Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Въпросът за прехвърлянето на електричество без кабели, учените са ангажирани в третия век. Напоследък въпросът не е нещо, което не губи значение, а напротив, направи крачка напред, което само радва. Решихме да разкажем подробно на читателите на сайта как безжичното предаване на електричество се развива от самото начало до наши дни, както и какви технологии вече се практикуват.История на развитието
Предаването на електроенергия на разстояние без проводници ръка за ръка се развива с напредъка в областта на радиопредаването, защото принципът на действие в тези явления е много подобен, ако не да се каже същото. Повечето от изобретенията се основават на метода на електромагнитната индукция, както и на електростатичното поле.
През 1820 г., А.М. Ампер открива закона за взаимодействието на теченията, който се състои в това, че ако ток тече в една посока покрай два тясно разположени проводника, те се привличат, а ако са в различни посоки, се отблъскват.
М. Фарадей през 1831 г. установява в хода на експериментите, че променливото (променящо се във времето и посоката във времето) магнитно поле, генерирано от потока на електрическия ток, индуцира (индуцира) токове в близките проводници. Т.е. електричеството се предава без кабели. По-рано разглеждахме закона Фарадей в статията.
Е, Дж. Максуел, след още 33 години, през 1864 г., превежда експерименталните данни на Фарадей в математическа форма, самите уравнения на Максуел са фундаментални в електродинамиката. Те описват как са свързани електрическия ток и електромагнитното поле.
Съществуването на електромагнитни вълни е потвърдено през 1888 г. от G. Hertz, по време на неговите експерименти с искровия предавател с прекъсвач на рулока. Така се произвеждат електромагнитни вълни с честота до половин гигагерц. Заслужава да се отбележи, че тези вълни могат да се приемат от няколко приемника, но те трябва да бъдат настроени на резонанс с предавателя. Обхватът на инсталацията беше около 3 метра. Когато в предавателя се появи искра, същото се появи и на приемниците. Всъщност това са първите опити за пренос на електричество без кабели.
Дълбоките изследвания водят известен учен Никола Тесла. Той през 1891 г. изучава променливия ток с високо напрежение и честота. В резултат на това бяха направени заключения:
За всяка конкретна цел трябва да настроите инсталацията на подходяща честота и напрежение. В този случай високата честота не е предпоставка. Най-добри резултати са постигнати с честота 15-20 kHz и напрежение на предавателя 20 kV. За да се получи високочестотен ток и напрежение, се използва осцилиращ разряд на кондензатор. По този начин е възможно да се предават и електричеството, и светлината.
Учените при речите и лекциите демонстрираха светлината на лампите (вакуумни тръби) под влиянието на високочестотно електростатично поле. Всъщност основните заключения на Тесла бяха, че дори в случай на използване на резонансни системи, много енергия не може да се пренесе чрез електромагнитна вълна.
Успоредно с това, преди 1897 г. цяла поредица учени се занимаваха с подобни изследвания: Jagdish Bose в Индия, Александър Попов в Русия и Guglielmo Marconi в Италия.
Всеки от тях допринася за развитието на безжичното пренос на енергия:
- J. Boche през 1894 г., запалил прах, пренасяйки електричество на разстояние без кабели. Той направи това на демонстрация в Калкута.
- А. Попов, на 25 април (7 май), 1895 г., използвайки морзовата азбука, предаде първото съобщение. В Русия този ден, 7 май, все още е Ден на радиото.
- През 1896 г. Г. Маркони във Великобритания също предава радиосигнал (морзов код) на разстояние 1, 5 км, а по-късно и на 3 км по равнината Солсбъри.
Заслужава да се отбележи, че произведенията на Тесла, подценявани своевременно и изгубени от векове, надхвърлят параметрите и възможностите на работата на съвременниците му. В същото време, а именно през 1896 г., неговите устройства предаваха сигнал на дълги разстояния (48 км), за съжаление това беше малко количество електроенергия.
А от 1899 г. Тесла стигна до заключението:
Несъответствието на индукционния метод е огромно в сравнение с метода на вълнуващия заряд на земята и въздуха.
Тези открития ще доведат до други проучвания, през 1900 г. той успява да захрани лампата от намотката в полето, а през 1903 г. стартира кулата Wondercliffe на Лонг Айлънд. Той се състоеше от трансформатор със заземена вторична намотка, а на върха му имаше меден сферичен купол. С негова помощ се оказа, че са запалени 200 50-ватни лампи. В същото време предавателят се намира на 40 км от него. За съжаление, тези проучвания бяха прекъснати, финансирането беше преустановено и свободното прехвърляне на електроенергия без кабели не беше икономически изгодно за бизнесмените. Кулата е разрушена през 1917 година.
Тези дни
Технологиите за безжичен пренос на енергия са постигнали големи крачки, главно в областта на предаването на данни. По този начин радиокомуникацията, Bluetooth и Wi-Fi безжичните технологии са постигнали значителен успех. Нямаше особени нововъведения, главно честотите, начинът, по който сигналът беше кодиран, сигналът беше прехвърлен от аналогов към цифров.
Ако говорим за предаване на електричество без кабели за захранване на електрическото оборудване, си струва да се спомене, че през 2007 г. изследователите от Института в Масачузетс предадоха енергия на 2 метра и така запалиха една 60-ватова крушка. Тази технология се нарича WiTricity, тя се основава на електромагнитния резонанс на приемника и предавателя. Заслужава да се отбележи, че приемникът получава около 40-45% електроенергия. Обобщена схема на устройство за предаване на енергия през магнитно поле е показано на фигурата по-долу:
Във видеото, пример за използването на тази технология за зареждане на електрическо превозно средство. Долната линия е, че приемникът е прикрепен към дъното на електрическия автомобил, а предавателят е инсталиран на пода в гаража или на друго място.
Трябва да поставите автомобила така, че приемникът да се намира над предавателя. Устройството предава много електроенергия без кабели - от 3.6 до 11 kW на час.
В бъдеще компанията обмисля предоставянето на такава технология с домакински уреди и домакински уреди, както и на целия апартамент като цяло. През 2010 г. Haier представи безжична телевизия, която получава енергия, използвайки подобна технология, както и видео сигнал без кабели. Подобни разработки се извършват и от други водещи компании като Intel, Sony.
В ежедневието, широко разпространени технологии за безжично предаване на електричество, например, за зареждане на смартфон. Принципът е един и същ - има предавател, има приемник, ефективността е около 50%, т.е. за зареждане на ток от 1А, предавателят ще консумира 2А. Предавателят обикновено се нарича база в такива комплекти, а частта, която се свързва с телефона, е приемникът или антената.
Друга ниша е безжичното предаване на електричество с помощта на микровълни или лазер. Това осигурява по-голям радиус на действие от параметрите, осигурени от магнитна индукция. При микровълновия метод на приемното устройство се инсталира ректална (нелинейна антена за преобразуване на електромагнитна вълна в постоянен ток) и предавателят насочва своето излъчване в тази посока. В тази версия на безжичното предаване на електричество няма нужда от директна видимост на обекти. Недостатъкът е, че микровълновото лъчение е опасно за околната среда.
Препоръчваме ви да гледате видеоклипа, в който въпросът се разглежда по-подробно:
В заключение бих искал да отбележа - безжичното предаване на електричество, разбира се, е удобно за използване в ежедневието, но има своите плюсове и минуси. Ако говорим за използването на такива технологии за зареждане на джаджи, предимството е, че не е нужно постоянно да вмъквате и изваждате щепсела от конектора на вашия смартфон, съответно, конекторът няма да се провали. Недостатъкът е ниската ефективност, ако за смартфон загубите на енергия не са значителни (няколко вата), тогава за безжично зареждане на електрическо превозно средство е много голям проблем. Основната цел на развитието на тази технология е да се повиши ефективността на инсталацията, защото на фона на универсалната раса за енергоспестяване, използването на технологии с ниска ефективност е много съмнително.
Свързани материали:
- Законът на Ом на прост език
- Причини за загуба на мощност на дълги разстояния
- Какво е интелигентна лампа