Elektrik enerjisinin ötürülməsi üçün simsiz ötürmə konnektorun fiziki təmasından asılı olan sənaye və tətbiqlərdə böyük irəliləyişləri çatdırmaq qabiliyyətinə malikdir. Bu, öz növbəsində, etibarsız ola bilər və uğursuzluğa səbəb ola bilər. Simsiz elektrik ötürülməsi ilk dəfə 1890-cı illərdə Nikola Tesla tərəfindən nümayiş etdirilmişdir. Bununla belə, yalnız son on ildə texnologiya real dünya tətbiqləri üçün real, nəzərəçarpacaq faydalar təklif etdiyi nöqtəyə qədər istifadə edilmişdir. Xüsusilə, istehlakçı elektronikası bazarı üçün rezonanslı simsiz enerji sisteminin inkişafı göstərdi ki, induktiv doldurma milyonlarla gündəlik cihaza yeni rahatlıq səviyyələri gətirir.
Sözügedən güc adətən bir çox terminlə tanınır. O cümlədən induktiv ötürmə, rabitə, rezonanslı simsiz şəbəkə və eyni gərginliyin qaytarılması. Bu şərtlərin hər biri mahiyyətcə eyni əsas prosesi təsvir edir. Elektrik enerjisinin və ya enerjinin bir hava boşluğu vasitəsilə konnektorlar olmadan yük gərginliyinə enerji mənbəyindən simsiz ötürülməsi. Əsası iki rulondur- ötürücü və qəbuledici. Birinci maqnit sahəsi yaratmaq üçün alternativ cərəyanla enerjilənir, bu da öz növbəsində ikincidə gərginliyə səbəb olur.
Sözügedən sistem necə işləyir
Simsiz gücün əsasları gücün ötürücüdən qəbulediciyə salınan maqnit sahəsi vasitəsilə paylanmasını əhatə edir. Buna nail olmaq üçün enerji təchizatı tərəfindən verilən birbaşa cərəyan yüksək tezlikli alternativ cərəyana çevrilir. Transmitterə quraşdırılmış xüsusi hazırlanmış elektronika ilə. Alternativ cərəyan dispenserdə bir maqnit sahəsi yaradan bir mis məftil sarğısını aktivləşdirir. İkinci (qəbuledici) sarğı yaxınlıqda yerləşdirildikdə. Maqnit sahəsi qəbuledici bobində alternativ cərəyan yarada bilər. Birinci cihazdakı elektronika daha sonra AC-ni yenidən DC-yə çevirir ki, bu da enerji istehlakına çevrilir.
Simsiz enerji ötürmə sxemi
"Şəbəkə" gərginliyi AC siqnalına çevrilir və bu daha sonra elektron dövrə vasitəsilə ötürücü bobinə göndərilir. Distribyutorun sarımından axan bir maqnit sahəsi yaradır. O, öz növbəsində, nisbi yaxınlıqda olan qəbuledici rulona yayıla bilər. Daha sonra maqnit sahəsi qəbuledici cihazın sarımından keçən cərəyan yaradır. Enerjinin ötürücü və qəbuledici sarğılar arasında paylanması prosesi də maqnit və ya rezonans birləşmə adlanır. Və eyni tezlikdə işləyən hər iki sarımın köməyi ilə əldə edilir. Qəbuledici bobində axan cərəyan,qəbuledici dövrə ilə DC-yə çevrilir. Bundan sonra o, cihazı gücləndirmək üçün istifadə edilə bilər.
Rezonans nə deməkdir
Enerjinin (və ya gücün) ötürülə biləcəyi məsafə, ötürücü və qəbuledici bobinlər eyni tezlikdə rezonans yaradırsa, artır. Necə ki, tüninq çəngəl müəyyən hündürlükdə salınır və maksimum amplitudaya çata bilir. O, obyektin təbii titrəmə tezliyinə aiddir.
Simsiz ötürmənin üstünlükləri
Faydaları nələrdir? Müsbət cəhətləri:
- düz birləşdiricilərin saxlanması ilə bağlı xərcləri azaldır (məsələn, ənənəvi sənaye sürüşmə halqasında);
- ümumi elektron cihazları doldurmaq üçün daha çox rahatlıq;
- germetik şəkildə möhürlənmiş qalmalı olan proqramlara təhlükəsiz köçürmə;
- elektronika tamamilə gizlədilə bilər, oksigen və su kimi elementlər səbəbindən korroziya riskini azaldır;
- fırlanan, yüksək mobil sənaye avadanlığı üçün etibarlı və ardıcıl enerji təchizatı;
- yaş, çirkli və hərəkətli mühitlərdə kritik sistemlərə etibarlı enerji ötürülməsini təmin edir.
Tətbiqdən asılı olmayaraq, fiziki əlaqənin aradan qaldırılması ənənəvi kabel enerji birləşdiriciləri ilə müqayisədə bir sıra üstünlüklər təmin edir.
Sözügedən enerji transferinin səmərəliliyi
Simsiz enerji sisteminin ümumi səmərəliliyi onu təyin edən ən mühüm amildirperformans. Sistemin səmərəliliyi enerji mənbəyi (yəni, divar rozetkası) və qəbuledici cihaz arasında ötürülən enerji miqdarını ölçür. Bu, öz növbəsində, şarj sürəti və yayılma diapazonu kimi aspektləri müəyyən edir.
Simsiz rabitə sistemləri bobin konfiqurasiyası və dizaynı, ötürmə məsafəsi kimi amillərə əsasən səmərəlilik səviyyələrində dəyişir. Daha az səmərəli cihaz daha çox emissiya yaradacaq və qəbuledici cihazdan daha az enerji keçirəcək. Tipik olaraq, smartfonlar kimi cihazlar üçün simsiz enerji ötürmə texnologiyaları 70% performansa çata bilər.
Performans necə ölçülür
Məna, enerji mənbəyindən qəbuledici cihaza ötürülən güc miqdarı (faizlə) kimi. Yəni, səmərəliliyi 80% olan smartfon üçün simsiz enerji ötürülməsi o deməkdir ki, giriş gücünün 20%-i divar rozetkası ilə doldurulan qadcetin akkumulyatoru arasında itir. İş səmərəliliyinin ölçülməsi üçün düstur belədir: performans=DC çıxışı girişə bölünür, nəticəni 100%-ə vurun.
Elektrik enerjisinin simsiz ötürülməsi
Güc nəzərdə tutulan şəbəkə üzərindən demək olar ki, bütün qeyri-metal materiallar, o cümlədən bununla məhdudlaşmamaqla paylana bilər. Bunlar ağac, plastik, tekstil, şüşə və kərpic kimi bərk maddələr, həmçinin qazlar və mayelərdir. Zaman metal və yaElektrik keçirici material (yəni, karbon lifi) elektromaqnit sahəsinin yaxınlığında yerləşdirilir, cisim ondan enerji alır və nəticədə qızdırılır. Bu da öz növbəsində sistemin səmərəliliyinə təsir edir. İnduksiya ilə bişirmə belə işləyir, məsələn, plitədən səmərəsiz enerji ötürülməsi yemək bişirmək üçün istilik yaradır.
Simsiz enerji ötürmə sistemi yaratmaq üçün mövzunun mənşəyinə qayıtmalısınız. Daha doğrusu, müxtəlif materialist keçiricilər olmadan güc ala bilən generator yaradan və patentləşdirən uğurlu alim və ixtiraçı Nikola Teslaya. Beləliklə, simsiz sistemi həyata keçirmək üçün bütün vacib elementləri və hissələri toplamaq lazımdır, nəticədə kiçik bir Tesla rulonu həyata keçiriləcək. Bu, ətrafındakı havada yüksək gərginlikli elektrik sahəsi yaradan cihazdır. Kiçik bir giriş gücünə malikdir, məsafədə simsiz enerji ötürülməsini təmin edir.
Enerji ötürməyin ən vacib yollarından biri induktiv birləşmədir. Əsasən yaxın sahə üçün istifadə olunur. Bu, cərəyanın bir naqildən keçdiyi zaman digərinin uclarında gərginliyin yaranması ilə xarakterizə olunur. Gücün ötürülməsi iki material arasında qarşılıqlı əlaqə ilə həyata keçirilir. Ümumi bir nümunə bir transformatordur. Mikrodalğalı enerjinin ötürülməsi ideya olaraq William Brown tərəfindən hazırlanmışdır. Bütün konsepsiya AC gücünün RF gücünə çevrilməsini və kosmosda və yenidən daxil olmasını əhatə edirqəbuledicidə dəyişən güc. Bu sistemdə gərginlik mikrodalğalı enerji mənbələrindən istifadə etməklə yaradılır. məsələn, klystron. Və bu güc əks olunan gücdən qoruyan dalğa ötürücü vasitəsilə ötürücü antenaya ötürülür. Eləcə də mikrodalğalı mənbənin empedansına digər elementlərlə uyğun gələn tuner. Qəbul bölməsi antenadan ibarətdir. Mikrodalğalı gücü və empedans uyğunluğu dövrəsini və filtri qəbul edir. Bu qəbuledici antenna düzəldici cihazla birlikdə dipol ola bilər. Düzəldici qurğunun oxşar səs siqnalı ilə çıxış siqnalına uyğun gəlir. Qəbuledici blok həmçinin siqnalı DC siqnalına çevirmək üçün istifadə edilən diodlardan ibarət oxşar bölmədən ibarətdir. Bu ötürmə sistemi 2 GHz və 6 GHz arasında tezliklərdən istifadə edir.
Oxşar maqnit salınımlarından istifadə edərək generatoru həyata keçirən Brovin sürücüsünün köməyi ilə elektrik enerjisinin simsiz ötürülməsi. Nəticə odur ki, bu cihaz üç tranzistor sayəsində işləyirdi.
Gücün qəbul ucunda elektrik enerjisinə çevrilən işıq enerjisi şəklində ötürülməsi üçün lazer şüasından istifadə. Materialın özü Günəş və ya hər hansı elektrik generatoru kimi mənbələrdən istifadə etməklə birbaşa enerji alır. Və müvafiq olaraq, yüksək intensivliyə yönəlmiş bir işıq həyata keçirir. Şüanın ölçüsü və forması optika dəsti ilə müəyyən edilir. Və bu ötürülən lazer işığı, onu elektrik siqnallarına çevirən fotovoltaik hüceyrələr tərəfindən qəbul edilir. Adətən istifadə edirötürmə üçün fiber optik kabellər. Əsas günəş enerjisi sistemində olduğu kimi, lazer əsaslı yayılmada istifadə olunan qəbuledici bir sıra fotovoltaik hüceyrələr və ya günəş panelidir. Onlar da öz növbəsində qeyri-koherent monoxromatik işığı elektrikə çevirə bilirlər.
Cihazın əsas xüsusiyyətləri
Tesla Bobininin gücü elektromaqnit induksiya adlanan prosesdə yerləşir. Yəni dəyişən sahə potensial yaradır. Cərəyan axını təmin edir. Elektrik bir naqil bobinindən axdıqda, bobin ətrafındakı ərazini müəyyən bir şəkildə dolduran bir maqnit sahəsi yaradır. Bəzi digər yüksək gərginlikli təcrübələrdən fərqli olaraq, Tesla bobini bir çox sınaq və sınaqlara tab gətirdi. Proses kifayət qədər zəhmətli və uzun sürdü, lakin nəticə uğurlu oldu və buna görə də alim tərəfindən uğurla patentləşdirildi. Müəyyən komponentlərin mövcudluğunda belə bir rulon yarada bilərsiniz. Həyata keçirmək üçün aşağıdakı materiallar tələb olunacaq:
- uzunluğu 30 sm PVC (nə qədər çox o qədər yaxşıdır);
- emayelənmiş mis məftil (ikinci dərəcəli məftil);
- baza üçün ağcaqayın taxtası;
- 2222A tranzistor;
- birləşdirici (əsas) tel;
- rezistor 22 kΩ;
- açarlar və birləşdirən naqillər;
- 9 volt batareya.
Tesla Cihazının Tətbiq Mərhələləri
İlk olaraq telin bir ucunu sarmaq üçün borunun yuxarı hissəsində kiçik bir yuva qoymalısınızətrafında. Naqillərin üst-üstə düşməməsinə və boşluqlar yaratmamasına diqqət yetirərək, rulonu yavaş və diqqətlə sarın. Bu addım ən çətin və yorucu hissədir, lakin sərf olunan vaxt çox yüksək keyfiyyətli və yaxşı bir rulon verəcəkdir. Hər 20 və ya daha çox döngədə sarımın ətrafına maskalı lent halqaları qoyulur. Onlar maneə rolunu oynayırlar. Bobin açılmağa başladığı halda. Bitirdikdən sonra sarımın yuxarı və aşağı hissələrinə ağır lent sarın və üzərinə 2 və ya 3 qat mina ilə səpin.
Sonra siz əsas və köməkçi batareyanı batareyaya qoşmalısınız. Sonra - tranzistor və rezistoru yandırın. Daha kiçik sarım birincil, daha uzun sarım isə ikincildir. İsteğe bağlı olaraq borunun üstünə alüminium kürə quraşdıra bilərsiniz. Həmçinin, ikincinin açıq ucunu antenna rolunu oynayacaq əlavə birinə birləşdirin. Enerji işə salındıqda ikinci dərəcəli cihaza toxunmamağa diqqət yetirilməlidir.
Özünüz tərəfindən satılarsa, yanğın riski var. Siz açarı çevirməli, simsiz enerji ötürmə cihazının yanında közərmə lampası quraşdırmalı və işıq şousundan zövq almalısınız.
Günəş enerjisi sistemi vasitəsilə simsiz ötürmə
Ənənəvi naqilli enerji paylama konfiqurasiyaları adətən paylanmış cihazlar və istehlakçı vahidləri arasında naqillər tələb edir. Bu, sistemin dəyəri kimi bir çox məhdudiyyətlər yaradırkabel xərcləri. Ötürülmə zamanı yaranan itkilər. Eləcə də paylamada tullantılar. Təkcə ötürücü xəttin müqaviməti istehsal olunan enerjinin təxminən 20-30%-nin itkisinə səbəb olur.
Ən müasir simsiz enerji ötürmə sistemlərindən biri mikrodalğalı soba və ya lazer şüası vasitəsilə günəş enerjisinin ötürülməsinə əsaslanır. Peyk geostasionar orbitdə yerləşdirilib və fotovoltaik elementlərdən ibarətdir. Onlar günəş işığını mikrodalğalı generatoru gücləndirmək üçün istifadə olunan elektrik cərəyanına çevirir. Və müvafiq olaraq, mikrodalğalı sobaların gücünü həyata keçirir. Bu gərginlik radio rabitəsi vasitəsilə ötürülür və baza stansiyasında qəbul edilir. Bu antena və rektifikatorun birləşməsidir. Və yenidən elektrik enerjisinə çevrilir. AC və ya DC gücü tələb edir. Peyk 10 MVt-a qədər RF gücünü ötürə bilər.
DC paylama sistemindən danışarkən, hətta bu mümkün deyil. Enerji təchizatı ilə cihaz arasında bir bağlayıcı tələb etdiyi üçün. Belə bir mənzərə var: sistem naqillərdən tamamilə məhrumdur, burada heç bir əlavə qurğu olmadan evlərdə AC gücünü əldə edə bilərsiniz. Fiziki olaraq rozetkaya qoşulmadan mobil telefonunuzu doldurmaq mümkün olduğu yerlərdə. Təbii ki, belə bir sistem mümkündür. Bir çox müasir tədqiqatçılar məsafədə elektrik enerjisinin simsiz ötürülməsinin yeni üsullarının işlənib hazırlanmasının rolunu öyrənərkən modernləşdirilmiş bir şey yaratmağa çalışırlar. Baxmayaraq ki, iqtisadi komponent baxımından dövlətlər üçün bu olmayacaqbu cür qurğular hər yerdə tətbiq edilsə və standart elektrik enerjisini təbii elektriklə əvəz etsə, kifayət qədər sərfəlidir.
Simsiz sistemlərin mənşəyi və nümunələri
Bu konsepsiya əslində yeni deyil. Bütün bu ideya 1893-cü ildə Nikolas Tesla tərəfindən hazırlanmışdır. O, simsiz ötürmə üsullarından istifadə edərək vakuum borularının işıqlandırılması sistemini inkişaf etdirdiyi zaman. Dünyanın maddi formada ifadə olunan müxtəlif yükləmə mənbələri olmadan mövcud olduğunu təsəvvür etmək mümkün deyil. İstifadəçiləri daimi naqillərdən azad edərək, mobil telefonların, ev robotlarının, MP3 pleyerlərin, kompüterlərin, noutbukların və digər daşına bilən qadcetlərin heç bir əlavə əlaqə olmadan öz-özünə doldurulmasını mümkün etmək. Bu cihazların bəziləri hətta çox sayda element tələb etməyə bilər. Simsiz enerji ötürülməsinin tarixi olduqca zəngindir və əsasən Tesla, Volta və s.-nin inkişafı sayəsində. Lakin bu gün o, yalnız fiziki elmdə məlumat olaraq qalır.
Əsas prinsip rektifikatorlar və filtrlərdən istifadə edərək AC gücünü DC gərginliyə çevirməkdir. Və sonra - çeviricilərdən istifadə edərək yüksək tezlikdə orijinal dəyərə qayıtmaqda. Bu aşağı gərginlikli, yüksək salınan AC gücü daha sonra birincil transformatordan ikinciliyə keçir. Düzləşdirici, filtr və tənzimləyicidən istifadə edərək DC gərginliyinə çevrilir. AC siqnalı birbaşa olurcərəyanın səsi sayəsində. Eləcə də körpü rektifikator bölməsindən istifadə etməklə. Qəbul edilən DC siqnalı bir osilator dövrəsi kimi fəaliyyət göstərən əks əlaqə sarğıdan keçir. Eyni zamanda, tranzistoru soldan sağa doğru ilkin çeviriciyə keçirməyə məcbur edir. Cərəyan geribildirim sarğısından keçdikdə, müvafiq cərəyan transformatorun əsas tərəfinə sağdan sola axır.
Enerji transferinin ultrasəs üsulu belə işləyir. Siqnal AC xəbərdarlığının hər iki yarım dövrü üçün sensor vasitəsilə yaradılır. Səs tezliyi generator dövrələrinin vibrasiyalarının kəmiyyət göstəricilərindən asılıdır. Bu AC siqnalı transformatorun ikincil sarımında görünür. Və başqa bir obyektin çeviricisinə qoşulduqda, AC gərginliyi 25 kHz-dir. Azaldıcı transformatorda onun vasitəsilə oxunuş görünür.
Bu AC gərginliyi körpü rektifikatoru ilə bərabərləşdirilir. Və sonra LED-i idarə etmək üçün 5V çıxış əldə etmək üçün süzülür və tənzimlənir. Kondansatördən gələn 12V çıxış gərginliyi DC fan motorunu işə salmaq üçün istifadə olunur. Deməli, fizika baxımından elektrik enerjisinin ötürülməsi kifayət qədər inkişaf etmiş sahədir. Bununla belə, təcrübədən göründüyü kimi, simsiz sistemlər tam inkişaf etdirilməyib və təkmilləşdirilməyib.
