Εισαγωγή στην ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας. Ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σύμφωνα με τη θεωρία του Tesla

Πολλοί ειδικοί υποστηρίζουν ότι η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια είναι γνωστή από το 1831. Αυτό συνέβη όταν ο Michael Faraday ανακάλυψε το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Ως αποτέλεσμα μιας σειράς πειραμάτων, κατέστη σαφές ότι ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο δημιουργείται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα, μπορεί να προκαλέσει ρεύμα σε έναν άλλο αγωγό.

Ρεύμα χωρίς καλώδια

Ωστόσο, αυτό ήταν μόνο μια θεωρία και μόνο ο Νίκολα Τέσλα κατάφερε να εφαρμόσει πλήρως την ιδέα της μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας από απόσταση. Το 1893 πραγματοποιήθηκε μια παγκόσμια έκθεση στην οποία παρουσίασε την ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας. Ονειρευόταν ότι όλοι θα χρησιμοποιούσαν αυτήν την τεχνολογία, αλλά εκείνη την εποχή αποδείχθηκε ότι ήταν απλά αζήτητη. Η Intel και η Sony ενδιαφέρθηκαν για τέτοιες τεχνολογίες μόλις έναν αιώνα αργότερα.

Αρχή λειτουργίας

Αν δούμε τον ασύρματο ηλεκτρισμό με περισσότερες λεπτομέρειες, τότε μπορούμε να καταλάβουμε ότι παρέχει τη δυνατότητα μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε αποστάσεις. Πολλοί άνθρωποι συγκρίνουν αυτήν την τεχνολογία με ραδιοφωνικές ή κυψελοειδείς επικοινωνίες. Η αρχή λειτουργίας είναι αρκετά απλή και βασίζεται στην παρουσία δύο πηνίων στο σύστημα.

Η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε απόσταση πραγματοποιείται με τη χρήση δέκτη και πομπού

Τώρα ήρθε η ώρα να εξοικειωθείτε με την αρχή της λειτουργίας με περισσότερες λεπτομέρειες:

1. Το σύστημα περιέχει έναν πομπό και έναν δέκτη που είναι ικανοί να παράγουν ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο.
2. Το μαγνητικό πεδίο σάς επιτρέπει να δημιουργήσετε μια τάση στο πηνίο του δέκτη.
3. Στέλνοντας ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός καλωδίου, μπορεί να σχηματιστεί ένα κυκλικό μαγνητικό πεδίο γύρω από το καλώδιο.
4. Σε ένα πηνίο σύρματος όπου το ηλεκτρικό ρεύμα δεν ρέει απευθείας, το ηλεκτρικό ρεύμα θα αρχίσει να ρέει από το πρώτο πηνίο μέσω του μαγνητικού πεδίου, το οποίο θα παρέχει επαγωγική σύζευξη.

Αρχές Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας

Μέχρι πρόσφατα, το σύστημα μαγνητικού συντονισμού CMRS θεωρούνταν το πιο βέλτιστο και δημοφιλές. Δημιουργήθηκε το 2007. Χάρη σε αυτή την τεχνολογία, οι ειδικοί μπόρεσαν να μεταδώσουν ηλεκτρική ενέργεια σε απόσταση 2,1 μέτρων. Ωστόσο, δεν μπορούσε να τεθεί σε μαζική παραγωγή, καθώς η συχνότητα μετάδοσης ήταν πολύ υψηλή και τα πηνία είχαν πολύπλοκη διαμόρφωση και ήταν μεγάλα σε μέγεθος.

Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια σάς επιτρέπει να φορτίζετε το κινητό σας τηλέφωνο

Σχετικά πρόσφατα, επιστήμονες από τη Νότια Κορέα δημιούργησαν έναν νέο πομπό που σας επιτρέπει να μεταδίδετε ηλεκτρική ενέργεια σε απόσταση 5 μέτρων. Το σύστημα δεν έχει κανένα μειονέκτημα και, εάν είναι απαραίτητο, μπορεί να εγκατασταθεί στους τοίχους του διαμερίσματος.

Ως αποτέλεσμα αυτού του πειράματος σε συχνότητα 20 kHz, οι ειδικοί μπόρεσαν να μεταδώσουν:

• 209 W στα 5 μέτρα.
• 471 W στα 4 μέτρα.
• 1403 W στα 3 μέτρα.

Χάρη στην ασύρματη ακτινοβολία, θα είναι δυνατή η τροφοδοσία μεγάλων τηλεοράσεων LCD, οι οποίες απαιτούν μόνο 40 W σε απόσταση 5 μέτρων. Τώρα υπάρχουν και άλλες τεχνολογίες που σας επιτρέπουν να μεταδώσετε ηλεκτρική ενέργεια ασύρματα. Αυτά περιλαμβάνουν:

1. Ακτινοβολία λέιζερ. Το εύρος είναι αρκετά μεγάλο. Ωστόσο, απαιτείται οπτική επαφή μεταξύ του δέκτη και του πομπού. Η Lockheed Martin έχει ήδη δοκιμάσει το μη επανδρωμένο αεροσκάφος Stalker, το οποίο τροφοδοτείται από δέσμη λέιζερ και μπορεί να παραμείνει στον αέρα έως και 48 ώρες.
2. Ακτινοβολία μικροκυμάτων. Αυτός ο τύπος επιτρέπει μεγαλύτερη εμβέλεια, αλλά το κόστος του εξοπλισμού είναι αρκετά υψηλό. Μια κεραία ραδιοφώνου θα χρησιμοποιηθεί ως πομπός ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία δημιουργεί ακτινοβολία μικροκυμάτων. Στον δέκτη είναι εγκατεστημένο ένα ορθογώνιο, το οποίο μετατρέπει το ηλεκτρικό ρεύμα σε λαμβανόμενη ακτινοβολία μικροκυμάτων.

Καθώς η απόσταση μετάδοσης αυξάνεται, το κόστος και το μέγεθος του εξοπλισμού αυξάνεται σημαντικά. Με τη σειρά του, η ακτινοβολία μικροκυμάτων μπορεί να είναι επιβλαβής για το περιβάλλον. μπορείτε να διαβάσετε για τα ρομπότ στον ενεργειακό τομέα.

Χαρακτηριστικά της τεχνολογίας

Τώρα είναι καιρός να εξετάσουμε όλα τα χαρακτηριστικά αυτής της δημοφιλής τεχνολογίας:

1. Η ασύρματη τροφοδοσία βασίζεται στην ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Επί του παρόντος, διεξάγονται ενεργά εργασίες για την επέκταση αυτής της τεχνολογίας, αλλά είναι επιβλαβής για την υγεία.
2. Οι τεχνολογίες που παρέχουν μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση υπερήχων, λέιζερ και ακτινοβολίας μικροκυμάτων θα βρουν επίσης την εφαρμογή τους.
3. Οι δορυφόροι σε τροχιά έχουν ογκώδεις μπαταρίες και μπαταρίες. Ωστόσο, είναι πιθανό ότι σύντομα θα αρχίσουν να μεταδίδουν ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας λέιζερ ή φούρνο μικροκυμάτων.
4. Τώρα όλοι οι μεγαλύτεροι κατασκευαστές τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού έχουν αρχίσει να ενώνονται μεταξύ τους. Ως εκ τούτου, ξεκίνησε η ενεργή παραγωγή κινητών τηλεφώνων με λειτουργία ασύρματης φόρτισης. Το κοινό πρότυπο αυτή τη στιγμή είναι η τεχνολογία Qi.

Ασύρματη φόρτιση με τεχνολογία Qi

Εφαρμογή

1. Ελικόπτερο μικροκυμάτων. Το μοντέλο αυτού του μοναδικού ελικοπτέρου είχε ορθογώνιο και μπορούσε να ανέβει σε ύψος 15 μέτρων.
2. Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται ενεργά για οδοντόβουρτσες. Η βούρτσα είναι πλήρως σφραγισμένη και μπορείτε να αποφύγετε περαιτέρω κραδασμούς.
3. Τροφοδοσία αεροσκαφών με χρήση λέιζερ.
4. Συστήματα ασύρματης φόρτισης για κινητά τηλέφωνα κυκλοφορούν ήδη.
5. Μια γενική βάση φόρτισης που μπορεί να τροφοδοτήσει ταυτόχρονα πολλά smartphone.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• δεν απαιτούνται τροφοδοτικά.
• μπορείτε να αρνηθείτε τα καλώδια.
• Απαιτείται λιγότερη συντήρηση.

Ωστόσο, η σύγχρονη τεχνολογία έχει επίσης μια σειρά από μειονεκτήματα:

• η ανάπτυξη της τεχνολογίας δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί·
• υπάρχει πλέον περιορισμός απόστασης.
• Τα μαγνητικά πεδία δεν είναι ασφαλή για τον άνθρωπο.
• το κόστος του εξοπλισμού είναι αρκετά υψηλό.

Προοπτικές

Σήμερα, πολλοί ειδικοί εργάζονται σε μεγάλα έργα που θα χρησιμοποιούν μόνο ασύρματη ισχύ. Αυτό τροφοδοτεί ηλεκτρικά οχήματα, καθώς και οικιακά ηλεκτρικά δίκτυα.

Το 1968, ο Αμερικανός ειδικός της διαστημικής έρευνας Peter E. Glaser πρότεινε την τοποθέτηση μεγάλων ηλιακών συλλεκτών σε γεωστατική τροχιά και τη μετάδοση της ενέργειας που παράγουν (επίπεδο 5-10 GW) στην επιφάνεια της Γης με μια καλά εστιασμένη δέσμη ακτινοβολίας μικροκυμάτων. τη μετατρέπουν σε ενέργεια συνεχούς ή εναλλασσόμενου ρεύματος τεχνικής συχνότητας και τη διανέμουν στους καταναλωτές.

Αυτό το σχήμα επέτρεψε τη χρήση της έντονης ροής της ηλιακής ακτινοβολίας που υπάρχει σε γεωστατική τροχιά (~ 1,4 kW/τ.μ.) και τη συνεχή μετάδοση της ενέργειας που προκύπτει στην επιφάνεια της Γης, ανεξάρτητα από την ώρα της ημέρας και τις καιρικές συνθήκες. Λόγω της φυσικής κλίσης του ισημερινού επιπέδου προς το εκλειπτικό επίπεδο με γωνία 23,5 μοιρών, ένας δορυφόρος που βρίσκεται σε γεωστατική τροχιά φωτίζεται από τη ροή της ηλιακής ακτινοβολίας σχεδόν συνεχώς, με εξαίρεση μικρές χρονικές περιόδους κοντά στις ημέρες τις ανοιξιάτικες και φθινοπωρινές ισημερίες, όταν αυτός ο δορυφόρος πέφτει στη σκιά της Γης. Αυτές οι χρονικές περίοδοι μπορούν να προβλεφθούν με ακρίβεια και συνολικά δεν υπερβαίνουν το 1% της συνολικής διάρκειας του έτους.

Η συχνότητα των ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων της δέσμης μικροκυμάτων πρέπει να αντιστοιχεί σε εκείνα τα εύρη που διατίθενται για χρήση στη βιομηχανία, την επιστημονική έρευνα και την ιατρική. Εάν αυτή η συχνότητα επιλεγεί να είναι 2,45 GHz, τότε οι μετεωρολογικές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων των πυκνών νεφών και των έντονων βροχοπτώσεων, δεν έχουν ουσιαστικά καμία επίδραση στην απόδοση της μετάδοσης ισχύος. Η ζώνη των 5,8 GHz είναι ελκυστική γιατί προσφέρει τη δυνατότητα μείωσης του μεγέθους των κεραιών εκπομπής και λήψης. Ωστόσο, η επίδραση των μετεωρολογικών συνθηκών εδώ απαιτεί πρόσθετη μελέτη.

Το τρέχον επίπεδο ανάπτυξης των ηλεκτρονικών μικροκυμάτων μας επιτρέπει να μιλάμε για μια αρκετά υψηλή απόδοση της μεταφοράς ενέργειας μικροκυμάτων από μια δέσμη μικροκυμάτων από τη γεωστατική τροχιά στην επιφάνεια της Γης - περίπου 70-75%. Σε αυτή την περίπτωση, η διάμετρος της κεραίας εκπομπής επιλέγεται συνήθως να είναι 1 km και η ορθή γωνία εδάφους έχει διαστάσεις 10 km x 13 km για γεωγραφικό πλάτος 35 μοιρών. Ένα SCES με επίπεδο ισχύος εξόδου 5 GW έχει πυκνότητα ακτινοβολούμενης ισχύος στο κέντρο της κεραίας εκπομπής 23 kW/τ.μ. και στο κέντρο της κεραίας λήψης – 230 W/τ.μ.

Διερευνήθηκαν διάφοροι τύποι γεννητριών μικροκυμάτων στερεάς κατάστασης και κενού για την κεραία εκπομπής SKES. Ο William Brown έδειξε, συγκεκριμένα, ότι τα μαγνητρόνια, καλά αναπτυγμένα από τη βιομηχανία, που προορίζονται για φούρνους μικροκυμάτων, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση συστοιχιών κεραιών του SKES, εάν καθένα από αυτά είναι εξοπλισμένο με το δικό του κύκλωμα αρνητικής ανάδρασης σε φάση σε σχέση με το εξωτερικό σήμα συγχρονισμού (το λεγόμενο Magnetron Directional Amplifier - MDA).

Η πιο ενεργή και συστηματική έρευνα στον τομέα του SCES διεξήχθη από την Ιαπωνία. Το 1981, υπό την ηγεσία των Καθηγητών M. Nagatomo και S. Sasaki στο Ινστιτούτο Διαστημικών Ερευνών της Ιαπωνίας, ξεκίνησε η έρευνα για την ανάπτυξη ενός πρωτότυπου SCES με επίπεδο ισχύος 10 MW, το οποίο θα μπορούσε να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας υπάρχοντα οχήματα εκτόξευσης. Η δημιουργία ενός τέτοιου πρωτοτύπου επιτρέπει σε κάποιον να συσσωρεύσει τεχνολογική εμπειρία και να προετοιμάσει τη βάση για το σχηματισμό εμπορικών συστημάτων.

Το έργο ονομάστηκε SKES2000 (SPS2000) και έλαβε αναγνώριση σε πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο.

Το 2008, ο Marin Soljačić, επίκουρος καθηγητής φυσικής στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT), ξύπνησε από έναν γλυκό ύπνο από το επίμονο μπιπ του κινητού του. «Το τηλέφωνο δεν σταμάτησε να μιλάει, απαιτώντας να το φορτίσω», λέει ο Soljacic. Κουρασμένος και δεν ήταν έτοιμος να σηκωθεί, άρχισε να ονειρεύεται ότι το τηλέφωνο, μόλις στο σπίτι, θα άρχιζε να φορτίζει μόνο του.

Το 2012-2015 Μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον ανέπτυξαν τεχνολογία που επιτρέπει το Wi-Fi να χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας για την τροφοδοσία φορητών συσκευών και τη φόρτιση gadget. Η τεχνολογία έχει ήδη αναγνωριστεί από το περιοδικό Popular Science ως μία από τις καλύτερες καινοτομίες του 2015. Η πανταχού παρουσία της τεχνολογίας ασύρματης μετάδοσης δεδομένων από μόνη της έχει δημιουργήσει μια πραγματική επανάσταση. Και τώρα είναι η σειρά της ασύρματης μετάδοσης ενέργειας μέσω του αέρα, την οποία οι προγραμματιστές από το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον ονόμασαν PoWiFi (από το Power Over WiFi).

Κατά τη φάση της δοκιμής, οι ερευνητές μπόρεσαν να φορτίσουν με επιτυχία μπαταρίες ιόντων λιθίου και νικελίου-υδριδίου μετάλλου μικρής χωρητικότητας. Χρησιμοποιώντας τον δρομολογητή Asus RT-AC68U και αρκετούς αισθητήρες που βρίσκονται σε απόσταση 8,5 μέτρων από αυτόν. Αυτοί οι αισθητήρες μετατρέπουν την ενέργεια του ηλεκτρομαγνητικού κύματος σε συνεχές ρεύμα με τάση 1,8 έως 2,4 βολτ, η οποία είναι απαραίτητη για την τροφοδοσία μικροελεγκτών και συστημάτων αισθητήρων. Η ιδιαιτερότητα της τεχνολογίας είναι ότι η ποιότητα του σήματος εργασίας δεν υποβαθμίζεται. Απλώς πρέπει να ανανεώσετε το δρομολογητή και μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε ως συνήθως, καθώς και να τροφοδοτήσετε συσκευές χαμηλής κατανάλωσης. Σε μια επίδειξη, μια μικρή κάμερα παρακολούθησης χαμηλής ανάλυσης που βρίσκεται σε απόσταση μεγαλύτερη των 5 μέτρων από το δρομολογητή τροφοδοτήθηκε με επιτυχία. Στη συνέχεια, το πρόγραμμα παρακολούθησης φυσικής κατάστασης Jawbone Up24 χρεώθηκε στο 41%, το οποίο χρειάστηκε 2,5 ώρες.

Σε δύσκολες ερωτήσεις σχετικά με το γιατί αυτές οι διεργασίες δεν επηρεάζουν αρνητικά την ποιότητα του καναλιού επικοινωνίας δικτύου, οι προγραμματιστές απάντησαν ότι αυτό καθίσταται δυνατό λόγω του γεγονότος ότι ο ανανεωμένος δρομολογητής, κατά τη λειτουργία του, στέλνει πακέτα ενέργειας μέσω καναλιών που δεν καταλαμβάνονται από τη μετάδοση πληροφοριών. Κατέληξαν σε αυτήν την απόφαση όταν ανακάλυψαν ότι σε περιόδους σιωπής, η ενέργεια απλώς ρέει έξω από το σύστημα, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία συσκευών χαμηλής κατανάλωσης.

Κατά τη διάρκεια της έρευνας, το σύστημα PoWiFi τοποθετήθηκε σε έξι σπίτια και ζητήθηκε από τους κατοίκους να χρησιμοποιούν το Διαδίκτυο ως συνήθως. Φορτώστε ιστοσελίδες, παρακολουθήστε βίντεο ροής και, στη συνέχεια, πείτε μας τι έχει αλλάξει. Ως αποτέλεσμα, αποδείχθηκε ότι η απόδοση του δικτύου δεν άλλαξε καθόλου. Δηλαδή, το Διαδίκτυο λειτούργησε ως συνήθως και η παρουσία της πρόσθετης επιλογής δεν ήταν αισθητή. Και αυτές ήταν μόνο οι πρώτες δοκιμές, όταν συγκεντρώθηκε σχετικά μικρή ποσότητα ενέργειας μέσω Wi-Fi.

Στο μέλλον, η τεχνολογία PoWiFi θα μπορούσε κάλλιστα να χρησιμεύσει για την τροφοδοσία αισθητήρων που είναι ενσωματωμένοι σε οικιακές συσκευές και στρατιωτικό εξοπλισμό, προκειμένου να τους ελέγχουν ασύρματα και να πραγματοποιούν απομακρυσμένη φόρτιση/επαναφόρτιση.

Τρέχουσα είναι η μεταφορά ενέργειας για UAV (πιθανότατα χρησιμοποιώντας τεχνολογία PoWiMax ή από το ραντάρ του αεροσκάφους μεταφοράς):

Για ένα UAV, το αρνητικό από τον νόμο του αντίστροφου τετραγώνου (ισοτροπικά ακτινοβολούμενη κεραία) «αντισταθμίζεται» εν μέρει από το πλάτος δέσμης της κεραίας και το σχέδιο ακτινοβολίας:

Εξάλλου, το ραντάρ ενός αεροσκάφους μπορεί να παράγει 17 kW ενέργειας EMP σε έναν παλμό.

Δεν πρόκειται για κινητή επικοινωνία - όπου η κυψέλη πρέπει να παρέχει επικοινωνία 360 μοιρών στα τελικά στοιχεία.
Ας υποθέσουμε αυτή την παραλλαγή:
Το αεροσκάφος μεταφοράς (για το Perdix) αυτό το F-18 έχει (τώρα) ραντάρ AN/APG-65:


μέγιστη μέση ακτινοβολούμενη ισχύς 12000 W

Ή στο μέλλον θα έχει AN/APG-79 AESA:


σε έναν παλμό θα πρέπει να παράγει 15 kW ενέργειας EMP

Αυτό είναι αρκετό για να επεκτείνει την ενεργό ζωή των Perdix Micro-Drones από τα σημερινά 20 λεπτά σε μία ώρα, και ίσως περισσότερο.

Πιθανότατα, θα χρησιμοποιηθεί ένα ενδιάμεσο drone Perdix Middle, το οποίο θα ακτινοβοληθεί σε επαρκή απόσταση από το ραντάρ του μαχητικού και αυτό με τη σειρά του θα «μοιράσει» ενέργεια στα μικρότερα αδέρφια των Perdix Micro-Drones μέσω PoWiFi/PoWiMax. , ενώ ταυτόχρονα ανταλλάσσουν πληροφορίες μαζί τους (πτήση, ακροβατικό, στόχοι, συντονισμός σμήνους).

Ίσως σύντομα να έρθει η φόρτιση κινητών τηλεφώνων και άλλων φορητών συσκευών που βρίσκονται εντός της εμβέλειας Wi-Fi, Wi-Max ή 5G;

Μετάφραση: 10-20 χρόνια, μετά την ευρεία εισαγωγή πολυάριθμων εκπομπών ηλεκτρομαγνητικών μικροκυμάτων στην καθημερινή ζωή (κινητά τηλέφωνα, φούρνοι μικροκυμάτων, υπολογιστές, WiFi, εργαλεία Blu κ.λπ.), ξαφνικά οι κατσαρίδες στις μεγάλες πόλεις μετατράπηκαν ξαφνικά σε σπανιότητα! Τώρα η κατσαρίδα είναι ένα έντομο που μπορεί να βρεθεί μόνο σε ζωολογικό κήπο. Ξαφνικά εξαφανίστηκαν από τα σπίτια που κάποτε αγαπούσαν τόσο πολύ.

ΚΑΤΣΑΡΙΔΕΣ ΚΑΡΛ!
Αυτά τα τέρατα, ηγέτες της λίστας με τους «ακτινοανθεκτικούς οργανισμούς», συνθηκολόγησαν ξεδιάντροπα!
Αναφορά
Το LD 50 είναι η μέση θανατηφόρα δόση, δηλαδή η δόση σκοτώνει τους μισούς οργανισμούς στο πείραμα. LD 100 - θανατηφόρα δόση σκοτώνει όλους τους οργανισμούς στο πείραμα.

Ποιος είναι ο επόμενος στη σειρά;

Τα επιτρεπόμενα επίπεδα ακτινοβολίας από σταθμούς βάσης κινητής επικοινωνίας (900 και 1800 MHz, συνολικό επίπεδο από όλες τις πηγές) σε χώρους υγιεινής και κατοικιών σε ορισμένες χώρες διαφέρουν σημαντικά:
Ουκρανία: 2,5 µW/cm². (το πιο αυστηρό υγειονομικό πρότυπο στην Ευρώπη)
Ρωσία, Ουγγαρία: 10 µW/cm².
Μόσχα: 2,0 µW/cm². (ο κανόνας υπήρχε μέχρι το τέλος του 2009)
ΗΠΑ, Σκανδιναβικές χώρες: 100 µW/cm².
Η προσωρινή επιτρεπόμενη στάθμη (TLA) από κινητά ραδιοτηλέφωνα (MRT) για χρήστες ραδιοτηλεφώνου στη Ρωσική Ομοσπονδία καθορίζεται σε 10 μW/cm² (Ενότητα IV - Υγιεινές απαιτήσεις για κινητούς σταθμούς ραδιοεπικοινωνίας ξηράς SanPiN 2.1.8/2.2.4.1190-03 «Υγιεινικές απαιτήσεις για την τοποθέτηση και λειτουργία μέσων χερσαίων κινητών ραδιοεπικοινωνιών»).
Στις ΗΠΑ, το Πιστοποιητικό εκδίδεται από την Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών (FCC) για κυψελοειδείς συσκευές των οποίων το μέγιστο επίπεδο SAR δεν υπερβαίνει το 1,6 W/kg (και η απορροφούμενη ισχύς ακτινοβολίας μειώνεται σε 1 γραμμάριο ιστού ανθρώπινου οργάνου).
Στην Ευρώπη, σύμφωνα με τη διεθνή οδηγία της Επιτροπής για την Προστασία από τη Μη Ιονίζουσα Ακτινοβολία (ICNIRP), η τιμή SAR ενός κινητού τηλεφώνου δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 2 W/kg (η απορροφούμενη ισχύς ακτινοβολίας μειώνεται στα 10 γραμμάρια ιστού ανθρώπινου οργάνου). .
Πιο πρόσφατα, στο Ηνωμένο Βασίλειο, ένα ασφαλές επίπεδο SAR θεωρήθηκε ότι είναι 10 W/kg. Ανάλογη εικόνα παρατηρήθηκε και σε άλλες χώρες.
Η μέγιστη τιμή SAR που υιοθετείται στο πρότυπο (1,6 W/kg) δεν μπορεί να αποδοθεί με σιγουριά ούτε σε «σκληρά» ή «μαλακά» πρότυπα.
Τα πρότυπα που υιοθετήθηκαν τόσο στις ΗΠΑ όσο και στην Ευρώπη για τον προσδιορισμό της τιμής του SAR (όλη η ρύθμιση της ακτινοβολίας μικροκυμάτων από τα κινητά τηλέφωνα, η οποία συζητείται, βασίζεται μόνο στη θερμική επίδραση, δηλαδή σχετίζεται με τη θέρμανση των ιστών των ανθρώπινων οργάνων).
ΠΛΗΡΕΣ ΧΑΟΣ.
Η ιατρική δεν έχει δώσει ακόμη σαφή απάντηση στο ερώτημα: είναι επιβλαβές το κινητό/WiFi και σε ποιο βαθμό;
Τι θα γίνει με την ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση τεχνολογιών μικροκυμάτων;
Εδώ η ισχύς δεν είναι βατ και μίλια βατ, αλλά kW...

Σημείωση:Ένας τυπικός σταθμός βάσης WiMAX εκπέμπει ισχύ περίπου στα +43 dBm (20 W) και ένας κινητός σταθμός συνήθως εκπέμπει στα +23 dBm (200 mW).

Ετικέτες:

• Ηλεκτρική ενέργεια
• ΦΟΥΡΝΟΣ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΩΝ
• PoWiFi
• drones
• UAV

Προσθέστε ετικέτες

Ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας

Ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας- μέθοδος μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς τη χρήση αγώγιμων στοιχείων σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Μέχρι το έτος, είχαν γίνει επιτυχημένα πειράματα με τη μετάδοση ενέργειας με ισχύ της τάξης των δεκάδων κιλοβάτ στο φάσμα μικροκυμάτων με απόδοση περίπου 40% - το 1975 στο Goldstone της Καλιφόρνια και το 1997 στο Grand Bassin στο νησί Reunion ( εμβέλεια περίπου ενός χιλιομέτρου, έρευνα στον τομέα της παροχής ρεύματος σε χωριό χωρίς την τοποθέτηση καλωδιακού ηλεκτρικού δικτύου). Οι τεχνολογικές αρχές μιας τέτοιας μετάδοσης περιλαμβάνουν την επαγωγή (σε μικρές αποστάσεις και σχετικά χαμηλές ισχύς), τον συντονισμό (χρησιμοποιείται σε ανέπαφες έξυπνες κάρτες και τσιπ RFID) και τον κατευθυντικό ηλεκτρομαγνητικό για σχετικά μεγάλες αποστάσεις και ισχύ (στην περιοχή από υπεριώδη έως μικροκύματα).

Ιστορία ασύρματης μετάδοσης ενέργειας

• 1820 : Ο André Marie Ampère ανακάλυψε έναν νόμο (από το όνομα του ανακάλυψε του, ο νόμος του Ampère) που δείχνει ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο.
• 1831 : Ο Michael Faraday ανακάλυψε τον νόμο της επαγωγής, έναν σημαντικό βασικό νόμο του ηλεκτρομαγνητισμού.
• 1862 : Ο Carlo Matteuci πραγματοποίησε για πρώτη φορά πειράματα σχετικά με τη μετάδοση και τη λήψη ηλεκτρικής επαγωγής χρησιμοποιώντας επίπεδα σπειροειδή πηνία.
• 1864 : Ο James Maxwell κωδικοποίησε όλες τις προηγούμενες παρατηρήσεις, πειράματα και εξισώσεις στον ηλεκτρισμό, τον μαγνητισμό και την οπτική σε μια συνεκτική θεωρία και μια αυστηρή μαθηματική περιγραφή της συμπεριφοράς του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
• 1888 : Ο Heinrich Hertz επιβεβαίωσε την ύπαρξη του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. " Συσκευή για τη δημιουργία ηλεκτρομαγνητικού πεδίουΤο Hertz ήταν ένας πομπός σπινθήρα μικροκυμάτων ή UHF των «ραδιοκυμάτων».
• 1891 : Ο Νίκολα Τέσλα βελτίωσε τον πομπό τροφοδοσίας ραδιοσυχνοτήτων κυμάτων Hertzian στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του αρ. 454.622, Σύστημα Ηλεκτροφωτισμού.
• 1893 : Η Tesla επιδεικνύει ασύρματο φωτισμό φθορισμού σε ένα έργο για την Παγκόσμια Έκθεση Columbia στο Σικάγο.
• 1894 : Η Tesla ανάβει ασύρματα μια λάμπα πυρακτώσεως στο εργαστήριο της Fifth Avenue και αργότερα στο Houston Street Laboratory στη Νέα Υόρκη, χρησιμοποιώντας «ηλεκτροδυναμική επαγωγή», δηλαδή μέσω ασύρματης αμοιβαίας επαγωγής συντονισμού.
• 1894 : Ο Jagdish Chandra Bose αναφλέγει από απόσταση την πυρίτιδα και χτυπά ένα κουδούνι χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά κύματα, δείχνοντας ότι τα σήματα επικοινωνίας μπορούν να σταλούν ασύρματα.
• 1895 : Ο A. S. Popov έδειξε τον ραδιοφωνικό δέκτη που εφηύρε σε μια συνάντηση του τμήματος φυσικής της Ρωσικής Φυσικοχημικής Εταιρείας στις 25 Απριλίου (7 Μαΐου)
• 1895 : Το Bose εκπέμπει ένα σήμα σε απόσταση περίπου ενός μιλίου.
• 1896 : Ο Γουλιέλμο Μαρκόνι υποβάλλει αξίωση για την εφεύρεση του ραδιοφώνου στις 2 Ιουνίου 1896.
• 1896 : Η Tesla εκπέμπει ένα σήμα σε απόσταση περίπου 48 χιλιομέτρων.
• 1897 : Ο Γκουλιέλμο Μαρκόνι εκπέμπει ένα μήνυμα κειμένου σε κώδικα Μορς σε απόσταση περίπου 6 χιλιομέτρων χρησιμοποιώντας ραδιοπομπό.
• 1897 : Η Tesla καταθέτει την πρώτη από τις πατέντες της σχετικά με τη χρήση ασύρματης μετάδοσης.
• 1899 : Στο Colorado Springs, ο Tesla γράφει: «Η αποτυχία της μεθόδου επαγωγής φαίνεται τεράστια σε σύγκριση με μέθοδος διέγερσης του φορτίου της γης και του αέρα».
• 1900 : Ο Guglielmo Marconi δεν μπόρεσε να αποκτήσει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την εφεύρεση του ραδιοφώνου στις Ηνωμένες Πολιτείες.
• 1901 : Ο Μαρκόνι μεταδίδει ένα σήμα στον Ατλαντικό Ωκεανό χρησιμοποιώντας μια συσκευή Tesla.
• 1902 : Tesla εναντίον Reginald Fessenden: Σύγκρουση αρ. ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ. 21.701 «Σύστημα μετάδοσης σήματος (ασύρματο). Επιλεκτική εναλλαγή λαμπτήρων πυρακτώσεως, γενικά στοιχεία ηλεκτρονικής λογικής.”
• 1904 : Ένα βραβείο προσφέρεται στην Παγκόσμια Έκθεση του Σεντ Λούις για την επιτυχημένη προσπάθεια ελέγχου ενός κινητήρα αερόπλοιου 0,1 ίππων. (75 W) από ενέργεια που μεταδίδεται εξ αποστάσεως σε απόσταση μικρότερη από 100 πόδια (30 m).
• 1917 : Ο πύργος Wardenclyffe, που κατασκευάστηκε από τον Νίκολα Τέσλα για τη διεξαγωγή πειραμάτων στην ασύρματη μετάδοση υψηλής ισχύος, καταστρέφεται.
• 1926 : Ο Shintaro Uda και ο Hidetsugu Yagi δημοσιεύουν το πρώτο άρθρο " σχετικά με ένα ρυθμιζόμενο κατευθυντικό κανάλι επικοινωνίας υψηλής απολαβής», πολύ γνωστή ως κεραία «Yagi-Uda» ή «κανάλι κυμάτων».
• 1961 : Ο William Brown δημοσιεύει ένα άρθρο διερευνώντας τη δυνατότητα μετάδοσης ενέργειας μέσω μικροκυμάτων.
• 1964 : Οι William Brown και Walter Kronikt δείχνουν στο κανάλι CBS Newsένα μοντέλο ελικοπτέρου που λαμβάνει όλη την ενέργεια που χρειάζεται από μια δέσμη μικροκυμάτων.
• 1968 : Ο Peter Glaser προτείνει ασύρματη μετάδοση ηλιακής ενέργειας από το διάστημα χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Energy Beam. Αυτή θεωρείται η πρώτη περιγραφή ενός τροχιακού συστήματος ισχύος.
• 1973 : Το πρώτο παθητικό σύστημα RFID στον κόσμο παρουσιάστηκε στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος.
• 1975 : Το Goldstone Deep Space Communications Complex διεξάγει πειράματα για μετάδοση ισχύος δεκάδων κιλοβάτ.
• 2007 : Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Marin Soljačić από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης μετέδωσε ασύρματα σε απόσταση 2 m την ισχύ που επαρκούσε για να φωτίσει μια λάμπα 60 W με αποτελεσματικότητα. 40%, χρησιμοποιώντας δύο πηνία με διάμετρο 60 cm.
• 2008 : Η Bombardier προσφέρει ένα νέο προϊόν ασύρματης μετάδοσης, το PRIMOVE, ένα ισχυρό σύστημα για χρήση σε τραμ και κινητήρες τραμ.
• 2008 : Η Intel αναπαράγει τα πειράματα του 1894 του Νίκολα Τέσλα και της ομάδας του Τζον Μπράουν το 1988 για την ασύρματη μετάδοση ενέργειας σε λαμπτήρες πυρακτώσεως αποδοτικών φωτός. 75%.
• 2009 : Μια κοινοπραξία ενδιαφερόμενων εταιρειών, με την ονομασία Wireless Power Consortium, ανακοίνωσε την επικείμενη ολοκλήρωση ενός νέου βιομηχανικού προτύπου για επαγωγικούς φορτιστές χαμηλής κατανάλωσης.
• 2009 : Παρουσιάζεται ένας βιομηχανικός φακός που μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια και να επαναφορτιστεί χωρίς επαφή σε ατμόσφαιρα κορεσμένη με εύφλεκτο αέριο. Αυτό το προϊόν αναπτύχθηκε από τη νορβηγική εταιρεία Wireless Power & Communication.
• 2009 : Ο Όμιλος Haier παρουσίασε την πρώτη στον κόσμο πλήρως ασύρματη τηλεόραση LCD που βασίζεται στην έρευνα του καθηγητή Marin Soljačić για την ασύρματη μετάδοση ισχύος και την ασύρματη οικιακή ψηφιακή διασύνδεση (WHDI).

Τεχνολογία (μέθοδος υπερήχων)

Εφεύρεση από φοιτητές στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. Η εγκατάσταση παρουσιάστηκε για πρώτη φορά στο ευρύ κοινό στην έκθεση The All Things Digital (D9) το 2011. Όπως και με άλλες μεθόδους ασύρματης μετάδοσης κάτι, χρησιμοποιούνται δέκτης και πομπός. Ο πομπός εκπέμπει υπερήχους, ο δέκτης, με τη σειρά του, μετατρέπει αυτό που ακούγεται σε ηλεκτρισμό. Κατά τη στιγμή της παρουσίασης, η απόσταση μετάδοσης φτάνει τα 7-10 μέτρα, απαιτείται άμεση ορατότητα του δέκτη και του πομπού. Από τα γνωστά χαρακτηριστικά, η μεταδιδόμενη τάση φτάνει τα 8 βολτ, αλλά το λαμβανόμενο ρεύμα δεν αναφέρεται. Οι συχνότητες υπερήχων που χρησιμοποιούνται δεν έχουν καμία επίδραση στον άνθρωπο. Επίσης δεν υπάρχουν πληροφορίες για αρνητικές επιπτώσεις στα ζώα.

Μέθοδος ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής

Η τεχνική ασύρματης μετάδοσης ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικό πεδίο κοντινού πεδίου σε αποστάσεις περίπου του ενός έκτου του μήκους κύματος. Η ίδια η ενέργεια του κοντινού πεδίου δεν είναι ακτινοβολούμενη, αλλά υπάρχουν κάποιες απώλειες ακτινοβολίας. Επιπλέον, κατά κανόνα, συμβαίνουν και απώλειες αντίστασης. Χάρη στην ηλεκτροδυναμική επαγωγή, ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσω του πρωτεύοντος τυλίγματος δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο δρα στη δευτερεύουσα περιέλιξη, προκαλώντας ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτό. Για να επιτευχθεί υψηλή απόδοση, η αλληλεπίδραση πρέπει να είναι αρκετά στενή. Καθώς το δευτερεύον τύλιγμα απομακρύνεται από το πρωτεύον, όλο και περισσότερο μαγνητικό πεδίο δεν φτάνει στο δευτερεύον τύλιγμα. Ακόμη και σε σχετικά μικρές αποστάσεις, η επαγωγική σύζευξη γίνεται εξαιρετικά αναποτελεσματική, σπαταλώντας το μεγαλύτερο μέρος της μεταδιδόμενης ενέργειας.

Ένας ηλεκτρικός μετασχηματιστής είναι η απλούστερη συσκευή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας. Οι πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή δεν συνδέονται απευθείας. Η μεταφορά ενέργειας γίνεται μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως αμοιβαίας επαγωγής. Η κύρια λειτουργία ενός μετασχηματιστή είναι να αυξάνει ή να μειώνει την κύρια τάση. Οι φορτιστές ανέπαφων για κινητά τηλέφωνα και ηλεκτρικές οδοντόβουρτσες είναι παραδείγματα χρήσης της αρχής της ηλεκτροδυναμικής επαγωγής. Οι επαγωγικές κουζίνες χρησιμοποιούν επίσης αυτή τη μέθοδο. Το κύριο μειονέκτημα της μεθόδου ασύρματης μετάδοσης είναι η εξαιρετικά μικρή εμβέλειά της. Ο δέκτης πρέπει να βρίσκεται πολύ κοντά στον πομπό για να επικοινωνεί αποτελεσματικά μαζί του.

Η χρήση συντονισμού αυξάνει ελαφρώς το εύρος μετάδοσης. Με την επαγωγή συντονισμού, ο πομπός και ο δέκτης συντονίζονται στην ίδια συχνότητα. Η απόδοση μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω αλλάζοντας την κυματομορφή του ρεύματος ελέγχου από ημιτονοειδή σε μη ημιτονοειδή μεταβατική κυματομορφή. Η παλμική μεταφορά ενέργειας λαμβάνει χώρα σε αρκετούς κύκλους. Με αυτόν τον τρόπο, σημαντική ισχύς μπορεί να μεταφερθεί μεταξύ δύο αμοιβαία συντονισμένων κυκλωμάτων LC με σχετικά χαμηλό συντελεστή σύζευξης. Τα πηνία εκπομπής και λήψης είναι συνήθως σωληνοειδείς μονής στρώσης ή μια επίπεδη σπείρα με ένα σύνολο πυκνωτών που επιτρέπουν στο στοιχείο λήψης να συντονιστεί στη συχνότητα του πομπού.

Μια κοινή εφαρμογή της ηλεκτροδυναμικής επαγωγής συντονισμού είναι η φόρτιση των μπαταριών φορητών συσκευών όπως φορητοί υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα, ιατρικά εμφυτεύματα και ηλεκτρικά οχήματα. Η τεχνική τοπικής φόρτισης χρησιμοποιεί την επιλογή ενός κατάλληλου πηνίου μεταφοράς σε μια πολυστρωματική δομή συστοιχίας περιέλιξης. Ο συντονισμός χρησιμοποιείται τόσο στον πίνακα ασύρματης φόρτισης (κύκλωμα εκπομπής) όσο και στη μονάδα δέκτη (ενσωματωμένη στο φορτίο) για να διασφαλιστεί η μέγιστη απόδοση μεταφοράς ισχύος. Αυτή η τεχνική μετάδοσης είναι κατάλληλη για ασύρματα μαξιλάρια φόρτισης γενικής χρήσης για επαναφόρτιση φορητών ηλεκτρονικών ειδών όπως κινητά τηλέφωνα. Η τεχνική έχει υιοθετηθεί ως μέρος του προτύπου ασύρματης φόρτισης Qi.

Η ηλεκτροδυναμική επαγωγή συντονισμού χρησιμοποιείται επίσης για την τροφοδοσία συσκευών που δεν διαθέτουν μπαταρίες, όπως ετικέτες RFID και ανέπαφες έξυπνες κάρτες, καθώς και για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από τον πρωτεύοντα επαγωγέα στον ελικοειδή συντονιστή του μετασχηματιστή Tesla, ο οποίος είναι επίσης ασύρματος πομπός της ηλεκτρικής ενέργειας.

Ηλεκτροστατική επαγωγή

Το εναλλασσόμενο ρεύμα μπορεί να μεταδοθεί μέσω στρωμάτων της ατμόσφαιρας με ατμοσφαιρική πίεση μικρότερη από 135 mmHg. Τέχνη. Το ρεύμα ρέει με ηλεκτροστατική επαγωγή μέσω της κατώτερης ατμόσφαιρας περίπου 2-3 ​​μίλια πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και με ροή ιόντων, δηλαδή ηλεκτρική αγωγιμότητα, μέσω της ιονισμένης περιοχής που βρίσκεται πάνω από 5 km. Οι έντονες κατακόρυφες δέσμες υπεριώδους ακτινοβολίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ιονισμό των ατμοσφαιρικών αερίων ακριβώς πάνω από τους δύο υπερυψωμένους ακροδέκτες, με αποτέλεσμα το σχηματισμό γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης πλάσματος που οδηγούν απευθείας στα αγώγιμα στρώματα της ατμόσφαιρας. Ως αποτέλεσμα, μια ροή ηλεκτρικού ρεύματος σχηματίζεται μεταξύ των δύο υπερυψωμένων ακροδεκτών, περνώντας μέχρι την τροπόσφαιρα, μέσω αυτής και πίσω στο άλλο τερματικό. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα μέσω των στρωμάτων της ατμόσφαιρας καθίσταται δυνατή από μια χωρητική εκκένωση πλάσματος σε μια ιονισμένη ατμόσφαιρα.

Ο Νίκολα Τέσλα ανακάλυψε ότι η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να μεταδοθεί τόσο μέσω της γης όσο και μέσω της ατμόσφαιρας. Κατά τη διάρκεια της έρευνάς του, πέτυχε την ανάφλεξη μιας λάμπας σε μέτριες αποστάσεις και κατέγραψε τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Ο Πύργος Wardenclyffe σχεδιάστηκε ως ένα εμπορικό έργο για την υπερατλαντική ασύρματη τηλεφωνία και έγινε μια πραγματική επίδειξη της δυνατότητας ασύρματης μετάδοσης ενέργειας σε παγκόσμια κλίμακα. Η εγκατάσταση δεν ολοκληρώθηκε λόγω ανεπαρκούς χρηματοδότησης.

Η γη είναι ένας φυσικός αγωγός και σχηματίζει ένα αγώγιμο κύκλωμα. Ο βρόχος επιστροφής συμβαίνει μέσω της άνω τροπόσφαιρας και της κατώτερης στρατόσφαιρας σε υψόμετρο περίπου 4,5 μιλίων (7,2 km).

Ένα παγκόσμιο σύστημα για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς καλώδια, το λεγόμενο «Παγκόσμιο Ασύρματο Σύστημα», βασισμένο στην υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα του πλάσματος και την υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα της γης, προτάθηκε από τον Νίκολα Τέσλα στις αρχές του 1904 και θα μπορούσε κάλλιστα να ήταν το αιτία του μετεωρίτη Tunguska, ο οποίος προέκυψε από ένα «βραχυκύκλωμα» μεταξύ μιας φορτισμένης ατμόσφαιρας και της γης.

Ασύρματο σύστημα σε όλο τον κόσμο

Τα πρώτα πειράματα του διάσημου Σέρβου εφευρέτη Νίκολα Τέσλα αφορούσαν τη διάδοση συνηθισμένων ραδιοκυμάτων, δηλαδή κυμάτων Hertz, ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που διαδίδονταν στο διάστημα.

Το 1919, ο Νίκολα Τέσλα έγραψε: «Πιστεύεται ότι άρχισα να εργάζομαι για την ασύρματη μετάδοση το 1893, αλλά στην πραγματικότητα διεξήγαγα έρευνα και κατασκεύαζα εξοπλισμό τα προηγούμενα δύο χρόνια. Μου ήταν ξεκάθαρο από την αρχή ότι η επιτυχία μπορούσε να επιτευχθεί μέσω μιας σειράς ριζοσπαστικών αποφάσεων. Πρώτα έπρεπε να δημιουργηθούν ταλαντωτές υψηλής συχνότητας και ηλεκτρικοί ταλαντωτές. Η ενέργειά τους έπρεπε να μετατραπεί σε αποδοτικούς πομπούς και να ληφθεί σε απόσταση από κατάλληλους δέκτες. Ένα τέτοιο σύστημα θα ήταν αποτελεσματικό εάν απέκλειε οποιαδήποτε εξωτερική παρέμβαση και εξασφάλιζε την πλήρη αποκλειστικότητά του. Με την πάροδο του χρόνου, όμως, συνειδητοποίησα ότι για να λειτουργήσουν αποτελεσματικά συσκευές αυτού του είδους, πρέπει να σχεδιαστούν λαμβάνοντας υπόψη τις φυσικές ιδιότητες του πλανήτη μας».

Μία από τις προϋποθέσεις για τη δημιουργία ενός παγκόσμιου ασύρματου συστήματος είναι η κατασκευή δεκτών συντονισμού. Ο γειωμένος ελικοειδής συντονιστής και ο υπερυψωμένος ακροδέκτης του πηνίου Tesla μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως τέτοιοι. Ο Tesla κατέδειξε προσωπικά επανειλημμένα την ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας από το πηνίο εκπομπής στο πηνίο λήψης Tesla. Αυτό έγινε μέρος του συστήματος ασύρματης μετάδοσης του (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ Νο. 1119732, Συσκευή για Μετάδοση Ηλεκτρικής Ενέργειας, 18 Ιανουαρίου 1902). Η Tesla πρότεινε την εγκατάσταση περισσότερων από τριάντα σταθμών πομποδέκτη σε όλο τον κόσμο. Σε αυτό το σύστημα, το πηνίο λήψεως λειτουργεί ως μετασχηματιστής υποβάθμισης με υψηλό ρεύμα εξόδου. Οι παράμετροι του πηνίου εκπομπής είναι πανομοιότυπες με το πηνίο λήψης.

Ο στόχος του παγκόσμιου ασύρματου συστήματος της Tesla ήταν να συνδυάσει τη μετάδοση ισχύος με ραδιοφωνικές εκπομπές και κατευθυντικές ασύρματες επικοινωνίες, γεγονός που θα εξαλείφει την ανάγκη για πολυάριθμες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης και θα διευκολύνει τη διασύνδεση των εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε παγκόσμια κλίμακα.

δείτε επίσης

• Ενεργειακή Δέσμη

Σημειώσεις

1. «Electricity at the Columbian Exposition», του John Patrick Barrett. 1894, σσ. 168-169 (Αγγλικά)
2. Experiments with Alternating Currents of Very High Frequency and their Application to Methods of Artificial Illumination, AIEE, Columbia College, N.Y., 20 Μαΐου 1891 (Αγγλικά)
3. Experiments with Alternate Currents of High Potential and High Frequency, IEE Address, Λονδίνο, Φεβρουάριος 1892
4. On Light and Other High Frequency Phenomena, Franklin Institute, Philadelphia, Φεβρουάριος 1893 και National Electric Light Association, St. Louis, Μάρτιος 1893 (Αγγλικά)
5. Το έργο του Jagdish Chandra Bose: 100 χρόνια έρευνας κυμάτων mm (Αγγλικά)
6. Jagadish Chandra Bose
7. Ο Νίκολα Τέσλα για το έργο του με εναλλασσόμενα ρεύματα και την εφαρμογή τους στην ασύρματη τηλεγραφία, την τηλεφωνία και τη μετάδοση ισχύος, σελ. 26-29. (Αγγλικά)
8. 5 Ιουνίου 1899, Νίκολα Τέσλα Ανοιξιάτικες νότες του Κολοράντο 1899-1900, Nolit, 1978 (Αγγλικά)
9. Nikola Tesla: Guided Weapons & Computer Technology (Αγγλικά)
10. Ο Ηλεκτρολόγος(Λονδίνο), 1904 (Αγγλικά)
11. Σάρωση του παρελθόντος: Μια ιστορία της Ηλεκτρολογίας από το παρελθόν, Hidetsugu Yagi
12. Έρευνα των στοιχείων της μετάδοσης ισχύος με δέσμη μικροκυμάτων, το 1961 IRE Int. Συνδ. Rec., vol.9, part 3, pp.93-105 (Αγγλικά)
13. IEEE Microwave Theory and Techniques, Distinguished Career του Bill Brown
14. Power from the Sun: Its Future, Science Vol. 162, σσ. 957-961 (1968)
15. Ευρεσιτεχνία Solar Power Satellite
16. Ιστορία της RFID
17. Διαστημική Πρωτοβουλία Ηλιακής Ενέργειας
18. Ασύρματη μετάδοση ενέργειας για δορυφόρο ηλιακής ενέργειας (SPS) (Δεύτερο προσχέδιο από τον N. Shinohara), Εργαστήριο Διαστημικής Ηλιακής Ενέργειας, Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια (Αγγλικά)
19. W. C. Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on September, 1984, v. 32(9), σελ. 1230-1242 (Αγγλικά)
20. Ασύρματη μεταφορά ισχύος μέσω ισχυρά συζευγμένων μαγνητικών συντονισμών. Science (7 Ιουνίου 2007). Αρχειοθετημένα,
    Μια νέα μέθοδος ασύρματης μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας κυκλοφόρησε (ρωσικά). MEMBRANA.RU (8 Ιουνίου 2007). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 29 Φεβρουαρίου 2012. Ανακτήθηκε στις 6 Σεπτεμβρίου 2010.
21. Τεχνολογία Bombardier PRIMOVE
22. Η Intel φαντάζεται ασύρματη ισχύ για τον φορητό υπολογιστή σας
23. Η προδιαγραφή ασύρματης ηλεκτρικής ενέργειας πλησιάζει στην ολοκλήρωση
24. TX40 και CX40, πρώην εγκεκριμένος φακός και φορτιστής (Αγγλικά)
25. Η ασύρματη HDTV της Haier δεν διαθέτει καλώδια, σβέλτο προφίλ (βίντεο) (Αγγλικά) ,
    Ο ασύρματος ηλεκτρισμός κατέπληξε τους δημιουργούς του (Ρώσους). MEMBRANA.RU (16 Φεβρουαρίου 2010). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 26 Φεβρουαρίου 2012. Ανακτήθηκε στις 6 Σεπτεμβρίου 2010.
26. Ο Eric Giler παρουσιάζει ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια | Βίντεο στο TED.com
27. «Nikola Tesla and the Diameter of the Earth: A Discussion of One of the Many Modes of Operation of the Wardenclyffe Tower», K. L. Corum and J. F. Corum, Ph.D. 1996
28. William Beaty, Yahoo Wireless Energy Transmission Tech Group Message #787, ανατυπωμένο στο WIRELESS TRANSMISSION THEORY.
29. Wait, James R., The Ancient and Modern History of EM Ground-Wave Propagation." Περιοδικό IEEE Antennas and Propagation, Τομ. 40, Αρ. 5 Οκτωβρίου 1998.
30. ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ, Σεπτ. 2, 1897, Η.Π.Α. Ευρεσιτεχνία αρ. 645.576, Μαρ. 20, 1900.

31. Πρέπει να πω εδώ ότι όταν κατέθεσα τις αιτήσεις της 2ας Σεπτεμβρίου 1897 για τη μετάδοση ενέργειας στην οποία αποκαλύφθηκε αυτή η μέθοδος, μου ήταν ήδη ξεκάθαρο ότι δεν χρειαζόταν να έχω τερματικά σε τόσο μεγάλο υψόμετρο, αλλά Ποτέ, πάνω από την υπογραφή μου, δεν ανακοινώθηκε κάτι που δεν απέδειξα πρώτος. Αυτός είναι ο λόγος που καμία δήλωσή μου δεν αντικρούστηκε ποτέ και δεν νομίζω ότι θα είναι, γιατί όποτε δημοσιεύω κάτι το περνάω πρώτα με πείραμα, μετά από πείραμα υπολογίζω και όταν έχω τη θεωρία και την πράξη συναντιούνται Ανακοινώνω τα αποτελέσματα.

    Εκείνη την εποχή ήμουν απολύτως σίγουρος ότι θα μπορούσα να δημιουργήσω ένα εμπορικό εργοστάσιο, αν δεν μπορούσα να κάνω τίποτα άλλο εκτός από αυτό που είχα κάνει στο εργαστήριό μου στην οδό Χιούστον. αλλά είχα ήδη υπολογίσει και διαπίστωσα ότι δεν χρειαζόμουν μεγάλα ύψη για να εφαρμόσω αυτή τη μέθοδο. Η πατέντα μου λέει ότι καταστρέφω την ατμόσφαιρα "στο ή κοντά" στον τερματικό σταθμό. Εάν η αγώγιμη ατμόσφαιρά μου είναι 2 ή 3 μίλια πάνω από το εργοστάσιο, το θεωρώ πολύ κοντά στον τερματικό σταθμό σε σύγκριση με την απόσταση του τερματικού σταθμού λήψης μου, που μπορεί να είναι πέρα ​​από τον Ειρηνικό. Αυτό είναι απλώς μια έκφραση. . . .

32. Ο Νίκολα Τέσλα για την εργασία του με εναλλασσόμενα ρεύματα και την εφαρμογή τους στην ασύρματη τηλεγραφία, την τηλεφωνία και τη μετάδοση ισχύος

Για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες παλεύουν με το θέμα της ελαχιστοποίησης του ηλεκτρικού κόστους. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι και προτάσεις, αλλά η πιο γνωστή θεωρία είναι η ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας. Προτείνουμε να εξετάσουμε πώς πραγματοποιείται, ποιος είναι ο εφευρέτης του και γιατί δεν έχει ακόμη εφαρμοστεί.

Θεωρία

Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια είναι κυριολεκτικά η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς καλώδια. Οι άνθρωποι συχνά συγκρίνουν την ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας με τη μετάδοση πληροφοριών, όπως ραδιόφωνα, κινητά τηλέφωνα ή πρόσβαση στο Διαδίκτυο Wi-Fi. Η κύρια διαφορά είναι ότι η μετάδοση ραδιοφώνου ή μικροκυμάτων είναι μια τεχνολογία που στοχεύει στην αποκατάσταση και τη μεταφορά πληροφοριών και όχι στην ενέργεια που δαπανήθηκε αρχικά για τη μετάδοση.

Η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια είναι ένας σχετικά νέος τομέας τεχνολογίας, που όμως αναπτύσσεται αρκετά δυναμικά. Τώρα αναπτύσσονται μέθοδοι για την αποτελεσματική και ασφαλή μετάδοση ενέργειας σε απόσταση χωρίς διακοπή.

Πώς λειτουργεί η ασύρματη ηλεκτρική ενέργεια;

Η κύρια εργασία βασίζεται συγκεκριμένα στον μαγνητισμό και τον ηλεκτρομαγνητισμό, όπως συμβαίνει με τις ραδιοφωνικές εκπομπές. Η ασύρματη φόρτιση, γνωστή και ως επαγωγική φόρτιση, βασίζεται σε μερικές απλές αρχές λειτουργίας, ιδίως η τεχνολογία απαιτεί δύο πηνία. Ένας πομπός και ένας δέκτης, που μαζί δημιουργούν ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο μη συνεχούς ρεύματος. Με τη σειρά του, αυτό το πεδίο προκαλεί μια τάση στο πηνίο του δέκτη. αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσει μια κινητή συσκευή ή να φορτίσει μια μπαταρία.

Εάν στείλετε ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός καλωδίου, δημιουργείται ένα κυκλικό μαγνητικό πεδίο γύρω από το καλώδιο. Παρά το γεγονός ότι το μαγνητικό πεδίο επηρεάζει τόσο τον βρόχο όσο και το πηνίο, είναι πιο έντονο στο καλώδιο. Όταν παίρνουμε ένα δεύτερο πηνίο σύρματος που δεν δέχεται ηλεκτρικό ρεύμα που διέρχεται από αυτό, και ένα μέρος όπου τοποθετούμε ένα πηνίο στο μαγνητικό πεδίο του πρώτου πηνίου, το ηλεκτρικό ρεύμα από το πρώτο πηνίο θα μεταδοθεί μέσω του μαγνητικού πεδίου και μέσω του δεύτερου πηνίου, δημιουργώντας μια επαγωγική σύζευξη.

Ας πάρουμε για παράδειγμα μια ηλεκτρική οδοντόβουρτσα. Σε αυτό, ο φορτιστής συνδέεται με μια πρίζα, η οποία στέλνει ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα στριμμένο καλώδιο μέσα στον φορτιστή, το οποίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο. Υπάρχει ένα δεύτερο πηνίο μέσα στην οδοντόβουρτσα, όταν αρχίζει να ρέει ρεύμα και, χάρη στο σχηματισμένο MF, η βούρτσα αρχίζει να φορτίζει χωρίς να συνδέεται απευθείας σε τροφοδοτικό 220 V.

Ιστορία

Η ασύρματη μετάδοση ισχύος, ως εναλλακτική λύση στη μετάδοση και διανομή ηλεκτρικών γραμμών, προτάθηκε και επιδείχθηκε για πρώτη φορά από τον Νίκολα Τέσλα. Το 1899, ο Tesla παρουσίασε την ασύρματη μετάδοση ισχύος σε ένα πεδίο λαμπτήρων φθορισμού που βρίσκεται είκοσι πέντε μίλια από την πηγή ισχύος χωρίς τη χρήση καλωδίων. Αλλά εκείνη την εποχή, ήταν φθηνότερο να καλωδιωθούν 25 μίλια χάλκινου σύρματος αντί να κατασκευαστούν οι ειδικές γεννήτριες ενέργειας που απαιτούσε η τεχνογνωσία της Tesla. Ποτέ δεν του δόθηκε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και η εφεύρεση παρέμεινε στα βάθη της επιστήμης.

Ενώ ο Tesla ήταν ο πρώτος άνθρωπος που επέδειξε τις πρακτικές δυνατότητες της ασύρματης επικοινωνίας το 1899, σήμερα υπάρχουν πολύ λίγες συσκευές σε πώληση, όπως ασύρματες βούρτσες, ακουστικά, φορτιστές τηλεφώνου και παρόμοια.

Ασύρματη τεχνολογία

Η ασύρματη μεταφορά ενέργειας περιλαμβάνει τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας ή ισχύος σε απόσταση χωρίς καλώδια. Έτσι, η βασική τεχνολογία βρίσκεται στις έννοιες του ηλεκτρισμού, του μαγνητισμού και του ηλεκτρομαγνητισμού.

Μαγνητισμός

Είναι μια θεμελιώδης δύναμη της φύσης που προκαλεί ορισμένους τύπους υλικού να προσελκύουν ή να απωθούνται μεταξύ τους. Οι μόνοι μόνιμοι μαγνήτες είναι οι πόλοι της Γης. Το ρεύμα ροής στον βρόχο δημιουργεί μαγνητικά πεδία που διαφέρουν από τα ταλαντευόμενα μαγνητικά πεδία ως προς την ταχύτητα και τον χρόνο που απαιτείται για τη δημιουργία εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Οι δυνάμεις που εμφανίζονται σε αυτή την περίπτωση απεικονίζονται στο παρακάτω διάγραμμα.

Έτσι εμφανίζεται ο μαγνητισμός

Ηλεκτρομαγνητισμός είναι η αλληλεξάρτηση εναλλασσόμενων ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

Μαγνητική επαγωγή

Εάν ο αγώγιμος βρόχος είναι συνδεδεμένος σε μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος, θα δημιουργήσει ένα ταλαντούμενο μαγνητικό πεδίο μέσα και γύρω από τον βρόχο. Εάν το δεύτερο αγώγιμο κύκλωμα είναι αρκετά κοντά, θα συλλάβει μέρος αυτού του ταλαντούμενου μαγνητικού πεδίου, το οποίο με τη σειρά του δημιουργεί ή προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα στο δεύτερο πηνίο.

Βίντεο: πώς γίνεται η ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας

Έτσι, υπάρχει μια ηλεκτρική μεταφορά ισχύος από έναν κύκλο ή πηνίο σε άλλο, η οποία είναι γνωστή ως μαγνητική επαγωγή. Παραδείγματα αυτού του φαινομένου χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικούς μετασχηματιστές και γεννήτριες. Αυτή η ιδέα βασίζεται στους νόμους του Faraday για την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Εκεί, αναφέρει ότι όταν υπάρχει αλλαγή στη μαγνητική ροή που συνδέεται με ένα πηνίο, το emf που προκαλείται στο πηνίο, τότε το μέγεθος είναι ίσο με το γινόμενο του αριθμού των στροφών του πηνίου και του ρυθμού μεταβολής της ροής.

Σύζευξη ισχύος

Αυτό το εξάρτημα είναι απαραίτητο όταν μια συσκευή δεν μπορεί να μεταδώσει ενέργεια σε άλλη συσκευή.

Η μαγνητική σύζευξη δημιουργείται όταν το μαγνητικό πεδίο ενός αντικειμένου είναι ικανό να προκαλέσει ηλεκτρικό ρεύμα με άλλες συσκευές εντός της εμβέλειάς του.

Δύο συσκευές λέγεται ότι είναι αμοιβαία επαγωγικά ή μαγνητικά συζευγμένες όταν είναι διατεταγμένες έτσι ώστε μια αλλαγή στο ρεύμα ως ένα καλώδιο να προκαλεί τάση στα άκρα του άλλου σύρματος μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Αυτό οφείλεται στην αμοιβαία επαγωγή

Τεχνολογία

Αρχή επαγωγικής σύζευξης

Δύο συσκευές αμοιβαία επαγωγικά ή μαγνητικά συζευγμένες είναι σχεδιασμένες έτσι ώστε η μεταβολή του ρεύματος όταν το ένα καλώδιο προκαλεί τάση στα άκρα του άλλου καλωδίου να παράγεται με ηλεκτρομαγνητική επαγωγή. Αυτό οφείλεται στην αμοιβαία επαγωγή.
Ο επαγωγικός σύνδεσμος προτιμάται λόγω της ικανότητάς του να λειτουργεί ασύρματα καθώς και της αντοχής του σε κραδασμούς.

Η επαγωγική σύζευξη συντονισμού είναι ένας συνδυασμός επαγωγικής σύζευξης και συντονισμού. Χρησιμοποιώντας την έννοια του συντονισμού, μπορείτε να κάνετε δύο αντικείμενα να λειτουργούν ανάλογα με τα σήματα του άλλου.

Όπως φαίνεται από το παραπάνω διάγραμμα, ο συντονισμός παρέχεται από την αυτεπαγωγή του πηνίου. Ο πυκνωτής συνδέεται παράλληλα με την περιέλιξη. Η ενέργεια θα κινείται εμπρός και πίσω μεταξύ του μαγνητικού πεδίου που περιβάλλει το πηνίο και του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από τον πυκνωτή. Εδώ, οι απώλειες ακτινοβολίας θα είναι ελάχιστες.

Υπάρχει επίσης η έννοια της ασύρματης ιονισμένης επικοινωνίας.

Μπορεί επίσης να εφαρμοστεί, αλλά απαιτεί λίγη περισσότερη προσπάθεια. Αυτή η τεχνική υπάρχει ήδη στη φύση, αλλά είναι δύσκολα εφικτή η εφαρμογή της, αφού απαιτεί υψηλό μαγνητικό πεδίο, από 2,11 M/m. Αναπτύχθηκε από τον λαμπρό επιστήμονα Richard Walras, τον κατασκευαστή μιας γεννήτριας δίνης που στέλνει και μεταδίδει θερμική ενέργεια σε τεράστιες αποστάσεις, ιδίως με τη βοήθεια ειδικών συλλεκτών. Το απλούστερο παράδειγμα μιας τέτοιας σύνδεσης είναι ο κεραυνός.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Φυσικά, αυτή η εφεύρεση έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της σε σχέση με τις ενσύρματες μεθόδους. Σας προσκαλούμε να τις εξετάσετε.

Τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

1. Πλήρης απουσία καλωδίων.
2. Δεν χρειάζονται τροφοδοτικά.
3. Η ανάγκη για μπαταρία εξαλείφεται.
4. Η ενέργεια μεταφέρεται πιο αποτελεσματικά.
5. Απαιτείται σημαντικά λιγότερη συντήρηση.

Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• Η απόσταση είναι περιορισμένη.
• Τα μαγνητικά πεδία δεν είναι τόσο ασφαλή για τον άνθρωπο.
• Η ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση μικροκυμάτων ή άλλων θεωριών είναι πρακτικά αδύνατη στο σπίτι και με τα χέρια σας.
• υψηλό κόστος εγκατάστασης.