Belaidžiai energijos perdavimo būdai

Elektros srovių sąveikos dėsnis, kurį 1820 m. Atrado Andre Marie Ampere, padėjo pagrindą tolesnei elektros ir magnetizmo mokslo plėtrai. Po 11 metų Michaelas Faradėjus eksperimentiškai nustatė, kad kintantis magnetinis laukas, kurį sukuria elektros srovė, gali sukelti elektros srovę kitame laidininke. Taigi jis buvo sukurtas pirmasis elektrinis transformatorius.

1864 m. Jamesas Clerkas Maxwellas galutinai susistemino Faradėjaus eksperimentinius duomenis, suteikdamas jiems tikslių matematinių lygčių formą, kurios dėka buvo sukurtas klasikinės elektrodinamikos pagrindas, nes šios lygtys apibūdino elektromagnetinio lauko santykį su elektros srovėmis ir krūviais, o to pasekmė turėtų būti elektromagnetinių bangų buvimas.

1888 m. Heinrichas Hertzas eksperimentiškai patvirtino elektromagnetinių bangų egzistavimą, kurį numatė Maksvelas. Jo kibirkštinio siųstuvo su smulkintuvu, kurio pagrindas yra „Rumkorff“ ritė, gali sukelti elektromagnetines bangas, kurių dažnis yra iki 0,5 gigaherco, kurias gali priimti keli imtuvai, suderinti su rezonansu su siųstuvu.

Imtuvai galėjo būti išdėstyti iki 3 metrų atstumu, o kai siųstuve atsirado kibirkštis, imtuvuose atsirado ir kibirkščių. Taigi vyko pirmieji bevielio elektros energijos perdavimo eksperimentai naudojant elektromagnetines bangas.

1891 m Nikola Tesla, tirdamas kintamąsias aukštos įtampos ir aukšto dažnio sroves, jis daro išvadą, kad ypač svarbu pasirinkti tiek siųstuvo bangos ilgį, tiek darbinę įtampą konkretiems tikslams, todėl nebūtina dažnio daryti per aukšto.

Mokslininkas pažymi, kad apatinė dažnių ir įtampų riba, kuria tuo metu jis galėjo pasiekti geriausių rezultatų, yra nuo 15 000 iki 20 000 virpesių per sekundę, kai potencialas yra 20 000 voltų. „Tesla“ gavo aukšto dažnio ir aukštos įtampos srovę, naudodama svyruojančią kondensatoriaus iškrovą (žr. - „Tesla“ transformatorius) Jis pažymėjo, kad šio tipo elektriniai siųstuvai yra tinkami tiek šviesai gaminti, tiek elektros energijai perduoti šviesai gaminti.

1891–1894 m. Mokslininkas pakartotinai demonstravo belaidį vakuuminių vamzdžių perdavimą ir švytėjimą aukšto dažnio elektrostatiniame lauke, kartu pažymėdamas, kad elektrostatinio lauko energiją sugeria lempa, paverčiama šviesa, ir elektromagnetinio lauko energiją, naudojamą elektromagnetinei indukcijai, kad būtų gautas panašus Rezultatas daugiausia atsispindi, ir tik nedidelė jo dalis virsta šviesa.

Mokslininkas tvirtino, kad net perduodant rezonansą naudojant elektromagnetines bangas negalima perduoti daug elektros energijos. Jo tikslas per šį darbo laiką buvo belaidžiu būdu perduoti tiksliai didelį kiekį elektros energijos.

Iki 1897 m., Lygiagrečiai su „Tesla“ darbu, elektromagnetinių bangų tyrimus vykdė: Jagdišas Bočė Indijoje, Aleksandras Popovas Rusijoje ir Guglielmo Marconi Italijoje.

Po „Tesla“ viešų paskaitų Jagdišas Bose'as 1894 m. Lapkričio mėn. Kalkutoje kalba apie tai, kad demonstruoja belaidį elektros energijos perdavimą, kur jis uždega ginklą, perduodamas elektros energiją per atstumą.

Po Bočės, būtent 1895 m. Balandžio 25 d., Aleksandras Popovas, naudodamas Morzės kodą, transliavo pirmąjį radijo pranešimą, ir ši data (naujo stiliaus gegužės 7 d.) Dabar kasmet Rusijoje minima kaip Radijo diena.

1896 m. Į JK atvykęs Marconi pademonstravo savo aparatą, perduodamas signalą 1,5 kilometro atstumu nuo Londono pašto pastato stogo į kitą pastatą naudodamas Morzės kodą.Po to jis patobulino savo išradimą ir sugebėjo perduoti signalą Solsberio lyguma jau 3 kilometrų atstumu.

„Tesla“ 1896 m. Sėkmingai perduoda ir priima signalus maždaug 48 kilometrų atstumu tarp siųstuvo ir imtuvo. Tačiau iki šiol nė vienam iš tyrėjų nepavyko perduoti nemažo elektros energijos kiekio dideliu atstumu.

1899 m. Eksperimentuodamas Kolorado Springse, Tesla rašo: „Indukcijos metodo nesėkmė atrodo didžiulė, palyginti su metodu, kuris patraukia žemės ir oro krūvį“. Tai bus mokslininko tyrimo, kurio tikslas - perduoti elektrą dideliais atstumais nenaudojant laidų, pradžia. 1900 m. Sausio mėn. Tesla savo dienoraštyje padarys užrašą apie sėkmingą energijos perdavimą į ritę, „nešamą toli į lauką“, iš kurios buvo maitinama lempa.

Didžiausia mokslininko sėkmė bus 1903 m. Birželio 15 d. Vordencliff bokšto, esančio Long Islandijoje, paleidimas, skirtas dideliais kiekiais be laidų perduoti elektros energiją dideliu atstumu. Įžeminta rezonansinio transformatoriaus apvija, viršuje esanti variniu sferiniu kupolu, turėjo sužadinti žemės ir laidžių oro sluoksnių krūvį, kad taptų didelės rezonansinės grandinės elementu.

Taigi mokslininkui pavyko įtaisyti 200 50 vatų lempų maždaug 40 kilometrų atstumu nuo siųstuvo. Tačiau, remiantis ekonominiu pagrįstumu, projekto finansavimą sustabdė Morganas, kuris nuo pat pradžių investavo pinigus į projektą su tikslu priimti belaidžius ryšius, o nemokamą energiją pramoniniu mastu perkelti į atstumą, nes verslininkas kategoriškai jam netiko. 1917 m. Bokštas, skirtas bevieliam elektros energijos perdavimui, buvo sunaikintas.

Daugiau apie Nikola Tesla eksperimentus skaitykite čia:Rezonansinis belaidžio elektros energijos perdavimo būdas, kurį sukūrė Nikola Tesla

Daug vėliau, 1961–1964 m., Mikrobangų elektronikos srities ekspertas Viljamas Braunas eksperimentavo Jungtinėse Valstijose su mikrobangų energijos perdavimo keliais.

1964 m. Jis pirmą kartą išbandė įrenginį (sraigtasparnio modelį), galintį priimti ir naudoti mikrobangų energiją nuolatinės srovės pavidalu, naudodamas antenos rinkinį, sudarytą iš pusiau bangų dipolių, kurių kiekvienas yra pakrautas labai efektyviais Schottky diodais. Iki 1976 m. Williamas Brownas perleido 30 kW galią mikrobangų krosnelėje 1,6 km atstumu, o efektyvumas viršijo 80%.

2007 m. Masačusetso technologijos instituto tyrimų komanda, vadovaujama profesorės Marina Solyachich, galėjo belaidžiu būdu perduoti energiją 2 metrų atstumu. Perduotos galios pakako 60 vatų lemputei maitinti.

Jų technologijos (vadinamos „WiTricity“) slypi elektromagnetinio rezonanso reiškinys. Siųstuvas ir imtuvas yra dvi 60 cm skersmens varinės ritės, rezonuojančios tuo pačiu dažniu. Siųstuvas yra prijungtas prie energijos šaltinio, o imtuvas yra prijungtas prie kaitrinės lempos. Grandinės suderintos iki 10 MHz dažnio. Imtuvas tokiu atveju gauna tik 40–45% perduodamos elektros energijos.

Maždaug tuo pačiu metu „Intel“ demonstravo panašią bevielio energijos perdavimo technologiją.

2010 m. Kinijos buitinių prietaisų gamintoja „Haier Group“ CES 2010 pristatė savo unikalų produktą - visiškai belaidį LCD televizorių, pagrįstą šia technologija.

Taip pat skaitykite šia tema:„Qi“ elektroninis bevielio ryšio standartas