Transmetimi pa tela i energjisë elektrike: historia, teknologjia, pajisjet. Metodat e transmetimit të energjisë pa tela

Për shumë vite, shkencëtarët kanë luftuar me çështjen e minimizimit të kostove elektrike. Ka metoda dhe propozime të ndryshme, por teoria më e famshme është transmetimi pa tela i energjisë elektrike. Ne propozojmë të shqyrtojmë se si kryhet, kush është shpikësi i tij dhe pse nuk është zbatuar ende.

Teoria

Energjia elektrike me valë është fjalë për fjalë transferimi i energjisë elektrike pa tela. Njerëzit shpesh e krahasojnë transmetimin me valë të energjisë elektrike me transmetimin e informacionit të tillë si radiot, telefonat celularë ose aksesi në internet Wi-Fi. Dallimi kryesor është se nga transmetimet radio ose mikrovalë - kjo është një teknologji që synon rikuperimin dhe transportimin e informacionit, dhe jo energjinë që fillimisht ishte shpenzuar për transmetim.

Energjia elektrike me valë është një fushë relativisht e re e teknologjisë, por mjaft dinamike. Tani po zhvillohen metoda se si të transmetohet energjia në mënyrë efikase dhe të sigurt në një distancë pa ndërprerje.

Si funksionon energjia elektrike me valë

Puna kryesore bazohet pikërisht në magnetizëm dhe elektromagnetizëm, siç është rasti me transmetimet radiofonike. Karikimi me valë, i njohur edhe si karikimi induktiv, bazohet në disa parime të thjeshta funksionimi, në veçanti teknologjia kërkon dy mbështjellje. Një transmetues dhe marrës, të cilët së bashku gjenerojnë një fushë magnetike alternative me një rrymë jo konstante. Nga ana tjetër, kjo fushë shkakton një tension në spiralen e marrësit; mund të përdoret për të fuqizuar një pajisje celulare ose për të ngarkuar një bateri.

Nëse drejtoni një rrymë elektrike përmes një teli, një fushë magnetike rrethore krijohet rreth kabllit. Përkundër faktit se fusha magnetike ndikon si në lakin ashtu edhe në spiralen, ajo është më e theksuar në kabllo. Kur marrim bobinën e dytë të telit, e cila nuk merr rrymën elektrike që kalon nëpër të, dhe vendin ku vendosim spiralen në fushën magnetike të bobinës së parë, rryma elektrike nga bobina e parë do të transmetohet përmes magnetit. fushë dhe përmes spirales së dytë, duke krijuar një bashkim induktiv.

Merrni si shembull një furçë dhëmbësh elektrike. Në të, karikuesi është i lidhur me një prizë që dërgon rrymë elektrike në një tel të mbështjellë brenda karikuesit, i cili krijon një fushë magnetike. Brenda furçës së dhëmbëve ka një spirale të dytë, kur rryma fillon të rrjedhë dhe, falë MF-së së formuar, furça fillon të karikohet pa lidhjen e saj të drejtpërdrejtë me furnizimin me energji 220 V.

Historia

Transmetimi i energjisë pa tela si një alternativë ndaj transmetimit dhe shpërndarjes së linjave elektrike u propozua dhe u demonstrua për herë të parë nga Nikola Tesla. Në 1899, Tesla prezantoi transmetimin pa tel për të fuqizuar një fushë me llamba fluoreshente të vendosura njëzet e pesë milje nga një burim energjie pa përdorimin e telave. Por në atë kohë, ishte më e lirë të lidheshin me tela prej 25 miljesh bakri sesa të ndërtoheshin gjeneratorët e veçantë të energjisë që kërkonte ekspertiza e Teslës. Asnjëherë nuk iu dha një patentë, por shpikja mbeti në kazanët e shkencës.

Ndërsa Tesla ishte personi i parë që ishte në gjendje të demonstronte mundësitë praktike të komunikimit me valë në vitin 1899, sot, ka shumë pak pajisje në shitje, këto janë furçat me valë, kufjet, karikuesit e telefonit dhe më shumë.

Teknologjia me valë

Transmetimi i energjisë pa tela përfshin transmetimin e energjisë elektrike ose fuqisë në një distancë pa tela. Kështu, teknologjia thelbësore qëndron në konceptet e elektricitetit, magnetizmit dhe elektromagnetizmit.

Magnetizmi

Është një forcë themelore e natyrës që bën që disa lloje materialesh të tërheqin ose të zmbrapsin njëri-tjetrin. Të vetmit magnet të përhershëm janë polet e Tokës. Rryma e rrjedhës në lak gjeneron fusha magnetike që ndryshojnë nga fushat magnetike lëkundëse në shpejtësinë dhe kohën që duhet për të gjeneruar rrymë alternative (AC). Forcat që shfaqen në këtë rast janë paraqitur në diagramin e mëposhtëm.

Kështu shfaqet magnetizmi

Elektromagnetizmi është ndërvarësia e fushave elektrike dhe magnetike të alternuara.

Induksioni magnetik

Nëse laku përçues është i lidhur me një burim energjie AC, ai do të gjenerojë një fushë magnetike lëkundëse brenda dhe rreth qarkut. Nëse laku i dytë përçues është mjaft afër, ai do të kapë një pjesë të kësaj fushe magnetike lëkundëse, e cila nga ana tjetër gjeneron ose nxit një rrymë elektrike në spiralen e dytë.

Video: si ndodh transmetimi pa tel i energjisë elektrike

Kështu, ekziston një transferim elektrik i fuqisë nga një cikël ose spirale në tjetrin, i cili njihet si induksion magnetik. Shembuj të këtij fenomeni përdoren në transformatorët dhe gjeneratorët elektrikë. Ky koncept bazohet në ligjet e Faradeit për induksionin elektromagnetik. Atje, ai argumenton se kur ka një ndryshim në fluksin magnetik të lidhur me spiralen nga EMF i induktuar në spirale, atëherë sasia është e barabartë me produktin e numrit të rrotullimeve të spirales dhe shpejtësisë së ndryshimit të fluksit. .

Tufë me fuqi

Kjo pjesë është e nevojshme kur një pajisje nuk mund të transferojë energji në një pajisje tjetër.

Lidhja magnetike krijohet kur fusha magnetike e një objekti është në gjendje të induktojë një rrymë elektrike me pajisje të tjera në fushën e tij të shtrirjes.

Dy pajisje thuhet se janë të lidhura reciprokisht në mënyrë induktive, ose të lidhura në mënyrë magnetike, kur ato janë projektuar në mënyrë që rryma të ndryshojë ndërsa një tel indukton një tension në skajet e telit tjetër përmes induksionit elektromagnetik. Kjo është për shkak të induktivitetit të ndërsjellë

Teknologjia

Parimi i bashkimit induktiv

Dy pajisje, të lidhura reciprokisht në mënyrë induktive ose të lidhura magnetikisht, janë projektuar në mënyrë që një ndryshim në rrymë ndërsa një tel indukton një tension në skajet e telit tjetër prodhohet nga induksioni elektromagnetik. Kjo është për shkak të induktivitetit të ndërsjellë.
Lidhja induktive preferohet për shkak të aftësisë së tij për të punuar me valë, si dhe rezistencës ndaj goditjes.

Lidhja induktive rezonante është një kombinim i bashkimit induktiv dhe rezonancës. Duke përdorur konceptin e rezonancës, dy objekte mund të bëhen të punojnë në mënyrë të pavarur nga sinjalet e njëri-tjetrit.

Siç mund ta shihni nga diagrami i mësipërm, rezonanca siguron induktivitetin e spirales. Kondensatori është i lidhur paralelisht me mbështjelljen. Energjia do të udhëtojë përpara dhe mbrapa midis fushës magnetike që rrethon spiralen dhe fushës elektrike rreth kondensatorit. Këtu, humbjet e rrezatimit do të jenë minimale.

Ekziston edhe koncepti i komunikimit me valë jonizuese.

Është gjithashtu e realizueshme, por këtu duhet pak më shumë përpjekje. Kjo teknikë ekziston tashmë në natyrë, por vështirë se ka ndonjë përshtatshmëri të zbatimit të saj, pasi ajo ka nevojë për një fushë magnetike të lartë, nga 2.11 M / m. Ai u zhvillua nga shkencëtari i shkëlqyer Richard Volras, zhvilluesi i gjeneratorit të vorbullës, i cili dërgon dhe transmeton energjinë e nxehtësisë në distanca të mëdha, veçanërisht me ndihmën e kolektorëve të veçantë. Shembulli më i thjeshtë i një lidhjeje të tillë është rrufeja.

Avantazhet dhe disavantazhet

Sigurisht, kjo shpikje ka avantazhe dhe disavantazhe mbi teknikat me tela. Ne propozojmë t'i konsiderojmë ato.

Përparësitë përfshijnë:

1. Mungesa e plotë e telave;
2. Nuk ka nevojë për furnizim me energji elektrike;
3. Nevoja për një bateri është eliminuar;
4. Energjia transferohet në mënyrë më efikase;
5. Kërkohet dukshëm më pak mirëmbajtje.

Disavantazhet përfshijnë si më poshtë:

• Distanca është e kufizuar;
• fushat magnetike nuk janë aq të sigurta për njerëzit;
• transmetimi pa tel i energjisë elektrike, duke përdorur mikrovalë ose teori të tjera, është praktikisht i pamundur në shtëpi dhe me duart tuaja;
• kosto të larta instalimi.

Në fakt, në vitet 1970 ai realizoi teknikisht ëndrrat e NATO-s dhe Shteteve të Bashkuara për patrullime të vazhdueshme ajrore të Irakut (Libi, Siri, etj.) me dronë me kamera, gjueti (ose regjistrim) "terroristë" on-line për 24. orë.

Në vitin 1968, studiuesi amerikan i hapësirës Peter E. Glaser propozoi vendosjen e paneleve të mëdha diellore në orbitë gjeostacionare dhe transmetimin e energjisë që ata gjenerojnë (5-10 GW) në sipërfaqen e Tokës me një rreze mikrovale të fokusuar mirë. , më pas ta shndërrojë atë në energji rrymë direkte ose alternative të frekuencës teknike dhe shpërndajë atë tek konsumatorët.

Kjo skemë bëri të mundur përdorimin e fluksit intensiv të rrezatimit diellor që ekziston në orbitën gjeostacionare (~ 1,4 kW / sq. M.), dhe transmetimin e energjisë së marrë në sipërfaqen e Tokës në mënyrë të vazhdueshme, pavarësisht nga koha e ditës dhe kushtet e motit. . Për shkak të prirjes natyrore të planit ekuatorial në rrafshin e ekliptikës me një kënd prej 23,5 gradë, një satelit i vendosur në një orbitë gjeostacionare ndriçohet nga një fluks i rrezatimit diellor pothuajse vazhdimisht, me përjashtim të periudhave të shkurtra kohore afër ditëve të ekuinoksin pranveror dhe vjeshte, kur ky satelit bie ne hijen e Tokes. Këto periudha kohore mund të parashikohen me saktësi dhe në total nuk kalojnë 1% të gjatësisë totale të vitit.

Frekuenca e lëkundjeve elektromagnetike të rrezes së mikrovalës duhet të korrespondojë me ato diapazon që janë caktuar për përdorim në industri, kërkime shkencore dhe mjekësi. Nëse kjo frekuencë zgjidhet e barabartë me 2.45 GHz, atëherë kushtet meteorologjike, duke përfshirë retë e dendura dhe reshjet intensive, praktikisht nuk kanë asnjë efekt në efikasitetin e transferimit të energjisë. Brezi 5.8 GHz është joshëse pasi lejon zvogëlimin e madhësisë së antenave të transmetimit dhe marrës. Megjithatë, ndikimi i kushteve meteorologjike këtu tashmë kërkon studim shtesë.

Niveli aktual i zhvillimit të elektronikës mikrovalore na lejon të flasim për një vlerë mjaft të lartë të efikasitetit të transferimit të energjisë nga një rreze mikrovalore nga një orbitë gjeostacionare në sipërfaqen e Tokës - rreth 70% ÷ 75%. Në këtë rast, diametri i antenës transmetuese zakonisht zgjidhet i barabartë me 1 km, dhe rektena tokësore ka dimensione 10 km x 13 km për një gjerësi prej 35 gradë. SCES me një fuqi dalëse 5 GW ka një densitet të fuqisë së rrezatuar në qendër të antenës transmetuese 23 kW / m², në qendër të antenës marrëse - 230 W / m².

Janë hetuar lloje të ndryshme gjeneratorësh mikrovalë në gjendje të ngurtë dhe vakum për antenën transmetuese të SCES. William Brown tregoi, në veçanti, se magnetronet, të zhvilluara mirë nga industria, të destinuara për furrat me mikrovalë, mund të përdoren gjithashtu në transmetimin e grupeve të antenave të SCES, nëse secila prej tyre është e pajisur me qarkun e vet të reagimit të fazës negative në lidhje me një të jashtëm. sinjal sinkronizues (i ashtuquajturi Magnetron Directional Amplifier - MDA).

Kërkimi më aktiv dhe sistematik në fushën e SCES u krye nga Japonia. Në vitin 1981, nën udhëheqjen e profesorëve M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) dhe S. Sasaki (Susumu Sasaki), Instituti i Kërkimeve Hapësinore i Japonisë filloi kërkimet mbi zhvillimin e një prototipi SCES me një nivel fuqie prej 10 MW, i cili mund të të krijohen duke përdorur mjetet ekzistuese lëshuese. Krijimi i një prototipi të tillë lejon akumulimin e përvojës teknologjike dhe përgatit bazën për formimin e sistemeve tregtare.

Projekti u emërua SKES2000 (SPS2000) dhe mori njohje në shumë vende të botës.

Në vitin 2008, asistent profesori i fizikës në Institutin e Teknologjisë të Masaçusetsit (MIT) Marin Soljaçiq u zgjua nga gjumi i ëmbël nga bipët e vazhdueshme të telefonit të tij celular. “Telefoni nuk ndaloi, duke kërkuar që ta ngarkoja”, - tha Soldzhacic. I lodhur dhe duke mos u ngritur, filloi të ëndërronte se telefoni, sapo të vinte në shtëpi, do të fillonte të karikohej vetë.

Në 2012-2015. Inxhinierët në Universitetin e Uashingtonit kanë zhvilluar teknologji që lejon Wi-Fi të përdoret si një burim energjie për të fuqizuar pajisjet portative dhe për të ngarkuar pajisjet. Teknologjia tashmë është votuar si një nga risitë më të mira të vitit 2015 nga revista Popular Science. Gjithëpërfshirja e teknologjisë wireless ka revolucionarizuar veten. Dhe tani ishte radha e transmetimit me valë të energjisë përmes ajrit, të cilën zhvilluesit në Universitetin e Uashingtonit e quajtën (për Power Over WiFi).

Gjatë fazës së testimit, studiuesit ishin në gjendje të ngarkonin me sukses bateri litium-jon dhe nikel-metal hidride me kapacitet të vogël. Duke përdorur një ruter Asus RT-AC68U dhe disa sensorë të vendosur në një distancë prej 8.5 metrash prej tij. Këta sensorë konvertojnë energjinë e një valë elektromagnetike në rrymë të drejtpërdrejtë me një tension prej 1,8 deri në 2,4 volt, të cilat janë të nevojshme për të fuqizuar mikrokontrolluesit dhe sistemet e sensorëve. E veçanta e teknologjisë është se cilësia e sinjalit të punës nuk përkeqësohet në këtë rast. Thjesht duhet të rifreskoni ruterin dhe mund ta përdorni si zakonisht, plus furnizimin me energji për pajisjet me fuqi të ulët. Në një nga demonstratat, një kamerë e vogël vëzhgimi e fshehtë me rezolucion të ulët e vendosur më shumë se 5 metra larg ruterit u ndez me sukses. Pastaj gjurmuesi i fitnesit Jawbone Up24 u ngarkua 41%, u deshën 2.5 orë.

Për pyetjet e ndërlikuara se pse këto procese nuk ndikojnë negativisht në cilësinë e kanalit të komunikimit të rrjetit, zhvilluesit u përgjigjën se kjo bëhet e mundur për shkak të faktit se ruteri i ndezur dërgon pako energjie përmes kanaleve që nuk janë të zënë me transmetimin e informacionit. Ata arritën në këtë vendim kur zbuluan se gjatë periudhave të heshtjes, energjia thjesht rrjedh nga sistemi dhe në fakt ajo mund të drejtohet për të fuqizuar pajisjet me fuqi të ulët.

Gjatë hulumtimit, sistemi PoWiFi u vendos në gjashtë shtëpi dhe banorëve iu ofrua të përdorin internetin si zakonisht. Ngarkoni faqet e internetit, shikoni video me transmetim dhe më pas tregoni se çfarë ka ndryshuar. Si rezultat, doli që performanca e rrjetit nuk ndryshoi në asnjë mënyrë. Kjo do të thotë, Interneti funksionoi si zakonisht, dhe prania e opsionit të shtuar nuk ishte e dukshme. Dhe këto ishin vetëm testet e para, kur u mblodh relativisht pak energji përmes Wi-Fi.

Në të ardhmen, teknologjia PoWiFi mund të shërbejë fare mirë për të fuqizuar sensorët e integruar në pajisjet shtëpiake dhe pajisjet ushtarake, për t'i kontrolluar ato me valë dhe për të kryer karikim / rimbushje në distancë.

Transferimi i energjisë për UAV është i rëndësishëm (ka shumë të ngjarë, tashmë nga teknologjia ose nga avioni transportues):

Ideja duket mjaft joshëse. Në vend të 20-30 minutave të ditës së sotme të fluturimit:
→
→

→ Intel zhvilloi një shfaqje me dron gjatë performancës së Lady Gaga në pjesën e parë
merrni 40-80 minuta duke rimbushur dronët duke përdorur teknologjitë me valë.

Më lejo të shpjegohem:
-shkëmbimi i dronëve m/y është ende i nevojshëm (algoritmi i tufës);
-Shkëmbimi i m/y dronëve dhe avionëve (mitrës) është gjithashtu i nevojshëm (qendra e kontrollit, korrigjimi i BZ, retargeting, një komandë për të eliminuar, parandalimi i "zjarrit miqësor", transferimi i informacionit të zbulimit dhe komandave për përdorim).

Kush është i radhës?

Shënim: Një stacion bazë tipik WiMAX transmeton fuqi në afërsisht +43 dBm (20 W), ndërsa një stacion celular zakonisht transmeton në +23 dBm (200 mW).

Nivelet e lejuara të rrezatimit të stacioneve bazë të komunikimeve celulare (900 dhe 1800 MHz, niveli total nga të gjitha burimet) në zonën sanitare-rezidenciale në disa vende ndryshojnë dukshëm:
Ukrainë: 2,5 µW / cm². (standardi sanitar më i rreptë në Evropë)
Rusi, Hungari: 10 µW / cm².
Moskë: 2,0 μW / cm². (norma ekzistonte deri në fund të vitit 2009)
SHBA, vendet skandinave: 100 µW / cm².

Niveli përkohësisht i lejueshëm (VLU) nga radiotelefonat celularë (MRT) për përdoruesit e radiotelefonëve në Federatën Ruse është përcaktuar si 10 μW / cm² (Seksioni IV - Kërkesat higjienike për stacionet radiotelefonike tokësore të lëvizshme SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1190-03) .

Në Shtetet e Bashkuara, Komisioni Federal i Komunikimeve (FCC) certifikon pajisjet celulare me një nivel maksimal SAR prej 1,6 W / kg (me fuqinë e rrezatimit të absorbuar referuar 1 gram ind njerëzor).

Në Evropë, sipas direktivës ndërkombëtare të Komisionit për Mbrojtjen nga Rrezatimi Jojonizues (ICNIRP), SAR e një telefoni celular nuk duhet të kalojë 2 W/kg (ndërsa fuqia e rrezatimit të përthithur reduktohet në 10 gram ind njerëzor).

Kohët e fundit, në MB, u konsiderua një nivel i sigurt SAR prej 10 W / kg. E njëjta pamje ishte afërsisht e njëjtë në vendet e tjera. Kufiri i SAR prej 1,6 W / kg në standard nuk mund të kategorizohet as si kufi "i fortë" ose "i butë". Standardet për përcaktimin e vlerës SAR të miratuara si në Shtetet e Bashkuara ashtu edhe në Evropë (i gjithë racionimi i rrezatimit të mikrovalëve nga telefonat celularë në fjalë bazohet vetëm në efektin termik, domethënë të lidhur me ngrohjen e indeve të organeve njerëzore).

KAOS I PLOTË.

Mjekësia nuk i ka dhënë ende një përgjigje të qartë pyetjes: a është i dëmshëm celulari/WiFi dhe në çfarë mase? Po në lidhje me transmetimin pa tel të energjisë elektrike nga teknologjitë e mikrovalëve?

Këtu fuqia nuk është vat dhe milje vat, por tashmë kW ...

Lidhje, dokumente të përdorura, foto dhe video:
"(REVISTË E RADIO ELECTRONICS!" N 12, 2007 (ENERGJIA ELEKTRIK NGA SPACE - SOLAR SPACE POWER PLANTS, V. A. Banke)
"Elektronika me mikrovalë - perspektiva në energjinë hapësinore" V. Banke, Ph.D.
www.nasa.gov
www. whdi.org
www.defense.gov
www.witricity.com
www.ru .pinterest .com
www. raytheon.com
www. ausairpower.net
www. wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
www. pushteti.nga
www.researchgate.net
www. proelectro.info
www.youtube.com

Ky është një qark i thjeshtë që mund të fuqizojë një llambë pa tela, në një distancë prej gati 2.5 cm! Ky qark vepron si një konvertues i tensionit në rritje dhe si një transmetues dhe marrës i energjisë pa tel. Është shumë e thjeshtë për t'u bërë dhe, nëse përmirësohet, mund të përdoret në mënyra të ndryshme. Pra, le të fillojmë!

Hapi 1. Materialet dhe mjetet e nevojshme.

1. Transistor NPN. Kam përdorur 2N3904, por ju mund të përdorni çdo transistor NPN, për shembull, BC337, BC547, etj. (Çdo transistor PNP do të funksionojë, thjesht vëzhgoni polaritetin e lidhjeve.)
2. Teli i mbështjellë ose i izoluar. Duhet të mjaftojnë rreth 3-4 metra tel (tela dredha-dredha, vetëm tela bakri me izolim smalt shumë të hollë). Telat nga shumica e pajisjeve elektronike do të funksionojnë, si transformatorët, altoparlantët, motorët, reletë, etj.
3. Rezistencë me një rezistencë prej 1 kOhm. Kjo rezistencë do të përdoret për të mbrojtur tranzistorin nga djegia në rast të mbingarkesës ose mbinxehjes. Mund të përdorni vlera më të larta të rezistencës deri në 4-5 kΩ. Është e panevojshme të përdorni një rezistencë, por ekziston rreziku që bateria të shkarkohet më shpejt.
4. Diodë që lëshon dritë. Kam përdorur një LED të bardhë ultra të ndritshme 2 mm. Ju mund të përdorni çdo LED. Në fakt, qëllimi i LED këtu është vetëm të tregojë funksionalitetin e qarkut.
5. Madhësia e baterisë AA 1.5 Volt. (Mos përdorni bateri me tension të lartë nëse nuk dëshironi të dëmtoni tranzistorin.)

Mjetet e nevojshme:

1) Gërshërë ose thikë.

2) Hekur saldimi (opsionale). Nëse nuk keni një hekur saldimi, thjesht mund t'i rrotulloni telat. E bëra këtë kur nuk kisha saldator. Nëse dëshironi të provoni një qark pa saldim, kjo është e mirëseardhur.

3) Çakmaku (opsionale). Ne do të përdorim një çakmak për të djegur izolimin në tela dhe më pas do të përdorim gërshërë ose një thikë për të gërvishtur çdo izolim të mbetur.

Hapi 2: Shikoni videon për të parë se si

Hapi 3: Shqyrtim i shkurtër i të gjithë hapave.

Pra, para së gjithash, ju duhet të merrni telat dhe të bëni një spirale duke mbështjellë 30 rrotullime rreth një objekti cilindrik rrethor. Le ta quajmë këtë spirale A. Me të njëjtin objekt të rrumbullakët, filloni të bëni bobinën e dytë. Pas mbështjelljes së kthesës së 15-të, krijoni një lak nga teli dhe më pas rrotulloni 15 rrotullime të tjera rreth bobinës. Pra, tani ju keni një spirale me dy skaje dhe një degë. Le ta quajmë këtë spirale B. Lidhni nyje në skajet e telave në mënyrë që ato të mos zgjidhen vetë. Digjni izolimin në skajet e telave dhe në degën në të dy mbështjelljet. Ju gjithashtu mund të përdorni gërshërë ose thikë për të hequr izolimin. Sigurohuni që diametrat dhe numri i rrotullimeve të të dy bobinave të jenë të barabarta!

Krijoni një transmetues: Merrni një transistor dhe vendoseni në mënyrë që ana e sheshtë të jetë përballë dhe përballë jush. Kontakti në të majtë do të lidhet me emetuesin, mesi do të jetë baza dhe kontakti në të djathtë do të lidhet me kolektorin. Merrni një rezistencë dhe lidhni një nga skajet e saj me bazën e tranzitorit. Merrni skajin tjetër të rezistencës dhe lidheni atë me njërin skaj (jo degën) të bobinës B. Merrni skajin tjetër të spirales B dhe lidheni me kolektorin e tranzitorit. Nëse dëshironi, mund të lidhni një pjesë të vogël teli me emetuesin e transistorit. (Kjo do të funksionojë si një zgjatim i Emitterit.)

Vendosni marrësin. Për të krijuar një marrës, merrni spirale A dhe lidhni skajet në kunjat e ndryshme të LED-it tuaj.

Ju keni mbledhur skematikën!

Hapi 4: diagrami skematik.

Këtu shohim një diagram skematik të lidhjes sonë. Nëse nuk dini asnjë nga simbolet në diagram, mos u shqetësoni. Imazhet e mëposhtme tregojnë gjithçka.

Hapi 5. Vizatimi i lidhjeve të qarkut.

Këtu shohim një vizatim shpjegues të lidhjeve të qarkut tonë.

Hapi 6. Përdorimi i skemës.

Thjesht merrni një degë të spirales B dhe lidhni atë në skajin pozitiv të baterisë. Lidhni polin negativ të baterisë me emetuesin e tranzistorit. Tani, nëse e lëvizni spiralen LED më afër spirales B, LED do të ndizet!

Hapi 7. Si shpjegohet kjo shkencërisht?

(Do të përpiqem të shpjegoj shkencën e këtij fenomeni me fjalë dhe analogji të thjeshta dhe e di që mund të jem i gabuar. analogji për të shpjeguar qarkun).

Qarku i transmetuesit që sapo krijuam është qarku i oshilatorit. Ju mund të keni dëgjuar për të ashtuquajturin qark Joule Thief, dhe ai ka një ngjashmëri të jashtëzakonshme me qarkun që krijuam. Qarku Joule Thief merr energji nga një bateri 1.5 Volt, nxjerr energji në një tension më të lartë, por me mijëra intervale në mes. LED ka mjaft tension prej 3 volt për t'u ndezur, por në këtë qark mund të ndizet me një bateri 1.5 volt. Pra, qarku i hajdutit të xhaulit njihet si një konvertues i rritjes së tensionit dhe gjithashtu si një emetues. Qarku që krijuam është gjithashtu një emetues dhe një konvertues i rritjes së tensionit. Por mund të lindë pyetja: "Si të ndizni një LED nga një distancë?" Kjo është për shkak të induksionit. Për këtë, për shembull, mund të përdorni një transformator. Një transformator standard ka një bërthamë në të dy anët. Supozoni se teli në secilën anë të transformatorit është i barabartë në madhësi. Kur një rrymë elektrike kalon nëpër një spirale, bobinat e transformatorit bëhen elektromagnet. Nëse një rrymë alternative rrjedh përmes spirales, atëherë luhatjet e tensionit ndodhin në një mënyrë sinusoidale. Prandaj, kur një rrymë alternative rrjedh nëpër spirale, teli merr vetitë e një elektromagneti dhe më pas humbet përsëri elektromagnetizmin kur tensioni bie. Spiralja e telit bëhet një elektromagnet dhe më pas humbet karakteristikat e saj elektromagnetike me të njëjtin ritëm kur magneti lëviz nga spiralja e dytë. Kur një magnet lëviz shpejt nëpër një spirale teli, gjenerohet energji elektrike, kështu që tensioni oscilues i njërës spirale në transformator indukton elektricitetin në spiralen tjetër të telit, dhe energjia elektrike transferohet nga një spirale në tjetrën pa tela. Në qarkun tonë, bërthama e spirales është ajri dhe voltazhi AC kalohet përmes spirales së parë, duke shkaktuar kështu një tension në bobinën e dytë dhe ndezjen e llambave !!

Hapi 8. Përfitimet dhe këshillat për përmirësim.

Pra, në qarkun tonë, ne thjesht përdorëm një LED për të treguar efektin e qarkut. Por ne mund të kishim bërë më shumë! Qarku i marrësit e merr energjinë e tij nga AC, kështu që ne mund ta përdorim atë për të ndezur llambat fluoreshente! Ne gjithashtu mund të përdorim qarkun tonë për të bërë truke interesante, dhurata qesharake, etj. Për të maksimizuar rezultatet, mund të eksperimentoni me diametrin e bobinave dhe numrin e rrotullimeve në bobina. Ju gjithashtu mund të provoni të rrafshoni bobinat dhe të shihni se çfarë ndodh! Mundësitë janë të pafundme!!

Hapi 9. Arsyet pse qarku mund të mos funksionojë.

Çfarë problemesh mund të hasni dhe si t'i rregulloni ato:

1. Transistori po nxehet shumë!

Zgjidhja: A keni përdorur një rezistencë me parametrat e duhur? Nuk e përdora rezistencën herën e parë dhe transistori filloi të pijë duhan. Nëse kjo nuk funksionon, provoni të përdorni tkurrjen e nxehtësisë ose përdorni një transistor të shkallës më të lartë.

1. LED është fikur!

Zgjidhja: Mund të ketë shumë arsye. Së pari, kontrolloni të gjitha lidhjet. Ndryshova aksidentalisht bazën dhe shumëfishin në lidhjen time dhe kjo u bë një problem i madh për mua. Pra, kontrolloni së pari të gjitha lidhjet. Nëse keni një instrument të tillë si një multimetër, mund ta përdorni për të kontrolluar të gjitha lidhjet. Gjithashtu sigurohuni që të keni të dy mbështjelljet me të njëjtin diametër. Kontrolloni nëse ka një qark të shkurtër në rrjetin tuaj.

Nuk kam dijeni për ndonjë problem tjetër. Por nëse hasni në to, më njoftoni! Do të përpiqem të ndihmoj me aq sa mundem. Për më tepër, unë jam nxënës i klasës së 9-të të shkollës dhe njohuritë e mia shkencore janë jashtëzakonisht të kufizuara, prandaj, nëse gjeni gabime tek unë, ju lutem më njoftoni për to. Sugjerimet për përmirësim janë më se të mirëseardhura. Suksese me projektin tuaj!

Ligji i ndërveprimit të rrymave elektrike i zbuluar nga André Marie Ampere në 1820 hodhi themelet për zhvillimin e mëtejshëm të shkencës së elektricitetit dhe magnetizmit. 11 vjet më vonë, Michael Faraday vërtetoi eksperimentalisht se një fushë magnetike në ndryshim e krijuar nga një rrymë elektrike mund të nxisë një rrymë elektrike në një përcjellës tjetër. Kështu u krijua.

Në 1864, James Clerk Maxwell sistematizoi përfundimisht 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 përshkruanin 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 shkëndijës me një gërshërë me spirale Rumkorf mund të prodhonte valë elektromagnetike deri në 0,5 gigahertz, të cilat mund të merreshin 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, në marrës shfaqeshin shkëndija. Kjo është se si Eksperimentet e para mbi transmetimin pa tel të energjisë elektrike duke përdorur valë elektromagnetike.

Në vitin 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 ishte nga 15,000 në 20,000 dridhje në sekondë me një potencial prej 20,000 volt. Tesla mori 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 është 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 absorbohet nga llamba, shndërrohet në dritë dhe energjia e fushës elektromagnetike përdoret për induksion elektromagnetik në mënyrë që të merret një e ngjashme, rezultati kryesisht reflektohet dhe vetëm një pjesë e vogël e saj shndërrohet në dritë.

Edhe duke përdorur rezonancën kur transmetohet me ndihmën e një valë elektromagnetike, një sasi e konsiderueshme e energjisë elektrike nuk mund të transmetohet, argumentoi shkencëtari. Qëllimi i tij gjatë kësaj periudhe të punës ishte transmetimi i një sasie të madhe të energjisë elektrike me valë.

Deri në vitin 1897, paralelisht me punën e Teslës, studimet e valëve elektromagnetike u kryen nga Jagdish Boche në Indi, Alexander Popov në Rusi dhe Guglielmo Marconi në Itali.

Pas leksioneve publike të Teslës, Jagdish Boche foli në nëntor 1894 në Kalkutë me një demonstrim të transmetimit pa tel të energjisë elektrike, ku ai ndezi barutin, duke transmetuar energji elektrike në një distancë.

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

Në 1896, kur Marconi mbërriti në Britaninë e Madhe, ai 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 ishte në gjendje të transmetonte 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 prej rreth 48 kilometrash ndërmjet transmetuesit dhe marrësit. 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 është 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 përdorur tela. Në janar 1900, Tesla do të bëjë një shënim në ditarin e tij në lidhje me transferimin e suksesshëm të energjisë në një spirale "të kryer në fushë", nga e cila u fuqizua llamba.

Dhe suksesi më madhështor i shkencëtarit do të jetë lëshimi më 15 qershor 1903 i Kullës Wardencliffe në Long Island, i projektuar për të transmetuar energji elektrike në distanca të konsiderueshme në sasi të mëdha pa tela. Dredha-dredha dytësore e tokëzuar e transformatorit rezonant, e mbuluar me një kube sferike bakri, duhej të nxiste ngarkesën e tokës dhe shtresat përcjellëse të ajrit për t'u bërë një element i qarkut 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 i projektit u ndal nga Morgan, i cili që në fillim investoi para në projekt për të marrë komunikim pa tel, dhe transferimin e energjisë falas në shkallë industriale në distancë, si biznesmen. , kategorikisht nuk ishte i kënaqur me të. 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 së mikrovalëve William Brown eksperimentoi në Shtetet e Bashkuara me shtigje për transmetimin e energjisë nga një rreze mikrovalore.

Në vitin 1964, ai testoi për herë të parë një pajisje (modeli i një 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, secila prej të cilave është e ngarkuar me dioda Schottky shumë efikase. Tashmë në vitin 1976, William Brown kishte kryer transmetimin e një rreze mikrovale me fuqi 30 kW 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 profesoresha Marina Solyachich ishte në gjendje 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 emërtuar) bazohet në fenomenin e rezonancës elektromagnetike. Transmetuesi dhe marrësi janë dy mbështjellje bakri me një diametër prej 60 cm secila që rezonojnë në të njëjtën frekuencë. Transmetuesi është i lidhur me një burim energjie dhe marrësi është i lidhur me një llambë inkandeshente. Sythet janë akorduar në 10 MHz. Marrësi në këtë rast merr vetëm 40-45% të energjisë elektrike të transmetuar.

Në të njëjtën kohë, Intel demonstroi një teknologji të ngjashme të transmetimit të energjisë pa tel.

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

Shumë ekspertë pohojnë se energjia elektrike me valë ka ekzistuar që nga viti 1831. Kjo ndodhi kur Michael Faraday zbuloi fenomenin e induksionit elektromagnetik. Si rezultat i një numri eksperimentesh, u bë e qartë se fusha magnetike në ndryshim, e cila krijohet nga një rrymë elektrike, mund të nxisë një rrymë në një përcjellës tjetër.

Energjia elektrike pa tela

Sidoqoftë, kjo ishte vetëm një teori dhe vetëm Nikola Tesla ishte në gjendje të mishëronte plotësisht idenë e transmetimit të energjisë elektrike në distancë. Në 1893, u mbajt një ekspozitë botërore në të cilën ai tregoi transmetimin pa tel të energjisë elektrike. Ai ëndërronte që të gjithë do ta përdornin këtë teknologji, por në ato ditë ishte thjesht e padeklaruar. Intel dhe Sony u interesuan për teknologji të tilla vetëm një shekull më vonë.

Parimi i funksionimit

Nëse e konsiderojmë më në detaje energjinë elektrike pa tel, atëherë mund të kuptojmë se ajo siguron aftësinë për të transmetuar energji elektrike në një distancë. Shumë njerëz e krahasojnë këtë teknologji me komunikimet radio ose celulare. Parimi i funksionimit është mjaft i thjeshtë, dhe bazohet në praninë e dy mbështjelljeve në sistem.

Transmetimi i energjisë elektrike në distancë kryhet duke përdorur një marrës dhe transmetues

Tani është koha të njiheni më në detaje me parimin e punës:

1. Sistemi përmban një transmetues dhe një marrës që janë në gjendje të gjenerojnë një fushë magnetike alternative.
2. Fusha magnetike krijon një tension në bobinën e marrësit.
3. Duke drejtuar një rrymë elektrike përmes një teli, një fushë magnetike rrethore mund të gjenerohet rreth kabllit.
4. Në një spirale teli, ku nuk furnizohet rrymë elektrike, rryma elektrike do të fillojë drejtpërdrejt të rrjedhë nga spiralja e parë përmes fushës magnetike, e cila do të sigurojë bashkim induktiv.

Parimet e transmetimit të energjisë elektrike

Deri kohët e fundit, sistemi i rezonancës magnetike CMRS konsiderohej më optimali dhe më i popullarizuari. Është krijuar në vitin 2007. Falë kësaj teknologjie, specialistët mundën të transmetonin energji elektrike në një distancë prej 2.1 metrash. Megjithatë, ai nuk mund të hidhej në prodhim masiv sepse frekuenca e transmetimit ishte shumë e lartë dhe mbështjelljet ishin komplekse dhe të mëdha në përmasa.

Fuqia me valë ju lejon të karikoni telefonin tuaj celular

Kohët e fundit, shkencëtarët nga Koreja e Jugut kanë krijuar një transmetues të ri që lejon transmetimin e energjisë elektrike në një distancë prej 5 metrash. Sistemi nuk ka asnjë të metë dhe, nëse është e nevojshme, mund të instalohet në muret e banesës.

Si rezultat i këtij eksperimenti në një frekuencë prej 20 kHz, specialistët arritën të transmetojnë:

• 209 vat në 5 metra;
• 471 vat në 4 metra;
• 1403 watts në 3 metra.

Falë dritës me valë, do të mundësohet fuqizimi i televizorëve të mëdhenj LCD që kërkojnë vetëm 40 vat në një distancë prej 5 metrash. Tani ka teknologji të tjera që lejojnë transmetimin e energjisë elektrike pa tela. Kjo perfshin:

1. Rrezatimi lazer. Gama është mjaft e madhe. Megjithatë, kërkohet një linjë shikimi midis marrësit dhe transmetuesit. Lockheed Martin ka testuar tashmë mjetin ajror pa pilot Stalker, i cili fuqizohet nga një rreze lazer dhe është në gjendje të qëndrojë lart deri në 48 orë.
2. Rrezatimi me mikrovalë. Ky lloj ju lejon të siguroni një gamë të gjatë, por kostoja e pajisjeve është mjaft e lartë. Një antenë radio, e cila gjeneron rrezatim mikrovalor, do të përdoret si transmetues i energjisë elektrike. Në marrës është instaluar një recenë, e cila konverton rrymën elektrike në rrezatim mikrovalë të marrë.

Me një rritje të distancës së transmetimit, kostoja dhe dimensionet e pajisjeve rriten ndjeshëm. Nga ana tjetër, rrezatimi i mikrovalës mund të jetë i dëmshëm për mjedisin. mund të lexoni për robotët në sektorin e energjisë.

Karakteristikat e teknologjisë

Tani është koha për të rishikuar të gjitha tiparet e kësaj teknologjie popullore:

1. Furnizimi me energji me valë bazohet në induksion elektromagnetik. Aktualisht po punohet për shkallëzimin e kësaj teknologjie, por këtu manifestohet dëmi për shëndetin.
2. Teknologjitë që ofrojnë transmetimin e energjisë elektrike duke përdorur ultratinguj, lazer dhe rrezatim mikrovalor do të gjejnë gjithashtu aplikimin e tyre.
3. Satelitët në orbitë kanë bateri dhe akumulatorë të rëndë. Sidoqoftë, është e mundur që së shpejti ata të fillojnë të transmetojnë energji elektrike duke përdorur një lazer ose mikrovalë.
4. Tani të gjithë prodhuesit më të mëdhenj të pajisjeve të telekomunikacionit kanë filluar të bashkohen me njëri-tjetrin. Prandaj, filloi lëshimi aktiv i telefonave celularë me karikim pa tel. Standardi i vetëm për momentin është teknologjia Qi.

Karikimi me valë Qi

Aplikacion

1. Helikopter me mikrovalë. Modeli i këtij helikopteri unik kishte një recenë dhe mund të ngrihej në një lartësi prej 15 metrash.
2. Energjia elektrike pa tela përdoret gjerësisht për furçat e dhëmbëve. Furça është plotësisht e mbyllur dhe ju mund të shmangni goditje të mëtejshme elektrike.
3. Avion i mundësuar me lazer.
4. Sistemet e karikimit me valë për telefonat celularë tashmë janë në shitje.
5. Një bllok karikimi universal që mund të fuqizojë shumë smartfonë në të njëjtën kohë.

Avantazhet dhe disavantazhet

Energjia elektrike me valë ka përfitimet e mëposhtme:

• nuk ka nevojë për furnizim me energji elektrike;
• ju mund të refuzoni telat;
• kërkohet më pak mirëmbajtje.

Sidoqoftë, teknologjia moderne ka gjithashtu një numër disavantazhesh:

• zhvillimi i teknologjisë nuk ka përfunduar ende;
• tani ka një distancë të kufizuar;
• fushat magnetike nuk janë të sigurta për njerëzit;
• kostoja e pajisjeve është mjaft e lartë.

Perspektivat

Sot, shumë specialistë po punojnë në projekte të mëdha që do të përdorin vetëm furnizim me energji pa tel. Ky është furnizimi me energji elektrike për automjetet elektrike, si dhe për rrjetet elektrike shtëpiake.