „World Wireless System”, bazat pe conductivitatea electrică ridicată a plasmei și conductivitatea electrică ridicată a pământului, a fost propus de Nikola Tesla la începutul anului 1904 și ar fi putut cauza Meteoritul Tunguska, rezultat dintr-un „scurtcircuit” între o atmosferă încărcată și pământ.

Sistem wireless la nivel mondial

Primele experimente ale celebrului inventator sârb Nikola Tesla au vizat propagarea undelor radio obișnuite, adică unde hertziene, unde electromagnetice care se propagă prin spațiu.

În 1919, Nikola Tesla a scris: „Se presupune că am început să lucrez la transmisia fără fir în 1893, dar de fapt mi-am petrecut ultimii doi ani cercetând și proiectând aparate. Mi-a fost clar încă de la început că succesul poate fi obținut printr-o serie de decizii radicale. Generatoarele de înaltă frecvență și oscilatoarele electrice urmau să fie create mai întâi. Energia lor trebuia transformată în transmițătoare eficiente și primită la distanță de receptori corespunzători. Un astfel de sistem ar fi eficient dacă orice interferență externă este exclusă și este asigurată exclusivitatea sa deplină. De-a lungul timpului, însă, mi-am dat seama că, pentru ca dispozitivele de acest gen să funcționeze eficient, ele trebuie proiectate ținând cont de proprietățile fizice ale planetei noastre.

Una dintre condițiile pentru crearea unui sistem wireless la nivel mondial este construcția de receptoare rezonante. Un rezonator elicoidal cu bobină Tesla cu împământare și un terminal ridicat pot fi utilizate ca atare. Tesla a demonstrat personal în mod repetat transmiterea fără fir a energiei electrice de la bobina Tesla de transmitere la recepție. Acesta a devenit parte a sistemului său de transmisie fără fir (brevetul S.U.A. nr. 1.119.732, Apparatus for Transmitting Electrical Power, 18 ianuarie 1902). Tesla și-a propus să instaleze peste treizeci de stații de recepție și de transmisie în întreaga lume. În acest sistem, bobina de preluare acționează ca un transformator coborâtor cu un curent de ieșire ridicat. Parametrii bobinei de transmisie sunt identici cu bobinei de recepție.

Scopul sistemului Worldwide Wireless de la Tesla a fost de a combina transmisia de energie cu transmisia și comunicațiile fără fir direcționale, ceea ce ar elimina numeroasele linii electrice de înaltă tensiune și ar facilita interconectarea instalațiilor de generare electrică la scară globală.

Vezi si

• fascicul de energie

Note

1. „Electricitate la Expoziția Columbian”, de John Patrick Barrett. 1894, pp. 168-169
2. Experimente cu curenți alternativi de frecvență foarte mare și aplicarea lor la metodele de iluminare artificială, AIEE, Columbia College, N.Y., 20 mai 1891
3. Experimente cu curenți alternativi de înaltă potențial și de înaltă frecvență, adresa IEE, Londra, februarie 1892
4. On Light and Other High Frequency Phenomena, Franklin Institute, Philadelphia, februarie 1893 și National Electric Light Association, St. Louis, martie 1893
5. Lucrarea lui Jagdish Chandra Bose: 100 de ani de cercetare a undelor mm
6. Jagadish Chandra Bose
7. Nikola Tesla despre munca sa cu curenții alternativi și aplicarea lor la telegrafia fără fir, telefonie și transmisie de putere, pp. 26-29. (Engleză)
8. 5 iunie 1899, Nikola Tesla Note de primăvară din Colorado 1899-1900, Nolit, 1978 (engleză)
9. Nikola Tesla: Arme ghidate și tehnologie computerizată
10. Electricianul(Londra), 1904 (engleză)
11. Scanarea trecutului: o istorie a ingineriei electrice din trecut, Hidetsugu Yagi
12. Un studiu al elementelor de transmisie a puterii prin fascicul de microunde, în 1961 IRE Int. Conf. Rec., vol.9, partea 3, pp.93-105
13. Teoria și tehnicile IEEE cu microunde, Cariera distinsă a lui Bill Brown
14. Puterea de la soare: viitorul său, Science Vol. 162, pp. 957-961 (1968)
15. Brevet pentru energia solară prin satelit
16. Istoria RFID
17. Inițiativa pentru energia solară spațială
18. Transmisia de energie fără fir pentru satelitul de energie solară (SPS) (al doilea proiect de N. Shinohara), Workshop de energie solară spațială, Institutul de Tehnologie din Georgia
19. W. C. Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on September, 1984, v. 32 (9), pp. 1230-1242 (engleză)
20. Transfer de putere fără fir prin rezonanțe magnetice puternic cuplate. Știință (7 iunie 2007). Arhivat,
    A câștigat o nouă metodă de transmitere fără fir a energiei electrice (rus.). MEMBRANA.RU (8 iunie 2007). Arhivat din original pe 29 februarie 2012. Consultat la 6 septembrie 2010.
21. Tehnologia Bombardier PRIMOVE
22. Intel își imaginează puterea wireless pentru laptopul tău
23. specificația pentru electricitate fără fir se apropie de finalizare
24. TX40 și CX40, lanternă și încărcător aprobate Ex
25. Televizorul HDTV wireless al lui Haier nu are fire, profil svelt (video) (engleză),
    Electricitatea fără fir și-a uimit creatorii (ruși). MEMBRANA.RU (16 februarie 2010). Arhivat din original pe 26 februarie 2012. Consultat la 6 septembrie 2010.
26. Eric Giler demonstrează electricitate fără fir | Video pe TED.com
27. „Nikola Tesla și diametrul pământului: o discuție despre unul dintre multele moduri de funcționare ale turnului Wardenclyffe”, K. L. Corum și J. F. Corum, Ph.D. 1996
28. William Beaty, Yahoo Wireless Energy Transmission Tech Group Message #787 , retipărit în TEORIA TRANSMISIEI FĂRĂ FĂRĂ .
29. Stai, James R., Istoria antică și modernă a propagării EM Ground-Wave," Revista IEEE Antenne și Propagare, Vol. 40, nr. 5 octombrie 1998.
30. SISTEM DE TRANSMISIE A ENERGIEI ELECTRICE, sept. 2, 1897, S.U.A. Brevetul nr. 645.576, mar. 20, 1900.

31. Trebuie să spun aici că atunci când am depus cererile din 2 septembrie 1897, pentru transmiterea energiei în care era dezvăluită această metodă, mi-a fost deja clar că nu aveam nevoie să am terminale la o altitudine atât de mare, dar am Niciodată, deasupra semnăturii mele, nu am anunțat nimic despre care nu am dovedit mai întâi. Acesta este motivul pentru care nicio afirmație a mea nu a fost vreodată contrazisă, și nu cred că va fi, pentru că ori de câte ori public ceva îl parcurg mai întâi prin experiment, apoi din experiment calculez, iar când am teoria și practica se întâlnesc. Anunț rezultatele.

    La vremea aceea eram absolut sigur că voi putea monta o fabrică comercială, dacă nu puteam face altceva decât ceea ce făcusem în laboratorul meu de pe strada Houston; dar calculasem deja și am constatat că nu am nevoie de înălțimi mari pentru a aplica această metodă. Brevetul meu spune că distrug atmosfera „la sau lângă” terminal. Dacă atmosfera mea conducătoare este la 2 sau 3 mile deasupra fabricii, consider că acest lucru este foarte aproape de terminal în comparație cu distanța terminalului meu de recepție, care poate fi peste Pacific. Aceasta este pur și simplu o expresie. . . .

32. Nikola Tesla despre munca sa cu curenții alternativi și aplicarea acestora la telegrafia fără fir, telefonie și transmisia de energie