Bežični prijenos električne energije prema Teslinoj teoriji. Bežična struja zadivila je svoje tvorce

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

• U 2007 Godine 1999. istraživački tim na čelu s profesorom Marinom Soljačićem s 2 m bežično je prenio energiju dovoljnu da zapali žarulju od 60 wata s učinkovitošću od 40% koristeći dvije zavojnice promjera 60 cm.
• U 2008 Godine 1999. Bombardier je predložio sustav za bežični prijenos energije nazvan "primove" za upotrebu u tramvajima i lakim željezničkim motorima.
• U 2008 Iste godine zaposlenici Intela reproducirali su pokuse Nikole Tesle 1894. i eksperimente grupe Johna Browna 1988. na bežičnom prijenosu energije na svjetleće žarulje sa žarnom niti s učinkovitošću od 75%.
• U 2009 Iste godine, konzorcij zainteresiranih tvrtki pod nazivom "Wireless Power Consortium" razvio je standard bežične energije niske struje pod nazivom "". Qi se počeo koristiti u prijenosnoj tehnologiji.
• U 2009 Godine 2009. norveška tvrtka Wireless Power & Communication predstavila je industrijsku svjetiljku koju je razvila i koja može sigurno raditi i puniti se bez kontakta u atmosferi zasićenoj zapaljivim plinom.
• U 2009 Haier Grupa predstavila je prvi potpuno bežični LCD TV na svijetu na temelju istraživanja profesora Marina Šoljačića o bežičnom prijenosu energije i bežičnom kućnom digitalnom sučelju (WHDI).
• U 2011 Wireless Power Consortium počeo je širiti specifikacije Qi standarda za srednje struje.
• U 2012 Iste godine počeo je s radom privatni peterburški muzej "Grand Maket Russia" u kojem su minijaturni modeli automobila dobivali snagu bežično preko modela kolnika.
• U 2015 Godine 1999. znanstvenici sa Sveučilišta Washington otkrili su da se električna energija može prenositi Wi-Fi tehnologijom.

Tehnologija

ultrazvučna metoda

Ultrazvučnu metodu prijenosa energije izmislili su studenti Sveučilišta Pennsylvania i prvi put je predstavljena široj javnosti na izložbi "The All Things Digital" (D9) 2011. godine. Kao i u drugim metodama bežičnog prijenosa nečega, korišteni su prijemnik i odašiljač. Odašiljač je emitirao ultrazvuk; prijemnik je pak ono što se čulo pretvarao u električnu energiju. U trenutku prezentacije, udaljenost prijenosa je bila 7-10 metara, te je bio neophodan izravan pogled na prijamnik i odašiljač. Preneseni napon dosegao je 8 volti; rezultirajuća struja se ne prijavljuje. Korištene ultrazvučne frekvencije nemaju utjecaja na ljude. Također nema podataka o negativnim učincima ultrazvučnih frekvencija na životinje.

Metoda elektromagnetske indukcije

Bežični prijenos energije elektromagnetskom indukcijom koristi blisko elektromagnetsko polje na udaljenostima od oko jedne šestine valne duljine. Energija bliskog polja sama po sebi nije radijativna, ali se javljaju neki gubici zračenja. Osim toga, u pravilu postoje i otporni gubici. Zbog elektrodinamičke indukcije, izmjenična električna struja koja teče kroz primarni namot stvara izmjenično magnetsko polje koje djeluje na sekundarni namot, inducirajući u njemu električnu struju. Za postizanje visoke učinkovitosti interakcija mora biti dovoljno bliska. Kako se sekundarni namot udaljava od primarnog, sve veći dio magnetskog polja ne dopire do sekundarnog namota. Čak i na relativno kratkim udaljenostima, induktivno spajanje postaje iznimno neučinkovito, trošeći velik dio prenesene energije.

Električni transformator je najjednostavniji uređaj za bežični prijenos energije. Primarni i sekundarni namoti transformatora nisu izravno povezani. Prijenos energije se provodi kroz proces poznat kao međusobna indukcija. Glavna funkcija transformatora je povećanje ili smanjenje primarnog napona. Beskontaktni punjači za mobitele i električne četkice za zube primjeri su korištenja principa elektrodinamičke indukcije. Indukcijska kuhala također koriste ovu metodu. Glavni nedostatak metode bežičnog prijenosa je njezin iznimno mali domet. Prijemnik mora biti u neposrednoj blizini odašiljača kako bi mogao učinkovito komunicirati s njim.

Korištenje rezonancije donekle povećava domet prijenosa. S rezonantnom indukcijom, odašiljač i prijemnik su podešeni na istu frekvenciju. Performanse se mogu dodatno poboljšati promjenom valnog oblika struje pogona iz sinusoidnog u nesinusoidne prijelazne valne oblike. Impulsni prijenos energije odvija se u nekoliko ciklusa. Dakle, značajna snaga se može prenijeti između dva međusobno podešena LC kruga s relativno niskim faktorom spajanja. Zavojnice za odašiljanje i primanje, u pravilu, su jednoslojni solenoidi ili ravna zavojnica sa skupom kondenzatora koji vam omogućuju podešavanje prijemnog elementa na frekvenciju odašiljača.

Uobičajena primjena rezonantne elektrodinamičke indukcije je punjenje baterija u prijenosnim uređajima kao što su prijenosna računala i mobiteli, medicinski implantati i električna vozila. Tehnika lokaliziranog punjenja koristi odabir odgovarajućeg prijenosnog svitka u strukturi višeslojnog niza namota. Rezonancija se koristi i u podlozi za bežično punjenje (petlja za prijenos) i u modulu prijemnika (ugrađenom u opterećenje) kako bi se osigurala maksimalna učinkovitost prijenosa energije. Ova tehnika prijenosa prikladna je za univerzalne bežične jastučiće za punjenje za punjenje prijenosne elektronike kao što su mobilni telefoni. Tehnika je usvojena kao dio Qi standarda bežičnog punjenja.

Rezonantna elektrodinamička indukcija također se koristi za napajanje uređaja bez baterija kao što su RFID oznake i beskontaktne pametne kartice, kao i za prijenos električne energije s primarne induktora na rezonator zavojnog Teslinog transformatora, koji je također bežični odašiljač električne energije.

elektrostatička indukcija

laserska metoda

U slučaju da se valna duljina elektromagnetskog zračenja približi vidljivom području spektra (od 10 mikrona do 10 nm), energija se može prenijeti pretvaranjem u lasersku zraku, koja se potom može usmjeriti na fotoćeliju prijemnika.

U usporedbi s drugim metodama bežičnog prijenosa, laserski prijenos snage ima niz prednosti:

• prijenos energije na velike udaljenosti (zbog malog kuta divergencije između uskih zraka monokromatskog svjetlosnog vala);
• jednostavnost korištenja za male proizvode (zbog male veličine lasera u čvrstom stanju - fotoelektrične poluvodičke diode);
• nema radiofrekventnih smetnji za postojeće komunikacijske uređaje kao što su Wi-Fi i mobiteli (laser ne stvara takve smetnje);
• mogućnost kontrole pristupa (električnu energiju mogu primati samo prijemnici osvijetljeni laserskom zrakom).

Ova metoda također ima niz nedostataka:

• pretvaranje niskofrekventnog elektromagnetskog zračenja u visokofrekventno, što je svjetlo, je neučinkovito. Pretvaranje svjetlosti natrag u električnu energiju također je neučinkovito, jer učinkovitost fotonaponskih ćelija doseže 40-50%, iako je učinkovitost pretvaranja monokromatskog svjetla puno veća od učinkovitosti solarnih panela;
• gubici u atmosferi;
• potreba za linijom vidljivosti između odašiljača i prijemnika (kao kod mikrovalnog prijenosa).

Tehnologija prijenosa energije potpomognuta laserom prije je uglavnom bila istražena u razvoju novih sustava oružja i u zrakoplovnoj industriji, a trenutno se razvija za komercijalnu i potrošačku elektroniku u uređajima male snage. Sustavi bežičnog prijenosa energije za potrošačke primjene moraju ispunjavati zahtjeve za sigurnost lasera iz IEC 60825. Za bolje razumijevanje laserskih sustava, treba uzeti u obzir da širenje laserske zrake puno manje ovisi o ograničenjima difrakcije, jer prostorna i spektralno usklađivanje laserskih karakteristika omogućuje povećanje radne snage i udaljenosti, budući da valna duljina utječe na fokus.

NASA-in centar za istraživanje letova Dryden demonstrirao je let lakog modela letjelice bez posade pokretanog laserskom zrakom. Time je dokazana mogućnost periodičnog punjenja pomoću laserskog sustava bez potrebe za slijetanjem zrakoplova.

Izmjenična struja može se prenositi kroz slojeve atmosfere s atmosferskim tlakom manjim od 135 mm Hg. Umjetnost. Struja teče elektrostatičkom indukcijom kroz donji dio atmosfere na oko 2-3 milje (3,2-4,8 kilometara) iznad razine mora i zbog strujanja iona, odnosno električne vodljivosti kroz ionizirano područje koje se nalazi na nadmorskoj visini iznad 5 km. Intenzivne vertikalne zrake ultraljubičastog zračenja mogu se koristiti za ioniziranje atmosferskih plinova izravno iznad dvaju povišenih terminala, što dovodi do stvaranja visokonaponskih plazma energetskih vodova koji vode izravno do vodljivih slojeva atmosfere. Kao rezultat, između dva uzdignuta terminala nastaje struja električne struje koja prolazi do troposfere, kroz nju i natrag do drugog terminala. Električna vodljivost kroz slojeve atmosfere postaje moguća zbog kapacitivnog pražnjenja plazme u ioniziranoj atmosferi.

Nikola Tesla otkrio je da se električna energija može prenositi i kroz zemlju i kroz atmosferu. Tijekom svog istraživanja postigao je paljenje svjetiljke na umjerenim udaljenostima i zabilježio prijenos električne energije na velike udaljenosti. Wardenclyffe Tower zamišljen je kao komercijalni projekt za transatlantsku bežičnu telefoniju i postao je prava demonstracija mogućnosti bežičnog prijenosa električne energije u svjetskim razmjerima. Instalacija nije dovršena zbog nedovoljnih financijskih sredstava.

Zemlja je prirodni vodič i čini jedan vodljivi krug. Povratna petlja se ostvaruje kroz gornju troposferu i donju stratosferu na nadmorskoj visini od oko 4,5 milja (7,2 km).

Globalni sustav za prijenos električne energije bez žica, tzv. "World Wireless System", baziran na visokoj električnoj vodljivosti plazme i visokoj električnoj vodljivosti zemlje, predložio je Nikola Tesla početkom 1904. godine i mogao je uzrokovati Tunguska meteorit, nastao zbog "kratkog spoja" između nabijene atmosfere i zemlje.

Svjetski bežični sustav

Rani eksperimenti slavnog srpskog izumitelja Nikole Tesle odnosili su se na širenje običnih radio valova, odnosno Hertzovih valova, elektromagnetskih valova koji se šire u svemiru.

Nikola Tesla je 1919. godine napisao: “Na bežičnom prijenosu trebao sam početi raditi 1893. godine, a zapravo sam prethodne dvije godine proveo istražujući i projektirajući aparate. Od samog početka mi je bilo jasno da se nizom radikalnih odluka može postići uspjeh. Najprije su se trebali stvoriti visokofrekventni generatori i električni oscilatori. Njihova energija se morala pretvoriti u učinkovite odašiljače i primati na daljinu odgovarajućim prijemnicima. Takav bi sustav bio učinkovit kada bi se isključilo bilo kakvo vanjsko uplitanje i osigurala njegova potpuna ekskluzivnost. Međutim, s vremenom sam shvatio da se uređaji ove vrste moraju dizajnirati uzimajući u obzir fizička svojstva našeg planeta kako bi uređaji ove vrste djelovali učinkovito.

Jedan od uvjeta za stvaranje svjetskog bežičnog sustava je izgradnja rezonantnih prijemnika. Kao takvi mogu se koristiti uzemljeni spiralni rezonator Tesline zavojnice i povišeni terminal. Tesla je osobno više puta demonstrirao bežični prijenos električne energije od odašiljačke do prijemne Tesline zavojnice. To je postalo dio njegova bežičnog prijenosnog sustava (američki patent br. 1,119,732, 18. siječnja 1902., "Aparat za prijenos električne energije"). Tesla je predložio instaliranje više od trideset prijamnih i odašiljačkih stanica diljem svijeta. U ovom sustavu, zavojnica za podizanje djeluje kao opadajući transformator s visokom izlaznom strujom. Parametri odašiljačke zavojnice identični su prijemnoj zavojnici.

Cilj Teslinog Worldwide Wireless Systema bio je spojiti prijenos energije s emitiranjem i usmjerenom bežičnom komunikacijom, čime bi se eliminirali brojni visokonaponski vodovi i olakšalo međusobno povezivanje električnih generatora na globalnoj razini.

vidi također

• WiTricity

Bilješke

1. "Električnost na Columbian Exposition", John Patrick Barrett. 1894., str. 168-169 (prikaz, stručni).
2. Eksperimenti s izmjeničnim strujama vrlo visoke frekvencije i njihovom primjenom na metode umjetnog osvjetljenja, AIEE, Ye 2.
3. Eksperimenti sa izmjeničnim strujama visokopotencijala i visoke frekvencije, IEE Adresa, London, veljača 1892. (engleski)
4. On Svjetlo i Ostali Visokofrekvencijski Fenomeni, Franklin Institut, Philadelphia, Veljača 1893 i Nacionalna Električna Svjetlo Svjetlo. Louis, ožujak 1893. (engleski)
5.  Rad Jagdisha Chandra Bosea: 100 godina mm-valova istraživanja
6. Jagadish Chandra Bose
7. Nikola Tesla o radu s izmjeničnim strujama i njihovoj primjeni u bežičnoj telegrafiji, telefoniji i prijenosu energije, pp. 26-29 (prikaz, stručni). (Engleski)
8. 5. lipnja 1899. godine Colorado Proljeće Note 1899-1900, Nolit, 1978 (engleski)
9. Nikola Tesla: Navođeno oružje i računalna tehnologija
10. Električar(London), 1904. (engleski)
11. Skeniranje prošlost: A Povijest elektrotehnike iz prošlosti, Hidetsugu Yagi
12. Tetelbaum S.I. O bežičnom prijenosu električne energije na velike udaljenosti pomoću radio valova // Električna energija. - 1945. - br.5. - str. 43-46.
13. Kostenko A. A. Kvazioptika: povijesne premise i moderni trendovi razvoj // Radiofizika i radioastronomija. - 2000. - V. 5, br. - S. 231.
14. A pregled elementa snage prijenosa mikrovalnim snopom, 1961. IRE Int. Konf. Rec., vol.9, dio 3, str.93-105
15. IEEE Mikrovalna Teorija i Tehnike, Bill Brownova Distinguished  Karijera
16. Power from the Sun: Its Future, Science Vol. 162, str. 957-961 (1968.)
17. Solar Energija Satelit patent
18. Povijest RFID-a
19. Svemir Solarna Energija Inicijativa
20. Bežični Snaga Prijenos za Solarna Energija Satelit (SPS) (Drugi Draft by N. Shinohara), Space Solar Energija Građevinska Institut Tehnologija Institut
21. W. C. Smeđa:  Povijest snage prijenosa radio-valovima: Mikrovalna Teorija i Tehnike, IEEE Transakcije 9. rujna , 9. rujna  32 (9), str. 1230-1242 (engleski)
22. Bežični Snaga Prijenos putem Snažno spojenih magnetskih rezonancija(Engleski) . Znanost (7. lipnja 2007.). Preuzeto 6. rujna 2010. Arhivirano iz izvornika 29. veljače 2012.,
    A nova metoda bežični prijenos električna energija (Ruski). MEMBRANA.RU (8. lipnja 2007.). Preuzeto 6. rujna 2010. Arhivirano iz izvornika 29. veljače 2012.
23. Bombardier PRIMOVE Tehnologija
24. Intel zamišlja bežično napajanje za vaše prijenosno računalo
25. bežična električna specifikacija približava se kraju
26. Global Qi Standard Powers Up Bežično Punjenje - HONG KONG, ruj. 2 /PRNewswire/
27. TX40 i CX40, Ex odobreno Svjetlo i punjač
28. Haierov bežični HDTV nedostaju žice, svelte profil (video) (engleski) ,
    Bežična struja zadivila je svoje tvorce (Ruski). MEMBRANA.RU (16. veljače 2010.). Preuzeto 6. rujna 2010.

Predstavljamo uređaj za prijenos električne energije bez žica s koeficijentom učinka (COP) od oko 100%. U budućnosti će se dokazati vrijednost učinkovitosti od ≈ 100% i, naravno, tu vrijednost ćemo pokazati našim eksperimentalnim uređajem.

Nedvojbena je važnost problema bežičnog prijenosa električne energije - prevladavanje prirodnih barijera (rijeke, planine i doline); rezervno napajanje, električni transport, rješavanje niza problema bežičnog napajanja kućanskih i industrijskih uređaja itd. - sve su to elementi imenovanog problema.

Malo povijesti

Prvi put problem bežičnog prijenosa električne energije identificirao je u osvit prošlog stoljeća N. Tesla. Njegov demonstracijski uređaj temeljio se na metodi emitiranja i primanja elektromagnetskih valova otvorenim rezonantnim krugom, koji sadrži antenu - kapacitivnost i zavojnicu žice - induktivitet. Karakteristični pokazatelji Teslinog uređaja svode se na sljedeće: učinkovitost = 4%, domet prijenosa - 42 km, maksimalna dimenzija antenskog tornja - 60 m, valna duljina - 2000 m. Značajno je da se u Teslinom uređaju razmatra planet Zemlja kao jedna od žica u prijenosu električne energije, budući da emisija i prijem tako dugih valova bez uzemljenja nije učinkovit.

Nakon Teslinih eksperimenata, kroz posljednje dvadeseto stoljeće, svi pokušaji da se provede bežični prijenos električne energije s prihvatljivom učinkovitošću pokazali su se bezuspješnim.

U tekućem desetljeću rad se izravno ili neizravno izvještava na Massachusetts Institute of Technology pod vodstvom M. Solya-chicha. Njihov se rad temelji na poznatoj indukcijskoj, uz pomoć magnetskog polja, metodi prijenosa električne energije, koju provode rezonantne plosnate prigušnice. Ova metoda idealno osigurava učinkovitost = 50%, s rasponom prijenosa koji je razmjeran dimenzijama antenskih zavojnica. Karakteristični pokazatelji njihovog demonstracionog uređaja su sljedeći: učinkovitost ≈ 40%, domet prijenosa - 2 m, veličina zavojnice antene - 0,6 m, valna duljina - 30 m.

Energetski zatvoreni sustav

U našem uređaju, kao i u Teslinom uređaju, nositelj energije su elektromagnetski valovi, t.j. djeluje dobro poznati Poyntingov vektor.

Teorijski je potkrijepljeno i eksperimentalno potvrđeno: odašiljajuće i prijamne antene uređaja za bežični prijenos snage tvore energetski zatvoreni sustav, koji djelomično uključuje energiju Zemljinog elektromagnetskog polja; Uzbudom (aktivacijom) Zemljinog elektromagnetskog polja u ovom sustavu, električna energija se prenosi s odašiljačke antene na prijemnu antenu s učinkovitošću ≈ 100% (slika 1.).

sl. jedan

sl. 2

Pomoću ove antene lako je formulirati problem čije će rješenje osigurati prijenos električne energije bez žica:

1. Odašiljajuće i prijamne antene moraju pobuđivati ​​(aktivirati) Zemljino elektromagnetno polje u lokalnom (ograničenom) području prostora;

2. Pobuđeno elektromagnetno polje Zemlje također mora biti lokalno u prostoru i ne trošiti energiju (to mora biti stajaći elektromagnetski val između odašiljačke i prijamne antene).

Rješenje ovog problema je nerealno s antenama stvorenim na temelju prostornih prikaza Euklidove geometrije sa svojim poznatim 5. postulatom - postulatom paralelnih pravaca. Ovaj postulat u školskim udžbenicima glasi: Kroz točku koja nije na zadanom pravcu, može se povući samo jedan pravac paralelno s danim pravcem.

sl. 3

Poznatost ovog postulata leži u činjenici da je, počevši od 1.st. Kr., 2000 godina najbolji umovi svijeta su ga bezuspješno pokušavali dokazati kao teorem. A 1826. godine Rus Lobačevski je iznio temelje svoje geometrije, u kojoj je 5. postulat Euklidove geometrije formuliran, zapravo, njegovom negacijom: Kroz točku koja nije na zadanoj liniji mogu se povući najmanje dva pravca koja su paralelna s zadanim pravcem.

sl. 4

I premda ovaj postulat nije baš u skladu s našim prostornim idejama, geometrija Lobačevskog je dosljedna i redovito služi fizičarima u posljednje vrijeme. Na primjer, geometrija Lobačevskog uključena je u opis ogromnog broja pojava od vibracija u mehaničkim prijenosnim linijama do interakcije elementarnih čestica i procesa u membrani žive stanice.

Pseudosfera

Istina, do 1863. godine, gotovo 40 godina, geometrija Lobačevskog doživljavana je kao nešto što nema nikakve veze sa stvarnošću. No, 1863. talijanski matematičar Beltrami ustanovio je da se sva svojstva geometrijske ravnine Lobačevskog ostvaruju na površini pseudosfere - geometrijskog tijela čija se svojstva podudaraju ili su suprotna svojstvima sfere. Na Sl. 5 prikazuje pseudosferu, a sl. 6 njegova je generatriksa traktrisa s asimptotom X'X. Uz jednakost polumjera velikih kružnica (paralela) pseudosfere i kugle moguće je kvantitativno usporediti volumene i površine njihovih površina.

sl. pet

sl. 6

Antene našeg uređaja izrađene su u obliku polu-pseudosfera; demonstriramo uređaj sa sljedećim karakteristikama: učinkovitost = 100%, domet prijenosa - 1,8 m, maksimalna veličina zavojnice antene - 0,2 m, valna duljina - 500 m, uzemljenje nije potrebno.

Ovdje treba napomenuti da je ukupnost navedenih karakteristika demonstracijskog uređaja u suprotnosti s osnovama klasične elektrodinamike - radiotehnikom.

Koja svojstva polupseudosfernih antena osiguravaju takve karakteristike našeg uređaja?

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

Tijelo pseudosfere, beskonačno prošireno u prostoru, ima konačan volumen i konačnu površinu.

Upravo to svojstvo pseudosfere omogućuje da se uz pomoć polu-pseudosfernih antena stvori konačan, prostorno ograničen, energetski zatvoren sustav, što je nužan uvjet za prijenos energije iz učinkovitosti = 100%.

Drugi temeljni problem, koji je riješen u našem uređaju, tiče se medija koji ispunjava spomenuti energetski zatvoreni sustav. Zaključak 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; povezana je sa slabljenjem, gubitkom elektromagnetske energije tijekom širenja.

Nevjerojatno, ali istinito, u našem uređaju je aktivacija električnog i magnetskog polja Zemlje. Ova polja su objekti okoline u našem uređaju, budući da ispunjavaju spomenuti energetski zatvoreni sustav. Aktivacija ovog medija također je posljedica svojstava pseudosfere.

Zaključak je da su sve točke na površini pseudosfere, prema matematičarima, hiperbolne, diskontinuirane u prostoru. Što se tiče polupseudosfernih antena našeg uređaja, to je jednako diskontinuitetima, kvantizaciji električnih i magnetskih polja u svakoj točki žice za namotavanje zavojnica polupseudosfernih antena. To dovodi do elektromagnetskih smetnji - valova, čija je duljina razmjerna promjeru žice za namotaje zavojnica polupseudosfernih antena, t.j. u praksi, duljina takvih valova je reda veličine 1 mm ili manje. Takvi elektromagnetski valovi, što je dokazano u teoriji i praksi, sposobni su polarizacijom molekula zraka ili izravno aktivirati elektromagnetsko polje Zemlje i na taj način nadoknaditi gubitak elektromagnetske energije na putu njezina prijenosa u našem uređaju. To je također potrebno za objašnjenje učinkovitosti = 100%.

Štoviše, deklarirali smo generator viška elektromagnetske energije čiji je koeficijent pretvorbe energije (KPI) veći od 400%; oni. usporediv s KPI-jem poznatih dizalica topline.

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

Poznato je da se energija u svemiru prenosi samo putujućim elektromagnetskim valom, valom u kojem su električno i magnetsko polje u fazi. Ovaj se uvjet ne može ostvariti na udaljenosti od 1,8 m na valnoj duljini od 500 m. No, također je poznato da se brzina putujućeg elektromagnetskog vala duž ravnog ili zakrivljenog vodiča usporava, smanjuje u usporedbi sa brzinom u slobodnom prostor; valna duljina također se smanjuje. Ovaj se učinak naširoko koristi u elektrotehnici i radiotehnici u takozvanim sustavima usporavanja. Smanjenje valne duljine u ovim sustavima kreće se od desetinki jedinice s ravnim žicama do 30 jedinica s krivolinijskim (spiralnim).

To je učinak usporavanja, smanjenja valne duljine koji nam omogućuje da u našem uređaju formiramo putujući val na kratkim udaljenostima.

Doista, valna duljina našeg demo uređaja smanjena je na gore spomenutu valnu duljinu , koji u našem uređaju tvori putujući elektromagnetski val koji nosi energiju. U ovom slučaju, koeficijent redukcije vala jednak je jedinice. Tako ogromno smanjenje valne duljine također objašnjava eksperimentalnu činjenicu da naš uređaj učinkovito radi čak i bez uzemljenja odašiljača i prijamnika električne energije.

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

volumen pseudosfere je polovica volumena sfere, dok su površine njihovih površina jednake.

Iz ovog svojstva slijedi da volumen kugle omeđen vlastitom površinom sadrži dva volumena pseudosfere omeđene s dvije kombinirane vlastite površine i treću površinu navedene sfere. To nam omogućuje da predstavimo volumen sfere oko Zemlje ispunjene električnim i magnetskim poljem Zemlje, dva volumena pseudosfere i , od kojih je svaki ograničen površinama i sadrži polovicu električnih i magnetskih polja Zemlje (slika 7). S obzirom na tu činjenicu i činjenicu da se naš uređaj neminovno nalazi samo na jednoj strani zemlje, tvrdi se da antene našeg uređaja komuniciraju samo s polovicom električnih i magnetskih polja Zemlje. Istodobno, ne treba pretpostaviti da su druge polovice ovih polja neaktivne. To potvrđuje i sljedeće.

sl. 7

Podsjetimo da je većina zakona fizike formulirana za inercijalne referentne okvire, u kojima je vrijeme irelevantno (apsolutno), prostor je izotropan, brzina pravocrtnog gibanja elektromagnetskih valova (svjetlo) je apsolutna, itd. U okviru inercijalnih referentnih sustava poznato je da u slobodnom prostoru pri reflektiranju putujućeg elektromagnetskog vala nastaje stojni val u kojem se razlikuju odvojeno stajaći električni val i zasebno stajaći magnetski val. Uz duljinu putujućeg valova jednaku , duljine stajaćih električnih i magnetskih valova jednake su polovici duljine putujućeg, t.j. . Također je bitno da period ovih stajaćih valova bude jednak periodu putujućeg vala, t.j. , budući da se period stajaćeg vala sastoji od zbroja dvaju poluperioda izravnog i reflektiranog poluvala.

Činjenica izračunavanja, a ne eksperimentalnog određivanja, veličine s točnošću koja ovisi o točnosti određivanja trajanja dana na Zemlji omogućuje potpuno novi pogled na niz problema u fizici.

Prema povijesti, revolucionarni tehnološki projekt bio je zamrznut zbog Teslinog nedostatka odgovarajućih financijskih sredstava (ovaj problem je progonio znanstvenika gotovo cijelo vrijeme dok je radio u Americi). Općenito govoreći, glavni pritisak na njega vršio je drugi izumitelj - Thomas Edison i njegove tvrtke, koji su promovirali DC tehnologiju, dok se Tesla bavio izmjeničnom strujom (tzv. "Current War"). Povijest je sve stavila na svoje mjesto: sada se izmjenična struja koristi gotovo posvuda u gradskim energetskim mrežama, iako odjeci prošlosti dopiru do naših dana (na primjer, jedan od navedenih razloga za kvarove zloglasnih Hyundai vlakova je korištenje izravne trenutni dalekovodi na pojedinim dionicama ukrajinske željeznice).

Toranj Wardenclyffe, gdje je Nikola Tesla provodio svoje eksperimente s elektricitetom (fotografija iz 1094.)

Što se tiče tornja Wardenclyffe, prema legendi, Tesla je demonstrirao jednom od glavnih investitora, J.P. Morgan, dioničar prve svjetske hidroelektrane Niagara i elektrana bakra (poznato je da se bakar koristi u žicama), radna instalacija za bežični prijenos struje čiji bi trošak za potrošače bio (zaraditi takve instalacije na industrijskoj razmjera) red veličine jeftiniji za potrošače, nakon čega je smanjio financiranje projekta. Što god bilo, o bežičnom prijenosu električne energije ozbiljno su počeli govoriti tek 90 godina kasnije, 2007. godine. I dok je još dug put do potpunog nestanka dalekovoda iz urbanog krajolika, ugodne sitnice poput bežičnog punjenja mobilnog uređaja već su dostupne.

Napredak se prikrao neopaženo

Ako pogledamo arhivu informatičkih vijesti prije barem dvije godine, onda ćemo u takvim zbirkama pronaći tek rijetke izvještaje da pojedine tvrtke razvijaju bežične punjače, a o gotovim proizvodima i rješenjima (osim osnovnih principa i općenito sheme). Danas bežično punjenje više nije nešto super originalno ili konceptualno. Takvi se uređaji prodaju u najvećoj mjeri (primjerice, LG je demonstrirao svoje punjače na MWC 2013), testirani su za električna vozila (Qualcomm to radi), pa čak i koriste se na javnim mjestima (primjerice, na nekim europskim željezničkim postajama). Štoviše, već postoji nekoliko standarda za takav prijenos električne energije i nekoliko saveza koji ih promiču i razvijaju.

Slične zavojnice zaslužne su 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 tvrtke kao što su HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony i stotinjak drugih organizacija. Ovaj konzorcij organiziran je 2008. godine s ciljem stvaranja univerzalnog punjača za uređaje različitih proizvođača i marki. U svom radu standard koristi princip magnetske indukcije, kada se bazna stanica sastoji od indukcijske zavojnice koja stvara elektromagnetsko polje kada se izmjenična struja napaja iz mreže. U uređaju koji se puni nalazi se slična zavojnica koja reagira na ovo polje i sposobna je energiju primljenu kroz njega pretvoriti u istosmjernu struju koja služi za punjenje baterije (više o principu rada možete saznati na konzorciju web stranica http://www.wirelesspowerconsortium.com/what -we-do/how-it-works/). Osim toga, Qi podržava komunikacijski protokol od 2Kb/s između punjača i uređaja koji se pune, koji se koristi za komunikaciju potrebne količine punjenja i potrebne operacije.

Bežično punjenje po Qi standardu trenutno podržavaju mnogi pametni telefoni, a punjači su univerzalni za sve uređaje koji podržavaju ovaj standard.

Qi također ima ozbiljnog konkurenta - Power Matters Alliance, koji uključuje AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss i Powermat Technologies. Ova imena su daleko od toga da su prednjači u svijetu informacijske tehnologije (posebno lanac kava Starbucks, koji je u savezu zbog činjenice da će ovu tehnologiju uvesti svuda u svojim objektima) - specijalizirani su upravo za energetiku pitanja. Ovaj savez osnovan je ne tako davno, u ožujku 2012. godine, u okviru jednog od programa IEEE (Institut of Electrical and Electronics Engineers). Standard PMA koji promoviraju radi na principu međusobne indukcije - poseban primjer elektromagnetske indukcije (koju ne treba brkati s magnetskom indukcijom koju koristi Qi), kada se promijeni struja u jednom od vodiča ili promjena u relativni položaj vodiča mijenja magnetski tok kroz strujni krug drugog, stvoreno magnetsko polje koje stvara struja u prvom vodiču, što uzrokuje pojavu elektromotorne sile u drugom vodiču i (ako je drugi vodič zatvoren) indukcijska struja. Baš kao i u slučaju Qi, ova struja se zatim pretvara u istosmjernu struju i dovodi u bateriju.

Pa, ne zaboravite na Savez za bežičnu snagu, koji 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 punjača koji bi radili kroz nemetalne površine i koji ne bi koristili zavojnice.

Jedan od ciljeva Alliance for Wireless Power je mogućnost punjenja bez vezanja za određeno mjesto i vrstu površine.

Iz svega navedenog možemo izvući jednostavan zaključak: za godinu-dvije većina modernih uređaja moći će se puniti bez korištenja tradicionalnih punjača. U međuvremenu, snaga bežičnog punjenja dovoljna je uglavnom za pametne telefone, međutim, takvi uređaji će se uskoro pojaviti i za tablete i prijenosna računala (Apple je nedavno patentirao bežično punjenje za iPad). To znači da će problem pražnjenja uređaja biti gotovo u potpunosti riješen - stavite ili stavite uređaj na određeno mjesto, a čak i tijekom rada puni se (ili se, ovisno o snazi, prazni puno sporije). S vremenom, nema sumnje da će se njihov raspon proširiti (sada trebate koristiti posebnu prostirku ili stalak na kojem uređaj leži, ili mora biti vrlo blizu), a bit će instalirani posvuda u automobilima, vlakovima, pa čak i, moguće, avioni.

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

Hoćemo li se riješiti žica?

Bežično punjenje uređaja je, naravno, dobra stvar. Ali snaga koja iz toga proizlazi dovoljna je samo za navedene svrhe. Uz pomoć ovih tehnologija još nije moguće niti osvijetliti kuću, a da ne spominjemo rad velikih kućanskih aparata. Ipak, eksperimenti s bežičnim prijenosom električne energije velike snage se provode, a temelje se, između ostalog, na Teslinim materijalima. Sam je znanstvenik predložio da se diljem svijeta (ovdje, najvjerojatnije, razvijene zemlje u to vrijeme, koje su bile mnogo manje nego sada) instalira više od 30 primopredajnih stanica koje bi kombinirale prijenos energije s emitiranjem i usmjerenom bežičnom komunikacijom, što bi omogućilo da se riješite brojnih visokonaponskih dalekovoda i promovirao međusobnu povezanost proizvodnih objekata na svjetskoj razini.

Danas postoji nekoliko metoda za rješavanje problema bežičnog prijenosa energije, međutim, sve one do sada omogućuju postizanje globalno beznačajnih rezultata; Ne radi se ni o kilometrima. Metode poput ultrazvučnog, laserskog i elektromagnetskog prijenosa imaju značajna ograničenja (kratke udaljenosti, potreba za izravnom vidljivošću odašiljača, njihova veličina, au slučaju elektromagnetskih valova vrlo niska učinkovitost i šteta po zdravlje od jakog polja). Stoga je razvoj koji najviše obećava povezan s korištenjem magnetskog polja, odnosno rezonantne magnetske interakcije. Jedan od njih je WiTricity, koji je razvila korporacija WiTricity, koju su osnovali profesor MIT-a Marin Solyachich i niz njegovih kolega.

Tako su 2007. uspjeli prenijeti struju od 60 W na udaljenosti od 2 m. Bilo je dovoljno zapaliti žarulju, a učinkovitost je bila 40%. No, neosporna prednost korištene tehnologije bila je u tome što ona praktički ne komunicira sa živim bićima (jačina polja, prema autorima, 10 tisuća puta slabija od one koja vlada u jezgri magnetske rezonancije tomografa), niti s medicinskom opremom. (pacemakers, itd.), ili s drugim zračenjem, što znači da neće ometati, na primjer, rad istog Wi-Fi-ja.

Ono što je najzanimljivije, na učinkovitost sustava WiTricity ne utječu samo veličina, geometrija i postavka zavojnica, kao i razmak između njih, već i broj potrošača, i to na pozitivan način. Dva prijemna uređaja, smještena na udaljenosti od 1,6 do 2,7 m s obje strane odašiljačke "antene", pokazala su 10% bolju učinkovitost nego odvojeno - time je riješen problem povezivanja više uređaja na jedan izvor napajanja.

Bežični prijenos za isporuku električne energije može donijeti veliki napredak u industriji i aplikacijama koje ovise o fizičkom kontaktu konektora. To, pak, može biti nepouzdan i dovesti do neuspjeha. Prijenos bežične električne energije prvi je demonstrirao Nikola Tesla 1890-ih. Međutim, tek u posljednjem desetljeću tehnologija je iskorištena do te mjere da nudi stvarne, opipljive prednosti za primjene u stvarnom svijetu. Konkretno, razvoj rezonantnog bežičnog sustava napajanja za tržište potrošačke elektronike pokazao je da induktivno punjenje donosi novu razinu praktičnosti milijunima svakodnevnih uređaja.

Moć o kojoj je riječ nadaleko je poznata pod mnogim pojmovima. Uključujući induktivni prijenos, komunikaciju, rezonantnu bežičnu mrežu i isti povrat napona. Svaki od ovih uvjeta u biti opisuje isti temeljni proces. Bežični prijenos električne energije ili snage od izvora napajanja do napona opterećenja bez konektora kroz zračni raspor. Osnova su dvije zavojnice - odašiljač i prijemnik. Prvi se pobuđuje izmjeničnom strujom i stvara magnetsko polje, koje zauzvrat inducira napon u drugom.

Kako radi dotični sustav

Osnove bežične energije uključuju distribuciju energije od odašiljača do prijemnika kroz oscilirajuće magnetsko polje. Da bi se to postiglo, istosmjerna struja koju dovodi izvor napajanja pretvara se u visokofrekventnu izmjeničnu struju. Sa posebno dizajniranom elektronikom ugrađenom u odašiljač. Izmjenična struja aktivira zavojnicu bakrene žice u dispenzeru, koja stvara magnetsko polje. Kada je drugi (prijamni) namot postavljen u neposrednoj blizini. Magnetsko polje može inducirati izmjeničnu struju u prijamnom svitku. Elektronika u prvom uređaju zatim pretvara izmjeničnu struju natrag u istosmjernu, koja postaje ulazna energija.

Shema bežičnog prijenosa energije

"mrežni" napon se pretvara u izmjenični signal, koji se zatim putem elektroničkog sklopa šalje u svitak odašiljača. Prolazeći kroz namotaj razdjelnika, inducira magnetsko polje. On se, pak, može proširiti na zavojnicu prijemnika, koja je u relativnoj blizini. Magnetsko polje tada stvara struju koja teče kroz namot prijemnog uređaja. Proces kojim se energija distribuira između odašiljačke i prijamne zavojnice također se naziva magnetsko ili rezonantno spajanje. A to se postiže uz pomoć oba namota koja rade na istoj frekvenciji. Struja koja teče u zavojnici prijamnika pretvara se u istosmjernu pomoću sklopa prijemnika. Zatim se može koristiti za napajanje uređaja.

Što znači rezonancija

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

Prednosti bežičnog prijenosa

Koje su prednosti? Prednosti:

• smanjuje troškove povezane s održavanjem izravnih konektora (na primjer, u tradicionalnom industrijskom kliznom prstenu);
• veća udobnost za punjenje konvencionalnih elektroničkih uređaja;
• siguran prijenos na aplikacije koje moraju ostati hermetički zatvorene;
• elektronika može biti potpuno skrivena, što smanjuje rizik od korozije zbog elemenata kao što su kisik i voda;
• pouzdano i dosljedno napajanje rotirajuće, visoko pokretne industrijske opreme;
• osigurava pouzdan prijenos energije kritičnim sustavima u mokrim, prljavim i pokretnim okruženjima.

Bez obzira na primjenu, uklanjanje fizičke veze pruža niz prednosti u odnosu na tradicionalne kabelske priključke za napajanje.

Učinkovitost razmatranog prijenosa energije

Ukupna učinkovitost bežičnog elektroenergetskog sustava najvažniji je čimbenik u određivanju njegove izvedbe. Učinkovitost sustava mjeri količinu energije koja se prenosi između izvora napajanja (tj. zidne utičnice) i prijemnog uređaja. To, zauzvrat, određuje aspekte kao što su brzina punjenja i raspon širenja.

Bežični komunikacijski sustavi razlikuju se po svojoj razini učinkovitosti na temelju čimbenika kao što su konfiguracija i dizajn zavojnice, udaljenost prijenosa. Manje učinkovit uređaj će generirati više emisija i rezultirati manjim prolaskom energije kroz prijemni uređaj. Obično tehnologije bežičnog prijenosa energije za uređaje kao što su pametni telefoni mogu doseći 70% performansi.

Kako se mjeri učinkovitost

U smislu, kao količina snage (u postocima) koja se prenosi od izvora energije do uređaja za primanje. Odnosno, bežični prijenos energije za pametni telefon s učinkovitošću od 80% znači da se 20% ulazne snage gubi između zidne utičnice i baterije za gadget koji se puni. Formula za mjerenje radne učinkovitosti je: učinak = izlazna istosmjerna struja podijeljena s ulaznom, dobiveni rezultat pomnožen sa 100%.

Bežične metode prijenosa energije

Snaga se može distribuirati kroz mrežu koja se razmatra u gotovo svim nemetalnim materijalima, uključujući, ali ne ograničavajući se na. To su krute tvari kao što su drvo, plastika, tekstil, staklo i cigle, kao i plinovi i tekućine. Kada je metalni ili električno vodljivi materijal (tj. smješten u neposrednoj blizini elektromagnetskog polja), predmet apsorbira energiju iz njega i kao rezultat toga se zagrijava. To zauzvrat utječe na učinkovitost sustava. Ovako funkcionira indukcijsko kuhanje, npr. neučinkovit prijenos snage s ploče za kuhanje stvara toplinu za kuhanje.

Za izradu bežičnog sustava prijenosa energije potrebno je vratiti se na ishodište teme koja se razmatra. Ili, točnije, uspješnom znanstveniku i izumitelju Nikoli Tesli, koji je stvorio i patentirao generator koji može preuzeti struju bez raznih materijalističkih vodiča. Dakle, za implementaciju bežičnog sustava potrebno je sastaviti sve bitne elemente i dijelove, kao rezultat toga će se implementirati mali uređaj.To je uređaj koji stvara visokonaponsko električno polje u zraku oko sebe. Istodobno, postoji mala ulazna snaga, pruža 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 prolazi kroz jednu žicu, na krajevima druge se inducira napon. Prijenos snage vrši se reciprocitetom između dva materijala. Čest primjer je transformator. Prijenos mikrovalne energije, kao ideju, razvio je William Brown. Cijeli koncept uključuje pretvaranje izmjenične struje u RF snagu i njezin prijenos u prostoru i ponovno u izmjeničnu struju na prijemniku. U ovom sustavu napon se stvara pomoću mikrovalnih izvora energije. kao što je klistron. I ta se snaga prenosi kroz valovod, koji štiti od reflektirane snage. Kao i tuner koji odgovara impedanciji mikrovalnog izvora s drugim elementima. Prijemni dio se sastoji od antene. Prihvaća mikrovalnu snagu i sklop za usklađivanje impedancije i filtar. Ova prijemna antena, zajedno s ispravljačem, može biti dipol. Odgovara izlaznom signalu sa sličnim zvučnim upozorenjem ispravljačke jedinice. Blok prijemnika također se sastoji od sličnog dijela koji se sastoji od dioda koje se koriste za pretvaranje signala u DC upozorenje. Ovaj prijenosni sustav koristi frekvencije u rasponu od 2 GHz do 6 GHz.

Bežični prijenos električne energije uz pomoć kojeg se generator ostvaruje pomoću sličnih magnetskih oscilacija. Zaključak je da je ovaj uređaj radio zahvaljujući tri tranzistora.

Korištenje laserske zrake za prijenos snage u obliku svjetlosne energije, koja se na prijemnom kraju pretvara u električnu energiju. Sam materijal se izravno napaja pomoću izvora poput Sunca ili bilo kojeg generatora električne energije. I, sukladno tome, provodi fokusirano svjetlo visokog intenziteta. Veličina i oblik snopa određuju se skupom optike. A ovu propuštenu lasersku svjetlost primaju fotonaponske ćelije, koje je pretvaraju u električne signale. Obično koristi optičke kabele za prijenos. Kao i kod osnovnog sustava solarne energije, prijamnik koji se koristi u laserskom širenju je niz fotonaponskih ćelija ili solarna ploča. Oni pak mogu pretvoriti nekoherentno u električnu energiju.

Bitne karakteristike uređaja

Snaga Tesline zavojnice leži u procesu koji se naziva elektromagnetska indukcija. To jest, polje koje se mijenja stvara potencijal. Omogućuje protok struje. Kada struja teče kroz zavojnicu žice, ona stvara magnetsko polje koje ispunjava područje oko zavojnice na određeni 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 ga je znanstvenik uspješno patentirao. Možete stvoriti takvu zavojnicu u prisutnosti određenih komponenti. Za provedbu su potrebni 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 kΩ;
7. prekidači i spojne žice;
8. Baterija od 9 volti.

Faze implementacije Tesla uređaja

Najprije morate postaviti mali utor na vrhu cijevi da omotate jedan kraj žice. Namotajte zavojnicu polako i pažljivo, pazeći da se žice ne preklapaju ili stvaraju praznine. Ovaj korak je najteži i dosadan dio, ali utrošeno vrijeme će dati vrlo kvalitetnu i dobru zavojnicu. Svakih 20-ak okretaja oko namota se stavljaju prstenovi ljepljive trake. Djeluju kao barijera. U slučaju da se zavojnica počne odmotavati. Kada završite, omotajte čvrstu traku oko vrha i dna namota i poprskajte je s 2 ili 3 sloja emajla.

Zatim morate spojiti primarnu i sekundarnu bateriju na bateriju. Nakon - uključite tranzistor i otpornik. Manji namot je primarni, a duži je sekundarni. Po želji možete ugraditi aluminijsku kuglu na vrh cijevi. Također, spojite otvoreni kraj sekundara na dodani, koji će služiti kao antena. Sve morate izraditi s velikom pažnjom da ne dodirnete sekundarni uređaj kada uključite napajanje.

Postoji opasnost od požara ako prodajete sami. Trebate okrenuti prekidač, postaviti žarulju sa žarnom niti pored uređaja za bežični prijenos snage i uživati ​​u svjetlosnom showu.

Bežični prijenos putem solarnog sustava

Tradicionalne konfiguracije žične distribucije energije obično zahtijevaju žice između distribuiranih uređaja i potrošačkih jedinica. To stvara mnoga ograničenja kao trošak troškova kabliranja sustava. Gubici nastali u prijenosu. Kao i otpad u distribuciji. Sam otpor dalekovoda dovodi do gubitka od oko 20-30% proizvedene energije.

Jedan od najmodernijih bežičnih sustava prijenosa energije temelji se na prijenosu sunčeve energije pomoću mikrovalne pećnice ili laserske zrake. Satelit je postavljen u geostacionarnu orbitu i sastoji se od fotonaponskih ćelija. Oni pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu struju, koja se koristi za napajanje mikrovalnog generatora. I, sukladno tome, shvaća moć mikrovalova. Taj se napon prenosi radiokomunikacijom i prima na baznoj stanici. To je kombinacija antene i ispravljača. I ponovo se pretvara u električnu energiju. Zahtijeva AC ili DC napajanje. Satelit može odašiljati do 10 MW RF snage.

Ako govorimo o DC distribucijskom sustavu, onda je čak i to nemoguće. Budući da je potreban konektor između napajanja i uređaja. Postoji takva slika: sustav je potpuno lišen žica, gdje možete dobiti izmjeničnu struju u domovima bez ikakvih dodatnih uređaja. Gdje je moguće puniti svoj mobilni telefon bez fizičkog spajanja na utičnicu. Naravno, takav sustav je moguć. I mnogi suvremeni istraživači pokušavaju stvoriti nešto modernizirano, dok proučavaju ulogu razvoja novih metoda bežičnog prijenosa električne energije na daljinu. Iako, s gledišta ekonomske komponente, državama neće biti sasvim od koristi ako se takvi uređaji uvedu posvuda i zamijene standardnu ​​električnu energiju prirodnom.

Podrijetlo i primjeri bežičnih sustava

Ovaj koncept zapravo nije nov. Cijelu ovu ideju razvio je Nikola Tesla 1893. godine. Kada je razvio sustav osvjetljavanja vakuumskih cijevi pomoću tehnika bežičnog prijenosa. Nemoguće je zamisliti da svijet postoji bez raznih izvora naboja, koji se izražavaju u materijalnom obliku. Omogućiti da se mobiteli, kućni roboti, MP3 playeri, računala, prijenosna računala i drugi prenosivi gadgeti mogu sami puniti, bez ikakvih dodatnih priključaka, oslobađajući korisnike od stalnih žica. Neki od ovih uređaja možda čak i ne zahtijevaju veliki broj elemenata. Povijest bežičnog prijenosa energije je prilično bogata, i to uglavnom zahvaljujući razvoju Tesle, Volte i dr. No, danas su to ostali samo podaci u fizikalnoj znanosti.

Osnovni princip je pretvaranje izmjenične struje u istosmjerni napon pomoću ispravljača i filtara. A onda - u povratku na izvornu vrijednost na visokoj frekvenciji pomoću pretvarača. Ova niskonaponska, jako oscilirajuća izmjenična snaga se zatim prenosi s primarnog transformatora na sekundarni. Pretvara se u istosmjerni napon pomoću ispravljača, filtera i regulatora. AC signal postaje izravan zbog zvuka struje. Kao i korištenje sekcije mostnog ispravljača. Primljeni istosmjerni signal prolazi kroz povratni namot koji djeluje kao oscilatorni krug. Istodobno, tjera tranzistor da ga vodi u primarni pretvarač u smjeru s lijeva na desno. Kada struja prođe kroz povratni namot, odgovarajuća struja teče u primar transformatora u smjeru s desna na lijevo.

Ovako radi ultrazvučni prijenos energije. Signal se generira kroz senzor za oba poluciklusa upozorenja AC. Frekvencija zvuka ovisi o kvantitativnim pokazateljima vibracija krugova generatora. Ovaj AC signal se pojavljuje na sekundarnom namotu transformatora. A kada je spojen na pretvarač drugog objekta, izmjenični napon je 25 kHz. Očitavanje se pojavljuje kroz njega u transformatoru za smanjenje.

Ovaj izmjenični napon izjednačuje se mosnim ispravljačem. A zatim filtriran i reguliran kako bi se dobio 5V izlaz za pokretanje LED-a. Izlazni napon od 12 V iz kondenzatora koristi se za napajanje istosmjernog motora ventilatora za njegovo pokretanje. Dakle, sa stajališta fizike, prijenos električne energije je prilično razvijeno područje. Međutim, kako pokazuje praksa, bežični sustavi nisu u potpunosti razvijeni i poboljšani.

Otkrio ga je André Marie Ampère 1820. godine, zakon interakcije električnih struja postavio je temelj za daljnji razvoj znanosti o elektricitetu i magnetizmu. Nakon 11 godina, Michael Faraday eksperimentalno je otkrio da je promjenjivo magnetsko polje koje stvara električna struja sposobno inducirati električnu struju u drugom vodiču. Tako je nastao.

Godine 1864. James Clerk Maxwell konačno je sistematizirao Faradayeve eksperimentalne podatke, dajući im oblik točnih matematičkih jednadžbi, zahvaljujući kojima je stvorena osnova klasične elektrodinamike, jer su te jednadžbe opisivale odnos elektromagnetskog polja s električnim strujama i nabojima, te postojanje elektromagnetskih valova trebalo je biti posljedica toga.

Godine 1888. Heinrich Hertz je eksperimentalno potvrdio postojanje elektromagnetskih valova koje je predvidio Maxwell. Njegov odašiljač iskre s prekidima u Rumkorff zavojnici mogao je proizvoditi elektromagnetske valove do 0,5 gigaherca, koje bi moglo primiti više prijemnika podešenih na rezonanciju s odašiljačem.

Prijemnici su se mogli nalaziti na udaljenosti do 3 metra, a kada bi se iskra pojavila u odašiljaču, iskre su se pojavile i u prijamnicima. Tako su održani prvi eksperimenti u bežičnom prijenosu električne energije korištenjem elektromagnetskih valova.

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

Znanstvenik napominje da je donja granica frekvencija i napona na kojima je uspio postići najbolje rezultate u to vrijeme od 15.000 do 20.000 oscilacija u sekundi pri potencijalu od 20.000 volti. Tesla je primio struju visoke frekvencije i visokog napona primjenom oscilatornog pražnjenja kondenzatora (vidi -). Uočio je da je ova vrsta električnog odašiljača prikladna i za proizvodnju svjetlosti i za prijenos električne energije za proizvodnju svjetlosti.

U razdoblju od 1891. do 1894. znanstvenik je više puta demonstrirao bežični prijenos i sjaj vakuumskih cijevi u visokofrekventnom elektrostatičkom polju, uz napomenu da energiju elektrostatičkog polja apsorbira lampa, pretvarajući se u svjetlost, a energiju elektromagnetskog polja koje se koristi za elektromagnetsku indukciju kako bi se dobilo slično. Rezultat se uglavnom reflektira, a samo se mali dio pretvara u svjetlost.

Čak i korištenjem rezonancije pri prijenosu pomoću elektromagnetskog vala, značajna količina električne energije ne može se prenijeti, tvrdi znanstvenik. Njegov cilj u tom razdoblju rada bio je prenijeti upravo veliku količinu električne energije na bežični način.

Do 1897., paralelno s Teslinim radom, istraživanja elektromagnetskih valova provodili su Jagdish Bose u Indiji, Alexander Popov u Rusiji i Guglielmo Marconi u Italiji.

Nakon Teslinih javnih predavanja, Jagdish Bose govori u studenom 1894. u Calcutti s demonstracijom bežičnog prijenosa električne energije, gdje zapaljuje barut, prenoseći električnu energiju na daljinu.

Nakon Bochea, točnije 25. travnja 1895. godine, Alexander Popov, koristeći Morseovu azbuku, prenio je prvu radijsku poruku, a ovaj datum (7. svibnja po novom stilu) sada se u Rusiji obilježava svake godine kao "Dan radija".

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

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

Eksperimentirajući u Colorado Springsu, 1899. Tesla je napisao: "Nedosljednost metode indukcije čini se ogromnom u usporedbi s metodom pobuđivanja naboja zemlje i zraka." To će biti početak znanstvenog istraživanja usmjerenog na prijenos električne energije na velike udaljenosti bez korištenja žica. U siječnju 1900. Tesla će u svoj dnevnik zabilježiti uspješan prijenos energije na zavojnicu "daleko u polju" iz koje se napajala lampa.

A najgrandiozniji uspjeh znanstvenika bit će lansiranje 15. lipnja 1903. tornja Wardenclyffe na Long Islandu, dizajniranog za prijenos električne energije na znatnu udaljenost u velikim količinama bez žica. Uzemljeni sekundarni namot rezonantnog transformatora, okrunjen bakrenom kuglastom kupolom, morao je pobuđivati ​​naboj zemlje i vodljivih slojeva zraka kako bi postao element velikog rezonantnog kruga.

Tako je znanstvenik uspio napajati 200 lampi od 50 vata na udaljenosti od oko 40 kilometara od odašiljača. No, temeljem ekonomske isplativosti, financiranje projekta prekinuo je Morgan, koji je od samog početka ulagao u projekt kako bi dobio bežičnu komunikaciju, a prijenos besplatne energije u industrijskim razmjerima na daljinu mu nije odgovarao jer biznismen. Godine 1917. uništen je toranj, dizajniran za bežični prijenos električne energije.

Mnogo kasnije, u razdoblju od 1961. do 1964., stručnjak za područje mikrovalne elektronike William Brown eksperimentirao je u SAD-u s putovima prijenosa mikrovalne energije.

Godine 1964. prvi je put testirao uređaj (model helikoptera) koji je sposoban primati i koristiti energiju mikrovalnog snopa u obliku istosmjerne struje, zahvaljujući antenskom nizu koji se sastoji od poluvalnih dipola, svaki od kojih je opterećen Schottky diodama visokih performansi. Već do 1976. William Brown je prenio snagu od 30 kW mikrovalnom zrakom na udaljenosti od 1,6 km s učinkovitošću većom od 80%.

Godine 2007. istraživačka skupina na Massachusetts Institute of Technology, predvođena profesorom Marinom Soljačićem, uspjela je bežično prenijeti energiju na udaljenosti od 2 metra. Snaga koja se prenosi bila je dovoljna za napajanje žarulje od 60 vata.

Njihova tehnologija (nazvana ) temelji se na fenomenu elektromagnetske rezonancije. Odašiljač i prijemnik su dvije bakrene zavojnice koje rezoniraju istom frekvencijom, svaka promjera 60 cm. Odašiljač je spojen na izvor napajanja, a prijemnik na žarulju sa žarnom niti. Krugovi su podešeni na frekvenciju od 10 MHz. Prijemnik u ovom slučaju prima samo 40-45% odaslane električne energije.

Otprilike u isto vrijeme, sličnu tehnologiju za bežični prijenos energije demonstrirao je Intel.

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