Tradiţional sisteme de transmisie a puterii prin cablu necesită de obicei întinderea firelor de transmisie între unitățile distribuite și unitățile de consum. Acest lucru produce o mulțime de constrângeri, cum ar fi costul sistemului - costul cablurilor, pierderile suportate în transmisie, precum și în distribuție. Doar imaginați-vă, doar rezistența liniei de transport duce la pierderi de aproximativ 20-30% din energia generată.
Dacă vorbiți despre sistemul de transmisie a curentului continuu, chiar și acest lucru nu este fezabil, deoarece necesită un conector între sursa de curent continuu și dispozitiv.
Imaginați-vă un sistem complet lipsit de fire, unde puteți obține curent alternativ la casele dvs. fără a avea fire. Unde vă puteți reîncărca telefonul mobil fără a fi nevoie să vă conectați fizic la priză. Acolo unde bateria stimulatorului cardiac (plasată în interiorul unei inimi umane) poate fi reîncărcată fără a fi necesară înlocuirea bateriei. Desigur, un astfel de sistem este posibil și de aici vine rolul transmisiei wireless de energie.
Acest concept nu este de fapt un concept nou. Toată această idee a fost dezvoltată de Nicolas Tesla în 1893, unde a dezvoltat un sistem de iluminare a becurilor de vid folosind tehnici de transmisie fără fir.
Nu ne putem imagina o lume fără Alimentare wireless Transferul este fezabil: telefoane mobile, roboți domestici, playere MP3, computere, laptopuri și alte dispozitive transportabile, potrivite pentru a se încărca singuri, fără a fi conectați niciodată, eliberându-ne de acel cablu de alimentare final și omniprezent. Este posibil ca unele dintre aceste unități să nu necesite chiar un număr mare de celule / baterii electrice pentru a funcționa.
3 tipuri de metode de transfer de energie fără fir:
- Cuplaj inductiv : Una dintre cele mai proeminente metode de transfer de energie este prin cuplarea inductivă. Este practic utilizat pentru transmiterea puterii în câmpul apropiat. Se bazează pe faptul că atunci când curentul curge printr-un fir, o tensiune este indusă peste capetele celuilalt fir. Transmiterea puterii are loc prin inductanță reciprocă între cele două materiale conductoare. Un exemplu general este un transformator.
Transmisie de putere folosind cuplaj inductiv
- Transmisia puterii cu microunde: Această idee a fost dezvoltată de William C Brown. Întreaga idee implică transformarea puterii de curent alternativ în putere RF și transmiterea acesteia prin spațiu și reconvertirea din nou în curent alternativ la receptor. În acest sistem, puterea este generată folosind surse de alimentare cu microunde, cum ar fi klystron, iar această putere generată este dată antenei de transmisie prin intermediul ghidului de undă (care protejează puterea microundelor de puterea reflectată) și a tunerului (care se potrivește cu impedanța sursei de microunde cu cea a antenei). Secțiunea de recepție constă din antena de recepție care primește puterea cuptorului cu microunde și circuitul de potrivire și filtrare a impedanței care se potrivește cu impedanța de ieșire a semnalului cu cea a unității de redresare. Această antenă de recepție împreună cu unitatea de redresare este cunoscută sub numele de Rectenna. Antena utilizată poate fi un dipol sau o antenă Yagi-Uda. Unitatea de recepție este, de asemenea, formată din secțiunea redresoare formată din diode Schottky care este utilizată pentru a converti semnalul de microunde în semnal DC. Acest sistem de transmisie folosește frecvențe cuprinse între 2GHz și 6GHz.
Transmisie de energie wireless folosind cuptorul cu microunde
- Transmisie de putere cu laser: Aceasta implică utilizarea unui fascicul LASER pentru a transfera puterea sub formă de energie luminoasă, care este convertită în energie electrică la capătul receptorului. LASER-ul este alimentat folosind surse precum Soarele sau orice alt generator de energie electrică și, prin urmare, generează lumină focalizată de intensitate mare. Dimensiunea și forma fasciculului sunt determinate de un set de elemente optice, iar această lumină LASER transmisă este recepționată de celulele fotovoltaice, care transformă lumina în semnale electrice. În general, utilizează cabluri de fibră optică pentru transmisie. Ca și în sistemul de bază al energiei solare, receptorul utilizat în transmisia bazată pe LASER este un set de celule fotovoltaice sau panouri solare care pot transforma lumina monocromatică incoerentă în electricitate.
Un sistem LASER de transmisie a puterii
Transferul wireless al energiei solare
Unul dintre cele mai avansate sisteme de transfer wireless de energie se bazează pe transferul de energie solară folosind un cuptor cu microunde sau un fascicul LASER. Satelitul este staționat pe orbita geostaționară și este format din celule fotovoltaice care transformă lumina soarelui într-un curent electric care este utilizat pentru a alimenta un generator de microunde și, în consecință, pentru a genera energie cu microunde. Această putere cu microunde este transmisă prin intermediul comunicației RF și recepționată la stația de bază folosind un Rectenna, care este o combinație între o antenă și un redresor și este convertit înapoi la energie electrică sau la curent alternativ sau continuu necesar. Satelitul poate transmite până la 10 MW de putere RF.
Exemplu de lucru pentru transferul de energie wireless
Principiul de bază implică conversia puterii de curent alternativ la curent continuu folosind redresoare și filtre și apoi convertirea din nou în curent alternativ la frecvență înaltă folosind invertoare. Această putere de curent alternativ de joasă tensiune de joasă tensiune trece apoi de la transformatorul primar la secundar și este convertită la curent continuu utilizând un dispozitiv de redresare, filtru și regulator.
Diagrama bloc care prezintă transmisia de energie fără fir
- Semnalul de curent alternativ este rectificat la semnalul de curent continuu folosind o secțiune de redresor de punte.
- Semnalul DC obținut trece prin înfășurarea de reacție1, care acționează ca circuitul oscilatorului.
- Curentul care trece prin înfășurarea de reacție 1 determină conducerea tranzistorului 1, permițând curentului continuu să curgă prin tranzistor către primarul transformatorului, fiind lăsat în direcția corectă.
- Când curentul trece prin înfășurarea de reacție2, tranzistorul corespunzător începe să conducă și curentul continuu să curgă prin tranzistor, către primarul transformatorului în direcția de la dreapta la stânga.
- Astfel, un semnal de curent alternativ este dezvoltat pe primarul transformatorului, pentru ambele semicicluri ale semnalului de curent alternativ. Frecvența semnalului depinde de frecvența de oscilație a circuitelor oscilatorului.
- Acest semnal de curent alternativ apare în secundarul transformatorului și, pe măsură ce secundarul este conectat la primarul unui alt transformator, apare o tensiune de 25 kHz în curentul principal al transformatorului descendent.
- Această tensiune de curent alternativ este rectificată folosind un redresor de punte și este apoi filtrată și reglată folosind LM7805 pentru a obține o ieșire de 5V pentru a conduce un LED.
- Ieșirea de tensiune de 12 V de la un condensator este utilizată pentru a alimenta motorul ventilatorului DC pentru a acționa ventilatorul.
Deci, aceasta este o prezentare generală de bază a transmisiei de energie fără fir. În ciuda acestui fapt, m-am întrebat vreodată de ce sistemul de transmisie de bază este încă fără fir? Dacă aveți întrebări cu privire la acest concept sau la electricitate și proiecte electronice lăsați secțiunea de comentarii de mai jos
Credit foto:
- Cuplare inductivă prin manualul RFID
- Transmisie de putere folosind fascicul LASER de luna de viață
