В этом документе рассматриваются детали проекта под названием «Беспроводная передача энергии». Это система для передачи электроэнергии от источника для беспроводной загрузки с использованием катушек. Используются две катушки, одна на передающем конце, а другая на приемном конце. Этот проект отличается от беспроводной передачи сигналов, которую мы используем в мобильных телефонах. В этом режиме передачи электроэнергия передается в виде магнитных лучей. В этом проекте первая первичная катушка преобразует электроэнергию в виде магнитных лучей на стороне передающего конца. Из-за этого будет производиться флюс. Когда вторичная катушка взаимодействует в этом потоке, во вторичной катушке создается электромагнитное поле (Е.М.Ф.). Таким образом, электроэнергия будет передаваться без использования проводов.
Беспроводная передача энергии (WPT) или Беспроводная передача энергии – это передача электрической энергии от источника питания к электрической нагрузке, такой как электрическая сеть или потребляющее устройство, без использования отдельных проводников, созданных человеком. Беспроводная передача полезна для питания электрических устройств в случае, когда соединительные провода неудобны, опасны или невозможны. Этот проект отличается от беспроводной передачи сигналов, которая используется в сотовых телефонах. В этом режиме передачи электроэнергия передается в виде магнитных лучей. Микроволны вредны для людей, а также других живых организмов, в то время как магнитные лучи не вредны для любого живого организма. Здесь два объекта, имеющие одинаковую резонансную частоту и магнитный резонанс, имеют тенденцию обмениваться энергией, рассеивая относительно мало энергии на посторонние нерезонансные объекты.
Проводной путь
Большинство современных жилых и коммерческих зданий питаются переменным током (AC) от электросети. Электрические станции вырабатывают электричество переменного тока, которое доставляется в дома и на предприятия через высоковольтные линии электропередач и понижающие трансформаторы. Электричество поступает в коробку выключателя, а затем электропроводка подает ток на оборудование и устройства переменного тока, которые мы используем каждый день – светильники, кухонные приборы, зарядные устройства и т. Д. Все компоненты стандартизированы и соответствуют электрическим нормам. Любое устройство, рассчитанное на стандартные ток и напряжение, будет работать в любом из миллионов розеток по всей стране. Здесь шнур, там шнур. У большинства наших электрических устройств есть шнуры питания переменного тока.
Одной из основных проблем в энергосистеме являются потери, возникающие при передаче и распределении электроэнергии. По мере того, как увеличивается спрос, день ото дня увеличивается выработка электроэнергии и также увеличивается потеря мощности. Основная потеря мощности происходит во время передачи и распределения. Процент потери мощности при передаче и распределении приблизительно равен 26%. Основной причиной потери мощности при передаче и распределении является сопротивление проводов, используемых для сети. [1] Эффективность передачи энергии можно повысить до определенного уровня с помощью высокопрочных композитных воздушных проводников и подземных кабелей, в которых используются температура сверхпроводника. Но передача все еще неэффективна. По данным Мирового института ресурсов (WRI), индийские электрические сети имеют самые высокие в мире потери при передаче и распределении, а это 27%. Числа, опубликованные различными индийскими правительственными агентствами, указывают, что это число составляет 30-40% и больше 40%. Это связано с техническими потерями (неэффективность сети) и кражами. Передача энергии с использованием проводов возможна не во всех местах, и она не обеспечивает мобильность для устройств или приборов, потребляющих энергию. [1] Эффективность передачи энергии может быть увеличена путем беспроводной передачи энергии. Концепция беспроводного электричества не нова. Фактически, это восходит к 19 веку, когда Никола Тесла использовал системы на основе проводимости вместо резонансных магнитных полей для передачи беспроводной энергии. Поскольку метод был радиационным, большая часть энергии терялась впустую. [2] Беспроводная передача энергии (WPT) позволяет подавать питание через воздушный зазор без необходимости использования проводов с током. WPT может подавать питание от источника переменного тока на совместимые батареи или устройства без физических разъемов или проводов. WPT может заряжать мобильные телефоны и планшеты, беспилотники, автомобили и даже транспортное оборудование. Может даже оказаться возможным беспроводное излучение энергии, собранной солнечными батареями в космосе. WPT стал интересной разработкой в области бытовой электроники, заменив проводные зарядные устройства. На выставке Consumer Electronics Show 2017 будет много устройств с WPT.
Концепция передачи энергии без проводов существует с конца 1890-х годов. Никола Тесла был в состоянии освещать электрические лампочки по беспроводной сети в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс, используя электродинамическую индукцию (также называемую резонансной индуктивной связью). Рис. 1. Изображение из патента Теслы на «устройство для передачи электрической энергии», 1907 год. Три лампочки размещены в 60 футах (18 м) от источника питания были освещены, и демонстрация была задокументирована. У Теслы были большие планы, и он надеялся, что его находящаяся в Лонг-Айленде Башня Варденклиффа будет беспрепятственно передавать электрическую энергию через Атлантический океан. Этого никогда не случалось из-за различных трудностей, включая финансирование и время. [6] WPT использует поля, созданные заряженными частицами, для переноса энергии между передатчиками и приемниками через воздушный зазор. Воздушный зазор перекрывается путем преобразования энергии в форму, которая может путешествовать по воздуху. Энергия преобразуется в колебательное поле, передается по воздуху, а затем преобразуется приемником в полезный электрический ток. В зависимости от мощности и расстояния энергия может эффективно передаваться через электрическое поле, магнитное поле или электромагнитные (ЭМ) волны, такие как радиоволны, микроволны или даже свет. [6] В технологиях беспроводной передачи энергии используется изменяющийся во времени электрический магнитные или электромагнитные поля. Беспроводная передача полезна для питания электрических устройств, где соединительные провода неудобны, опасны или невозможны. Методы беспроводной связи в основном делятся на две категории: нерадиационные и радиационные. В ближнем поле или безызлучательной технике мощность передается магнитными полями, использующими индуктивную связь между витками провода, или электрическими полями, использующими емкостную связь между металлическими электродами. Индуктивная связь – наиболее широко используемая беспроводная технология; его применение включает в себя зарядку портативных устройств, таких как телефоны, электрические зубные щетки и т. д. [3]
Этот набор дифференциальных уравнений в частных производных Уравнения формируют основу для беспроводной передачи энергии с использованием методологии электромагнитной индукции, которая должна использоваться. [1] Методы беспроводной связи в основном делятся на две категории: нерадиационные и радиационные. В ближнем поле или безызлучательной технике мощность передается магнитными полями, использующими индуктивную связь между витками провода, или электрическими полями, использующими емкостную связь между металлическими электродами. Индуктивная связь – наиболее широко используемая беспроводная технология; Его применение включает в себя зарядку портативных устройств, таких как телефоны и электрические зубные щетки, RFID-метки и зарядные устройства для имплантируемых медицинских устройств, таких как искусственные кардиостимуляторы или электромобили. [3]. Дальний или радиационный метод. В дальнем или радиационном методе, также называемом мощным излучением, мощность передается лучами электромагнитного излучения, такими как микроволны или лазерные лучи. Эти методы могут передавать энергию на большие расстояния, но должны быть направлены на приемник. Предлагаемые приложения для этого типа – спутники солнечной энергии и беспилотный летательный аппарат с беспроводным питанием. [3] В. Техника ближнего поля (безызлучательная): При большом относительном расстоянии компоненты ближнего поля электрического и магнитного полей являются приблизительно квазистатическими осциллирующими дипольными полями. Эти поля уменьшаются с кубом расстояния: (Drange / Dant) Поскольку мощность пропорциональна квадрату напряженности поля, передаваемая мощность уменьшается как (Drange / Dant) -6 или 60 дБ за десятилетие. Другими словами, если расстояние друг от друга удвоено, расстояние между двумя антеннами приводит к уменьшению принимаемой мощности в 26 = 64 раза. В результате индуктивная и емкостная связь могут использоваться только для передачи мощности на короткие расстояния, в пределах в несколько раз больше диаметра антенного устройства Данта, в отличие от радиационной системы, где максимальное излучение возникает, когда дипольные антенны ориентированы поперек направления распространения, а с дипольными полями максимальная связь возникает, когда диполи ориентированы продольно. [3] С. Qi Charging, открытый стандарт беспроводной зарядки. Хотя некоторые из компаний, обещающих WPT, все еще работают над поставкой продуктов, Qi (произносится как «chee») стандартизирована, и устройства в настоящее время доступны. Консорциум Wireless Power Consortium (WPC), созданный в 2008 году, разработал стандарт Qi для зарядки аккумуляторов. Стандарт поддерживает технологии как индуктивной, так и резонансной зарядки.
Индуктивная зарядка передает энергию между передатчиком и приемной катушкой с близкого расстояния. Индуктивные системы требуют, чтобы катушки были в непосредственной близости и выровнены друг с другом; Обычно устройства находятся в прямом контакте с зарядной площадкой. Резонансная зарядка не требует тщательного выравнивания, и зарядные устройства могут обнаруживать и заряжать устройство на расстоянии до 45 мм; таким образом, резонансные зарядные устройства могут быть встроены в мебель или установлены на полках с логотипом Qi, что означает, что устройство зарегистрировано и сертифицировано Wireless Power Consortium. Когда Ци заряжалась впервые, она потребляла мало энергии, около 5 Вт. Первые смартфоны, использующие зарядку Qi, были представлены в 2011 году. В 2015 году Qi была расширена до 15 Вт, что позволяет производить быструю зарядку. Наличие логотипа Qi означает, что устройство зарегистрировано и сертифицировано Wireless Power Consortium. Когда Ци заряжалась впервые, она потребляла мало энергии, около 5 Вт. Первые смартфоны, использующие зарядку Qi, были представлены в 2011 году. В 2015 году Qi была расширена до 15 Вт, что обеспечивает быструю зарядку.
Обсуждаемая выше проблема может быть решена путем выбора альтернативного варианта передачи энергии. что может обеспечить гораздо более высокую эффективность; низкая стоимость передачи и позволяет избежать кражи электроэнергии. Беспроводная передача энергии является одной из многообещающих технологий и может стать справедливой альтернативой для эффективной передачи энергии. При использовании беспроводной передачи энергии может быть достигнута максимальная эффективность передачи энергии. Потери мощности, возникающие во время передачи и распределения с использованием проводников, могут быть преодолены до такой степени, а эффективность беспроводной передачи энергии с использованием техники на основе проводимости может быть увеличена с помощью метода резонансной индуктивной связи (электродинамическая связь, сильносвязанный магнитный резонанс) в виде мы можем видеть на рис. 1 представляет собой форму индуктивной связи, в которой мощность передается магнитными полями между двумя резонансными цепями (настроенными цепями), одна в передатчике и одна в приемнике. Каждый резонансный контур состоит из катушки с проводом, подключенной к конденсатору, или саморезонирующей катушки или другого резонатора с внутренней емкостью. Два настроены на резонанс на той же резонансной частоте. Резонанс между катушками может значительно увеличить связь и передачу мощности, аналогично тому, как вибрирующий камертон может вызывать сочувствующую вибрацию в отдаленной вилке, настроенной на один и тот же шаг.
Концепция резонансной индуктивной связи заключается в том, что резонаторы с высоким добротностью обмениваются энергией с гораздо большей скоростью, чем теряют энергию из-за внутреннего затухания. Поэтому, используя резонанс, такое же количество энергии может передаваться на большие расстояния, используя гораздо более слабые магнитные поля в периферийных областях («хвостах») ближних полей (их иногда называют мимолетными полями. Резонансная индуктивная связь может достигать высокой эффективности в диапазонах, в 4-10 раз превышающих диаметр катушки (Dant). Это называется передачей “среднего диапазона”, в отличие от “короткого диапазона” нерезонансного индуктивного переноса, который может достигать аналогичных результатов только тогда, когда катушки являются смежными.Другое преимущество состоит в том, что резонансные схемы взаимодействуют друг с другом гораздо сильнее, чем с нерезонансными объектами, что потери мощности из-за поглощения в рассеянных соседних объектах незначительны. [3] Как измеряется эффективность для беспроводной мощности Передача? Эффективность измеряется в общем смысле как количество энергии (в процентах), которое передается от источника питания на приемное устройство, то есть беспроводная система зарядки для умного tphone с эффективностью 80% означает, что 20% входной мощности теряется между настенной розеткой и аккумулятором для смартфона. Формула для измерения эффективности работы: Эффективность = Выходная мощность постоянного тока / Входная мощность постоянного тока. [5] Может ли энергия передаваться через другие материалы, кроме воздуха? Да. Мощность может передаваться по беспроводной связи практически через все неметаллические материалы, включая, помимо прочего, твердые вещества, такие как дерево, пластмасса, текстиль, стекло …
Есть несколько разных циклов, вокруг которых вращается Земля. Некоторые из циклов были затронуты катастрофой Фукусима-Дайхатсу. Завод в Фукусиме пострадал от землетрясения силой 9,0 балла. Растения,
Трение – это сила, которая приводит к предотвращению движения объекта. Трение повсюду, когда один объект вступает в контакт с другим, возникает трение. Сила действует в
Тиристор – это тип диода, который позволяет току течь тогда и только тогда, когда на его клемму затвора подается управляющее напряжение. Этот вид диода имеет