Παραδοσιακός ενσύρματα συστήματα μετάδοσης ισχύος συνήθως απαιτούν ψέματα καλωδίων μετάδοσης μεταξύ των κατανεμημένων μονάδων και των καταναλωτικών μονάδων. Αυτό δημιουργεί πολλούς περιορισμούς, όπως το κόστος του συστήματος - το κόστος των καλωδίων, οι απώλειες που σημειώθηκαν στη μετάδοση καθώς και στη διανομή. Φανταστείτε, μόνο η αντίσταση της γραμμής μετάδοσης έχει ως αποτέλεσμα απώλεια περίπου 20-30% της παραγόμενης ενέργειας.
Εάν μιλάτε για το σύστημα μετάδοσης ισχύος DC, ακόμη και αυτό δεν είναι εφικτό, καθώς απαιτεί σύνδεση μεταξύ του τροφοδοτικού DC και της συσκευής.
Φανταστείτε ένα σύστημα εντελώς χωρίς καλώδια, όπου μπορείτε να μεταφέρετε ρεύμα στα σπίτια σας χωρίς καλώδια. Πού μπορείτε να επαναφορτίσετε το κινητό σας χωρίς να χρειάζεται να συνδέσετε φυσικά την πρίζα. Όπου η μπαταρία του βηματοδότη (τοποθετημένη μέσα σε μια ανθρώπινη καρδιά) μπορεί να επαναφορτιστεί χωρίς να χρειάζεται να αντικατασταθεί η μπαταρία. Φυσικά, ένα τέτοιο σύστημα είναι δυνατό και εκεί έρχεται ο ρόλος της ασύρματης μετάδοσης ισχύος.
Αυτή η έννοια δεν είναι στην πραγματικότητα μια νέα έννοια. Αυτή η όλη ιδέα αναπτύχθηκε από τον Nicolas Tesla το 1893, όπου ανέπτυξε ένα σύστημα φωτισμού λαμπτήρων κενού χρησιμοποιώντας τεχνικές ασύρματης μετάδοσης.
Δεν μπορούμε να φανταστούμε έναν κόσμο χωρίς Ασύρματη ισχύς Η μεταφορά είναι εφικτή: κινητά τηλέφωνα, οικιακά ρομπότ, συσκευές αναπαραγωγής MP3, υπολογιστές, φορητοί υπολογιστές και άλλα μεταφερόμενα gadget κατάλληλα για φόρτιση, ενώ δεν είναι ποτέ συνδεδεμένα, ελευθερώνοντάς μας από αυτό το τελικό και πανταχού παρόν καλώδιο τροφοδοσίας. Ορισμένες από αυτές τις μονάδες μπορεί να μην απαιτούν καν πολλούς αριθμούς ηλεκτρικών στοιχείων / μπαταριών για να λειτουργήσουν.
3 τύποι μεθόδων ασύρματης μεταφοράς ενέργειας:
- Επαγωγική ζεύξη : Μία από τις σημαντικότερες μεθόδους μεταφοράς ενέργειας είναι μέσω επαγωγικής ζεύξης. Χρησιμοποιείται βασικά για μετάδοση ισχύος κοντά στο πεδίο. Βασίζεται στο γεγονός ότι όταν ρεύμα ρέει μέσω ενός καλωδίου, προκαλείται τάση στα άκρα του άλλου καλωδίου. Η μετάδοση ισχύος πραγματοποιείται μέσω αμοιβαίας επαγωγής μεταξύ των δύο αγώγιμων υλικών. Ένα γενικό παράδειγμα είναι ένας μετασχηματιστής.
Μετάδοση ισχύος χρησιμοποιώντας επαγωγική ζεύξη
- Μετάδοση ισχύος μικροκυμάτων: Αυτή η ιδέα αναπτύχθηκε από τον William C Brown. Η όλη ιδέα περιλαμβάνει τη μετατροπή της ισχύος εναλλασσόμενου ρεύματος σε ισχύ RF και τη μετάδοσή της μέσω του χώρου και την επαναφορά της σε ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος στο δέκτη. Σε αυτό το σύστημα, η ισχύς παράγεται χρησιμοποιώντας πηγές ισχύος μικροκυμάτων όπως το klystron και αυτή η παραγόμενη ισχύς δίνεται στην κεραία εκπομπής μέσω του κυματοδηγού (που προστατεύει την ισχύ μικροκυμάτων από την ανακλώμενη ισχύ) και το δέκτη (που ταιριάζει με την αντίσταση της πηγής μικροκυμάτων αυτό της κεραίας). Το τμήμα λήψης αποτελείται από την κεραία λήψης η οποία λαμβάνει την ισχύ μικροκυμάτων και το κύκλωμα αντιστάθμισης και φίλτρου αντίστασης που ταιριάζει με την αντίσταση εξόδου του σήματος με εκείνη της μονάδας διόρθωσης. Αυτή η κεραία λήψης μαζί με τη μονάδα διόρθωσης είναι γνωστή ως Rectenna. Η κεραία που χρησιμοποιείται μπορεί να είναι ένα δίπολο ή μια κεραία Yagi-Uda. Η μονάδα δέκτη αποτελείται επίσης από το τμήμα ανορθωτή που αποτελείται από διόδους Schottky που χρησιμοποιείται για τη μετατροπή του σήματος μικροκυμάτων σε σήμα DC. Αυτό το σύστημα μετάδοσης χρησιμοποιεί συχνότητες από 2GHz έως 6GHz.
Ασύρματη μετάδοση ισχύος με χρήση μικροκυμάτων
- Μετάδοση ισχύος λέιζερ: Περιλαμβάνει τη χρήση μιας δέσμης LASER για τη μεταφορά ισχύος με τη μορφή φωτεινής ενέργειας, η οποία μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια στο άκρο του δέκτη. Το LASER τροφοδοτείται χρησιμοποιώντας πηγές όπως η Sun ή οποιαδήποτε γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας και συνεπώς παράγει φως εστιασμένο σε υψηλή ένταση. Το μέγεθος και το σχήμα της δέσμης καθορίζονται από ένα σύνολο οπτικών και αυτό το μεταδιδόμενο φως LASER λαμβάνεται από τα φωτοβολταϊκά στοιχεία, τα οποία μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρικά σήματα. Χρησιμοποιεί γενικά καλώδια οπτικών ινών για μετάδοση. Όπως και στο βασικό σύστημα ηλιακής ενέργειας, ο δέκτης που χρησιμοποιείται στη μετάδοση με βάση το LASER είναι η σειρά φωτοβολταϊκών κυψελών ή ηλιακών συλλεκτών που μπορούν να μετατρέψουν το ασυνεχές μονοχρωματικό φως σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ένα σύστημα μετάδοσης ισχύος LASER
Ασύρματη μεταφορά ηλιακής ενέργειας
Ένα από τα πιο προηγμένα ασύρματα συστήματα μεταφοράς ισχύος βασίζεται στη μεταφορά ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιώντας φούρνο μικροκυμάτων ή δέσμη LASER. Ο δορυφόρος βρίσκεται στη γεωστατική τροχιά και αποτελείται από φωτοβολταϊκά κύτταρα που μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρικό ρεύμα το οποίο χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία μιας γεννήτριας μικροκυμάτων και συνεπώς παράγει ισχύ μικροκυμάτων. Αυτή η ισχύς μικροκυμάτων μεταδίδεται χρησιμοποιώντας επικοινωνία RF και λαμβάνεται στον βασικό σταθμό χρησιμοποιώντας Rectenna, ο οποίος είναι συνδυασμός κεραίας και ανορθωτή και μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια ή απαιτείται AC ή DC. Ο δορυφόρος μπορεί να μεταδώσει έως και 10MW ισχύος RF.
Παράδειγμα εργασίας ασύρματης μεταφοράς ισχύος
Η βασική αρχή περιλαμβάνει τη μετατροπή της ισχύος εναλλασσόμενου ρεύματος σε ισχύ DC χρησιμοποιώντας ανορθωτές και φίλτρα και στη συνέχεια τη μετατροπή της ξανά σε εναλλασσόμενο ρεύμα σε υψηλή συχνότητα χρησιμοποιώντας μετατροπείς. Αυτή η ισχύς χαμηλής τάσης υψηλής συχνότητας εναλλασσόμενου ρεύματος μεταβαίνει στη συνέχεια από τον πρωτεύοντα μετασχηματιστή στον δευτερεύοντα και μετατρέπεται σε ισχύ DC χρησιμοποιώντας διάταξη ανορθωτή, φίλτρου και ρυθμιστή.
Διάγραμμα μπλοκ που δείχνει ασύρματη μετάδοση ισχύος
- Το σήμα AC διορθώνεται σε σήμα DC χρησιμοποιώντας ένα τμήμα ανορθωτή γέφυρας.
- Το ληφθέν σήμα DC περνά μέσω της περιέλιξης ανατροφοδότησης1, το οποίο λειτουργεί ως κύκλωμα ταλαντωτή.
- Το ρεύμα που διέρχεται από την περιέλιξη ανατροφοδότησης1 προκαλεί την κίνηση του τρανζίστορ1, επιτρέποντας στο ρεύμα DC να ρέει διαμέσου του τρανζίστορ προς το πρωτεύον του μετασχηματιστή να παραμένει στη σωστή κατεύθυνση.
- Όταν το ρεύμα διέρχεται από την περιέλιξη ανατροφοδότησης2, το αντίστοιχο τρανζίστορ αρχίζει να διεξάγεται και το ρεύμα DC ρέει μέσω του τρανζίστορ, στην πρωτεύουσα του μετασχηματιστή προς δεξιά προς τα αριστερά.
- Έτσι, ένα σήμα AC αναπτύσσεται κατά μήκος του πρωτεύοντος του μετασχηματιστή, και για τους δύο μισούς κύκλους του σήματος AC. Η συχνότητα του σήματος εξαρτάται από τη συχνότητα ταλάντωσης των κυκλωμάτων ταλαντωτή.
- Αυτό το σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος εμφανίζεται κατά μήκος του δευτερεύοντος μετασχηματιστή και καθώς το δευτερεύον συνδέεται με το πρωτεύον άλλο μετασχηματιστή, μια τάση AC 25 kHz εμφανίζεται κατά μήκος του πρωτεύοντος του μετασχηματιστή step-down.
- Αυτή η τάση AC διορθώνεται χρησιμοποιώντας ανορθωτή γέφυρας και στη συνέχεια φιλτράρεται και ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας LM7805 για να ληφθεί έξοδος 5V για να οδηγήσει ένα LED.
- Η έξοδος τάσης 12 V από έναν πυκνωτή χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του κινητήρα ανεμιστήρα DC για τη λειτουργία του ανεμιστήρα.
Αυτή είναι λοιπόν μια βασική επισκόπηση της ασύρματης μετάδοσης ισχύος. Παρ 'όλα αυτά, αναρωτήθηκα ποτέ γιατί το βασικό σύστημα μετάδοσης εξακολουθεί να είναι ασύρματο; Εάν υπάρχουν ερωτήσεις σχετικά με αυτήν την έννοια ή για ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα αφήστε την ενότητα σχολίων σας παρακάτω
Δικαιώματα φωτογραφίας:
- Επαγωγική σύζευξη από Εγχειρίδιο rfid
- Μετάδοση ισχύος χρησιμοποιώντας δέσμη LASER από thelivingmoon
