С тех пор, как человечество открыло электричество, многие ученые пытались изучить удивительное явление электрического тока и повысить его эффективную эффективность, проводя многочисленные эксперименты и изобретая более современные материалы с улучшенными свойствами передачи энергии при нулевом сопротивлении. Наиболее перспективным направлением подобных научных работ является беспроводная передача электроэнергии на большие расстояния с минимальными транспортными затратами. В данной статье рассматриваются способы передачи энергии на большие расстояния, а также виды оборудования, используемого для таких операций.
беспроводная передача энергии
Беспроводная передача энергии — это метод передачи, при котором не используются проводники или кабельные сети и который передает электрический ток по воздуху с максимальным эффективным коэффициентом мощности на значительные расстояния до потребителей. Для этого необходимы устройства, вырабатывающие электроэнергию, а также передатчики, накапливающие ток и рассеивающие его во все стороны, и приемники с потребляющими устройствами. Приемники улавливают электромагнитные волны и поля и фокусируют их на проводнике небольшой длины, передавая энергию лампе или любому другому устройству определенной мощности.
Существует множество методов беспроводной передачи энергии, изобретенных многими учеными в процессе изучения электрического тока, но наибольших практических результатов добился Никола Тесла. Он успешно сделал передатчик и приемник, которые находились на расстоянии 48 километров друг от друга. Но в то время не существовало технологии, которая могла бы реализовать передачу энергии на столь большие расстояния с коэффициентом более 50%. В связи с этим ученый высказал большие перспективы не отвлекать легкодоступные источники производства электроэнергии, а генерировать электрический ток из магнитного поля Земли и использовать его для бытовых нужд. Передача этой энергии должна происходить беспроводным путем посредством передачи магнитного поля.
Способы беспроводной передачи электричества
Диаграмма индукции магнитного поля
Большинство теоретиков и практиков, изучающих действие электрического тока, придумали собственные способы его передачи на большие расстояния без использования проводников. В начале такого рода исследований многие ученые пытались позаимствовать принципы работы радиоприемников, используемых для передачи кода Морзе или коротковолнового радио. Но эта технология себя не оправдывает, поскольку рассеиваемый ток слишком мал для покрытия больших расстояний; кроме того, электричество можно передавать с помощью радиоволн только на малых мощностях, которые не могут привести в движение даже самые простые механизмы.
Экспериментальные результаты показывают, что микроволны лучше всего подходят для беспроводной передачи энергии, более стабильны по структуре и напряжению и теряют гораздо меньше энергии при рассеивании, чем любой другой метод.
Первое успешное применение этого подхода было сделано изобретателем и конструктором Уильямом Брауном, который смоделировал летающую платформу, состоящую из металлической платформы и двигателя мощностью около 0,1 лошадиной силы. Платформа выполнена в виде приемной антенны с сеткой, улавливающей микроволны, излучаемые специально разработанным генератором. Всего 14 лет спустя тот же конструктор представил маломощный самолет, который получал энергию от передатчика на расстоянии 1,6 километра, при этом ток передавался через микроволны в виде концентрированного луча. К сожалению, эта работа не получила широкого распространения, поскольку в то время не существовало технологии, которая могла бы обеспечить передачу тока высокого напряжения этим методом, несмотря на КПД приемника и генератора более 80%.
Читайте также статью: как отремонтировать доводчик дверей
энергия из космоса
В 1968 году американские учёные, поддержанные научной работой, разработали проект, предлагающий разместить на низкой околоземной орбите большие солнечные панели. Приемник энергии должен быть обращен к солнцу, а накопитель тока расположен у его основания. Поглощая солнечное излучение и преобразуя его в микроволны или магнитные волны, ток через специальные устройства направляется на землю. Прием должен осуществляться через специальные антенны большой площади, настроенные на определенные волны и преобразующие волны в постоянный или переменный ток. Такие системы высоко оцениваются во многих странах как многообещающая альтернатива современным источникам электроэнергии.
Питание электрокара беспроводным способом
Многие автопроизводители, работающие на электрическом токе, разрабатывают альтернативные методы зарядки, не требующие подключения автомобиля к сети. Огромным успехом в этой области добилась технология зарядки транспортных средств со специальных дорожных покрытий, когда автомобиль получает энергию от зарядной поверхности с помощью магнитного поля или микроволновых волн. Но такое пополнение возможно только в том случае, если расстояние между дорогой и приемным устройством не превышает 15 сантиметров, что не всегда возможно в современных условиях.
Система находится на стадии разработки, поэтому можно предположить, что этот тип беспроводной передачи энергии еще будет разрабатываться и, возможно, внедряться в современный транспорт.
Современные разработки передачи энергии
Видео: Беспроводная передача энергии, простейшая схема
В современной реальности беспроводное питание вновь становится актуальной областью исследований и проектирования устройств. К наиболее перспективным методам развития беспроводной передачи энергии относятся:
- Электроэнергия используется в горных районах, где нет возможности проложить силовые кабели к потребителям. Хотя вопрос электричества изучен, на земле все еще есть места, где нет электричества, и люди, живущие там, не могут пользоваться такими благами цивилизации. Конечно, там часто используются автономные источники энергии, такие как солнечные батареи или генераторы, но этот ресурс ограничен и не может полностью удовлетворить спрос;
- Некоторые современные производители бытовой техники внедрили в свою продукцию устройства беспроводной передачи энергии. Например, на рынке имеется специальное устройство, которое подключается к электросети и передает постоянный ток на окружающие устройства, преобразуя его в микроволны. Единственное условие использования этого устройства – наличие в бытовом приборе приемного устройства, преобразующего эти волны в постоянный ток. Некоторые продаваемые телевизоры полностью работают на беспроводной энергии, получаемой от передатчика;
- Для военных целей, в большинстве случаев в оборонной сфере, разрабатывалась аппаратура связи и другое вспомогательное оборудование.
Крупный прорыв в этой области технологий произошел в 2014 году, когда группа ученых разработала устройство, которое беспроводным способом генерирует и принимает энергию на большие расстояния с помощью системы линз, размещенных между передающей и приемной катушками. Раньше считалось, что электрический ток можно передавать на расстояния, не превышающие размер устройства, без необходимости использования проводников, поэтому для передачи энергии на большие расстояния требовались огромные конструкции. Но современные конструкторы изменили принцип работы устройства и создали передатчик, посылающий не микроволны, а низкочастотные магнитные поля. При этом электроны не теряют энергии и передаются в виде концентрированных пучков на большие расстояния, причем рассеивать энергию можно не только будучи соединенными с приемной частью, но и просто находясь в зоне действия электронов; энергия действия поля.
Модель бытовой техники
Для справки. Технические специалисты планируют использовать мобильный телефон или планшет в качестве первого устройства для получения беспроводной энергии. Разработка такой системы уже ведется.
Наиболее перспективные направления
Многие физики продолжают исследовать беспроводную энергетику. К наиболее перспективным направлениям в этой области относятся:
- Заряжайте мобильные устройства без подключения кабелей;
- Питание дронов — область повышенного спроса как в гражданской, так и в военной промышленности, поскольку в последнее время такие устройства часто используются для различных целей.
Процесс передачи данных на большие расстояния без использования проводов еще недавно считался прорывом в физических и энергетических исследованиях, теперь он уже никого не удивляет и стал доступен каждому. Благодаря развитию и развитию современных технологий передача электроэнергии таким способом становится реальностью и может полностью войти в жизнь.
Видео: Электричество без проводов. 7 способов беспроводной передачи энергии
Видео: Физик рассказал правду о беспроводной передаче энергии
Читайте также статью: Печи и камины в доме
Комментарии
Отправить комментарий