A transmissão sem fio para fornecimento de eletricidade tem a capacidade de proporcionar grandes avanços em indústrias e aplicações que dependem do contato físico do conector. Ele, por sua vez, pode não ser confiável e levar ao fracasso. A transmissão de eletricidade sem fio foi demonstrada pela primeira vez por Nikola Tesla na década de 1890. No entanto, foi apenas na última década que a tecnologia foi usada a ponto de oferecer benefícios reais e tangíveis para aplicativos do mundo real. Em particular, o desenvolvimento de um sistema de energia sem fio ressonante para o mercado de eletrônicos de consumo mostrou que o carregamento indutivo traz novos níveis de conveniência para milhões de dispositivos diários.
O poder em questão é comumente conhecido por muitos termos. Incluindo transmissão indutiva, comunicação, rede sem fio ressonante e o mesmo retorno de tensão. Cada uma dessas condições descreve essencialmente o mesmo processo fundamental. Transmissão sem fio de eletricidade ou energia de uma fonte de energia para tensão de carga sem conectores através de um entreferro. A base são duas bobinas- transmissor e receptor. O primeiro é energizado por uma corrente alternada para gerar um campo magnético, que por sua vez induz uma voltagem no segundo.
Como funciona o sistema em questão
Os fundamentos da energia sem fio envolvem a distribuição de energia de um transmissor para um receptor através de um campo magnético oscilante. Para conseguir isso, a corrente contínua fornecida pela fonte de alimentação é convertida em corrente alternada de alta frequência. Com eletrônica especialmente projetada embutida no transmissor. A corrente alternada ativa uma bobina de fio de cobre no dispensador, que gera um campo magnético. Quando o segundo enrolamento (de recepção) é colocado próximo. O campo magnético pode induzir uma corrente alternada na bobina receptora. A eletrônica no primeiro dispositivo então converte a CA de volta para CC, que se torna o consumo de energia.
Esquema de transmissão de energia sem fio
A tensão "rede" é convertida em um sinal AC, que é então enviado para a bobina do transmissor através de um circuito eletrônico. Fluindo através do enrolamento do distribuidor, induz um campo magnético. Ele, por sua vez, pode se espalhar para a bobina receptora, que está em relativa proximidade. O campo magnético então gera uma corrente que flui através do enrolamento do dispositivo receptor. O processo pelo qual a energia é distribuída entre as bobinas de transmissão e recepção também é chamado de acoplamento magnético ou ressonante. E é alcançado com a ajuda de ambos os enrolamentos operando na mesma frequência. A corrente que flui na bobina do receptor,convertido para DC pelo circuito do receptor. Ele pode ser usado para alimentar o dispositivo.
O que significa ressonância
A distância na qual a energia (ou potência) pode ser transmitida aumenta se as bobinas do transmissor e do receptor ressoarem na mesma frequência. Assim como um diapasão oscila a uma certa altura e pode atingir sua amplitude máxima. Refere-se à frequência na qual um objeto vibra naturalmente.
Vantagens da transmissão sem fio
Quais são os benefícios? Prós:
- reduz os custos associados à manutenção de conectores retos (por exemplo, em um anel deslizante industrial tradicional);
- maior comodidade para carregar dispositivos eletrônicos comuns;
- transferência segura para aplicações que devem permanecer hermeticamente fechadas;
- eletrônicos podem ser completamente escondidos, reduzindo o risco de corrosão devido a elementos como oxigênio e água;
- fonte de alimentação confiável e consistente para equipamentos industriais rotativos e altamente móveis;
- garante uma transmissão de energia confiável para sistemas críticos em ambientes úmidos, sujos e em movimento.
Independentemente da aplicação, eliminar a conexão física oferece uma série de vantagens em relação aos conectores de alimentação de cabo tradicionais.
Eficiência da transferência de energia em questão
A eficiência geral de um sistema de energia sem fio é o fator mais importante na determinação de suaatuação. A eficiência do sistema mede a quantidade de energia transferida entre a fonte de energia (ou seja, tomada de parede) e o dispositivo receptor. Isso, por sua vez, determina aspectos como velocidade de carregamento e alcance de propagação.
Os sistemas de comunicação sem fio variam em seu nível de eficiência com base em fatores como configuração e design da bobina, distância de transmissão. Um dispositivo menos eficiente gerará mais emissões e resultará em menos energia passando pelo dispositivo receptor. Normalmente, as tecnologias de transmissão de energia sem fio para dispositivos como smartphones podem atingir 70% de desempenho.
Como o desempenho é medido
Significado, como a quantidade de energia (em porcentagem) que é transmitida da fonte de energia para o dispositivo receptor. Ou seja, a transmissão de energia sem fio para um smartphone com eficiência de 80% significa que 20% da energia de entrada é perdida entre a tomada e a bateria do gadget que está sendo carregado. A fórmula para medir a eficiência do trabalho é: desempenho=saída DC dividida pela entrada, multiplique o resultado por 100%.
Transmissão de eletricidade sem fio
O poder pode ser distribuído pela rede considerada através de quase todos os materiais não metálicos, incluindo, mas não limitado a. São sólidos como madeira, plástico, têxteis, vidro e tijolos, bem como gases e líquidos. Quando o metal ouUm material eletricamente condutor (ou seja, fibra de carbono) é colocado próximo a um campo eletromagnético, o objeto absorve energia dele e aquece como resultado. Isso, por sua vez, afeta a eficiência do sistema. É assim que funciona o cozimento por indução, por exemplo, a transferência de energia ineficiente do fogão cria calor para cozinhar.
Para criar um sistema de transmissão de energia sem fio, você precisa voltar às origens do tópico. Ou melhor, ao cientista e inventor de sucesso Nikola Tesla, que criou e patenteou um gerador que pode receber energia sem vários condutores materialistas. Portanto, para implementar um sistema sem fio, é necessário montar todos os elementos e peças importantes, como resultado, uma pequena bobina de Tesla será implementada. Este é um dispositivo que cria um campo elétrico de alta tensão no ar ao seu redor. Tem uma pequena potência de entrada, fornece transmissão de energia sem fio à distância.
Uma das formas mais importantes de transferir energia é o acoplamento indutivo. É usado principalmente para campo próximo. Caracteriza-se pelo fato de que quando a corrente passa por um fio, uma tensão é induzida nas extremidades de outro. A transferência de energia é feita pela reciprocidade entre os dois materiais. Um exemplo comum é um transformador. A transferência de energia por microondas, como uma ideia, foi desenvolvida por William Brown. Todo o conceito envolve converter energia AC em energia RF e transmiti-la através do espaço epotência variável no receptor. Neste sistema, a tensão é gerada usando fontes de energia de micro-ondas. como klystron. E essa potência é transmitida para a antena transmissora através do guia de ondas, que protege da potência refletida. Assim como um sintonizador que combina a impedância da fonte de micro-ondas com outros elementos. A seção de recepção consiste em uma antena. Aceita potência de microondas e um circuito de casamento de impedância e um filtro. Esta antena receptora, juntamente com o dispositivo retificador, pode ser um dipolo. Corresponde ao sinal de saída com um alerta sonoro semelhante da unidade retificadora. O bloco receptor também consiste em uma seção semelhante que consiste em diodos que são usados para converter o sinal em um alerta DC. Este sistema de transmissão usa frequências entre 2 GHz e 6 GHz.
Transmissão de eletricidade sem fio com a ajuda do motorista de Brovin, que implementou o gerador usando oscilações magnéticas semelhantes. A conclusão é que este dispositivo funcionou graças a três transistores.
Uso de um feixe de laser para transmitir energia na forma de energia luminosa, que é convertida em energia elétrica na extremidade receptora. O material em si é alimentado diretamente usando fontes como o Sol ou qualquer gerador de eletricidade. E, consequentemente, implementa uma luz focada de alta intensidade. O tamanho e a forma do feixe são determinados pelo conjunto de ópticas. E essa luz laser transmitida é recebida por células fotovoltaicas, que a convertem em sinais elétricos. Ele costuma usarcabos de fibra óptica para transmissão. Tal como acontece com o sistema básico de energia solar, o receptor usado na propagação baseada em laser é uma matriz de células fotovoltaicas ou um painel solar. Eles, por sua vez, podem converter luz monocromática incoerente em eletricidade.
Funcionalidades essenciais do aparelho
O poder da bobina de Tesla está em um processo chamado indução eletromagnética. Ou seja, o campo em mudança cria potencial. Faz o fluxo de corrente. Quando a eletricidade flui através de uma bobina de fio, ela gera um campo magnético que preenche a área ao redor da bobina de uma certa maneira. Ao contrário de alguns outros experimentos de alta tensão, a bobina de Tesla resistiu a muitos testes e testes. O processo foi bastante trabalhoso e demorado, mas o resultado foi bem-sucedido e, portanto, patenteado com sucesso pelo cientista. Você pode criar essa bobina na presença de certos componentes. Os seguintes materiais serão necessários para a implementação:
- comprimento 30 cm PVC (quanto mais melhor);
- fio de cobre esm altado (fio secundário);
- placa de bétula para base;
- 2222A transistor;
- fio de conexão (primário);
- resistor 22 kΩ;
- interruptores e fios de conexão;
- bateria de 9 volts.
Estágios de implementação do dispositivo Tesla
Primeiro você precisa colocar uma pequena ranhura no topo do tubo para enrolar uma extremidade do fiopor aí. Enrole a bobina devagar e com cuidado, tomando cuidado para não sobrepor os fios ou criar lacunas. Esta etapa é a parte mais difícil e tediosa, mas o tempo gasto dará uma bobina de alta qualidade e boa. A cada 20 voltas, anéis de fita adesiva são colocados ao redor do enrolamento. Funcionam como uma barreira. Caso a bobina comece a desfiar. Quando terminar, enrole a fita grossa ao redor da parte superior e inferior do enrolamento e borrife 2 ou 3 camadas de esm alte.
Então você precisa conectar a bateria primária e secundária à bateria. Depois - ligue o transistor e o resistor. O enrolamento menor é o primário e o enrolamento mais longo é o secundário. Opcionalmente, você pode instalar uma esfera de alumínio em cima do tubo. Além disso, conecte a extremidade aberta do secundário ao adicionado, que atuará como uma antena. Deve-se tomar cuidado para não tocar no dispositivo secundário quando a alimentação estiver ligada.
Há risco de incêndio se for vendido por você mesmo. Você precisa girar o interruptor, instalar uma lâmpada incandescente ao lado do dispositivo de transmissão de energia sem fio e aproveitar o show de luzes.
Transmissão sem fio via sistema de energia solar
As configurações tradicionais de distribuição de energia com fio normalmente exigem fios entre dispositivos distribuídos e unidades consumidoras. Isso cria muitas restrições, pois o custo do sistemacustos do cabo. Perdas incorridas na transmissão. Assim como os resíduos na distribuição. A resistência da linha de transmissão por si só leva a uma perda de cerca de 20-30% da energia gerada.
Um dos mais modernos sistemas de transmissão de energia sem fio é baseado na transmissão de energia solar por meio de um forno de microondas ou um feixe de laser. O satélite é colocado em órbita geoestacionária e é composto por células fotovoltaicas. Eles convertem a luz solar em corrente elétrica, que é usada para alimentar um gerador de micro-ondas. E, consequentemente, percebe o poder das microondas. Esta tensão é transmitida por meio de comunicação de rádio e recebida na estação base. É uma combinação de antena e retificador. E é convertido novamente em eletricidade. Requer alimentação CA ou CC. O satélite pode transmitir até 10 MW de potência de RF.
Quando se fala em sistema de distribuição DC, até isso é impossível. Uma vez que requer um conector entre a fonte de alimentação e o dispositivo. Existe uma imagem: o sistema é completamente desprovido de fios, onde você pode obter energia CA em residências sem dispositivos adicionais. Onde é possível carregar o seu telemóvel sem ter de o ligar fisicamente à tomada. Claro, tal sistema é possível. E muitos pesquisadores modernos estão tentando criar algo modernizado, enquanto estudam o papel do desenvolvimento de novos métodos de transmissão sem fio de eletricidade à distância. Embora, do ponto de vista do componente econômico, para os estados isso não sejaé bastante lucrativo se tais dispositivos forem introduzidos em todos os lugares e substituir a eletricidade padrão pela eletricidade natural.
Origens e exemplos de sistemas sem fio
Esse conceito não é realmente novo. Toda essa ideia foi desenvolvida por Nicholas Tesla em 1893. Quando ele desenvolveu um sistema de iluminação de tubos de vácuo usando técnicas de transmissão sem fio. É impossível imaginar que o mundo exista sem várias fontes de cobrança, que se expressam em forma material. Permitir que telefones celulares, robôs domésticos, tocadores de MP3, computadores, laptops e outros aparelhos transportáveis sejam carregados por conta própria, sem conexões adicionais, liberando os usuários de fios constantes. Alguns desses dispositivos podem nem exigir um grande número de elementos. A história da transmissão de energia sem fio é bastante rica e, principalmente, graças aos desenvolvimentos de Tesla, Volta, etc. Mas hoje são apenas dados na ciência física.
O princípio básico é converter energia CA em tensão CC usando retificadores e filtros. E então - no retorno ao valor original em alta frequência usando inversores. Essa energia CA de baixa tensão e alta oscilação é então passada do transformador primário para o secundário. Convertido para tensão DC usando um retificador, filtro e regulador. O sinal AC torna-se diretograças ao som da corrente. Além de usar a seção retificadora em ponte. O sinal DC recebido é passado através de um enrolamento de feedback que atua como um circuito oscilador. Ao mesmo tempo, força o transistor a conduzi-lo para o conversor primário na direção da esquerda para a direita. Quando a corrente passa pelo enrolamento de realimentação, a corrente correspondente flui para o lado primário do transformador da direita para a esquerda.
É assim que funciona o método ultrassônico de transferência de energia. O sinal é gerado através do sensor para ambos os meios ciclos do alerta AC. A frequência do som depende dos indicadores quantitativos das vibrações dos circuitos geradores. Este sinal AC aparece no enrolamento secundário do transformador. E quando conectado ao transdutor de outro objeto, a tensão CA é de 25 kHz. Uma leitura aparece através dele em um transformador abaixador.
Esta tensão CA é equalizada por um retificador em ponte. E então filtrado e regulado para obter uma saída de 5V para acionar o LED. A tensão de saída de 12V do capacitor é usada para alimentar o motor do ventilador DC para executá-lo. Assim, do ponto de vista da física, a transmissão de eletricidade é uma área bastante desenvolvida. No entanto, como mostra a prática, os sistemas sem fio não são totalmente desenvolvidos e aprimorados.
