La transmission sans fil pour l'acheminement de l'électricité a la capacité de réaliser des avancées majeures dans les industries et les applications qui dépendent du contact physique du connecteur. À son tour, il peut être peu fiable et conduire à l'échec. La transmission de l'électricité sans fil a été démontrée pour la première fois par Nikola Tesla dans les années 1890. Cependant, ce n'est qu'au cours de la dernière décennie que la technologie a été utilisée au point d'offrir des avantages réels et tangibles pour les applications du monde réel. En particulier, le développement d'un système d'alimentation sans fil résonnant pour le marché de l'électronique grand public a montré que la charge par induction apporte de nouveaux niveaux de confort à des millions d'appareils du quotidien.
Le pouvoir en question est généralement connu sous plusieurs termes. Y compris la transmission inductive, la communication, le réseau sans fil résonnant et le même retour de tension. Chacune de ces conditions décrit essentiellement le même processus fondamental. Transmission sans fil d'électricité ou de puissance à partir d'une source d'alimentation pour charger la tension sans connecteurs à travers un entrefer. La base est deux bobines- émetteur et récepteur. Le premier est alimenté par un courant alternatif pour générer un champ magnétique, qui à son tour induit une tension dans le second.
Comment fonctionne le système en question
Les principes de base de l'alimentation sans fil consistent à distribuer l'énergie d'un émetteur à un récepteur via un champ magnétique oscillant. Pour cela, le courant continu fourni par l'alimentation est converti en courant alternatif haute fréquence. Avec une électronique spécialement conçue intégrée dans l'émetteur. Le courant alternatif active une bobine de fil de cuivre dans le distributeur, qui génère un champ magnétique. Lorsque le deuxième enroulement (de réception) est placé à proximité. Le champ magnétique peut induire un courant alternatif dans la bobine réceptrice. L'électronique du premier appareil reconvertit ensuite le courant alternatif en courant continu, ce qui devient la consommation d'énergie.
Schéma de transmission de puissance sans fil
La tension "secteur" est convertie en un signal alternatif, qui est ensuite envoyé à la bobine émettrice via un circuit électronique. S'écoulant à travers l'enroulement du distributeur, induit un champ magnétique. Il peut à son tour se propager à la bobine réceptrice, qui se trouve à proximité relative. Le champ magnétique génère alors un courant circulant dans l'enroulement du dispositif récepteur. Le processus par lequel l'énergie est distribuée entre les bobines émettrice et réceptrice est également appelé couplage magnétique ou résonant. Et cela est réalisé à l'aide des deux enroulements fonctionnant à la même fréquence. Le courant circulant dans la bobine réceptrice,converti en courant continu par le circuit du récepteur. Il peut ensuite être utilisé pour alimenter l'appareil.
Que signifie la résonance
La distance sur laquelle l'énergie (ou la puissance) peut être transmise augmente si les bobines de l'émetteur et du récepteur résonnent à la même fréquence. Tout comme un diapason oscille à une certaine hauteur et peut atteindre son amplitude maximale. Il fait référence à la fréquence à laquelle un objet vibre naturellement.
Avantages de la transmission sans fil
Quels sont les avantages ? Avantages:
- réduit les coûts associés à l'entretien des connecteurs droits (par exemple dans une bague collectrice industrielle traditionnelle);
- plus pratique pour charger les appareils électroniques courants;
- transfert sécurisé vers des applications qui doivent rester hermétiquement fermées;
- l'électronique peut être complètement cachée, ce qui réduit le risque de corrosion dû à des éléments tels que l'oxygène et l'eau;
- alimentation électrique fiable et constante pour les équipements industriels rotatifs et très mobiles;
- assure une transmission de puissance fiable aux systèmes critiques dans des environnements humides, sales et en mouvement.
Quelle que soit l'application, l'élimination de la connexion physique offre un certain nombre d'avantages par rapport aux connecteurs d'alimentation par câble traditionnels.
Efficacité du transfert d'énergie en question
L'efficacité globale d'un système d'alimentation sans fil est le facteur le plus important pour déterminer sonperformance. L'efficacité du système mesure la quantité d'énergie transférée entre la source d'alimentation (c'est-à-dire la prise murale) et l'appareil récepteur. Ceci, à son tour, détermine des aspects tels que la vitesse de charge et la portée de propagation.
Les systèmes de communication sans fil varient dans leur niveau d'efficacité en fonction de facteurs tels que la configuration et la conception de la bobine, la distance de transmission. Un appareil moins efficace générera plus d'émissions et entraînera moins de puissance passant par l'appareil récepteur. En règle générale, les technologies de transmission d'énergie sans fil pour des appareils tels que les smartphones peuvent atteindre 70 % de performances.
Comment les performances sont mesurées
Signification, comme la quantité d'énergie (en pourcentage) qui est transmise de la source d'alimentation à l'appareil récepteur. Autrement dit, la transmission d'énergie sans fil pour un smartphone avec une efficacité de 80 % signifie que 20 % de la puissance d'entrée est perdue entre la prise murale et la batterie du gadget en cours de charge. La formule pour mesurer l'efficacité du travail est la suivante: performances=sortie CC divisée par l'entrée, multipliez le résultat par 100 %.
Transmission d'électricité sans fil
La puissance peut être distribuée sur le réseau considéré à travers presque tous les matériaux non métalliques, y compris mais sans s'y limiter. Ce sont des solides tels que le bois, le plastique, les textiles, le verre et les briques, ainsi que des gaz et des liquides. Lorsque le métal ouUn matériau électriquement conducteur (c'est-à-dire une fibre de carbone) est placé à proximité d'un champ électromagnétique, l'objet en absorbe l'énergie et s'échauffe en conséquence. Ceci, à son tour, affecte l'efficacité du système. C'est ainsi que fonctionne la cuisson par induction, par exemple, un transfert de puissance inefficace de la table de cuisson crée de la chaleur pour la cuisson.
Pour créer un système de transmission d'énergie sans fil, vous devez revenir aux origines du sujet. Ou plutôt, au scientifique et inventeur à succès Nikola Tesla, qui a créé et breveté un générateur capable de prendre de l'énergie sans divers conducteurs matérialistes. Ainsi, pour implémenter un système sans fil, il est nécessaire d'assembler tous les éléments et pièces importants, par conséquent, une petite bobine Tesla sera implémentée. Il s'agit d'un appareil qui crée un champ électrique à haute tension dans l'air qui l'entoure. Il a une petite puissance d'entrée, il fournit une transmission de puissance sans fil à distance.
L'un des principaux moyens de transfert d'énergie est le couplage inductif. Il est principalement utilisé pour le champ proche. Il se caractérise par le fait que lorsqu'un courant traverse un fil, une tension est induite aux extrémités d'un autre. Le transfert de puissance se fait par réciprocité entre les deux matériaux. Un exemple courant est un transformateur. Le transfert d'énergie par micro-ondes, en tant qu'idée, a été développé par William Brown. L'ensemble du concept consiste à convertir le courant alternatif en courant RF et à le transmettre à travers l'espace et à le réintégrer.puissance variable au niveau du récepteur. Dans ce système, la tension est générée à l'aide de sources d'énergie micro-ondes. comme le klystron. Et cette puissance est transmise à l'antenne émettrice à travers le guide d'ondes, qui protège de la puissance réfléchie. Ainsi qu'un tuner qui fait correspondre l'impédance de la source micro-ondes avec d'autres éléments. La section de réception se compose d'une antenne. Il accepte la puissance micro-onde ainsi qu'un circuit d'adaptation d'impédance et un filtre. Cette antenne réceptrice, avec le dispositif redresseur, peut être un dipôle. Correspond au signal de sortie avec une alerte sonore similaire du bloc redresseur. Le bloc récepteur se compose également d'une section similaire composée de diodes qui sont utilisées pour convertir le signal en une alerte CC. Ce système de transmission utilise des fréquences comprises entre 2 GHz et 6 GHz.
Transmission sans fil de l'électricité avec l'aide du conducteur de Brovin, qui a mis en place le générateur en utilisant des oscillations magnétiques similaires. L'essentiel est que cet appareil fonctionnait grâce à trois transistors.
Utilisation d'un faisceau laser pour transmettre de l'énergie sous forme d'énergie lumineuse, qui est convertie en énergie électrique à l'extrémité réceptrice. Le matériau lui-même est alimenté directement à l'aide de sources telles que le soleil ou tout générateur d'électricité. Et, en conséquence, met en œuvre une lumière focalisée de haute intensité. La taille et la forme du faisceau sont déterminées par l'ensemble d'optiques. Et cette lumière laser transmise est reçue par des cellules photovoltaïques, qui la convertissent en signaux électriques. Il utilise généralementcâbles à fibres optiques pour la transmission. Comme pour le système d'énergie solaire de base, le récepteur utilisé dans la propagation par laser est un réseau de cellules photovoltaïques ou un panneau solaire. À leur tour, ils peuvent convertir une lumière monochromatique incohérente en électricité.
Caractéristiques essentielles de l'appareil
La puissance de la bobine Tesla réside dans un processus appelé induction électromagnétique. C'est-à-dire que le champ changeant crée un potentiel. Il fait passer le courant. Lorsque l'électricité circule à travers une bobine de fil, elle génère un champ magnétique qui remplit la zone autour de la bobine d'une certaine manière. Contrairement à d'autres expériences à haute tension, la bobine Tesla a résisté à de nombreux tests et essais. Le processus a été assez laborieux et long, mais le résultat a été un succès, et donc breveté avec succès par le scientifique. Vous pouvez créer une telle bobine en présence de certains composants. Les matériaux suivants seront nécessaires pour la mise en œuvre:
- longueur 30 cm PVC (plus il y en a, mieux c'est);
- fil de cuivre émaillé (fil secondaire);
- planche de bouleau pour la base;
- Transistor 2222A;
- fil de connexion (primaire);
- résistance 22 kΩ;
- interrupteurs et fils de connexion;
- Pile 9 volts.
Étapes de mise en œuvre de l'appareil Tesla
Vous devez d'abord faire une petite fente dans le haut du tuyau pour enrouler une extrémité du filenviron. Enroulez la bobine lentement et avec précaution, en veillant à ne pas chevaucher les fils ou à ne pas créer d'espaces. Cette étape est la partie la plus difficile et la plus fastidieuse, mais le temps passé donnera un coil de très haute qualité et de bonne qualité. Tous les 20 tours environ, des anneaux de ruban adhésif sont placés autour de l'enroulement. Ils agissent comme une barrière. Au cas où la bobine commence à se défaire. Lorsque vous avez terminé, enroulez du ruban adhésif épais autour du haut et du bas de l'enroulement et vaporisez-le de 2 ou 3 couches d'émail.
Ensuite, vous devez connecter la batterie primaire et secondaire à la batterie. Après - allumez le transistor et la résistance. L'enroulement le plus petit est le primaire et l'enroulement le plus long est le secondaire. Vous pouvez éventuellement installer une sphère en aluminium sur le dessus du tuyau. Connectez également l'extrémité ouverte du secondaire à celle ajoutée, qui servira d'antenne. Il faut veiller à ne pas toucher l'appareil secondaire lors de la mise sous tension.
Il y a un risque d'incendie en cas de vente par vous-même. Vous devez actionner l'interrupteur, installer une lampe à incandescence à côté du dispositif de transmission d'énergie sans fil et profiter du spectacle de lumière.
Transmission sans fil via un système d'énergie solaire
Les configurations de distribution d'alimentation câblée traditionnelles nécessitent généralement des câbles entre les appareils distribués et les unités de consommation. Cela crée beaucoup de restrictions car le coût du systèmeles frais de câble. Pertes subies lors de la transmission. Ainsi que les déchets en distribution. La résistance de la ligne de transmission entraîne à elle seule une perte d'environ 20 à 30 % de l'énergie générée.
L'un des systèmes de transmission d'énergie sans fil les plus modernes est basé sur la transmission de l'énergie solaire à l'aide d'un four à micro-ondes ou d'un faisceau laser. Le satellite est placé en orbite géostationnaire et est constitué de cellules photovoltaïques. Ils convertissent la lumière du soleil en courant électrique, qui est utilisé pour alimenter un générateur de micro-ondes. Et, en conséquence, réalise la puissance des micro-ondes. Cette tension est transmise par communication radio et reçue à la station de base. C'est une combinaison d'antenne et de redresseur. Et il est reconverti en électricité. Nécessite une alimentation CA ou CC. Le satellite peut transmettre jusqu'à 10 MW de puissance RF.
Quand on parle d'un système de distribution CC, même cela est impossible. Puisqu'il nécessite un connecteur entre l'alimentation et l'appareil. Il y a une telle image: le système est complètement dépourvu de fils, où vous pouvez obtenir du courant alternatif dans les maisons sans aucun appareil supplémentaire. Où il est possible de recharger son téléphone portable sans avoir à se connecter physiquement à la prise. Bien sûr, un tel système est possible. Et de nombreux chercheurs modernes tentent de créer quelque chose de modernisé, tout en étudiant le rôle du développement de nouvelles méthodes de transmission sans fil de l'électricité à distance. Même si, du point de vue de la composante économique, pour les États, cela ne sera pasil est tout à fait rentable que de tels dispositifs soient introduits partout et remplacent l'électricité standard par de l'électricité naturelle.
Origines et exemples de systèmes sans fil
Ce concept n'est pas vraiment nouveau. Toute cette idée a été développée par Nicholas Tesla en 1893. Lorsqu'il a développé un système d'éclairage de tubes à vide utilisant des techniques de transmission sans fil. Il est impossible d'imaginer que le monde existe sans diverses sources de charge, qui s'expriment sous une forme matérielle. Permettre aux téléphones portables, robots domestiques, lecteurs MP3, ordinateurs, ordinateurs portables et autres gadgets transportables d'être rechargés par eux-mêmes, sans aucune connexion supplémentaire, libérant les utilisateurs des fils constants. Certains de ces appareils peuvent même ne pas nécessiter un grand nombre d'éléments. L'histoire de la transmission d'énergie sans fil est assez riche, et, principalement, grâce aux développements de Tesla, Volta, etc. Mais, aujourd'hui, il ne reste que des données en sciences physiques.
Le principe de base est de convertir le courant alternatif en tension continue à l'aide de redresseurs et de filtres. Et puis - dans le retour à la valeur d'origine à haute fréquence à l'aide d'onduleurs. Cette alimentation CA basse tension et fortement oscillante est ensuite transmise du transformateur primaire au secondaire. Converti en tension continue à l'aide d'un redresseur, d'un filtre et d'un régulateur. Le signal AC devient directgrâce au bruit du courant. En plus d'utiliser la section pont redresseur. Le signal CC reçu est passé à travers un enroulement de rétroaction qui agit comme un circuit oscillateur. En même temps, il force le transistor à le conduire dans le convertisseur primaire dans le sens de gauche à droite. Lorsque le courant traverse l'enroulement de rétroaction, le courant correspondant circule du côté primaire du transformateur de droite à gauche.
C'est ainsi que fonctionne la méthode ultrasonique de transfert d'énergie. Le signal est généré par le capteur pour les deux demi-cycles de l'alerte AC. La fréquence du son dépend des indicateurs quantitatifs des vibrations des circuits du générateur. Ce signal alternatif apparaît sur l'enroulement secondaire du transformateur. Et lorsqu'il est connecté au transducteur d'un autre objet, la tension alternative est de 25 kHz. Une lecture apparaît à travers elle dans un transformateur abaisseur.
Cette tension alternative est égalisée par un pont redresseur. Et ensuite filtré et régulé pour obtenir une sortie 5V pour piloter la LED. La tension de sortie de 12 V du condensateur est utilisée pour alimenter le moteur du ventilateur CC pour le faire fonctionner. Ainsi, du point de vue de la physique, la transmission de l'électricité est un domaine assez développé. Cependant, comme le montre la pratique, les systèmes sans fil ne sont pas entièrement développés et améliorés.
