Transmetimi pa tela i energjisë elektrike sipas teorisë së Teslës. Energjia elektrike me valë i mahniti krijuesit e saj

Zbuloi ligjin (më vonë u emërua sipas zbuluesit Ligji Amper) që tregon se një rrymë elektrike prodhon një fushë magnetike.

• AT 2007 Në vitin 1999, një ekip kërkimor i udhëhequr nga Profesor Marin Soljacic nga 2 m energji e transmetuar me valë, e mjaftueshme për të ndezur një llambë 60 vat me efikasitet 40% duke përdorur dy mbështjellje me diametër 60 cm.
• AT 2008 Në vitin 1999, Bombardier propozoi një sistem për transmetimin e energjisë pa tel të quajtur "primove" për përdorim në tramvaje dhe motorë hekurudhor të lehtë.
• AT 2008 Në të njëjtin vit, punonjësit e Intel riprodhuan eksperimentet e Nikola Tesla në 1894 dhe eksperimentet e grupit të John Brown në 1988 mbi transmetimin pa tel të energjisë në llambat inkandeshente me një efikasitet prej 75%.
• AT 2009 Në të njëjtin vit, një konsorcium i kompanive të interesuara i quajtur "Wireless Power Consortium" zhvilloi një standard të ulët të energjisë pa tel të quajtur "". Qi filloi të përdoret në teknologjinë portative.
• AT 2009 Në vitin 2009, kompania norvegjeze Wireless Power & Communication prezantoi një elektrik dore industrial që zhvilloi që mund të funksionojë dhe rimbush në mënyrë të sigurtë pa kontakt në një atmosferë të ngopur me gaz të ndezshëm.
• AT 2009 Haier Group prezantoi televizorin e parë LCD plotësisht pa tel në botë bazuar në hulumtimin e profesor Marin Soljacic mbi transmetimin e energjisë pa tel dhe Ndërfaqen Dixhitale të Shtëpisë me valë (WHDI).
• AT 2011 Konsorciumi Wireless Power filloi të zgjerojë specifikimet standarde Qi për rrymat mesatare.
• AT 2012 Në të njëjtin vit, muzeu privat i Shën Petersburgut "Grand Maket Russia" filloi punën e tij, në të cilin modelet e makinave në miniaturë morën energji me valë përmes një modeli të rrugës.
• AT 2015 Në vitin 1999, shkencëtarët nga Universiteti i Uashingtonit zbuluan se energjia elektrike mund të transmetohet përmes teknologjisë Wi-Fi.

Teknologjia

metodë tejzanor

Metoda tejzanor e transferimit të energjisë u shpik nga studentët e Universitetit të Pensilvanisë dhe u prezantua për herë të parë për publikun e gjerë në ekspozitën "The All Things Digital" (D9) në 2011. Ashtu si në metodat e tjera të transmetimit pa tel të diçkaje, u përdorën një marrës dhe një transmetues. Transmetuesi lëshonte ultratinguj; marrësi, nga ana tjetër, konvertoi atë që dëgjohej në energji elektrike. Në momentin e prezantimit, distanca e transmetimit arrinte 7-10 metra dhe ishte e nevojshme një vijë e drejtpërdrejtë e shikimit të marrësit dhe transmetuesit. Tensioni i transmetuar arriti në 8 volt; rryma që rezulton nuk raportohet. Frekuencat tejzanor të përdorura nuk kanë asnjë efekt tek njerëzit. Gjithashtu nuk ka asnjë informacion për efektet negative të frekuencave tejzanor te kafshët.

Metoda e induksionit elektromagnetik

Transmetimi i energjisë pa tela me induksion elektromagnetik përdor një fushë afër elektromagnetike në distanca prej rreth një të gjashtës së gjatësisë së valës. Vetë energjia e fushës së afërt nuk është rrezatuese, por ndodhin disa humbje rrezatuese. Përveç kësaj, si rregull, ka edhe humbje rezistente. Për shkak të induksionit elektrodinamik, një rrymë elektrike alternative që rrjedh nëpër mbështjelljen parësore krijon një fushë magnetike alternative që vepron në mbështjelljen sekondare, duke nxitur një rrymë elektrike në të. Për të arritur efikasitet të lartë, ndërveprimi duhet të jetë mjaft i ngushtë. Ndërsa mbështjellja dytësore largohet nga primarja, gjithnjë e më shumë fusha magnetike nuk arrin te mbështjellja dytësore. Edhe në distanca relativisht të shkurtra, bashkimi induktiv bëhet jashtëzakonisht joefikas, duke humbur shumë nga energjia e transmetuar.

Një transformator elektrik është pajisja më e thjeshtë për transmetimin e energjisë pa tel. Dredha-dredha parësore dhe dytësore e një transformatori nuk janë të lidhura drejtpërdrejt. Transferimi i energjisë kryhet përmes një procesi të njohur si induksion i ndërsjellë. Funksioni kryesor i një transformatori është rritja ose zvogëlimi i tensionit primar. Ngarkuesit pa kontakt për telefonat celularë dhe furçat elektrike të dhëmbëve janë shembuj të përdorimit të parimit të induksionit elektrodinamik. Edhe sobat me induksion përdorin këtë metodë. Disavantazhi kryesor i metodës së transmetimit pa tel është diapazoni i tij jashtëzakonisht i shkurtër. Marrësi duhet të jetë në afërsi të transmetuesit në mënyrë që të komunikojë në mënyrë efektive me të.

Përdorimi i rezonancës rrit pak diapazonin e transmetimit. Me induksion rezonant, transmetuesi dhe marrësi akordohen në të njëjtën frekuencë. Performanca mund të përmirësohet më tej duke ndryshuar formën e valës së rrymës së makinës nga format e valës kalimtare sinusoidale në jo-sinusoidale. Transferimi i energjisë pulsuese ndodh në disa cikle. Kështu, fuqia e konsiderueshme mund të transferohet midis dy qarqeve LC të akorduar reciprokisht me një faktor bashkimi relativisht të ulët. Bobinat transmetuese dhe marrëse, si rregull, janë solenoidë me një shtresë ose një spirale e sheshtë me një grup kondensatorësh që ju lejojnë të akordoni elementin marrës në frekuencën e transmetuesit.

Një aplikim i zakonshëm i induksionit elektrodinamik rezonant është ngarkimi i baterive në pajisjet portative si kompjuterët laptop dhe telefonat celularë, implantet mjekësore dhe automjetet elektrike. Teknika e karikimit të lokalizuar përdor zgjedhjen e një spirale të përshtatshme transmetuese në një strukturë grupi dredha-dredha me shumë shtresa. Rezonanca përdoret si në bllokun e karikimit me valë (liku i transmetimit) ashtu edhe në modulin e marrësit (të integruar në ngarkesë) për të siguruar efikasitetin maksimal të transferimit të energjisë. Kjo teknikë e transmetimit është e përshtatshme për mbushjet universale të karikimit me valë për karikimin e pajisjeve elektronike portative si telefonat celularë. Teknika është miratuar si pjesë e standardit të karikimit me valë Qi.

Induksioni elektrodinamik rezonant përdoret gjithashtu për të fuqizuar pajisjet pa bateri si etiketat RFID dhe kartat inteligjente pa kontakt, si dhe për të transferuar energjinë elektrike nga induktori primar në rezonatorin e transformatorit spirale Tesla, i cili është gjithashtu një transmetues pa tela i energjisë elektrike.

induksion elektrostatik

metodë lazer

Në rast se gjatësia e valës së rrezatimit elektromagnetik i afrohet rajonit të dukshëm të spektrit (nga 10 mikron në 10 nm), energjia mund të transferohet duke e shndërruar atë në një rreze lazer, e cila më pas mund të drejtohet në fotocelën e marrësit.

Krahasuar me metodat e tjera të transmetimit pa tel, transmetimi i energjisë lazer ka një sërë përparësish:

• transferimi i energjisë në distanca të gjata (për shkak të këndit të vogël të divergjencës midis rrezeve të ngushta të një valë drite monokromatike);
• lehtësia e përdorimit për produkte të vogla (për shkak të madhësisë së vogël të një lazeri në gjendje të ngurtë - një diodë gjysmëpërçuese fotoelektrike);
• asnjë ndërhyrje e frekuencave radio në pajisjet ekzistuese të komunikimit si Wi-Fi dhe telefonat celularë (lazeri nuk krijon një ndërhyrje të tillë);
• aftësia për të kontrolluar aksesin (vetëm marrësit e ndriçuar nga një rreze lazer mund të marrin energji elektrike).

Kjo metodë gjithashtu ka një sërë disavantazhesh:

• shndërrimi i rrezatimit elektromagnetik me frekuencë të ulët në frekuencë të lartë, që është dritë, është joefikas. Shndërrimi i dritës përsëri në energji elektrike është gjithashtu joefikas, pasi rendimenti i qelizave fotovoltaike arrin 40-50%, megjithëse efikasiteti i shndërrimit të dritës monokromatike është shumë më i lartë se efikasiteti i paneleve diellore;
• humbje në atmosferë;
• nevoja për vijën e shikimit ndërmjet transmetuesit dhe marrësit (si me transmetimin me mikrovalë).

Teknologjia e transmetimit të energjisë me ndihmën e lazerit është eksploruar më parë kryesisht në zhvillimin e sistemeve të reja të armëve dhe në industrinë e hapësirës ajrore, dhe aktualisht është duke u zhvilluar për elektronikën komerciale dhe të konsumit në pajisjet me fuqi të ulët. S Përputhja spektrale e karakteristikave të lazerit lejon rritjen e fuqisë së punës dhe distancës, pasi gjatësia e valës ndikon në fokus.

Qendra Kërkimore e Fluturimit Dryden e NASA-s demonstroi fluturimin e një modeli të lehtë avioni pa pilot i mundësuar nga një rreze lazer. Kjo vërtetoi mundësinë e rimbushjes periodike me anë të një sistemi lazer pa nevojën e uljes së avionit.

Rryma alternative mund të transmetohet përmes shtresave të atmosferës që kanë një presion atmosferik më të vogël se 135 mm Hg. Art. Rryma rrjedh me induksion elektrostatik nëpër atmosferën e poshtme në rreth 2-3 milje (3,2-4,8 kilometra) mbi nivelin e detit dhe për shkak të rrjedhës së joneve, domethënë përçueshmërisë elektrike përmes një rajoni të jonizuar të vendosur në një lartësi mbi 5 km. Rrezet vertikale intensive të rrezatimit ultravjollcë mund të përdoren për të jonizuar gazrat atmosferikë drejtpërdrejt mbi dy terminalet e ngritura, duke çuar në formimin e linjave të energjisë plazmatike të tensionit të lartë që çojnë drejtpërdrejt në shtresat përçuese të atmosferës. Si rezultat, një rrjedhë e rrymës elektrike formohet midis dy terminaleve të ngritura, duke kaluar në troposferë, përmes saj dhe përsëri në terminalin tjetër. Përçueshmëria elektrike nëpër shtresat e atmosferës bëhet e mundur për shkak të shkarkimit kapacitiv të plazmës në një atmosferë jonizuese.

Nikola Tesla zbuloi se energjia elektrike mund të transmetohet si përmes tokës ashtu edhe përmes atmosferës. Gjatë kërkimit të tij, ai arriti ndezjen e një llambë në distanca të moderuara dhe regjistroi transmetimin e energjisë elektrike në distanca të gjata. Kulla Wardenclyffe u konceptua si një projekt tregtar për telefoninë wireless transatlantike dhe u bë një demonstrim i vërtetë i mundësisë së transmetimit pa tel të energjisë elektrike në shkallë globale. Instalimi nuk përfundoi për shkak të financimit të pamjaftueshëm.

Toka është një përcjellës natyror dhe formon një qark përcjellës. Laku i kthimit realizohet përmes troposferës së sipërme dhe stratosferës së poshtme në një lartësi prej rreth 4.5 milje (7.2 km).

Një sistem global për transmetimin e energjisë elektrike pa tela, i ashtuquajturi "Sistemi World Wireless", i bazuar në përçueshmërinë e lartë elektrike të plazmës dhe përçueshmërinë e lartë elektrike të tokës, u propozua nga Nikola Tesla në fillim të vitit 1904 dhe mund të kishte shkaktuar Meteorit Tunguska, që rezulton nga një "qark i shkurtër" midis një atmosfere të ngarkuar dhe tokës.

Sistemi Wireless në mbarë botën

Eksperimentet e hershme të shpikësit të famshëm serb Nikola Tesla kishin të bënin me përhapjen e valëve të zakonshme të radios, domethënë valëve Hertziane, valëve elektromagnetike që përhapeshin në hapësirë.

Në vitin 1919, Nikola Tesla shkroi: “Unë supozohet se kam filluar punën në transmetimin pa tel në 1893, por në fakt i kalova dy vitet e mëparshme duke kërkuar dhe projektuar aparatura. Ishte e qartë për mua që në fillim se suksesi mund të arrihej përmes një sërë vendimesh radikale. Së pari do të krijoheshin gjeneratorë me frekuencë të lartë dhe oshilatorë elektrikë. Energjia e tyre duhej të shndërrohej në transmetues efikas dhe të merrej në distancë nga marrës të duhur. Një sistem i tillë do të ishte efektiv nëse çdo ndërhyrje e jashtme do të përjashtohej dhe do të sigurohej ekskluziviteti i tij i plotë. Megjithatë, me kalimin e kohës, kuptova se që pajisjet e këtij lloji të funksionojnë në mënyrë efektive, ato duhet të dizajnohen duke marrë parasysh vetitë fizike të planetit tonë.

Një nga kushtet për krijimin e një sistemi pa tel në mbarë botën është ndërtimi i marrësve rezonantë. Rezonatori spirale i tokëzuar i mbështjelljes Tesla dhe terminali i ngritur mund të përdoren si të tillë. Tesla personalisht demonstroi në mënyrë të përsëritur transmetimin pa tel të energjisë elektrike nga transmetimi në spiralen marrëse Tesla. Kjo u bë pjesë e sistemit të tij të transmetimit pa tel (Patenta e SHBA Nr. 1,119,732, 18 janar 1902, "Aparat për transmetimin e energjisë elektrike"). Tesla propozoi instalimin e më shumë se tridhjetë stacioneve marrëse dhe transmetuese në mbarë botën. Në këtë sistem, spiralja e marrjes vepron si një transformator në rënie me një rrymë dalëse të lartë. Parametrat e spirales transmetuese janë identike me spiralen marrëse.

Qëllimi i Sistemit Wireless në mbarë botën e Tesla-s ishte të kombinonte transmetimin e energjisë me transmetimin dhe komunikimin pa tel të drejtuar, i cili do të eliminonte linjat e shumta të tensionit të lartë dhe do të lehtësonte ndërlidhjen e gjeneratorëve elektrikë në shkallë globale.

Shiko gjithashtu

• WiTricity

Shënime

1. "Electricity at the Columbian Exposition", nga John Patrick Barrett. 1894, fq. 168-169
2. Eksperimentet me Rryma Alternuese të      Shume Lart Frekuenca dhe Aplikimi i tyre në Metodat të Ndriçimit Artificial.
3. Eksperimente me rryma alternative me frekuencë të lartë dhe me frekuencë të lartë, Adresa IEE, Londër, Shkurt 1892 (anglisht)
4. Fenomenet "Drita" dhe "Të tjera" me frekuencë të lartë, "Instituti Franklin", "Philadelphia", "Shkurt" 1893" dhe "National" Electric. Louis, Mars 1893 (Anglisht)
5. Puna  e Jagdish Chandra Bose: 100 vjet hulumtimi mm-valë
6. Jagadish Chandra Bose
7. Nikola Tesla mbi punën e tij me rryma alternative dhe aplikimi i tyre në telegrafinë pa tela, telefoninë dhe transmetimin e energjisë, f. 26-29. (anglisht)
8. 5 qershor 1899 Shënime Kolorado Pranverë  1899-1900, Nolit, 1978 (anglisht)
9. Nikola Tesla: Armët e drejtuara dhe teknologjia kompjuterike
10. Elektricisti(Londër), 1904 (Anglisht)
11. Skanimi i "të kaluarës": "Një histori" e inxhinierisë elektrike nga e kaluara, "Hidetsugu" Yagi
12. Tetelbaum S.I. Mbi transmetimin pa tel të energjisë elektrike në distanca të gjata duke përdorur valë radio // Energjia elektrike. - 1945. - Nr. 5. - fq 43-46.
13. Kostenko A. A. Kuazi-optika: "premisat" historike" dhe "tendencat moderne" të zhvillimit // Radiofizika dhe radioastronomia. - 2000. - V. 5, nr. 3. - S. 231.
14. Një vrojtim i elementeve të fuqisë Transmetimi me rreze mikrovalë, në 1961 IRE Int. Konf. Rec., vol.9, pjesa 3, fq.93-105
15. IEEE Teoria dhe teknikat Bill Brown Distinguished Kariera e Mikrovalëve
16. Fuqia nga Dielli: E ardhmja e saj, Shkenca Vol. 162, fq. 957-961 (1968)
17. Patenta për energjinë diellore, satelitore
18. Historia e RFID
19. Nisma e Hapësirës-Diellore-Energjisë
20. Wireless Power Transmission  for Solar
21. W. C.  Brown: Historia e 32 (9), pp. 1230-1242 (anglisht)
22. Transferimi i energjisë me valë nëpërmjet rezonancave magnetike të lidhura fort(anglisht) . Shkenca (7 qershor 2007). Marrë më 6 shtator 2010. Arkivuar nga origjinali më 29 shkurt 2012.,
    Një metodë e re e transmetimit pa tela të energjisë elektrike (rusisht). MEMBRANA.RU (8 qershor 2007). Marrë më 6 shtator 2010. Arkivuar nga origjinali më 29 shkurt 2012.
23. Teknologjia Bombardier PRIMOVE 
24. Intel-i imagjinon-fuqinë-wireless-për laptop-in tuaj
25. Specifikimi i energjisë elektrike me valë është afër përfundimit
26. Global Qi Standard Powers Up Wireless Ngarkimi - HONG KONG, shtator. 2 /PRNewswire/
27. TX40 dhe CX40, Pishtari dhe I miratuar nga ish
28. "Haier's Wireless" HDTV" i mungojnë telat, "profili" i shkathët (video) (anglisht) ,
    Energjia elektrike me valë i mahniti krijuesit e saj (rusisht). MEMBRANA.RU (16 shkurt 2010). Marrë më 6 shtator 2010.

Ne paraqesim një pajisje për transmetimin e energjisë elektrike pa tela me një koeficient të performancës (COP) rreth 100%. Në të ardhmen, vlera e efikasitetit prej ≈ 100% do të vërtetohet dhe, natyrisht, ne e demonstrojmë këtë vlerë me pajisjen tonë eksperimentale.

Rëndësia e problemit të transmetimit pa tel të energjisë elektrike është pa dyshim - tejkalimi i barrierave natyrore (lumenj, male dhe lugina); furnizimi me energji rezervë, transporti elektrik, zgjidhja e një sërë problemesh të furnizimit me energji pa tela për pajisjet shtëpiake dhe industriale, etj. - të gjitha këto janë elemente të problemit të përmendur.

Pak histori

Për herë të parë, problemi i transmetimit pa tel të energjisë elektrike u identifikua në agimin e shekullit të kaluar nga N. Tesla. Pajisja e tij e demonstrimit bazohej në metodën e emetimit dhe marrjes së valëve elektromagnetike nga një qark i hapur rezonant, i cili përmban një antenë - një kapacitet dhe një spirale teli - një induktancë. Treguesit karakteristikë të pajisjes së Teslës reduktohen në sa vijon: efikasiteti = 4%, diapazoni i transmetimit - 42 km, dimensioni maksimal i kullës së antenës - 60 m, gjatësia e valës - 2000 m. Është domethënëse që në pajisjen e Teslës konsiderohet planeti Tokë. si një nga telat në transmetimin e energjisë elektrike, pasi emetimi dhe pritja e valëve kaq të gjata pa tokëzim nuk është efektive.

Pas eksperimenteve të Teslës, gjatë gjithë shekullit të njëzetë, të gjitha përpjekjet për të kryer transmetimin pa tel të energjisë elektrike me efikasitet të pranueshëm rezultuan të pafrytshme.

Në dekadën e tanishme, puna raportohet drejtpërdrejt ose tërthorazi në Institutin e Teknologjisë në Masaçusets nën drejtimin e M. Solya-chich. Puna e tyre bazohet në induksionin e njohur, me ndihmën e një fushe magnetike, metodën e transmetimit të energjisë elektrike, e cila zbatohet nga induktorët e sheshtë rezonantë. Kjo metodë ofron në mënyrë ideale efikasitet = 50%, me një gamë transmetimi në përpjesëtim me dimensionet e bobinave të antenës. Treguesit karakteristikë të pajisjes së tyre demonstruese janë si më poshtë: efikasiteti ≈ 40%, diapazoni i transmetimit - 2 m, madhësia e spirales së antenës - 0,6 m, gjatësia e valës - 30 m.

Sistem i mbyllur energjetikisht

Në pajisjen tonë, si në pajisjen e Teslës, bartës i energjisë janë valët elektromagnetike, d.m.th. vepron vektori i njohur Poynting.

Teorikisht vërtetohet dhe vërtetohet eksperimentalisht: antenat transmetuese dhe marrëse të pajisjes së transmetimit të energjisë pa tel formojnë një sistem të mbyllur energjikisht, duke përfshirë pjesërisht energjinë e fushës elektromagnetike të Tokës; Nëpërmjet ngacmimit (aktivizimit) të fushës elektromagnetike të Tokës në këtë sistem, energjia elektrike bartet nga antena transmetuese në antenën marrëse me efikasitet ≈ 100% (Fig. 1).

Fik. një

Fik. 2

Duke përdorur këtë antenë, është e lehtë të formulohet një problem, zgjidhja e të cilit do të sigurojë transmetimin e energjisë elektrike pa tela:

1. Antenat transmetuese dhe marrëse duhet të ngacmojnë (aktivizojnë) fushën elektromagnetike të Tokës në një rajon lokal (të kufizuar) të hapësirës;

2. Fusha elektromagnetike e ngacmuar e Tokës duhet të jetë gjithashtu lokale në hapësirë ​​dhe të mos konsumojë energji (duhet të jetë një valë elektromagnetike në këmbë midis antenave transmetuese dhe marrëse).

Zgjidhja e këtij problemi është joreale me antenat e krijuara në bazë të paraqitjeve hapësinore të gjeometrisë së Euklidit me postulatin e tij të famshëm të 5-të - postulatin e vijave paralele. Ky postulat në tekstet shkollore thotë: Përmes një pike jo në një drejtëz të caktuar, vetëm një drejtëz mund të tërhiqet paralelisht me drejtëzën e dhënë.

fik. 3

Famëmarrja e këtij postulati qëndron në faktin se, duke filluar nga shek. para Krishtit, për 2000 vjet mendjet më të mira të botës u përpoqën pa sukses ta vërtetonin atë si një teoremë. Dhe në 1826, rus Lobachevsky përshkroi themelet e gjeometrisë së tij, në të cilën postulati i 5-të i gjeometrisë së Euklidit u formulua, në fakt, nga mohimi i tij: Përmes një pike jo në një vijë të caktuar, mund të vizatohen të paktën dy drejtëza paralele me vijën e dhënë.

fik. katër

Dhe megjithëse ky postulat nuk është shumë në përputhje me idetë tona hapësinore, gjeometria e Lobachevsky është konsistente dhe u ka shërbyer rregullisht fizikantëve kohët e fundit. Për shembull, gjeometria e Lobachevsky është e përfshirë në përshkrimin e një numri të madh fenomenesh nga dridhjet në linjat mekanike të transmetimit deri në ndërveprimin e grimcave elementare dhe proceseve në membranën e një qelize të gjallë.

Pseudosfera

Vërtetë, deri në vitin 1863, për gati 40 vjet, gjeometria e Lobachevsky u perceptua si diçka që nuk kishte asnjë lidhje me realitetin. Por, në 1863, matematikani italian Beltrami vërtetoi se të gjitha vetitë e rrafshit gjeometrik Lobachevsky realizohen në sipërfaqen e një pseudosfere - një trup gjeometrik, vetitë e të cilit përkojnë ose janë të kundërta me vetitë e një sfere. Në FIG. 5 tregon një pseudosferë, dhe Fig. 6 gjenerata e tij është një traktriks me asimptotë X'X. Me barazinë e rrezeve të rrathëve të mëdhenj (paralele) të pseudosferës dhe sferës, është e mundur të krahasohen në mënyrë sasiore vëllimet dhe sipërfaqet e sipërfaqeve të tyre.

fik. 5

fik. 6

Është në formën e gjysmë-pseudosferave që prodhohen antenat e pajisjes sonë; ne po demonstrojmë një pajisje me karakteristikat e mëposhtme: efikasiteti = 100%, diapazoni i transmetimit - 1,8 m, madhësia maksimale e spirales së antenës - 0,2 m, gjatësia e valës - 500 m, tokëzimi nuk është i nevojshëm.

Duhet të theksohet këtu se tërësia e karakteristikave të emërtuara të pajisjes demonstruese kundërshton bazat e elektrodinamikës klasike - inxhinierisë radio.

Cilat karakteristika të antenave gjysmëpseudosferike ofrojnë karakteristika të tilla të pajisjes sonë?

Ndër më shumë se një duzinë vetive të jashtëzakonshme të pseudosferës, para së gjithash meriton vëmendje:

Trupi i pseudosferës, i shtrirë pafundësisht në hapësirë, ka një vëllim të kufizuar dhe një sipërfaqe të fundme.

Është kjo veti e pseudosferës që bën të mundur që, me ndihmën e antenave gjysmëpseudosfere, të krijohet një sistem i kufizuar, i kufizuar në hapësirë, i mbyllur energjikisht, i cili është një kusht i domosdoshëm për transferimin e energjisë nga rendimenti = 100%.

Problemi i dytë themelor, i cili zgjidhet në pajisjen tonë, ka të bëjë me mediumin që mbush sistemin e përmendur të mbyllur energjetikisht. Përfundimi është se vetëm në elektrodinamikën kuantike, fryti i së cilës janë lazerët dhe maserët, mediumi konsiderohet aktiv. Përkundrazi, në elektrodinamikën klasike, mediumi u referohet objekteve pasive; shoqërohet me zbutje, humbje të energjisë elektromagnetike gjatë përhapjes.

E pabesueshme, por e vërtetë, në pajisjen tonë është aktivizimi i fushave elektrike dhe magnetike të Tokës. Këto fusha janë objekte të mjedisit në pajisjen tonë, pasi ato mbushin sistemin e përmendur të mbyllur energjetik. Aktivizimi i këtij mediumi është gjithashtu pasojë e vetive të pseudosferës.

Përfundimi është se të gjitha pikat në sipërfaqen e pseudosferës janë, sipas matematikanëve, hiperbolike, të ndërprera në hapësirë. Për sa i përket antenave gjysmëpseudosferike të pajisjes sonë, kjo është e barabartë me ndërprerjet, kuantizimin e fushave elektrike dhe magnetike në secilën pikë të telit mbështjellës të bobinave të antenave gjysmëpseudosferike. Kjo çon në shqetësime elektromagnetike - valë, gjatësia e të cilave është në përpjesëtim me diametrin e telit mbështjellës të mbështjelljeve të antenave gjysmëpseudosfere, d.m.th. në praktikë, gjatësia e valëve të tilla është rreth 1 mm ose më pak. Valë të tilla elektromagnetike, siç dëshmohet nga teoria dhe praktika, janë të afta, nëpërmjet polarizimit të molekulave të ajrit ose drejtpërdrejt, të aktivizojnë fushën elektromagnetike të Tokës dhe në këtë mënyrë të kompensojnë humbjen e energjisë elektromagnetike në mënyrën e transmetimit të saj në pajisjen tonë. Kjo është gjithashtu e nevojshme për të shpjeguar efikasitetin = 100%.

Jo vetëm kaq, ne kemi deklaruar një gjenerues të energjisë së tepërt elektromagnetike, koeficienti i konvertimit të energjisë (KPI) i të cilit është më shumë se 400%; ato. të krahasueshme me KPI-të e pompave të njohura të nxehtësisë.

Dhe për detyrën e fundit, të tretë, e cila është zgjidhur në pajisjen tonë.

Është e njohur se energjia transportohet në hapësirë ​​vetëm nga një valë elektromagnetike udhëtuese, një valë në të cilën fushat elektrike dhe magnetike janë në fazë. Kjo gjendje nuk mund të realizohet në një distancë prej 1.8 m në një gjatësi vale 500 m. Por, dihet gjithashtu se shpejtësia e një valë elektromagnetike që lëviz përgjatë një përcjellësi të drejtë ose të lakuar ngadalësohet, zvogëlohet në krahasim me shpejtësinë në të lirë. hapësirë; zvogëlohet edhe gjatësia e valës. Ky efekt përdoret gjerësisht në inxhinierinë elektrike dhe radio në të ashtuquajturat sisteme vonuese. Zvogëlimi i gjatësisë valore në këto sisteme varion nga të dhjetat e njësisë me tela të drejtë deri në 30 njësi me ato të lakuar (spiral).

Është efekti i ngadalësimit, zvogëlimit të gjatësisë së valës që na lejon të formojmë një valë udhëtuese në distanca të shkurtra në pajisjen tonë.

Në të vërtetë, gjatësia e valës së pajisjes sonë demo reduktohet në gjatësinë e valës së përmendur më sipër , e cila formon një valë elektromagnetike që mbart energji në pajisjen tonë. Në këtë rast, koeficienti i reduktimit të valës është i barabartë me njësive. Një rënie kaq e madhe në gjatësinë e valës shpjegon edhe faktin eksperimental që pajisja jonë funksionon në mënyrë efektive edhe pa tokëzuar transmetuesin dhe marrësin e energjisë elektrike.

Një tjetër veti e mahnitshme e pseudosferës është e përfshirë në funksionimin e pajisjes sonë:

vëllimi i pseudosferës është gjysma e vëllimit të sferës, ndërsa sipërfaqet e sipërfaqeve të tyre janë të barabarta.

Nga kjo veti rrjedh se vëllimi i një sfere të kufizuar nga sipërfaqja e saj përmban dy vëllime pseudosfere të kufizuara nga dy sipërfaqe të kombinuara të sipërfaqes së tyre dhe nga zona e tretë e sferës së përmendur. Kjo na lejon të përfaqësojmë vëllimin e sferës rreth Tokës të mbushur me fushat elektrike dhe magnetike të Tokës, dy vëllime të pseudosferës dhe , secila prej të cilave është e kufizuar nga zona dhe përmban gjysmën e fushave elektrike dhe magnetike të Tokës. (Fig. 7). Duke marrë parasysh këtë fakt dhe faktin që pajisja jonë ndodhet në mënyrë të pashmangshme vetëm në njërën anë të tokës, argumentohet se antenat e pajisjes sonë ndërveprojnë vetëm me gjysmën e fushave elektrike dhe magnetike të Tokës. Në të njëjtën kohë, nuk duhet të supozohet se gjysma e dytë e këtyre fushave janë joaktive. Kjo konfirmohet nga sa vijon.

fik. 7

Kujtojmë se shumica e ligjeve të fizikës janë formuluar për korniza referente inerciale, në të cilat koha është e parëndësishme (absolute), hapësira është izotropike, shpejtësia e lëvizjes drejtvizore të valëve elektromagnetike (drita) është absolute, etj. Në kuadrin e sistemeve të referencës inerciale, dihet se në hapësirën e lirë, kur reflektohet një valë elektromagnetike udhëtuese, formohet një valë në këmbë, në të cilën dallohet një valë elektrike në këmbë veçmas dhe një valë magnetike në këmbë veçmas. Me një gjatësi vale udhëtuese të barabartë me , gjatësitë e valëve elektrike dhe magnetike në këmbë janë të barabarta me gjysmën e gjatësisë së valës udhëtuese, d.m.th. . Është gjithashtu thelbësore që periudha e këtyre valëve në këmbë të jetë e barabartë me periudhën e valës udhëtuese, d.m.th. , meqenëse periudha e një vale në këmbë përbëhet nga shuma e dy gjysmë periodave të gjysmëvalëve të drejtpërdrejta dhe të reflektuara.

Fakti i llogaritjes, në vend të përcaktimit eksperimental, të një sasie me një saktësi që varet nga saktësia e përcaktimit të kohëzgjatjes së ditës në Tokë, na lejon të hedhim një vështrim krejtësisht të ri në një sërë problemesh në fizikë.

Sipas historisë, projekti teknologjik revolucionar ishte ngrirë për shkak të mungesës së burimeve të duhura financiare të Teslës (ky problem e përndiqte shkencëtarin pothuajse gjatë gjithë kohës që ai punoi në Amerikë). Në përgjithësi, presioni kryesor mbi të erdhi nga një shpikës tjetër - Thomas Edison dhe kompanitë e tij, të cilët promovuan teknologjinë DC, ndërsa Tesla ishte e angazhuar në rrymë alternative (e ashtuquajtura "Lufta aktuale"). Historia ka vendosur gjithçka në vendin e vet: tani rryma alternative përdoret pothuajse kudo në rrjetet e energjisë urbane, megjithëse jehonat e së kaluarës arrijnë në ditët tona (për shembull, një nga arsyet e deklaruara për prishjet e trenave famëkeq Hyundai është përdorimi i drejtpërdrejtë linjat aktuale të energjisë në disa seksione të hekurudhës së Ukrainës).

Kulla Wardenclyffe, ku Nikola Tesla kreu eksperimentet e tij me energjinë elektrike (foto nga 1094)

Sa i përket kullës Wardenclyffe, sipas legjendës, Tesla i demonstroi një prej investitorëve kryesorë, J.P. Morgan, një aksioner në hidrocentralin e parë në botë të Niagarës dhe impiantet e bakrit (bakri dihet se përdoret në tela), një instalim pune për transmetimin pa tel të rrymës, kostoja e të cilit për konsumatorët do të ishte (fitoni instalime të tilla në një industrial shkallë) një rend të përmasave më të lirë për konsumatorët, pas së cilës ai shkurtoi financimin e projektit. Sido që të ishte, ata filluan të flasin seriozisht për transmetimin pa tel të energjisë elektrike vetëm 90 vjet më vonë, në 2007. Dhe ndërsa ka ende shumë për të bërë përpara se linjat e energjisë të zhduken plotësisht nga peizazhi urban, gjëra të vogla të këndshme si karikimi me valë i një pajisjeje celulare janë tashmë të disponueshme.

Përparimi u zvarrit pa u vënë re

Nëse shikojmë nëpër arkivat e lajmeve të IT-së të paktën dy vjet më parë, atëherë në koleksione të tilla do të gjejmë vetëm raporte të rralla se kompani të caktuara po zhvillojnë karikues pa tel, dhe asnjë fjalë për produktet dhe zgjidhjet e gatshme (me përjashtim të parimeve bazë dhe të përgjithshme skemat). Sot, karikimi me valë nuk është më diçka super origjinale apo konceptuale. Pajisjet e tilla shiten me fuqi dhe kryesore (për shembull, LG demonstroi karikuesit e saj në MWC 2013), të testuara për automjete elektrike (Qualcomm po e bën këtë) dhe madje përdoren në vende publike (për shembull, në disa stacione hekurudhore evropiane). Për më tepër, tashmë ekzistojnë disa standarde për një transmetim të tillë të energjisë elektrike dhe disa aleanca që i promovojnë dhe i zhvillojnë ato.

Bobina të ngjashme janë përgjegjëse për karikimin pa tel të pajisjeve celulare, njëra prej të cilave është në telefon dhe tjetra është në vetë karikuesin.

Standardi më i famshëm i tillë është standardi Qi i zhvilluar nga Wireless Power Consortium, i cili përfshin kompani të njohura si HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony dhe rreth njëqind organizata të tjera. Ky konsorcium u organizua në vitin 2008 me qëllim krijimin e një karikuesi universal për pajisjet e prodhuesve dhe markave të ndryshme. Në punën e tij, standardi përdor parimin e induksionit magnetik, kur stacioni bazë përbëhet nga një spirale induksioni që krijon një fushë elektromagnetike kur AC furnizohet nga rrjeti. Në pajisjen që po ngarkohet, ekziston një spirale e ngjashme që reagon në këtë fushë dhe është në gjendje të shndërrojë energjinë e marrë përmes saj në rrymë direkte, e cila përdoret për të ngarkuar baterinë (mund të mësoni më shumë rreth parimit të funksionimit në konsorcium uebsajti http://www.wirelesspowerconsortium.com/what -we-do/how-it-works/). Përveç kësaj, Qi mbështet një protokoll komunikimi 2Kb/s ndërmjet karikuesve dhe pajisjeve që do të karikohen, i cili përdoret për të komunikuar sasinë e kërkuar të ngarkesës dhe funksionimin e kërkuar.

Karikimi me valë sipas standardit Qi aktualisht mbështetet nga shumë telefona inteligjentë dhe karikuesit janë universalë për të gjitha pajisjet që mbështesin këtë standard.

Qi ka gjithashtu një konkurrent serioz - Power Matters Alliance, e cila përfshin AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss dhe Powermat Technologies. Këta emra janë larg nga të qenit në krye në botën e teknologjisë së informacionit (veçanërisht zinxhiri i kafesë Starbucks, i cili është në një aleancë për faktin se do ta prezantojë këtë teknologji kudo në ndërmarrjet e tij) - ata specializohen veçanërisht në energji. çështjet. Kjo aleancë u krijua jo shumë kohë më parë, në mars 2012, në kuadër të një prej programeve të IEEE (Instituti i Inxhinierëve Elektrikë dhe Elektronikë). Standardi PMA i promovuar prej tyre funksionon në parimin e induksionit të ndërsjellë - një shembull i veçantë i induksionit elektromagnetik (i cili nuk duhet të ngatërrohet me induksionin magnetik të përdorur nga Qi), kur një ndryshim i rrymës në një nga përçuesit ose një ndryshim në pozicioni relativ i përcjellësve ndryshon fluksin magnetik nëpër qarkun e fushës magnetike të dytë, të krijuar nga rryma në përcjellësin e parë, e cila shkakton shfaqjen e një force elektromotore në përcjellësin e dytë dhe (nëse përcjellësi i dytë është i mbyllur) rryma e induksionit. Ashtu si në rastin e Qi, kjo rrymë më pas konvertohet në rrymë direkte dhe futet në bateri.

Epo, mos harroni për Aleancën për Fuqinë Wireless, e cila përfshin Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk, etj. Kjo organizatë nuk ka paraqitur ende zgjidhje të gatshme, por ndër synimet e saj , duke përfshirë zhvillimin e karikuesve që do të punonin nëpër sipërfaqe jo metalike dhe që nuk do të përdornin bobina.

Një nga qëllimet e Aleancës për Energjinë Wireless është aftësia për të karikuar pa u lidhur me një vend dhe lloj sipërfaqeje të caktuar.

Nga të gjitha sa më sipër, mund të nxjerrim një përfundim të thjeshtë: në një ose dy vjet, shumica e pajisjeve moderne do të jenë në gjendje të rikarikohen pa përdorur karikues tradicionalë. Ndërkohë, fuqia e karikimit me valë është e mjaftueshme, kryesisht për telefonat inteligjentë, megjithatë, pajisje të tilla do të shfaqen së shpejti edhe për tabletët dhe laptopët (i njëjti Apple jo shumë kohë më parë patentoi karikimin me valë për iPad). Kjo do të thotë që problemi i shkarkimit të pajisjeve do të zgjidhet pothuajse plotësisht - vendoseni ose vendoseni pajisjen në një vend të caktuar, dhe madje edhe gjatë funksionimit ajo ngarkohet (ose, në varësi të fuqisë, shkarkohet shumë më ngadalë). Me kalimin e kohës, nuk ka dyshim se diapazoni i tyre do të zgjerohet (tani ju duhet të përdorni një rrogoz ose stendë të veçantë në të cilën shtrihet pajisja, ose duhet të jetë shumë afër), dhe ato do të instalohen kudo në makina, trena dhe madje. ndoshta, aeroplanë.

Epo, dhe një përfundim tjetër - me shumë mundësi, nuk do të jetë e mundur të shmanget një luftë tjetër formatesh midis standardeve dhe aleancave të ndryshme që i promovojnë ato.

A do të heqim qafe telat?

Ngarkimi me valë i pajisjeve është një gjë e mirë, sigurisht. Por fuqia që lind prej saj është e mjaftueshme vetëm për qëllimet e deklaruara. Me ndihmën e këtyre teknologjive, nuk është ende e mundur të ndriçohet një shtëpi, për të mos përmendur funksionimin e pajisjeve të mëdha shtëpiake. Megjithatë, po kryhen eksperimente mbi transmetimin pa tela me fuqi të lartë të energjisë elektrike dhe ato bazohen, ndër të tjera, në materialet e Teslës. Vetë shkencëtari propozoi të instalonte në të gjithë botën (këtu, me shumë mundësi, vendet e zhvilluara në atë kohë, të cilat ishin shumë më të vogla se tani) më shumë se 30 stacione marrësish që do të kombinonin transmetimin e energjisë me transmetimin dhe komunikimet pa tel të drejtuar, të cilat do të lejonin të shpëtonin të linjave të shumta të transmetimit të tensionit të lartë dhe promovoi ndërlidhjen e objekteve gjeneruese elektrike në shkallë globale.

Sot ekzistojnë disa metoda për zgjidhjen e problemit të transmetimit të energjisë pa tel, megjithatë, të gjitha ato deri më tani lejojnë arritjen e rezultateve që nuk janë domethënëse në planin global; Nuk bëhet fjalë as për kilometra. Metodat si transmetimi tejzanor, lazer dhe elektromagnetik kanë kufizime të konsiderueshme (distanca të shkurtra, nevoja për shikueshmëri të drejtpërdrejtë të transmetuesve, madhësia e tyre dhe në rastin e valëve elektromagnetike, efikasitet shumë i ulët dhe dëmtim i shëndetit nga një fushë e fuqishme). Prandaj, zhvillimet më premtuese lidhen me përdorimin e një fushe magnetike, ose më saktë, ndërveprimin magnetik rezonant. Një prej tyre është WiTricity, e zhvilluar nga korporata WiTricity, e themeluar nga profesori i MIT Marin Solyachich dhe një numër kolegësh të tij.

Pra, në vitin 2007, ata arritën të transmetonin një rrymë prej 60 W në një distancë prej 2 m. Mjaftoi të ndizte një llambë, dhe efikasiteti ishte 40%. Por avantazhi i padiskutueshëm i teknologjisë së përdorur ishte se ajo praktikisht nuk ndërvepron me qeniet e gjalla (forca e fushës, sipas autorëve, është 10 mijë herë më e dobët se ajo që mbretëron në thelbin e një tomografi me rezonancë magnetike), ose me pajisjet mjekësore. ( stimulues kardiak, etj.), ose me rrezatime të tjera, që do të thotë se nuk do të ndërhyjë, për shembull, në funksionimin e të njëjtit Wi-Fi.

Ajo që është më interesante, efikasiteti i sistemit WiTricity ndikohet jo vetëm nga madhësia, gjeometria dhe vendosja e bobinave, si dhe distanca midis tyre, por edhe nga numri i konsumatorëve dhe në mënyrë pozitive. Dy pajisje marrëse, të vendosura në një distancë prej 1.6 deri në 2.7 m në të dyja anët e "antenës" transmetuese, treguan efikasitet 10% më të mirë sesa veçmas - kjo zgjidh problemin e lidhjes së shumë pajisjeve me një burim energjie.

Transmetimi me valë për shpërndarjen e energjisë elektrike ka aftësinë për të ofruar përparime të mëdha në industri dhe aplikacione që varen nga kontakti fizik i një lidhësi. Ai, nga ana tjetër, mund të jetë jo i besueshëm dhe të çojë në dështim. Transmetimi i energjisë elektrike me valë u demonstrua për herë të parë nga Nikola Tesla në vitet 1890. Megjithatë, ka qenë vetëm në dekadën e fundit që teknologjia është përdorur deri në pikën ku ofron përfitime reale, të prekshme për aplikacionet e botës reale. Në veçanti, zhvillimi i një sistemi energjie me valë rezonante për tregun e elektronikës së konsumit ka treguar se karikimi induktiv sjell nivele të reja komoditeti për miliona pajisje të përditshme.

Fuqia në fjalë njihet gjerësisht me shumë terma. Përfshirë transmetimin induktiv, komunikimin, rrjetin pa tel rezonant dhe të njëjtin kthim të tensionit. Secila prej këtyre kushteve në thelb përshkruan të njëjtin proces themelor. Transmetimi pa tela i energjisë elektrike ose energjisë nga një burim energjie në tensionin e ngarkesës pa lidhës përmes një hendeku ajri. Baza është dy mbështjellje - një transmetues dhe një marrës. E para ngacmohet nga një rrymë alternative për të gjeneruar një fushë magnetike, e cila nga ana tjetër shkakton një tension në të dytën.

Si funksionon sistemi në fjalë

Bazat e energjisë me valë përfshijnë shpërndarjen e energjisë nga një transmetues në një marrës përmes një fushe magnetike lëkundëse. Për të arritur këtë, rryma direkte e furnizuar nga furnizimi me energji konvertohet në rrymë alternative me frekuencë të lartë. Me elektronikë të projektuar posaçërisht të integruara në transmetues. Rryma alternative aktivizon një spirale me tela bakri në shpërndarës, e cila gjeneron një fushë magnetike. Kur mbështjellja e dytë (marrëse) vendoset në afërsi. Fusha magnetike mund të shkaktojë një rrymë alternative në spiralen marrëse. Elektronika në pajisjen e parë më pas konverton AC përsëri në DC, e cila bëhet hyrja e energjisë.

Skema e transmetimit të energjisë pa tel

Tensioni i "rrjetit" konvertohet në një sinjal AC, i cili më pas dërgohet në bobinën e transmetuesit përmes një qarku elektronik. Rrjedhja nëpër mbështjelljen e shpërndarësit, shkakton një fushë magnetike. Ai, nga ana tjetër, mund të përhapet në spiralen e marrësit, e cila është në afërsi relative. Fusha magnetike më pas gjeneron një rrymë që rrjedh nëpër mbështjelljen e pajisjes marrëse. Procesi me të cilin energjia shpërndahet midis bobinave transmetuese dhe marrëse quhet edhe bashkim magnetik ose rezonant. Dhe kjo arrihet me ndihmën e të dy mbështjelljeve që funksionojnë në të njëjtën frekuencë. Rryma që rrjedh në bobinën e marrësit konvertohet në DC nga qarku i marrësit. Më pas mund të përdoret për të fuqizuar pajisjen.

Çfarë do të thotë rezonancë

Distanca mbi të cilën mund të transmetohet energjia (ose fuqia) rritet nëse bobinat e transmetuesit dhe të marrësit rezonojnë në të njëjtën frekuencë. Ashtu si një pirun akordues lëkundet në një lartësi të caktuar dhe mund të arrijë amplituda e tij maksimale. I referohet frekuencës në të cilën një objekt lëkundet natyrshëm.

Përfitimet e transmetimit me valë

Cilat janë përfitimet? Të mirat:

• zvogëlon kostot që lidhen me mirëmbajtjen e lidhësve të drejtpërdrejtë (për shembull, në një unazë tradicionale industriale rrëshqitëse);
• komoditet më i madh për karikimin e pajisjeve elektronike konvencionale;
• transmetim i sigurt tek aplikacionet që duhet të mbeten të mbyllura hermetikisht;
• elektronika mund të fshihet plotësisht, gjë që zvogëlon rrezikun e korrozionit për shkak të elementëve të tillë si oksigjeni dhe uji;
• furnizim i besueshëm dhe i qëndrueshëm me energji elektrike për pajisjet industriale rrotulluese, shumë të lëvizshme;
• siguron transmetim të besueshëm të energjisë në sistemet kritike në mjedise të lagështa, të pista dhe në lëvizje.

Pavarësisht nga aplikimi, eliminimi i lidhjes fizike ofron një sërë avantazhesh ndaj lidhësve tradicionalë të energjisë kabllore.

Efikasiteti i transferimit të konsideruar të energjisë

Efikasiteti i përgjithshëm i një sistemi energjie me valë është faktori i vetëm më i rëndësishëm në përcaktimin e performancës së tij. Efikasiteti i sistemit mat sasinë e energjisë së transferuar midis burimit të energjisë (d.m.th. prizës në mur) dhe pajisjes marrëse. Kjo, nga ana tjetër, përcakton aspekte të tilla si shpejtësia e karikimit dhe diapazoni i përhapjes.

Sistemet e komunikimit me valë ndryshojnë në nivelin e tyre të efikasitetit bazuar në faktorë të tillë si konfigurimi dhe dizajni i spirales, distanca e transmetimit. Një pajisje më pak efikase do të gjenerojë më shumë emetime dhe do të rezultojë në kalimin e më pak energjisë përmes pajisjes marrëse. Në mënyrë tipike, teknologjitë e transmetimit të energjisë pa tel për pajisje të tilla si telefonat inteligjentë mund të arrijnë performancën 70%.

Si matet efikasiteti

Në kuptimin, si sasia e fuqisë (në përqindje) që transmetohet nga burimi i energjisë në pajisjen marrëse. Kjo do të thotë, transmetimi i energjisë pa tel për një smartphone me një efikasitet prej 80% do të thotë që 20% e fuqisë hyrëse humbet midis prizës së murit dhe baterisë për pajisjen që po ngarkohet. Formula për matjen e efikasitetit të punës është: performanca = rryma direkte dalëse pjesëtuar me hyrjen, rezultati i marrë shumëzuar me 100%.

Metodat pa tela të transmetimit të energjisë

Fuqia mund të shpërndahet përmes rrjetit në shqyrtim në pothuajse të gjitha materialet jometalike, duke përfshirë, por pa u kufizuar në. Këto janë lëndë të ngurta si druri, plastika, tekstilet, qelqi dhe tullat, si dhe gazrat dhe lëngjet. Kur një material metalik ose përçues elektrik (d.m.th. i vendosur në afërsi të një fushe elektromagnetike), objekti thith fuqinë prej tij dhe si rezultat nxehet. Kjo nga ana tjetër ndikon në efikasitetin e sistemit. Kështu funksionon gatimi me induksion, për shembull Transferimi joefikas i energjisë nga pianura krijon nxehtësi për gatim.

Për të krijuar një sistem të transmetimit të energjisë pa tel, është e nevojshme të ktheheni në origjinën e temës në shqyrtim. Ose, më saktë, shkencëtarit dhe shpikësit të suksesshëm Nikola Tesla, i cili krijoi dhe patentoi një gjenerator që mund të marrë pushtetin pa përcjellës të ndryshëm materialistë. Pra, për të zbatuar një sistem wireless, është e nevojshme të montoni të gjithë elementët dhe pjesët e rëndësishme, si rezultat do të zbatohet një pajisje e vogël.Kjo është një pajisje që krijon një fushë elektrike të tensionit të lartë në ajrin rreth saj. Në të njëjtën kohë, ka një fuqi të vogël hyrëse, ajo siguron transmetim pa tel të energjisë në distancë.

Një nga mënyrat më të rëndësishme për transferimin e energjisë është bashkimi induktiv. Përdoret kryesisht për fushë afër. Karakterizohet nga fakti se kur rryma kalon nëpër një tel, një tension induktohet në skajet e një tjetri. Transferimi i fuqisë bëhet me reciprocitet ndërmjet dy materialeve. Një shembull i zakonshëm është një transformator. Transferimi i energjisë me mikrovalë, si një ide, u zhvillua nga William Brown. I gjithë koncepti përfshin konvertimin e energjisë AC në fuqi RF dhe transmetimin e saj në hapësirë ​​dhe rikthimin në energji AC në marrës. Në këtë sistem, voltazhi gjenerohet duke përdorur burimet e energjisë me mikrovalë. të tilla si klistron. Dhe kjo fuqi transmetohet përmes valëzuesit, i cili mbron nga fuqia e reflektuar. Si dhe një sintonizues që përputhet me rezistencën e rezistencës së burimit të mikrovalës me elementë të tjerë. Seksioni marrës përbëhet nga një antenë. Ai pranon fuqinë e mikrovalës dhe një qark të përputhjes së rezistencës dhe një filtër. Kjo antenë marrëse, së bashku me pajisjen ndreqëse, mund të jetë një dipol. Korrespondon me sinjalin e daljes me një sinjal të ngjashëm zanor të njësisë ndreqës. Blloku i marrësit gjithashtu përbëhet nga një seksion i ngjashëm i përbërë nga dioda të cilat përdoren për të kthyer sinjalin në një alarm DC. Ky sistem transmetimi përdor frekuenca në intervalin nga 2 GHz deri në 6 GHz.

Transmetimi pa tela i energjisë elektrike me ndihmën e të cilit gjeneratori realizoi duke përdorur lëkundje të ngjashme magnetike. Në fund të fundit është se kjo pajisje funksionoi falë tre transistorëve.

Përdorimi i një rreze lazer për të transmetuar fuqinë në formën e energjisë së dritës, e cila shndërrohet në energji elektrike në skajin marrës. Vetë materiali furnizohet drejtpërdrejt me energji duke përdorur burime të tilla si Dielli ose ndonjë gjenerator të energjisë elektrike. Dhe, në përputhje me rrethanat, zbaton një dritë të fokusuar me intensitet të lartë. Madhësia dhe forma e rrezes përcaktohen nga grupi i optikës. Dhe kjo dritë lazer e transmetuar merret nga qelizat fotovoltaike, të cilat e shndërrojnë atë në sinjale elektrike. Zakonisht përdor kabllot me fibra optike për transmetim. Ashtu si me sistemin bazë të energjisë diellore, marrësi i përdorur në përhapjen e bazuar në lazer është një grup qelizash fotovoltaike ose një panel diellor. Ata, nga ana tjetër, mund ta shndërrojnë jokoherentin në energji elektrike.

Karakteristikat thelbësore të pajisjes

Fuqia e spirales Tesla qëndron në një proces të quajtur induksion elektromagnetik. Kjo do të thotë, fusha në ndryshim krijon potencial. Bën rrjedhjen e rrymës. Kur energjia elektrike rrjedh nëpër një spirale teli, ajo gjeneron një fushë magnetike që mbush zonën rreth spirales në një mënyrë të caktuar. Ndryshe nga disa eksperimente të tjera të tensionit të lartë, spiralja Tesla i ka rezistuar shumë testeve dhe sprovave. Procesi ishte mjaft i mundimshëm dhe i gjatë, por rezultati ishte i suksesshëm, dhe për këtë arsye u patentua me sukses nga shkencëtari. Ju mund të krijoni një spirale të tillë në prani të përbërësve të caktuar. Materialet e mëposhtme kërkohen për zbatimin:

1. gjatësia 30 cm PVC (sa më shumë aq më mirë);
2. tel i emaluar prej bakri (tel dytësor);
3. bordi thupër për bazën;
4. 2222A tranzistor;
5. tela lidhëse (primare);
6. rezistencë 22 kΩ;
7. çelësat dhe telat lidhës;
8. Bateri 9 volt.

Fazat e zbatimit të pajisjes Tesla

Së pari ju duhet të vendosni një çarë të vogël në pjesën e sipërme të tubit për të mbështjellë njërën skaj të telit rreth e rrotull. Fryni spiralen ngadalë dhe me kujdes, duke pasur kujdes që të mos mbivendosni telat ose të krijoni boshllëqe. Ky hap është pjesa më e vështirë dhe e lodhshme, por koha e kaluar do të japë një spirale shumë cilësore dhe të mirë. Çdo rreth 20 rrotullime, rreth mbështjelljes vendosen unaza me shirit maskues. Ata veprojnë si një pengesë. Në rast se spiralja fillon të zbërthehet. Kur të mbaroni, mbështillni një shirit të ngushtë në pjesën e sipërme dhe të poshtme të mbështjelljes dhe spërkateni me 2 ose 3 shtresa smalt.

Pastaj duhet të lidhni baterinë parësore dhe dytësore me baterinë. Pas - ndizni tranzistorin dhe rezistencën. Dredha më e vogël është primare dhe mbështjellja më e gjatë është dytësore. Mund të instaloni opsionalisht një sferë alumini në krye të tubit. Gjithashtu, lidhni fundin e hapur të sekondarit me atë të shtuar, i cili do të veprojë si antenë. Duhet të krijoni gjithçka me shumë kujdes që të mos prekni pajisjen dytësore kur ndizni energjinë.

Ekziston rreziku i zjarrit nëse shiten vetë. Duhet të rrokullisni çelësin, të instaloni një llambë inkandeshente pranë pajisjes së transmetimit të energjisë me valë dhe të shijoni shfaqjen e dritës.

Transmetim me valë nëpërmjet sistemit të energjisë diellore

Konfigurimet tradicionale të shpërndarjes së energjisë me tela zakonisht kërkojnë tela midis pajisjeve të shpërndara dhe njësive të konsumatorit. Kjo krijon shumë kufizime pasi kostoja e kabllove të sistemit kushton. Humbjet e shkaktuara në transmetim. Si dhe mbetjet në shpërndarje. Vetëm rezistenca e linjës së transmetimit çon në një humbje prej rreth 20-30% të energjisë së prodhuar.

Një nga sistemet më moderne të transmetimit të energjisë pa tel bazohet në transmetimin e energjisë diellore duke përdorur një furrë me mikrovalë ose një rreze lazer. Sateliti është i vendosur në orbitë gjeostacionare dhe përbëhet nga qeliza fotovoltaike. Ata konvertojnë dritën e diellit në rrymë elektrike, e cila përdoret për të fuqizuar një gjenerator të mikrovalës. Dhe, në përputhje me rrethanat, kupton fuqinë e mikrovalëve. Ky tension transmetohet duke përdorur komunikimin radio dhe merret në stacionin bazë. Është një kombinim i antenës dhe ndreqësit. Dhe kthehet në energji elektrike. Kërkon energji AC ose DC. Sateliti mund të transmetojë deri në 10 MW fuqi RF.

Nëse flasim për një sistem shpërndarjeje DC, atëherë edhe kjo është e pamundur. Meqenëse kërkon një lidhës midis furnizimit me energji elektrike dhe pajisjes. Ekziston një pamje e tillë: sistemi është plotësisht i lirë nga telat, ku mund të merrni energji AC në shtëpi pa ndonjë pajisje shtesë. Ku është e mundur të karikoni celularin tuaj pa pasur nevojë të lidheni fizikisht me prizën. Sigurisht, një sistem i tillë është i mundur. Dhe shumë studiues modernë po përpiqen të krijojnë diçka të modernizuar, ndërsa studiojnë rolin e zhvillimit të metodave të reja të transmetimit pa tel të energjisë elektrike në distancë. Edhe pse, nga pikëpamja e komponentit ekonomik, nuk do të jetë plotësisht e dobishme për shtetet nëse pajisje të tilla futen kudo dhe zëvendësojnë energjinë elektrike standarde me energji elektrike natyrore.

Origjina dhe shembujt e sistemeve pa tela

Ky koncept nuk është vërtet i ri. E gjithë kjo ide u zhvillua nga Nicholas Tesla në 1893. Kur ai zhvilloi një sistem të tubave ndriçues të vakumit duke përdorur teknika të transmetimit pa tel. Është e pamundur të imagjinohet se bota ekziston pa burime të ndryshme ngarkimi, të cilat shprehen në formë materiale. Për të bërë të mundur që telefonat celularë, robotët e shtëpisë, MP3 player, kompjuterët, laptopët dhe pajisjet e tjera të transportueshme të karikohen vetë, pa asnjë lidhje shtesë, duke i çliruar përdoruesit nga telat konstante. Disa nga këto pajisje mund të mos kërkojnë as një numër të madh elementësh. Historia e transmetimit të energjisë me valë është mjaft e pasur dhe, kryesisht, falë zhvillimeve të Tesla-s, Volta-s, e të tjerëve, por sot ajo mbetet vetëm të dhëna në shkencën fizike.

Parimi bazë është konvertimi i fuqisë AC në tension DC duke përdorur ndreqës dhe filtra. Dhe pastaj - në kthimin në vlerën origjinale me frekuencë të lartë duke përdorur inverterë. Kjo fuqi AC me tension të ulët, shumë luhatëse, më pas transferohet nga transformatori primar në sekondar. Shndërrohet në tension DC duke përdorur një ndreqës, filtër dhe rregullator. Sinjali AC bëhet i drejtpërdrejtë për shkak të zhurmës së rrymës. Si dhe duke përdorur seksionin e ndreqësit të urës. Sinjali i marrë DC kalon përmes një dredha-dredha kthyese e cila vepron si një qark oshilator. Në të njëjtën kohë, ai detyron transistorin ta përçojë atë në konvertuesin primar në drejtim nga e majta në të djathtë. Kur rryma kalon nëpër mbështjelljen e reagimit, rryma përkatëse rrjedh në primarin e transformatorit në drejtim nga e djathta në të majtë.

Kështu funksionon transferimi i energjisë tejzanor. Sinjali gjenerohet përmes sensorit për të dy gjysmë ciklet e alarmit AC. Frekuenca e zërit varet nga treguesit sasiorë të dridhjeve të qarqeve të gjeneratorit. Ky sinjal AC shfaqet në mbështjelljen dytësore të transformatorit. Dhe kur lidhet me transduktorin e një objekti tjetër, voltazhi AC është 25 kHz. Një lexim shfaqet përmes tij në një transformator në rënie.

Ky tension AC barazohet nga një ndreqës urë. Dhe pastaj filtrohet dhe rregullohet për të marrë një dalje 5V për të drejtuar LED. Tensioni i daljes 12 V nga kondensatori përdoret për të fuqizuar motorin e ventilatorit DC për ta drejtuar atë. Pra, nga pikëpamja e fizikës, transmetimi i energjisë elektrike është një zonë mjaft e zhvilluar. Sidoqoftë, siç tregon praktika, sistemet me valë nuk janë zhvilluar dhe përmirësuar plotësisht.

Zbuluar nga André Marie Ampère në 1820, ligji i bashkëveprimit të rrymave elektrike hodhi themelet për zhvillimin e mëtejshëm të shkencës së elektricitetit dhe magnetizmit. Pas 11 vjetësh, Michael Faraday zbuloi eksperimentalisht se një fushë magnetike në ndryshim e krijuar nga një rrymë elektrike është e aftë të nxisë një rrymë elektrike në një përcjellës tjetër. Kështu u krijua.

Në 1864, James Clerk Maxwell sistematizoi më në fund të dhënat eksperimentale të Faradeit, duke u dhënë atyre formën e ekuacioneve të sakta matematikore, falë të cilave u krijua baza e elektrodinamikës klasike, sepse këto ekuacione përshkruan marrëdhënien e fushës elektromagnetike me rrymat dhe ngarkesat elektrike, dhe ekzistenca e valëve elektromagnetike duhet të ishte pasojë e kësaj.

Në 1888, Heinrich Hertz konfirmoi eksperimentalisht ekzistencën e valëve elektromagnetike të parashikuara nga Maxwell. Transmetuesi i tij i shkëndijave të ndërprera të spirales Rumkorff mund të prodhojë valë elektromagnetike deri në 0.5 gigahertz, të cilat mund të merren nga marrës të shumtë të akorduar në rezonancë me transmetuesin.

Marrësit mund të vendoseshin në një distancë deri në 3 metra dhe kur shfaqej një shkëndijë në transmetues, shfaqeshin edhe shkëndija në marrës. Kështu u mbajtën Eksperimentet e para në transmetimin pa tel të energjisë elektrike duke përdorur valë elektromagnetike.

Në 1891, duke studiuar rrymat alternative të tensionit të lartë dhe frekuencës së lartë, ai arriti në përfundimin se është jashtëzakonisht e rëndësishme për qëllime specifike të zgjidhet gjatësia e valës dhe tensioni i funksionimit të transmetuesit, dhe nuk është aspak e nevojshme të bëhet frekuencë shumë e lartë.

Shkencëtari vëren se kufiri i poshtëm i frekuencave dhe tensioneve në të cilat ai arriti të arrijë rezultatet më të mira në atë kohë është nga 15,000 në 20,000 lëkundje në sekondë me një potencial prej 20,000 volt. Tesla mori një rrymë me frekuencë të lartë dhe tension të lartë duke aplikuar një shkarkim oscilues të një kondensatori (shih -). Ai vuri re se ky lloj transmetuesi elektrik ishte i përshtatshëm si për prodhimin e dritës ashtu edhe për transmetimin e energjisë elektrike për prodhimin e dritës.

Në periudhën nga 1891 deri në 1894, shkencëtari demonstron vazhdimisht transmetimin pa tel dhe shkëlqimin e tubave vakum në një fushë elektrostatike me frekuencë të lartë, duke vënë në dukje se energjia e fushës elektrostatike thithet nga llamba, duke u shndërruar në dritë dhe energjia. e fushës elektromagnetike e përdorur për induksion elektromagnetik për të marrë një të ngjashme Rezultati reflektohet kryesisht, dhe vetëm një pjesë e vogël e tij shndërrohet në dritë.

Edhe duke përdorur rezonancën kur transmetohet duke përdorur një valë elektromagnetike, një sasi e konsiderueshme e energjisë elektrike nuk mund të transmetohet, argumentoi shkencëtari. Qëllimi i tij gjatë kësaj periudhe pune ishte të transmetonte saktësisht një sasi të madhe të energjisë elektrike në mënyrë wireless.

Deri në vitin 1897, paralelisht me punën e Teslës, kërkimet mbi valët elektromagnetike u kryen nga Jagdish Bose në Indi, Alexander Popov në Rusi dhe Guglielmo Marconi në Itali.

Pas leksioneve publike të Teslës, Jagdish Bose flet në nëntor 1894 në Kalkuta me një demonstrim të transmetimit pa tel të energjisë elektrike, ku ai ndez barutin, duke transmetuar energji elektrike në një distancë.

Pas Boche, përkatësisht 25 Prill 1895, Alexander Popov, duke përdorur kodin Morse, transmetoi mesazhin e parë radiofonik, dhe kjo datë (7 maj, sipas stilit të ri) tani festohet çdo vit në Rusi si "Dita e Radios".

Në 1896, Marconi, pasi mbërriti në MB, demonstroi aparatin e tij, duke transmetuar një sinjal duke përdorur kodin Morse në një distancë prej 1.5 kilometrash nga çatia e ndërtesës së postës në Londër në një ndërtesë tjetër. Pas kësaj, ai përmirësoi shpikjen e tij dhe arriti të transmetojë një sinjal përgjatë Rrafshit të Salisbury tashmë në një distancë prej 3 kilometrash.

Tesla në 1896 transmeton me sukses dhe merr sinjale në një distancë midis transmetuesit dhe marrësit prej rreth 48 kilometrash. Megjithatë, asnjë nga studiuesit nuk ka arritur të transmetojë një sasi të konsiderueshme të energjisë elektrike në një distancë të gjatë.

Duke eksperimentuar në Kolorado Springs, në 1899 Tesla shkroi: "Mospërputhja e metodës së induksionit duket të jetë e madhe në krahasim me metodën e ngacmimit të ngarkesës së tokës dhe ajrit". Ky do të jetë fillimi i kërkimit të shkencëtarit që synon transmetimin e energjisë elektrike në distanca të gjata pa përdorimin e telave. Në janar 1900, Tesla do të regjistronte në ditarin e tij transferimin e suksesshëm të energjisë në një spirale "larg në fushë" nga e cila ndizej llamba.

Dhe suksesi më madhështor i shkencëtarit do të jetë lëshimi më 15 qershor 1903 i Kullës Wardenclyffe në Long Island, i projektuar për të transmetuar energji elektrike në një distancë të konsiderueshme në sasi të mëdha pa tela. Dredha-dredha dytësore e tokëzuar e transformatorit rezonant, e kurorëzuar me një kube sferike bakri, duhej të ngacmonte ngarkesën e tokës dhe shtresat përcjellëse të ajrit në mënyrë që të bëhej një element i një qarku të madh rezonant.

Kështu, shkencëtari arriti të fuqizojë 200 llamba 50 vat në një distancë prej rreth 40 kilometrash nga transmetuesi. Megjithatë, bazuar në fizibilitetin ekonomik, financimi për projektin u ndërpre nga Morgan, i cili që në fillim investoi në projekt për të marrë komunikime pa tel dhe transferimi i energjisë falas në një shkallë industriale në distancë nuk i përshtatej atij. një biznesmen. Në vitin 1917, kulla, e projektuar për transmetimin pa tel të energjisë elektrike, u shkatërrua.

Shumë më vonë, në periudhën 1961-1964, një ekspert në fushën e elektronikës mikrovalore, William Brown, eksperimentoi në SHBA me shtigjet e transmetimit të energjisë mikrovalore.

Në vitin 1964, për herë të parë, ai testoi një pajisje (një model helikopteri) të aftë për të marrë dhe përdorur energjinë e një rrezeje mikrovale në formën e rrymës direkte, falë një grupi antenash të përbërë nga dipole gjysmë-valë, secili. e cila është e ngarkuar me dioda Schottky me performancë të lartë. Tashmë në vitin 1976, William Brown kishte transmetuar një fuqi prej 30 kW nga një rreze mikrovale në një distancë prej 1.6 km me një efikasitet që kalon 80%.

Në vitin 2007, një grup kërkimor në Institutin e Teknologjisë në Masaçusets, i udhëhequr nga profesori Marin Soljacic, arriti të transmetonte energjinë me valë në një distancë prej 2 metrash. Fuqia e transmetuar ishte e mjaftueshme për të fuqizuar një llambë 60 vat.

Teknologjia e tyre (e quajtur ) bazohet në fenomenin e rezonancës elektromagnetike. Transmetuesi dhe marrësi janë dy mbështjellje bakri që rezonojnë me të njëjtën frekuencë, secila me diametër 60 cm. Transmetuesi është i lidhur me një burim energjie, dhe marrësi është i lidhur me një llambë inkandeshente. Qarqet janë akorduar në një frekuencë prej 10 MHz. Marrësi në këtë rast merr vetëm 40-45% të energjisë elektrike të transmetuar.

Në të njëjtën kohë, një teknologji e ngjashme për transmetimin e energjisë pa tel u demonstrua nga Intel.

Në vitin 2010, Haier Group, një prodhues kinez i pajisjeve shtëpiake, zbuloi produktin e tij unik, një TV LCD plotësisht pa tel, bazuar në këtë teknologji, në CES 2010.