Bežični prijenos električne energije prema Teslinoj teoriji. Bežična struja zadivljuje svoje kreatore

Otkrio je zakon (po Amperovom zakonu nazvan po otkrivaču) koji pokazuje da električna struja stvara magnetsko polje.

• V 2007 godine, istraživačka grupa na čelu sa profesorkom Marinom Soljačič iz bežičnog prenosa energije na udaljenosti od 2 m snage dovoljnom za sjaj sijalice od 60 vati, sa efikasnošću od 40%, koristeći dva namotaja prečnika 60 cm.
• V 2008 Bombardier je predstavio bežični sistem prijenosa energije nazvan primove za upotrebu u tramvajima i lakim željezničkim motorima.
• V 2008 U 2006. godini zaposleni u Intelu reproducirali su eksperimente Nikole Tesle 1894. godine i eksperimente grupe John Brown-a 1988. na bežičnom prijenosu energije za sjaj žarulja sa žarnom niti sa efikasnošću od 75%.
• V 2009 Prije nekoliko godina, konzorcij zainteresiranih kompanija pod nazivom Wireless Power Consortium razvio je bežični standard snage niske struje pod nazivom "". Qi se počeo koristiti u prijenosnoj tehnologiji.
• V 2009 Norveška kompanija Wireless Power & Communication predstavila je 2006. godine industrijsku baterijsku lampu koju je razvila, sposobnu za siguran rad i punjenje na beskontaktni način u atmosferi zasićenoj zapaljivim plinom.
• V 2009 Grupacija Haier predstavila je prvi na svijetu potpuno bežični LCD TV zasnovan na istraživanju profesorice Marine Solyachich o bežičnom prijenosu energije i bežičnom kućnom digitalnom sučelju (WHDI).
• V 2011 Wireless Power Consortium počeo je širiti Qi standard za srednje struje.
• V 2012 Počeo je sa radom privatni peterburški muzej "Grand Model Rusija" u kojem su minijaturni modeli automobila dobijali napajanje bežično preko makete kolovoza.
• V 2015 godine, naučnici sa Univerziteta Washington otkrili su da se električna energija može prenositi putem Wi-Fi tehnologije.

Tehnologije

Ultrazvučna metoda

Ultrazvučnu metodu prenošenja energije izmislili su studenti na Univerzitetu Pensilvanije i prvi put predstavili široj javnosti na The All Things Digital (D9) 2011. godine. Kao i kod drugih metoda bežičnog odašiljanja nečega, korišteni su prijemnik i predajnik. Predajnik je emitovao ultrazvuk; prijemnik je zauzvrat pretvarao zvučno u električnu energiju. U vrijeme prezentacije, udaljenost prijenosa je dostizala 7-10 metara, te je bila potrebna direktna vidljivost prijemnika i predajnika. Prenošeni napon je dostigao 8 volti; rezultujuća amperaža se ne prijavljuje. Korištene ultrazvučne frekvencije nemaju efekta na ljude. Također nema informacija o negativnim efektima ultrazvučnih frekvencija na životinje.

Metoda elektromagnetne indukcije

Bežični prijenos energije putem elektromagnetne indukcije koristi blisko elektromagnetno polje na udaljenostima od oko jedne šestine valne dužine. Energija bliskog polja sama po sebi ne zrači, ali se javljaju neki gubici radijacije. Osim toga, po pravilu se javljaju i otporni gubici. Zbog elektrodinamičke indukcije, naizmjenična električna struja koja teče kroz primarni namotaj stvara naizmjenično magnetsko polje koje djeluje na sekundarni namotaj, indukujući električnu struju u njemu. Da bi se postigla visoka efikasnost, interakcija mora biti dovoljno bliska. Kako se sekundarni namotaj udaljava od primarnog, sve više i više magnetnog polja ne stiže do sekundara. Čak i na relativno kratkim udaljenostima, induktivna sprega postaje vrlo neefikasna, trošeći veliki dio energije koja se prenosi.

Električni transformator je najjednostavniji uređaj za bežični prijenos energije. Primarni i sekundarni namotaji transformatora nisu direktno povezani. Prijenos energije odvija se kroz proces poznat kao međusobna indukcija. Glavna funkcija transformatora je povećanje ili smanjenje primarnog napona. Beskontaktni punjači za mobilne telefone i električne četkice za zube su primjeri korištenja principa elektrodinamičke indukcije. Indukcijske ploče za kuhanje također koriste ovu metodu. Glavni nedostatak metode bežičnog prijenosa je izuzetno mali domet. Prijemnik mora biti u neposrednoj blizini odašiljača kako bi mogao učinkovito komunicirati s njim.

Upotreba rezonancije neznatno povećava domet prijenosa. Sa rezonantnom indukcijom, predajnik i prijemnik su podešeni na istu frekvenciju. Performanse se mogu dodatno poboljšati promjenom valnog oblika struje pogona sa sinusoidnog na nesinusoidne tranzijentne valne oblike. Impulsni prijenos energije odvija se u nekoliko ciklusa. Dakle, značajna snaga se može prenijeti između dva međusobno podešena LC kola sa relativno niskim koeficijentom spajanja. Zavojnice za prijenos i prijem, u pravilu, su jednoslojni solenoidi ili ravna spirala sa skupom kondenzatora koji vam omogućuju podešavanje prijemnog elementa na frekvenciju odašiljača.

Uobičajena primjena rezonantne elektrodinamičke indukcije je punjenje baterija prijenosnih uređaja kao što su laptop računari i mobilni telefoni, medicinski implantati i električna vozila. Tehnika lokaliziranog punjenja koristi odabir odgovarajuće zavojnice predajnika u strukturi niza višeslojnih namotaja. Rezonancija se koristi i u panelu za bežično punjenje (predajni krug) i u modulu prijemnika (ugrađen u opterećenje) kako bi se maksimizirala efikasnost prijenosa energije. Ova tehnika prijenosa je prikladna za univerzalne ploče za bežično punjenje za punjenje prijenosne elektronike kao što su mobilni telefoni. Tehnika je usvojena kao dio Qi standarda bežičnog punjenja.

Rezonantna elektrodinamička indukcija se koristi i za napajanje uređaja koji nemaju baterije, kao što su RFID oznake i beskontaktne pametne kartice, te za prijenos električne energije od primarnog induktora do vijčanog rezonatora Teslinog transformatora, koji je ujedno i bežični predajnik električne energije.

Elektrostatička indukcija

Laserska metoda

U slučaju da se valna dužina elektromagnetnog zračenja približi vidljivom području spektra (od 10 μm do 10 nm), energija se može prenijeti pretvaranjem u laserski snop, koji se potom može usmjeriti na fotoćeliju prijemnika.

Laserski prijenos energije ima niz prednosti u odnosu na druge metode bežičnog prijenosa:

• prijenos energije na velike udaljenosti (zbog male vrijednosti ugla divergencije između uskih zraka monokromatskog svjetlosnog vala);
• jednostavnost upotrebe za male proizvode (zbog male veličine lasera u čvrstom stanju - fotoelektrične poluvodičke diode);
• odsustvo radio frekvencijskih smetnji za postojeće komunikacione uređaje kao što su Wi-Fi i mobilni telefoni (laser ne stvara takve smetnje);
• mogućnost kontrole pristupa (samo prijemnici osvijetljeni laserskim snopom mogu primiti električnu energiju).

Ova metoda također ima niz nedostataka:

• pretvaranje niskofrekventnog elektromagnetnog zračenja u visokofrekventno zračenje, koje je svjetlo, je neefikasno. Pretvaranje svetlosti nazad u električnu energiju je takođe neefikasno, jer efikasnost solarnih ćelija dostiže 40-50%, iako je efikasnost konverzije monohromatskog svetla mnogo veća nego kod solarnih panela;
• gubici u atmosferi;
• potreba za linijom vidljivosti između predajnika i prijemnika (kao kod mikrovalnog prijenosa).

Tehnologija laserskog prijenosa energije prvenstveno je istražena u razvoju novih sistema naoružanja i u zrakoplovnoj industriji, a trenutno se razvija za komercijalnu i potrošačku elektroniku u uređajima male snage. Potrošački bežični sistemi za prijenos energije moraju ispuniti zahtjeve za lasersku sigurnost prema IEC 60825. Da bi se bolje razumjeli laserski sistemi, treba imati na umu da širenje laserskog snopa mnogo manje ovisi o difrakcijskim ograničenjima, jer prostorno i spektralno usklađivanje lasera omogućava povećati radnu snagu i udaljenost, kako talasna dužina utiče na fokusiranje.

NASA Dryden Flight Research Center demonstrirao je let lake bespilotne letjelice koju pokreće laserski snop. Time je dokazana mogućnost periodičnog punjenja pomoću laserskog sistema bez potrebe sletanja aviona.

Naizmjenična struja se može prenositi kroz slojeve atmosfere koji imaju atmosferski pritisak manji od 135 mm Hg. Art. Struja teče pomoću elektrostatičke indukcije kroz donju atmosferu na oko 2-3 milje (3,2-4,8 kilometara) iznad nivoa mora i zbog protoka jona, odnosno električne provodljivosti, kroz jonizovanu oblast koja se nalazi na nadmorskoj visini iznad 5 km. Intenzivni vertikalni snopovi ultraljubičastog zračenja mogu se koristiti za jonizaciju atmosferskih plinova direktno iznad dva uzdignuta terminala, što rezultira plazma visokonaponskim dalekovodima koji vode direktno do provodnih slojeva atmosfere. Kao rezultat, električna struja se stvara između dva uzdignuta terminala, koja prolazi do troposfere, kroz nju i nazad do drugog terminala. Električna provodljivost kroz slojeve atmosfere omogućena je kapacitivnim pražnjenjem plazme u jonizovanoj atmosferi.

Nikola Tesla je otkrio da se električna energija može prenositi i kroz zemlju i kroz atmosferu. U toku svog istraživanja postigao je paljenje lampe na umjerenim udaljenostima i snimio prijenos električne energije na velike udaljenosti. Wardencliff Tower je zamišljen kao komercijalni projekat transatlantske bežične telefonije i postao je prava demonstracija mogućnosti bežičnog prijenosa energije na globalnoj razini. Instalacija nije završena zbog nedovoljnih finansijskih sredstava.

Zemlja je prirodni provodnik i čini jedno provodno kolo. Povratna petlja se ostvaruje kroz gornju troposferu i donju stratosferu na nadmorskoj visini od oko 4,5 milja (7,2 km).

Globalni sistem za prenos električne energije bez žica, tzv. World Wireless System, zasnovan na visokoj električnoj provodljivosti plazme i visokoj električnoj provodljivosti zemlje, predložio je Nikola Tesla početkom 1904. godine i mogao je izazvati Tunguska meteorit, koji je nastao kao rezultat "kratkog spoja" između nabijene atmosfere i zemlje.

Svjetski bežični sistem

Rani eksperimenti poznatog srpskog pronalazača Nikole Tesle ticali su se širenja običnih radio talasa, odnosno Herc talasa, elektromagnetnih talasa koji se šire u svemiru.

Nikola Tesla je 1919. pisao: „Smatra se da sam počeo da radim na bežičnom prenosu 1893. godine, ali sam se zapravo prethodne dve godine bavio istraživanjem i projektovanjem opreme. Od samog početka mi je bilo jasno da se nizom radikalnih rješenja može postići uspjeh. Prvo su morali biti stvoreni visokofrekventni generatori i električni oscilatori. Njihova energija je morala biti pretvorena u efikasne predajnike i primljena na daljinu odgovarajućim prijemnicima. Takav sistem bi bio efikasan u slučaju isključivanja bilo kakvog vanjskog uplitanja i osiguranja njegove potpune ekskluzivnosti. S vremenom sam, međutim, shvatio da bi uređaji ove vrste radili efikasno, moraju biti dizajnirani uzimajući u obzir fizička svojstva naše planete."

Jedan od uslova za stvaranje svetskog bežičnog sistema je izgradnja rezonantnih prijemnika. Kao takvi se mogu koristiti uzemljeni rezonator Tesline zavojnice i povišeni terminal. Tesla je lično u više navrata demonstrirao bežični prenos električne energije od Teslinog predajnog do prijemnog namotaja. Ovo je postalo dio njegovog sistema bežičnog prijenosa (američki patent br. 1,119,732, od 18. januara 1902., "Aparat za prijenos električne energije"). Tesla je predložio instaliranje više od trideset predajnih i prijemnih stanica širom svijeta. U ovom sistemu, prijemni kalem deluje kao opadajući transformator sa velikom izlaznom strujom. Parametri predajne zavojnice su identični prijemnom.

Teslin globalni bežični sistem imao je za cilj da kombinuje prenos energije sa radio emitovanjem i usmerenom bežičnom komunikacijom, eliminišući mnoge visokonaponske dalekovode i olakšavajući međusobno povezivanje električnih generatora na globalnom nivou.

vidi takođe

• WiTricity

Bilješke (uredi)

1. "Struja na Columbian Exposition", John Patrick Barrett. 1894, str. 168-169 (eng.)
2. Eksperimenti s naizmjeničnim strujama vrlo visoke frekvencije i njihova primjena na metode umjetnog osvjetljenja, AIEE, Columbia College, N.Y., 20. maja 1891.
3. Eksperimenti s naizmjeničnim strujama visokog potencijala i visoke frekvencije, IEE adresa, London, februar 1892. (engleski)
4. O svjetlosti i drugim visokofrekventnim fenomenima, Franklin Institute, Philadelphia, februar 1893. i National Electric Light Association, St. Louis, mart 1893
5. Rad Jagdisha Chandre Bosea: 100 godina istraživanja mm talasa
6. Jagadish Chandra Bose
7. Nikola Tesla o radu sa naizmeničnim strujama i njihovoj primeni u bežičnoj telegrafiji, telefoniji i prenosu energije, pp. 26-29. (engleski)
8. 5. juna 1899. Nikola Tesla Kolorado prolećne note 1899-1900, Nolit, 1978 (engleski)
9. Nikola Tesla: vođeno oružje i kompjuterska tehnologija (inž.)
10. Električar(London), 1904 (eng.)
11. Skeniranje prošlosti: Istorija elektrotehnike iz prošlosti, Hidetsugu Yagi
12. Tetelbaum S.I. O bežičnom prijenosu električne energije na velike udaljenosti korištenjem radio valova // Električna energija. - 1945. - br. 5. - S. 43-46.
13. A. A. Kostenko Kvazioptika: povijesna pozadina i moderni razvojni trendovi // Radiofizika i radioastronomija. - 2000. - T. 5, br. 3. - S. 231.
14. Pregled elemenata prijenosa snage mikrovalnim snopom, 1961. IRE Int. Konf. Preporuka, tom 9, dio 3, str. 93-105 (engleski)
15. IEEE Mikrovalna teorija i tehnike, istaknuta karijera Billa Browna
16. Power from the Sun: Its Future, Science Vol. 162, str. 957-961 (1968)
17. Solar Power Satellite patent
18. Istorija RFID
19. Space Solar Energy Initiative (eng.)
20. Bežični prijenos energije za satelite solarne energije (SPS) (Drugi nacrt N. Shinohara), Radionica za svemirsku solarnu energiju, Georgia Institute of Technology (eng.)
21. W. C. Brown: Istorija prenosa energije radio talasima: Mikrotalasna teorija i tehnike, IEEE Transakcije u septembru 1984, v. 32 (9), str. 1230-1242 (engleski)
22. Bežični prijenos energije putem snažno spregnutih magnetnih rezonancija(engleski). Nauka (7. jun 2007). Pristupljeno 6. septembra 2010. Arhivirano 29. februara 2012.,
    Pokrenut je novi način bežičnog prijenosa električne energije (ruski)... MEMBRANA.RU (8. jun 2007.). Pristupljeno 6. septembra 2010. Arhivirano 29. februara 2012.
23. Bombardier PRIMOVE Technology
24. Intel zamišlja bežično napajanje za vaš laptop
25. specifikacija bežične električne energije pri kraju
26. Globalni Qi standard pokreće bežično punjenje - HONG KONG, sept. 2 / PRNewswire /
27. TX40 i CX40, baklja i punjač s odobrenjem Ex
28. Haierovom bežičnom HDTV-u nedostaju žice, vitki profil (video) (engleski),
    Bežična struja zadivljuje svoje kreatore (ruski)... MEMBRANA.RU (16. februar 2010.). Pristupljeno 6. septembra 2010.

Predstavljamo uređaj za prenos električne energije bez žica sa efikasnošću od oko 100%. U budućnosti će se dokazati vrijednost efikasnosti od ≈ 100% i, naravno, ovu vrijednost ćemo demonstrirati našim eksperimentalnim uređajem.

Važnost problema bežičnog prenosa električne energije je nesumnjiva - prevazilaženje prirodnih barijera (rijeke, planine i doline); rezervno napajanje, elektrotransport, rješavanje niza problema bežičnog napajanja kućnih i industrijskih uređaja itd. - sve su to elementi imenovanog problema.

Malo istorije

Prvi put je problem bežičnog prenosa električne energije u osvit prošlog veka identifikovao N. Tesla. Njegov demonstracioni uređaj bio je zasnovan na metodi zračenja i prijema elektromagnetnih talasa otvorenim rezonantnim krugom, koji sadrži antenu - kapacitivnost i zavojnicu žice - induktivnost. Karakteristični pokazatelji Teslinog uređaja su: efikasnost = 4%, daljina prenosa - 42 km, maksimalna dimenzija tornja-antene - 60 m, talasna dužina - 2000 m. Bitno je da se u Teslinom uređaju planeta Zemlja posmatra kao jedna žica u prijenosu električne energije, budući da emisija i prijem tako dugih talasa bez uzemljenja nisu efikasni.

Nakon Teslinih eksperimenata, tokom prošlog dvadesetog veka, svi pokušaji da se izvede bežični prenos električne energije sa prihvatljivom efikasnošću bili su neuspešni.

U tekućoj deceniji izveštaji se direktno ili indirektno izveštavaju na Tehnološkom univerzitetu u Masačusetsu pod vođstvom M. Soljačiča. Njihov rad se zasniva na poznatoj indukciji, uz pomoć magnetnog polja, metodi prenosa električne energije, koju provode rezonantni ravni induktori. Ova metoda idealno obezbeđuje efikasnost od 50%, sa daljinom prenosa koja je srazmerna dimenzijama antenskih zavojnica. Karakteristični pokazatelji njihovog demonstracionog uređaja su: efikasnost ≈ 40%, daljina prenosa - 2 m, veličina namotaja antene - 0,6 m, talasna dužina - 30 m.

Energetski zatvoren sistem

U našem uređaju, kao i u Teslinom uređaju, nosilac energije su elektromagnetski talasi, tj. na snazi ​​je dobro poznati Poyntingov vektor.

Teorijski je potkrijepljeno i eksperimentalno potvrđeno: predajne i prijemne antene uređaja za bežični prijenos snage čine energetski zatvoreni sistem, koji djelimično uključuje energiju Zemljinog elektromagnetnog polja; Pobuđivanjem (aktivacijom) Zemljinog elektromagnetnog polja u ovom sistemu, električna energija se prenosi sa predajne antene na prijemnu antenu sa efikasnošću od ≈ 100% (slika 1).

Fig. 1

Fig. 2

Koristeći ovu antenu, lako je formulirati problem čije će rješenje osigurati prijenos električne energije bez žica:

1. Predajne i prijemne antene moraju pobuđivati ​​(aktivirati) Zemljino elektromagnetno polje u lokalnom (ograničenom) području svemira;

2. Pobuđeno elektromagnetno polje Zemlje takođe mora biti lokalno u prostoru i ne trošiti energiju (mora biti stajaći elektromagnetski talas između predajne i prijemne antene).

Rješenje ovog problema je nerealno sa antenama kreiranim na osnovu prostornih prikaza Euklidove geometrije sa svojim poznatim 5. postulatom - postulatom paralelnih linija. Ovaj postulat u školskim udžbenicima glasi: kroz tačku koja ne leži na datoj pravoj može se povući samo jedna prava paralelna datoj.

sl. 3

Znamenitost ovog postulata je da, počevši od 1. čl. Kr., tokom 2000 godina najbolji umovi svijeta su bezuspješno pokušavali da to dokažu kao teoremu. I tako je 1826. godine Rus Lobačevski iznio osnove svoje geometrije, u kojoj je 5. postulat Euklidove geometrije formuliran, zapravo, njegovom negacijom: kroz tačku koja ne leži na ovoj pravoj možete povući najmanje dvije prave paralelne sa datom.

sl. 4

I iako ovaj postulat nije baš u skladu s našim prostornim konceptima, geometrija Lobačevskog je konzistentna i redovno služi fizičarima u posljednje vrijeme. Na primjer, geometrija Lobačevskog uključena je u opis ogromnog broja fenomena od vibracija u mehaničkim prijenosnim linijama do interakcije elementarnih čestica i procesa u membrani žive ćelije.

Pseudosphere

Istina, do 1863. godine, skoro 40 godina, geometrija Lobačevskog se doživljavala kao nešto što nije povezano sa stvarnošću. Ali, 1863. godine italijanski matematičar Beltrami je ustanovio da se sva svojstva ravni geometrije Lobačevskog ostvaruju na površini pseudosfere - geometrijskog tela čija su svojstva ista ili suprotna osobinama sfere. Fig. 5 prikazuje pseudosferu, a Sl. 6 njegova generatriksa je traktrisa sa asimptotom X'X. Ako su poluprečnici velikih krugova (paralela) pseudosfere i sfere jednaki, zapremine i površine njihovih površina mogu se kvantitativno uporediti.

sl. 5

sl. 6

Antene našeg uređaja su napravljene u obliku polu-pseudosfera; demonstriramo uređaj sa sledećim karakteristikama: efikasnost = 100%, daljina prenosa - 1,8 m, maksimalna veličina namotaja antene - 0,2 m, talasna dužina - 500 m, uzemljenje je opciono.

Ovdje treba napomenuti da je ukupnost gore navedenih karakteristika demonstracionog uređaja u suprotnosti s osnovama klasične elektrodinamike - radiotehnike.

Koja svojstva polu-pseudosfernih antena obezbeđuju takve karakteristike našeg uređaja?

Među više od deset izvanrednih svojstava pseudosfere, pažnju zaslužuju prije svega sljedeće:

Beskonačno produženo tijelo pseudosfere u prostoru ima konačan volumen i konačnu površinu.

Upravo ovo svojstvo pseudosfere omogućava korišćenje polupseudosfernih antena za stvaranje konačnog, prostorno ograničenog, energetski zatvorenog sistema, što je neophodan uslov za prenos energije iz efikasnosti = 100%.

Drugi fundamentalni problem, koji je riješen u našem uređaju, tiče se okoline koja ispunjava pomenuti energetski zatvoreni sistem. Suština je da se samo u kvantnoj elektrodinamici, čiji su plod laseri i maseri, medij smatra aktivnim. Naprotiv, u klasičnoj elektrodinamici, medij se odnosi na pasivne objekte; povezuje se sa slabljenjem, gubitkom elektromagnetne energije tokom širenja.

Nevjerovatno je, ali istinito, u našem uređaju postoji aktivacija električnog i magnetskog polja Zemlje. Ova polja su objekti okruženja u našem uređaju, jer ispunjavaju pomenuti energetski zatvoreni sistem. Aktivacija ovog okruženja je također posljedica svojstava pseudosfere.

Suština je da su sve tačke na površini pseudosfere, kako matematičari kažu, hiperbolne, diskontinuirane u prostoru. Što se tiče polupseudosfernih antena našeg uređaja, ovo je ekvivalentno diskontinuitetima, kvantizaciji električnih i magnetnih polja u svakoj tački žice za namotaje namotaja polupseudosfernih antena. To dovodi do elektromagnetnih smetnji - talasa čija je dužina srazmerna prečniku žice za namotaje zavojnica polupseudosfernih antena, tj. u praksi, dužina takvih talasa je reda veličine 1 mm ili manje. Takvi elektromagnetski valovi, kako svjedoči teorija i praksa, u stanju su, polarizacijom molekula zraka ili direktno, da aktiviraju Zemljino elektromagnetno polje i na taj način nadoknade gubitak elektromagnetne energije na putu njenog prijenosa u našem uređaju. Ovo je takođe neophodno da se objasni efikasnost = 100%.

I ne samo to, deklarisali smo generator viška elektromagnetne energije čiji je koeficijent konverzije energije (KPI) veći od 400%; one. uporedivi sa KPI-jem poznatih toplotnih pumpi.

I o posljednjem, trećem zadatku, koji je riješen u našem uređaju.

Dobro je poznato da se energija u svemiru prenosi samo putujućim elektromagnetnim talasom, talasom u kojem su električno i magnetsko polje u fazi. Ovaj uslov se ne može ostvariti na udaljenosti od 1,8 m na talasnoj dužini od 500 m. Ali takođe je poznato da se brzina putujućeg elektromagnetnog talasa duž pravog ili zakrivljenog provodnika usporava i smanjuje u poređenju sa brzinom u slobodnom prostoru. ; talasna dužina se takođe smanjuje. Ovaj efekat se široko koristi u elektrotehnici u takozvanim sporotalasnim sistemima. Smanjenje talasne dužine u ovim sistemima kreće se od desetinki jedinice sa ravnim žicama do 30 jedinica sa zakrivljenim (spiralnim) žicama.

To je efekat usporavanja, smanjenja talasne dužine koji nam omogućava da formiramo putujući talas na malim udaljenostima u našem uređaju.

Zaista, talasna dužina našeg demonstracionog uređaja smanjena je na gore pomenutu dužinu , koji u našem uređaju formira elektromagnetni talas koji pokreće energiju. Faktor smanjenja talasa u ovom slučaju je jedinice. Tako ogromno smanjenje talasne dužine takođe objašnjava eksperimentalnu činjenicu da naš uređaj radi efikasno čak i bez uzemljenja predajnika i prijemnika električne energije.

Još jedno nevjerovatno svojstvo pseudosfere uključeno je u rad našeg uređaja:

zapremina pseudosfere je polovina zapremine sfere, dok su površine njihovih površina jednake.

Iz ovog svojstva proizlazi da zapremina sfere, ograničena sopstvenom površinom, sadrži dva volumena pseudosfere, ograničenu sa dve kombinovane odgovarajuće površine i trećom površinom navedene sfere. Ovo nam omogućava da predstavimo zapreminu sfere oko Zemlje, ispunjenu električnim i magnetskim poljem Zemlje, dva volumena pseudosfere i, od kojih je svaki ograničen površinama i sadrži polovinu električnih i magnetskih polja Zemlja (slika 7). S obzirom na ovu činjenicu i činjenicu da je naš uređaj neizbježan samo na jednoj strani zemlje, tvrdi se da antene našeg uređaja stupaju u interakciju samo sa polovinom Zemljinih električnih i magnetskih polja. Istovremeno, ne treba pretpostaviti da je druga polovina ovih polja neaktivna. Sljedeće je uvjerljivo o tome.

sl. 7

Podsjetimo da je većina zakona fizike formulirana za inercijalne referentne sisteme u kojima je vrijeme nebitno (apsolutno), prostor izotropan, brzina pravolinijskog kretanja elektromagnetnih valova (svjetlosti) apsolutna, itd. U okviru inercijalnih referentnih sistema poznato je da u slobodnom prostoru, kada se putujući elektromagnetski talas reflektuje, nastaje stajaći talas u kojem se razlikuju odvojeno stojeći električni talas i odvojeno stojeći magnetni talas. Kada je dužina putujućeg talasa jednaka, dužine stajaćeg električnog i magnetnog talasa jednake su polovini dužine putujućeg, tj. ... Takođe je bitno da period ovih stajaćih talasa bude jednak periodu putujućeg talasa, tj. , budući da se period stajaćeg talasa sastoji od zbira dva poluperioda direktnog i reflektovanog polutalasa.

Činjenica da se izračunava, a ne eksperimentalno određuje, veličina sa tačnošću koja zavisi od tačnosti određivanja dužine dana na Zemlji omogućava potpuno novi pogled na niz problema u fizici.

Prema istoriji, revolucionarni tehnološki projekat je zamrznut zbog Teslinog nedostatka adekvatnih finansijskih mogućnosti (ovaj problem je progonio naučnika skoro sve vreme dok je radio u Americi). Uopšteno govoreći, glavni pritisak na njega vršio je drugi pronalazač – Tomas Edison i njegove kompanije koje su promovisale DC tehnologiju, dok se Tesla bavio naizmeničnom strujom (tzv. „Rat struja“). Istorija je sve postavila na svoje mjesto: sada se naizmjenična struja koristi u gradskim elektroenergetskim mrežama gotovo posvuda, iako odjeci prošlosti dopiru do naših dana (na primjer, jedan od navedenih razloga za kvarove ozloglašenih Hyundai vozova je korištenje direktne trenutni dalekovodi na pojedinim dionicama ukrajinske željeznice).

Kula Wardenclyffe, u kojoj je Nikola Tesla izvodio svoje eksperimente sa strujom (fotografija 1094)

Što se tiče tornja Wardenclyffe, prema legendi, Tesla je demonstrirao jednom od glavnih investitora J.P. Morgan, dioničar prve svjetske hidroelektrane na Nijagari i elektrana bakra (bakar se, kao što znate, koristi u žicama), radne instalacije za bežični prijenos struje, čija bi cijena za potrošače bila (ako bi takve instalacije na industrijskom obimu) su mnogo jeftinije za potrošače, nakon čega je ukinuo finansiranje projekta. Kako god bilo, o bežičnom prijenosu energije ozbiljno su počeli govoriti tek 90 godina kasnije, 2007. godine. I iako je još daleko od trenutka kada dalekovodi potpuno nestanu s gradskog pejzaža, sada su dostupne ugodne sitnice poput bežičnog punjenja mobilnog uređaja.

Napredak se prikradao neopaženo

Ako pogledamo arhivu informatičkih vijesti prije barem dvije godine, onda ćemo u ovakvim zbirkama pronaći samo rijetke izvještaje da određene kompanije razvijaju bežične punjače, a ni riječi o gotovim proizvodima i rješenjima (osim osnovnih principa i općih shema). ). Danas bežično punjenje više nije nešto super-originalno ili konceptualno. Takvi uređaji se prodaju uveliko (na primjer, LG je demonstrirao svoje punjače na MWC 2013), testirani za električna vozila (Qualcomm to radi) i čak se koriste na javnim mjestima (na primjer, na nekim evropskim željezničkim stanicama). Štaviše, već postoji nekoliko standarda za takav prijenos električne energije i nekoliko saveza koji ih promoviraju i razvijaju.

Slične zavojnice su odgovorne za bežično punjenje mobilnih uređaja, od kojih se jedan nalazi u telefonu, a drugi u samom punjaču.

Najpoznatiji takav standard je Qi standard, koji je razvio Wireless Power Consortium, koji uključuje poznate kompanije kao što su HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony i stotinak drugih organizacija. Ovaj konzorcij je formiran 2008. godine sa ciljem stvaranja univerzalnog punjača za uređaje različitih proizvođača i brendova. U svom radu standard koristi princip magnetne indukcije, kada se bazna stanica sastoji od indukcijske zavojnice, koja stvara elektromagnetno polje kada se naizmjenična struja dovodi iz mreže. U uređaju koji se puni postoji sličan kalem koji reaguje na ovo polje i može energiju primljenu kroz njega pretvoriti u jednosmernu struju koja se koristi za punjenje baterije (više o principu rada možete saznati na konzorcijumu web stranicu http://www.wirelesspowerconsortium.com/what -we-do / how-it-works /). Osim toga, Qi podržava protokol prijenosa podataka između punjača i punjivih uređaja brzinom od 2 kb/s, koji se koristi za prijenos podataka o potrebnoj količini punjenja i potrebnoj operaciji.

Danas mnogi pametni telefoni podržavaju bežično punjenje prema Qi standardu, a punjači su univerzalni za sve uređaje koji podržavaju ovaj standard.

Qi takođe ima ozbiljnog konkurenta - Power Matters Alliance, koji uključuje AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss i Powermat Technologies. Ova imena su daleko od prvih uloga u svijetu informacionih tehnologija (naročito lanac kafe Starbucks, koji je u savezu zbog činjenice da će ovu tehnologiju uvesti svuda u svojim objektima) - specijalizirani su za energetiku problemi. Ovaj savez je formiran ne tako davno, u martu 2012. godine, u okviru jednog od programa IEEE (Instituta inženjera elektrotehnike i elektronike). Standard PMA koji promoviraju radi na principu međusobne indukcije - poseban primjer elektromagnetne indukcije (koju ne treba brkati s magnetnom indukcijom koju koristi Qi), kada se promijeni struja u jednom od provodnika ili kada se relativni položaj provodnika se mijenja, mijenja se magnetni tok kroz kolo drugog, stvara se magnetsko polje koje stvara struja u prvom vodiču, što uzrokuje elektromotornu silu u drugom vodiču i (ako je drugi vodič zatvoren) indukcijsku struju. Kao i kod Qi-ja, ova struja se zatim pretvara u DC i dovodi do baterije.

Pa, ne zaboravite na Alijansu za bežičnu snagu, koja uključuje Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk, itd. Ova organizacija još nije predstavila gotova rješenja, ali među svojim ciljevima , uključujući - razvoj naboja koji bi djelovali kroz nemetalne površine i koji ne bi koristili zavojnice.

Jedan od ciljeva Alijanse za bežičnu energiju je mogućnost punjenja bez vezivanja za određenu lokaciju i vrstu površine.

Iz svega navedenog može se izvući jednostavan zaključak: za godinu-dvije većina modernih uređaja moći će se puniti bez korištenja tradicionalnih punjača. U međuvremenu, snaga bežičnog punjenja je uglavnom dovoljna za pametne telefone, ali i za tablete i laptope uskoro će se pojaviti i takvi uređaji (isti Apple je nedavno patentirao bežično punjenje za iPad). To znači da će problem pražnjenja uređaja biti gotovo u potpunosti riješen - uređaj stavite ili stavite na određeno mjesto, a i tokom rada se puni (ili se, ovisno o snazi, prazni puno sporije). S vremenom, nema sumnje da će se raspon njihovog djelovanja proširiti (sada je potrebno koristiti poseban tepih ili postolje na kojem uređaj leži, ili bi trebao biti vrlo blizu), a oni će biti sveprisutno ugrađeni u automobile, vozovi, pa čak i, eventualno, avioni.

Pa, i još jedan zaključak - najvjerovatnije neće biti moguće izbjeći još jedan rat formata između različitih standarda i saveza koji ih promoviraju.

Hoćemo li se riješiti žica?

Bežično punjenje je, naravno, dobra stvar. Ali ovlasti koje iz toga proizilaze dovoljne su samo za navedene svrhe. Uz pomoć ovih tehnologija još nije moguće ni osvijetliti kuću, a kamoli rad velikih kućanskih aparata. Ipak, eksperimenti s bežičnim prijenosom energije velike snage su u toku i bazirani su, između ostalog, na Teslinim materijalima. Sam naučnik je predložio da se širom svijeta (ovdje su, najvjerovatnije, razvijene zemlje u to vrijeme, kojih je bilo mnogo manje nego sada), uspostavi više od 30 odašiljačkih i prijemnih stanica koje bi kombinovale prijenos energije s radijskim emitiranjem i usmjerenim bežičnim prijenosom energije širom svijeta. komunikacija, koja bi omogućila oslobađanje od brojnih visokonaponskih dalekovoda i olakšala međusobnu povezanost električnih generatora na globalnom nivou.

Danas postoji nekoliko metoda za rješavanje problema bežičnog prijenosa energije, međutim, sve one do sada omogućavaju postizanje globalno beznačajnih rezultata; ne radi se ni o kilometrima. Metode poput ultrazvučnog, laserskog i elektromagnetnog prijenosa imaju značajna ograničenja (kratke udaljenosti, potreba za direktnom vidljivošću odašiljačkih uređaja, njihova veličina, au slučaju elektromagnetnih valova, vrlo niska efikasnost i šteta po zdravlje od jakog polja). Stoga su najperspektivniji razvoji povezani s korištenjem magnetnog polja, odnosno rezonantne magnetske interakcije. Jedan od njih je WiTricity, razvijen od strane korporacije WiTricity, koju su osnovali profesorica MIT-a Marina Solyachich i niz njegovih kolega.

Tako su 2007. godine uspjeli prenijeti struju snage 60 W na udaljenosti od 2 m. To je bilo dovoljno za sjaj sijalice, a efikasnost je bila 40%. Ali neosporna prednost korišćene tehnologije bila je u tome što ona praktički ne stupa u interakciju ni sa živim bićima (jačina polja je, prema autorima, 10 hiljada puta slabija od one koja vlada u jezgru magnetne rezonancije), niti sa medicinske opreme (pejsmejkeri, itd.), ili sa drugim zračenjem, što znači da neće ometati, na primjer, rad istog Wi-Fi-ja.

Najzanimljivije je da na efikasnost WiTricity sistema utiču ne samo veličina, geometrija i podešavanje zavojnica, kao i rastojanje između njih, već i broj potrošača, i to na pozitivan način. Dva prijemna uređaja, smještena na udaljenosti od 1,6 do 2,7 m sa obje strane odašiljačke "antene", pokazala su 10% bolju efikasnost nego odvojeno - time je riješen problem povezivanja više uređaja na isti izvor napajanja.

Bežični prijenos za isporuku električne energije ima sposobnost da donese veliki napredak u industriji i aplikacijama oslanjajući se na fizički kontakt konektora. To, zauzvrat, može biti nepouzdano i dovesti do neuspjeha. Prenos bežične električne energije prvi je demonstrirao Nikola Tesla 1890-ih. Međutim, tek u protekloj deceniji tehnologija je iskorištena do te mjere da nudi stvarne, opipljive prednosti za primjene u stvarnom svijetu. Konkretno, razvoj rezonantnih bežičnih sistema napajanja za tržište potrošačke elektronike pokazao je da indukcijsko punjenje pruža novi nivo pogodnosti za milione svakodnevnih uređaja.

Kardinalnost o kojoj je riječ je nadaleko poznata u mnogim terminima. Uključujući induktivni prijenos, komunikaciju, rezonantnu bežičnu mrežu i isti povrat napona. Svaki od ovih uslova u suštini opisuje isti fundamentalni proces. Bežični prijenos električne energije ili snage od izvora napajanja do napona opterećenja bez konektora kroz zračni otvor. Osnova su dvije zavojnice - predajnik i prijemnik. Prvi se pobuđuje naizmjeničnom strujom kako bi se stvorilo magnetsko polje, koje zauzvrat inducira napon u drugom.

Kako funkcioniše sistem koji se razmatra

Osnove bežične energije uključuju distribuciju energije od predajnika do prijemnika kroz oscilatorno magnetsko polje. Da bi se to postiglo, jednosmjerna struja koju dovodi izvor napajanja pretvara se u visokofrekventnu naizmjeničnu struju. Sa posebno dizajniranom elektronikom ugrađenom u predajnik. Izmjenična struja aktivira zavojnicu bakrene žice u dispenzeru, koja stvara magnetsko polje. Kada je drugi (prijemni) namotaj postavljen u neposrednoj blizini. Magnetno polje može inducirati naizmjeničnu struju u prijemnoj zavojnici. Elektronika u prvom uređaju zatim pretvara izmjeničnu struju natrag u DC, što postaje potrošnja energije.

Kolo za bežični prijenos energije

„mrežni“ napon se pretvara u AC signal, koji se zatim šalje u zavojnicu predajnika kroz elektronsko kolo. Protok kroz namotaj dozatora indukuje magnetno polje. On se, zauzvrat, može širiti do zavojnice prijemnika, koja je u relativnoj blizini. Magnetno polje tada stvara struju koja teče kroz namotaj prijemnog uređaja. Proces kojim se energija distribuira između predajnog i prijemnog namotaja također se naziva magnetsko ili rezonantno spajanje. A to se postiže sa oba namotaja koja rade na istoj frekvenciji. Struja koja teče u zavojnici prijemnika pretvara se u istosmjernu struju prijemnog kruga. Zatim se može koristiti za napajanje uređaja.

Šta znači rezonancija

Udaljenost na kojoj se energija (ili snaga) može prenijeti povećava se ako kalem odašiljača i prijemnika rezoniraju na istoj frekvenciji. Baš kao što viljuška za podešavanje oscilira na određenoj visini i može dostići svoju maksimalnu amplitudu. Odnosi se na frekvenciju kojom objekt prirodno vibrira.

Prednosti bežičnog prijenosa

Koje su prednosti? Pros:

• Smanjuje troškove povezane s održavanjem ravnih konektora (na primjer, u tradicionalnom industrijskom klizavom prstenu);
• pogodniji za punjenje konvencionalnih elektroničkih uređaja;
• siguran prijenos na aplikacije koje moraju ostati hermetički zatvorene;
• elektronika može biti potpuno skrivena, što smanjuje rizik od korozije od elemenata kao što su kisik i voda;
• Pouzdano i konzistentno napajanje rotirajuće, visoko pokretne industrijske opreme;
• Pruža pouzdanu isporuku energije kritičnim sistemima u mokrim, blatnjavim i pokretnim okruženjima.

Bez obzira na primenu, eliminacija fizičke veze pruža niz prednosti u odnosu na tradicionalne kablovske konektore za napajanje.

Efikasnost razmatranog prenosa snage

Ukupna efikasnost bežičnog elektroenergetskog sistema je najvažniji faktor u određivanju njegovih performansi. Performanse sistema mjere količinu energije koja se prenosi između izvora napajanja (tj. zidne utičnice) i prijemnog uređaja. Ovo zauzvrat određuje aspekte kao što su brzina i domet punjenja.

Bežični komunikacioni sistemi variraju u skladu sa svojim nivoom performansi na osnovu faktora kao što su konfiguracija i dizajn zavojnice i udaljenost prenosa. Manje efikasan uređaj će proizvesti više emisija i rezultirati manjim prolazom energije kroz prijemnik. Tipično, tehnologije bežičnog prijenosa energije za uređaje kao što su pametni telefoni mogu postići 70% performansi.

Kako se mjeri efikasnost

Mislim, kao količina energije (u procentima) koja se prenosi sa izvora napajanja na uređaj za prijem. Odnosno, bežični prijenos električne energije na pametni telefon sa 80% efikasnosti znači da se 20% ulazne snage gubi između zidne utičnice i baterije za uređaj koji se puni. Formula za mjerenje performansi je: učinak = izlazni DC podijeljen sa dolaznim, rezultat pomnožen sa 100%.

Bežični načini prenosa električne energije

Snaga se kroz dotičnu mrežu može širiti preko gotovo svih nemetalnih materijala, uključujući ali ne ograničavajući se na. To su čvrste materije kao što su drvo, plastika, tekstil, staklo i cigla, kao i gasovi i tečnosti. Kada se metalni ili električno provodljivi materijal (odnosno, postavi u neposrednoj blizini elektromagnetnog polja, predmet apsorbuje energiju iz njega i kao rezultat toga se zagreva. Ovo zauzvrat utiče na efikasnost sistema. Ovako indukcija kuhanje radi, na primjer, neefikasan prijenos snage sa ploče za kuhanje stvara toplinu za kuhanje.

Za kreiranje sistema za bežični prenos električne energije potrebno je vratiti se na ishodište dotične teme. Ili, tačnije, uspešnom naučniku i pronalazaču Nikoli Tesli, koji je stvorio i patentirao generator sposoban da preuzme struju bez raznih materijalističkih provodnika. Dakle, za implementaciju bežičnog sistema potrebno je sklopiti sve bitne elemente i dijelove, kao rezultat toga biće implementiran mali uređaj, koji stvara visokonaponsko električno polje u zraku oko sebe. U isto vrijeme, postoji mala ulazna snaga, omogućava bežični prijenos energije na daljinu.

Jedan od najvažnijih načina prijenosa energije je induktivna sprega. Uglavnom se koristi za blisko polje. Karakterizira ga činjenica da kada struja teče kroz jednu žicu, na krajevima druge se indukuje napon. Prenos snage se ostvaruje reciprocitetom između dva materijala. Uobičajeni primjer je transformator. Mikrotalasni prijenos snage, kao ideju, razvio je William Brown. Cijeli koncept uključuje pretvaranje naizmjenične struje u RF snagu i njeno odašiljanje u svemiru i ponovno korištenje u AC napajanje na prijemniku. U ovom sistemu, napon se generiše korišćenjem mikrotalasnih izvora napajanja. Kao što je klistron. A ova snaga se prenosi kroz valovod koji štiti od reflektirane snage. I tuner koji odgovara impedanciji mikrovalnog izvora sa drugim elementima. Prijemni dio se sastoji od antene. Usvaja mikrovalnu snagu i impedanciju i sklop za usklađivanje filtera. Ova prijemna antena, zajedno sa ispravljačem, može biti dipol. Odgovara izlaznom signalu sa sličnim zvučnim upozorenjem jedinice ispravljača. Prijemna jedinica se također sastoji od sličnog dijela sastavljenog od dioda koje se koriste za pretvaranje signala u DC upozorenje. Ovaj sistem prenosa koristi frekvencije u rasponu od 2 GHz do 6 GHz.

Bežični prijenos električne energije uz pomoć kojeg se ostvaruje generator pomoću sličnih magnetnih vibracija. Suština je da je ovaj uređaj radio zahvaljujući tri tranzistora.

Korištenje laserskog snopa za prijenos snage u obliku svjetlosne energije, koja se na prijemnom kraju pretvara u električnu energiju. Sam materijal se napaja direktno iz izvora kao što je sunce ili bilo koji generator električne energije. I, shodno tome, ostvaruje fokusirano svjetlo visokog intenziteta. Veličina i oblik zraka određuju se optikom. A ovu propuštenu lasersku svjetlost primaju fotonaponske ćelije, koje je pretvaraju u električne signale. Obično koristi optičke kablove za prenos. Kao i kod osnovnog solarnog sistema, prijemnik koji se koristi u laserskom širenju je niz fotonaponskih ćelija ili solarni panel. Oni, zauzvrat, mogu pretvoriti nekoherentno u električnu energiju.

Osnovne karakteristike uređaja

Snaga Tesline zavojnice leži u procesu koji se naziva elektromagnetna indukcija. To jest, polje koje se mijenja stvara potencijal. To stvara struju. Kada struja teče kroz zavojnicu žice, ona stvara magnetsko polje koje ispunjava područje oko namotaja na specifičan način. Za razliku od nekih drugih eksperimenata visokog napona, Teslina zavojnica je izdržala mnoga ispitivanja i ispitivanja. Proces je bio prilično naporan i dugotrajan, ali rezultat je bio uspješan, pa je stoga naučnik uspješno patentirao. Možete napraviti takvu zavojnicu ako postoje određene komponente. Za implementaciju će vam trebati sljedeći materijali:

1. dužina 30 cm PVC (što više to bolje);
2. bakrena emajlirana žica (sekundarna žica);
3. brezova ploča za bazu;
4. 2222A tranzistor;
5. priključna (primarna) žica;
6. otpornik 22 kOhm;
7. prekidači i spojne žice;
8. Baterija od 9 volti.

Faze implementacije Tesla uređaja

Prvo, trebate postaviti mali prorez na vrh cijevi da omotate jedan kraj žice. Zamotajte zavojnicu polako i pažljivo, vodeći računa da ne blokirate žice ili ne stvorite praznine. Ovaj korak je najteži i dosadan dio, ali odvajanje vremena će vam dati vrlo kvalitetnu i dobru zavojnicu. Svakih 20-ak okretaja oko namotaja se postavljaju prstenovi ljepljive trake. Djeluju kao barijera. U slučaju da se zavojnica počne odmotavati. Kada završite, omotajte tešku traku oko vrha i dna namotaja i poprskajte je sa 2 ili 3 sloja emajla.

Zatim morate spojiti primarnu i sekundarnu bateriju na bateriju. Nakon - uključite tranzistor i otpornik. Manji namotaj je glavni, a duži namotaj je sekundarni. Po želji možete postaviti aluminijsku kuglu na vrh cijevi. Alternativno, spojite otvoreni kraj sekundara sa dodatnim, koji će služiti kao antena. Morate paziti da sve napravite s velikom pažnjom kako ne biste dodirnuli sekundarni uređaj prilikom uključivanja napajanja.

Ako ga sami implementirate, postoji opasnost od požara. Okrenite prekidač, postavite žarulju sa žarnom niti pored uređaja za bežični prijenos energije i uživajte u svjetlosnoj predstavi.

Bežični prijenos putem solarnog sistema

Tradicionalne konfiguracije žične distribucije energije obično zahtijevaju ožičenje između distribuiranih uređaja i potrošačkih jedinica. Ovo postavlja mnoga ograničenja poput cijene troškova sistemskog kabla. Gubitak nastao u prijenosu. I otpad u distribuciji. Samo otpor dalekovoda rezultira gubitkom od oko 20-30% proizvedene energije.

Jedan od najmodernijih sistema bežičnog prijenosa energije baziran je na prijenosu sunčeve energije pomoću mikrovalne pećnice ili laserskog zraka. Satelit se nalazi u geostacionarnoj orbiti i sastoji se od fotonaponskih ćelija. Oni pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu struju, koja se koristi za napajanje mikrovalnog generatora. I, shodno tome, ostvaruje snagu mikrotalasnih pećnica. Ovaj napon se prenosi putem radio komunikacija i prima na baznoj stanici. To je kombinacija antene i ispravljača. I ponovo pretvoren u električnu energiju. Zahtijeva AC ili DC napajanje. Satelit može emitovati do 10 MW radio frekvencije.

Ako govorimo o DC distributivnom sistemu, onda je čak i to nemoguće. Budući da je za to potreban konektor između napajanja i uređaja. Postoji takva slika: sistem je potpuno lišen žica, gdje možete dobiti AC napajanje u domovima bez ikakvih dodatnih uređaja. Gdje je moguće puniti svoj mobilni telefon bez potrebe fizičkog povezivanja na utičnicu. Naravno, takav sistem je moguć. I mnogi moderni istraživači pokušavaju stvoriti nešto modernizirano, dok proučavaju ulogu razvoja novih metoda bežičnog prijenosa električne energije na daljinu. Mada, sa stajališta ekonomske komponente, državama neće biti sasvim od koristi ako se takvi uređaji uvedu posvuda i zamijene standardnu ​​električnu energiju prirodnom.

Poreklo i primeri bežičnih sistema

Ovaj koncept zapravo nije nov. Celu ovu ideju razvio je Nikola Tesla 1893. godine. Kada je razvio sistem osvjetljavanja vakuumskih cijevi koristeći tehniku ​​bežičnog prijenosa. Nemoguće je zamisliti da bi svijet postojao bez raznih izvora naelektrisanja, koji su izraženi u materijalnom obliku. Omogućiti mobilne telefone, kućne robote, MP3 plejere, kompjutere, laptope i druge prenosive gadgete koji bi se sami punili bez ikakvih dodatnih konekcija, oslobađajući korisnike od stalnih žica. Neki od ovih uređaja možda čak i ne zahtijevaju puno stvari. Istorija bežičnog prenosa energije je prilično bogata, i to uglavnom zahvaljujući razvoju Tesle, Volte itd. Ali, danas su to ostali samo podaci fizičke nauke.

Osnovni princip je pretvaranje izmjenične struje u istosmjerni napon pomoću ispravljača i filtera. A zatim - za povratak na izvornu vrijednost na visokoj frekvenciji pomoću pretvarača. Ova visokonaponska, niskonaponska AC snaga se zatim prenosi sa primarnog transformatora na sekundarni transformator. Pretvara se u istosmjerni napon pomoću ispravljača, filtera i regulatora. AC signal postaje direktan zbog zvuka struje. I također korištenje sekcije mostnog ispravljača. Rezultirajući DC signal se propušta kroz zavojnicu s povratnom spregom koja djeluje kao generatorski krug. U ovom slučaju, tranzistor ga prisiljava da vodi u primarni pretvarač u smjeru s lijeva na desno. Kada struja prođe kroz povratni namotaj, odgovarajuća struja teče u primar transformatora s desna na lijevo.

Ovako funkcionira ultrazvučna metoda prijenosa energije. Signal se generira kroz primarni pretvarač za oba poluperioda upozorenja AC. Frekvencija zvuka ovisi o kvantitativnim pokazateljima oscilacija krugova generatora. Ovaj AC signal se pojavljuje na sekundarnoj strani transformatora. A kada je spojen na primarni pretvarač drugog objekta, AC napon je 25 kHz. Očitavanje se pojavljuje preko njega u transformatoru za smanjenje.

Ovaj izmjenični napon se izjednačava pomoću mosnog ispravljača. A zatim filtriran i podešen da dobije 5V izlaz za pokretanje LED-a. Izlazni napon od 12V iz kondenzatora koristi se za napajanje DC motora ventilatora za rad. Dakle, sa stanovišta fizike, prijenos električne energije je prilično razvijeno područje. Međutim, kako praksa pokazuje, bežični sistemi nisu u potpunosti razvijeni i poboljšani.

Zakon interakcije električnih struja koji je otkrio André Marie Ampere 1820. godine postavio je temelj za dalji razvoj nauke o elektricitetu i magnetizmu. 11 godina kasnije, Michael Faraday je eksperimentalno utvrdio da promjenjivo magnetsko polje koje stvara električna struja može inducirati električnu struju u drugom vodiču. Tako je stvoreno.

James Clerk Maxwell je 1864. godine konačno sistematizovao Faradejeve eksperimentalne podatke, dajući im oblik egzaktnih matematičkih jednadžbi, zahvaljujući kojima je stvorena osnova klasične elektrodinamike, jer su ove jednadžbe opisivale odnos elektromagnetnog polja sa električnim strujama i nabojima, te postojanje elektromagnetnih talasa trebalo je da bude posledica ovoga.

Godine 1888, Heinrich Hertz je eksperimentalno potvrdio postojanje elektromagnetnih valova koje je predvidio Maxwell. Njegov odašiljač iskri sa Rumkorf kalemom može proizvoditi elektromagnetne talase do 0,5 gigaherca, koje je moglo primiti više prijemnika podešenih na rezonanciju sa predajnikom.

Prijemnici su se mogli nalaziti na udaljenosti do 3 metra, a kada bi se iskra pojavila u predajniku, iskre su se pojavile u prijemnicima. Ovako prvi eksperimenti bežičnog prijenosa električne energije korišćenjem elektromagnetnih talasa.

Godine 1891., proučavajući naizmjenične struje visokog napona i visoke frekvencije, došao je do zaključka da je za specifične svrhe izuzetno važno odabrati i valnu dužinu i radni napon predajnika, te da uopće nije potrebno napraviti frekvencija previsoka.

Naučnik napominje da je donja granica frekvencija i napona na kojima je uspio postići najbolje rezultate u to vrijeme bila od 15.000 do 20.000 vibracija u sekundi pri potencijalu od 20.000 volti. Tesla je primio struju visoke frekvencije i visokog napona primjenom oscilatornog pražnjenja kondenzatora (vidi -). On je primijetio da je ovakav električni predajnik pogodan i za proizvodnju svjetlosti i za prijenos električne energije za proizvodnju svjetlosti.

U periodu od 1891. do 1894. godine, naučnik je u više navrata demonstrirao bežični prenos i sjaj vakumskih cevi u visokofrekventnom elektrostatičkom polju, uz napomenu da energiju elektrostatičkog polja lampa apsorbuje, pretvara u svetlost, a energija elektromagnetnog polja se koristi za elektromagnetnu indukciju da bi se dobio sličan rezultat se uglavnom reflektuje, a samo mali dio se pretvara u svjetlost.

Čak i korištenjem rezonancije pri prenošenju uz pomoć elektromagnetnog talasa, značajna količina električne energije ne može se prenijeti, tvrdi naučnik. Njegov cilj tokom ovog perioda rada bio je bežični prijenos velike količine električne energije.

Do 1897. godine, paralelno sa Teslinim radom, proučavanja elektromagnetnih talasa vodili su Jagdiš Boče u Indiji, Aleksandar Popov u Rusiji i Guljelmo Markoni u Italiji.

Nakon Teslinih javnih predavanja, Jagdish Boche je u novembru 1894. govorio u Kalkuti s demonstracijom bežičnog prijenosa električne energije, gdje je zapalio barut, prenoseći električnu energiju na daljinu.

Nakon Bochea, tačnije 25. aprila 1895. godine, Aleksandar Popov je, koristeći Morzeovu azbuku, prenio prvu radio-poruku, a ovaj datum (7. maj po novom stilu) sada se u Rusiji obilježava svake godine kao "Dan radija".

Godine 1896., kada je Markoni stigao u Veliku Britaniju, demonstrirao je svoj aparat prenoseći signal koristeći Morzeovu azbuku na udaljenosti od 1,5 kilometara od krova zgrade pošte u Londonu do druge zgrade. Nakon toga je poboljšao svoj izum i uspio je odašiljati signal duž ravnice Salisbury već na udaljenosti od 3 kilometra.

Tesla 1896. godine uspješno prenosi i prima signale na udaljenosti od oko 48 kilometara između predajnika i prijemnika. Međutim, nijedan od istraživača nije uspio prenijeti značajnu količinu električne energije na velike udaljenosti.

Eksperimentišući u Kolorado Springsu, 1899. godine, Tesla je napisao: „Nedoslednost metode indukcije je ogromna u poređenju sa metodom pobuđivanja naelektrisanja zemlje i vazduha“. Ovo će biti početak naučnikovog istraživanja usmjerenog na prijenos električne energije na velike udaljenosti bez korištenja žica. U januaru 1900. Tesla će u svom dnevniku zabeležiti uspešan prenos energije na zavojnicu „izvedenu u polje“, iz koje se lampa napajala.

A najgrandiozniji uspjeh naučnika bit će lansiranje 15. juna 1903. tornja Wardencliffe na Long Islandu, dizajniranog da prenosi električnu energiju na značajne udaljenosti u velikim količinama bez žica. Uzemljeni sekundarni namotaj rezonantnog transformatora, na čijem je vrhu bila bakarna sferna kupola, morao je pobuđivati ​​zemaljski naboj i provodne slojeve zraka kako bi postali element velikog rezonantnog kola.

Tako je naučnik uspio napajati 200 lampi od 50 vati na udaljenosti od oko 40 kilometara od predajnika. Međutim, na osnovu ekonomske izvodljivosti, finansiranje projekta zaustavio je Morgan, koji je od samog početka ulagao novac u projekat kako bi dobio bežičnu komunikaciju, kao i transfer besplatne energije u industrijskim razmerama na daljinu, kao biznismen , kategorički nije bio zadovoljan time. Godine 1917. uništen je toranj, dizajniran za bežični prijenos električne energije.

Mnogo kasnije, u periodu od 1961. do 1964. godine, stručnjak u oblasti mikrotalasne elektronike William Brown eksperimentisao je u Sjedinjenim Državama sa putevima za prenos energije mikrotalasnim snopom.

Godine 1964. prvi put je testirao uređaj (model helikoptera) sposoban da prima i koristi energiju mikrotalasnog snopa u obliku jednosmerne struje, zahvaljujući antenskom nizu koji se sastoji od polutalasnih dipola, od kojih je svaki opterećen visoko efikasne Šotkijeve diode. Već do 1976. godine William Brown je izvršio prijenos mikrovalnog snopa snage 30 kW na udaljenosti od 1,6 km sa efikasnošću od preko 80%.

2007. godine, istraživačka grupa na Tehnološkom institutu u Massachusettsu, koju je predvodila profesorica Marina Solyachich, uspjela je bežično prenijeti energiju na udaljenosti od 2 metra. Snaga koja se prenosi bila je dovoljna za napajanje sijalice od 60 vati.

Njihova tehnologija (nazvana) zasniva se na fenomenu elektromagnetne rezonancije. Odašiljač i prijemnik su dvije bakrene zavojnice promjera 60 cm od kojih svaka rezonuje na istoj frekvenciji. Predajnik je spojen na izvor energije, a prijemnik na žarulju sa žarnom niti. Petlje su podešene na 10 MHz. Prijemnik u ovom slučaju prima samo 40-45% prenesene električne energije.

Otprilike u isto vrijeme, Intel je demonstrirao sličnu tehnologiju bežičnog prijenosa energije.

2010. godine, Haier Group, kineski proizvođač kućnih aparata, predstavio je svoj jedinstveni proizvod na CES 2010, potpuno bežični LCD TV zasnovan na ovoj tehnologiji.