Jak funguje bezdrátový přenos energie?

Abstrakt vědeckého článku o elektrotechnice, elektronickém inženýrství, informačních technologiích, autor vědecké práce – Frisk Valery Vladimirovich

Přenos elektrické energie je naléhavým úkolem. Existují technologie pro přenos střídavého proudu po třech, dvou a jednovodičových vedeních. Bezdrátová elektřina je přenos elektrické energie bez drátů. Bezdrátové napájení je relativně nová a rychle se rozvíjející technologie. Dnešní výzvou je, jak bezpečně a efektivně přenášet energii na dálku, spolehlivě a bez přerušení. Bezdrátová elektřina je spojena s objevem fenoménu elektromagnetické indukce Michaela Faradaye. Experimentálně zjistil, že střídavé magnetické pole generované elektrickým proudem může indukovat elektrický proud v jiném vodiči. Pouze Nikola Tesla dokázal prakticky realizovat myšlenku přenosu elektřiny na dálku. Bezdrátový přenos energie je nově vznikající technologií, která přitahuje zvýšený zájem. Zavedení této technologie zajišťuje mobilitu a přenositelnost a umožňuje vám opustit kabelové sítě. V současné době jsou bezdrátové technologie stále spolehlivější a ekonomičtější než kabelové sítě. Přenos elektrické energie obvykle vyžaduje zvyšovací transformátorový systém, přenosové vedení, snižující systém a zátěž. Je ukázáno, že při přenosu elektřiny lze upustit od explicitního zařízení na snížení napětí. Prezentovány jsou výsledky experimentální studie bezdrátového způsobu přenosu elektřiny mezi dvěma Teslovými cívkami. Experimentálně bylo zjištěno, že pokud jsou dvě Tesla cívky napájeny dvěma konvenčními zdroji energie (síťový adaptér nebo baterie), pak může být druhá cívka odpojena od jejího zdroje energie. Zároveň tato cívka nadále funguje. První Tesla cívka je zdrojem elektřiny pro druhou Teslovu cívku. Je podán teoretický a experimentální důkaz, že k bezdrátovému přenosu elektrické energie dochází v souladu se zákony klasické fyziky, vírovým způsobem. Navrženou technologii lze využít pro bezdrátové nabíjení různých mobilních zařízení, používaných v elektromobilech a dalších podobných zařízeních. Tato technologie může být zajímavá i pro egyptology.

Podobná témata vědecké práce o elektrotechnice, elektronickém inženýrství, informačních technologiích, autor vědecké práce – Valery Vladimirovich Frisk

Výzkumný článek na téma “Studie technologie bezdrátového přenosu elektřiny”

VÝZKUM TECHNOLOGIE BEZDRÁTOVÉHO PŘENOSU ELEKTRICKÉ ENERGIE

Frisk Valery Vladimirovič,

MTUSI, Moskva, Rusko, frisk@mail.ru

Klíčová slova: bezdrátový způsob přenosu elektřiny, bezdrátové nabíjení, vířivé elektrické pole, magnetický tok, elektromagnetická indukce, vířivé proudy, Teslova cívka.

Přenos elektrické energie je naléhavým úkolem. Existují technologie pro přenos střídavého proudu po třech, dvou a jednovodičových vedeních. Bezdrátová elektřina je přenos elektrické energie bez drátů. Bezdrátové napájení je relativně nová a rychle se rozvíjející technologie. Dnešní výzvou je, jak bezpečně a efektivně přenášet energii na dálku, spolehlivě a bez přerušení. Bezdrátová elektřina je spojena s objevem fenoménu elektromagnetické indukce Michaela Faradaye. Experimentálně zjistil, že střídavé magnetické pole generované elektrickým proudem může indukovat elektrický proud v jiném vodiči. Pouze Nikola Tesla dokázal prakticky realizovat myšlenku přenosu elektřiny na dálku. Bezdrátový přenos energie je nově vznikající technologií, která přitahuje zvýšený zájem. Zavedení této technologie zajišťuje mobilitu a přenositelnost a umožňuje vám opustit kabelové sítě. V současné době jsou bezdrátové technologie stále spolehlivější a ekonomičtější než kabelové sítě. Přenos elektrické energie obvykle vyžaduje zvyšovací transformátorový systém, přenosové vedení, snižující systém a zátěž. Je ukázáno, že při přenosu elektřiny lze upustit od explicitního zařízení na snížení napětí.

Prezentovány jsou výsledky experimentální studie bezdrátového způsobu přenosu elektřiny mezi dvěma Teslovými cívkami. Experimentálně bylo zjištěno, že pokud jsou dvě Tesla cívky napájeny dvěma konvenčními zdroji energie (síťový adaptér nebo baterie), pak může být druhá cívka odpojena od jejího zdroje energie. Zároveň tato cívka nadále funguje. První Tesla cívka je zdrojem elektřiny pro druhou Teslovu cívku. Je podán teoretický a experimentální důkaz, že k bezdrátovému přenosu elektrické energie dochází v souladu se zákony klasické fyziky, vírovým způsobem. Navrženou technologii lze využít pro bezdrátové nabíjení různých mobilních zařízení, používaných v elektromobilech a dalších podobných zařízeních. Tato technologie může být zajímavá i pro egyptology.

Informace o autorovi:

Frisk Valery Vladimirovich, docent katedry „Teorie elektrických obvodů“, Ph.D., MTUCI, Rusko

Frisk V.V. Výzkum bezdrátové technologie pro přenos elektřiny // T-Comm: Telekomunikace a doprava. 2018. Ročník 12. č. 7. s. 29-32.

Frisk V. V. (2018). Výzkum bezdrátové technologie přenosu elektřiny. T-Comm, sv. 12, č.7, str. 29-32. (v Rusku)

T-Comm Vol.12. #7-2018

Naléhavým úkolem zůstává zvýšení účinnosti a vývoj inovativních technologií pro přenos energie [7]. V [1] bylo ukázáno, že střídavý elektrický proud lze přenášet po jednovodičovém vedení na základě klasického Faradayova zákona, Ohmova diferenciálního zákona a teorie vířivých proudů. Dvojici propojovacích vodičů pro napájení lze tedy považovat za dvě jednovodičová vedení, po kterých se může vířivým způsobem šířit indukovaný proud [1,2].

Přes AP/SG adaptér (9 V. 1A) připojíme mini Tesla cívku (vyrobeno v Číně), na desce tohoto zařízení je instalována LED pro indikaci napájení. Navzdory své malé velikosti (8 cm) dokáže tato Tesla cívka bezdrátově zapálit plynové lampy. Činnost této Teslovy cívky může být indikována i tvorbou jasného koronového výboje na konci hrotu sekundárního vinutí cívky (obr. 1).

Pro měření výstupního napětí můžete použít jednopólový kilovoltmetr [3].

Kromě koronového výboje generuje cívka Tssla silné střídavé elektrické pole, které umožňuje demonstrovat bezdrátové žhavení zářivek, svit neonových trubic a, jak bude ukázáno níže, bezdrátově „napájet“ druhý Tesla cívka.

Pomocí USB kabelu připojte druhou mini Tesla cívku (6 cm) ke zdroji DC (Power banka PB-EC001, 5 V, 1 A). Má to skoro stejné

obvod s první Teslovou cívkou. Navzdory tomu, že je méně výkonná, můžeme pozorovat svit LED, tok koronového výboje a bezdrátové zapalování plynové výbojky (obr. 2),

Položme tyto dvě cívky vedle sebe. Vzdálenost mezi cívkami Tssla je přibližně 20 cm.

Odpojme druhou Tesla cívku od zdroje napájení na straně USB konektoru. Zdálo by se, že druhá cívka by měla přestat fungovat. LED na něm by měla zhasnout a korónový výboj by měl zmizet. Ale jak je vidět z obr. 3 druhá Tesla cívka pokračuje v práci.

Pokud odpojíte napájecí kabel druhé Tesla cívky z její strany desky (obr. 4), pak druhá Tesla cívka přestane fungovat.

Jak je z tohoto experimentu patrné, druhá Teslova cívka přestala fungovat, LED a výbojka nesvítí. První Tesla cívka bude stále fungovat.

Analýza experimentálních dat

Tento experiment ukazuje, že první Teslova cívka vyzařuje silné střídavé elektrické pole, které způsobuje vířivý proud v kabelu odpojeném od zdroje energie k druhé cívce (obr. 5) |4, 5, 6].

Jinými slovy, mezi první Teslovou cívkou a druhou Teslovou cívkou je vytvořen elektrický přenosový kanál, který umožňuje, aby byla druhá cívka napájena energií první Teslovy cívky.

T-Comm Ročník 12. #7-2018

Jednodrátové vedení 2

Tento efekt lze vysvětlit tím, že napájecí kabel druhé Teslovy cívky se ve skutečnosti skládá ze dvou jednovodičových vedení (obr. 6).

1 Napájecí kabel

Bezdrátově přenáší elektřinu z jedné Tesla cívky na napájení další Tesla cívky.

1. Experimentálně bylo prokázáno, že je možné zorganizovat bezdrátový přenos elektřiny pro přímé napájení další Teslovy cívky.

2. Teoreticky je zdůvodněno, že napájecí kabel cívky se skládá ze dvou jednožilových vedení, podél kterých se šíří vířivý proud,

3. Využití této technologie bezdrátového přenosu elektřiny, bude-li dále zdokonaleno, umožní vytvoření celých sítí přenosu elektřiny.

4. Tuto technologii lze úspěšně aplikovat v elektrotechnickém průmyslu.

1. Frisk V.V. Vývoj technologie pro přenos elektřiny a informací po jednodrátovém vedení II Electrosvyaz, 2017, č. 4, P, 72-74.

2. Frisk V. Vířivé proudy v jednovodičové komunikační lince // T-Comm; Telekomunikace a doprava. 2013, č. 10. str. 98-99.

3. RF Patent na vynález č. 2607728 JEDNOPÓLOVÝ KILOVOLTMGTR Autor: Frisk Valery Vladimirovich (RU). Datum státní registrace ve Státním rejstříku vynálezů Ruské federace 10. ledna 2017

4. Frisk V.V. Indukční proudy v jednovodičové komunikační lince / Materiály stážisty. vědecko-technické conf. “INTER M ATI S-2 012”. 4.5. M.: MIREA, 2012. s. 199-202.

5. Frisk VV Přenos řeči na jednodrátovém vedení // T-Comm. 2015. č. 7, str. 97-99.

6. Frisk V.V. Použití jednovodičového vedení pro přenos energie a indikaci přenosu pomocí jiskřišť / Sborník příspěvků z konference “Telekomunikační a výpočetní systémy – 2017”, 22. listopadu 2017 Moskva. M.: Horká linka – Telecom, 2017, s. 171-173.

7. Strebkoe D.S., Nekrasov A.I. Rezonanční způsoby přenosu a aplikace elektrické energie, M.; GNU VIESKh, 2008. 352 s.

il^za ministerstvo ti

XII MEZINÁRODNÍ FÓRUM A VÝSTAVA

T-Comm Vol.12. #7-2018

VÝZKUM BEZDRÁTOVÉ TECHNOLOGIE PŘENOSU ELEKTRICKÉ ENERGIE

Valery V. Frisk, Moskevská technická univerzita komunikací a informatiky, Moskva, Rusko, frisk@mail.ru

Přenos elektrické energie je naléhavým úkolem. Existují technologie pro přenos střídavého proudu prostřednictvím tří, dvou a jednovodičových vedení. Bezdrátová elektřina je přenos elektrické energie bez drátů. Bezdrátová elektřina je relativně nová a rychle se rozvíjející technologie. Dnes je úkolem, jak bezpečně a efektivně přenášet energii na dálku spolehlivě a bez přerušení. Bezdrátová elektřina je spojena s objevem fenoménu elektromagnetické indukce Michaela Faradaye. Experimentálně zjistil, že střídavé magnetické pole generované elektrickým proudem může indukovat elektrický proud v jiném vodiči. Prakticky realizovat myšlenku přenosu elektřiny na dálku se podařilo pouze Nicolu Teslovi. Bezdrátový přenos elektřiny je rostoucí technologií, která vyvolává zvýšený zájem. Zavedení této technologie poskytuje mobilitu a přenositelnost, umožňuje opustit kabelové sítě. V současnosti se bezdrátové technologie stávají spolehlivějšími a ekonomičtějšími než kabelové sítě. Přenos elektrické energie obvykle vyžaduje transformátorový systém, zvýšení napětí, přenosové vedení, snížení napětí systému a zatížení. V tomto článku bude ukázáno, že při přenosu elektřiny je možné upustit od explicitního zařízení na snižování napětí.

Prezentovány jsou výsledky experimentální studie bezdrátového způsobu přenosu elektřiny mezi dvěma Teslovými cívkami. Experimentálně bylo zjištěno, že pokud jsou dvě Teslovy cívky napájeny ze dvou konvenčních zdrojů napájení (AC adaptér nebo baterie), lze druhou cívku odpojit od jejího zdroje energie. Tato cívka nadále funguje. První Tesla cívka je zdrojem energie pro druhou Teslovu cívku. Jsou poskytnuty teoretické a experimentální důkazy, že k bezdrátovému přenosu elektrické energie dochází v souladu se zákony klasické fyziky vírovým způsobem. Navrženou technologii lze využít pro bezdrátové nabíjení různých mobilních zařízení, používaných v elektromobilech a dalších podobných zařízeních. Také tato technologie může být zajímavá pro egyptology.

Klíčová slova: bezdrátový způsob přenosu elektřiny, bezdrátové nabíjení, vířivé elektrické pole, magnetický tok, elektromagnetická indukce, vířivé proudy, Teslova cívka.

1. Frisk VV (2017). Vývoj technologie pro přenos elektřiny a informací po jednovodičovém vedení. Elektro-komunikace. Ne. 4, str. 72-74. (v Rusku)

2. Frisk VV (2013). Vířivé proudy v jednovodičové komunikační lince. T-Comm. Ne. 10, str. 98-99. (v Rusku)

3. RF Patent na vynález č. 2607728 JEDNOPÓLOVÝ KILOVOLTMĚR Autor: Frisk Valery Vladimirovich (RU). Datum státní registrace ve Státním rejstříku vynálezů Ruské federace 10. ledna 2017. (v ruštině)

4. Frisk VV (2012). Indukční proudy v jednovodičové komunikační lince. Internovat. vědecko-techn. Conf. „INTERMATIC-2012“. P.5. Moskva: MIREA, str. 199-202. (v Rusku)

5. Frisk VV (2015). Přenos řeči na jednodrátovém vedení. ^Komunikace č.7, str. 97-99. (v Rusku)

6. Frisk V. V. (2017). Použití jednovodičového vedení pro přenos energie a indikaci přenosu pomocí svodičů. Sborník příspěvků z konference „Telekomunikační a počítačové systémy – 2017“, 22. listopadu 2017. Moskva: Hot line – Telecom, pp. 171-173. (v Rusku)

7. Strebkov DS, Nekrasov AI (2008). Rezonanční metody přenosu a aplikace elektrické energie. Moskva: GNU VIESH. 352 str. (v Rusku)

Informace o autorovi:

Valery V. Frisk, docent, Ph.D., Moskevská technická univerzita komunikací a informatiky, Moskva, Rusko

Tsygankov, A. V. Metody přenosu elektřiny pomocí bezdrátových metod / A. V. Tsygankov, B. E. Kivenko, D. K. Berezovsky. — Text: bezprostřední // Mladý vědec. — 2020. — Č. 42 (332). — S. 19-23. — URL: https://moluch.ru/archive/332/74121/ (datum přístupu: 18.11.2023. XNUMX. XNUMX).

V článku autoři hovoří o metodách bezdrátového přenosu elektřiny a sestavují dvě zařízení schopná přenášet elektřinu a elektrostatické záření.

Klíčová slova: bezdrátový přenos energie, zařízení, elektromagnetický impuls, střídavý proud, SWER, přenos energie.

Objevy, které přispěly k vytvoření technologií bezdrátového přenosu energie, byly objeveny již ve XNUMX. století. Ale tyto objevy našly široké uplatnění až v XNUMX. století. A v naší době je technologie bezdrátových sítí současností a budoucností ve vědě a každodenním životě. Bezdrátové technologie mohou nejen zlepšit život lidstva, ale také vyřešit spoustu ekologických problémů souvisejících se zdroji planety Země a znečištěním ekosystému.

Účel práce: zjistit, jaké typy bezdrátového přenosu energie existují a zjistit, jak fungují.

V této metodě je vysílač a přijímač (obr. 1). Vysílač vysílá ultrazvuk; přijímač zase přeměnil slyšitelný ultrazvuk na elektřinu [2]. Přenášené napětí dosáhlo 8 voltů na vzdálenost 7–10 metrů. V tomto případě musí být mezi přijímačem a vysílačem přímá viditelnost. Bylo prokázáno, že používané ultrazvukové frekvence nemají na člověka žádný vliv. Použití přenosu elektrické energie pomocí ultrazvuku není možné ani praktické kvůli omezením v mnoha zemích, nízké účinnosti a vysokým nákladům na zařízení.

Rýže. 1. Příklad fungování ultrazvukového způsobu přenosu elektřiny [2, s. 3]

Jedná se o nejjednodušší a jeden z prvních otevřených způsobů bezdrátového přenosu energie. Ale hlavní nevýhoda této metody spočívá ve způsobu, jakým funguje. Elektromagnetické funguje díky elektromagnetickým polím, která by se měla nacházet ve vzdálenosti asi jedné šestiny vlnové délky. Energie blízkého pole není zářivá, ale dochází k určitým ztrátám zářením. Existují také odporové ztráty. Když se sekundární vinutí oddálí od primárního, většina magnetického pole nedosáhne sekundárního vinutí. To znamená, že i na relativně krátké vzdálenosti se indukční vazba stává extrémně neúčinnou a plýtvá většinou přenášené energie.

Nejjednodušším příkladem fungování elektromagnetické indukce je transformátor (obr. 2). Transformátor má primární a sekundární vinutí, které nejsou přímo spojeny [3]. Hlavní funkcí transformátoru je zvýšit nebo snížit primární napětí. Příkladem jsou zařízení fungující na stejném principu: bezkontaktní nabíječky pro mobilní telefony a elektrické zubní kartáčky. Tuto metodu využívají i indukční vařiče.

Rýže. 2. Elektrický transformátor ↑↑↑ [3 str. 4]

Rezonance se také používá ke zlepšení elektromagnetické indukce. Rezonanční indukce funguje díky tomu, že vysílač a přijímač jsou naladěny na stejnou frekvenci, což umožňuje, aby proud byl ve formě elektromagnetické vlny, a ne ve formě elektromagnetického pole. Výkon lze dále zlepšit změnou průběhu řídicího proudu ze sinusového na nesinusový přechodový průběh. Běžnou aplikací rezonanční elektrodynamické indukce je nabíjení baterií přenosných zařízení, jako jsou přenosné počítače a mobilní telefony, lékařské implantáty a elektrická vozidla.

Elektrostatická nebo kapacitní vazba je průchod elektřiny dielektrikem. V praxi to vypadá, že proud je generován z elektrického pole, které je vytvořeno dvěma nebo více izolovanými deskami, uzly, elektrodami nebo svorkami vyvýšenými nad vodivou plochou. Vlastní indukce se získává z elektrického pole indukovaného v deskách střídavým proudem o vysokém potenciálu a frekvenci. Vzdálenost mezi dvěma elektrodami a napájeným zařízením vytváří potenciálový rozdíl. Nejznámějším a nejběžnějším příkladem použití elektrostatické indukce jsou bezdrátové lampy, které lze umístit kdekoli v rámci elektrického pole, které zdroj vytváří.

Při této metodě hrají hlavní roli při přenosu energie rádiové vlny. Přenos energie rádiových vln může být více směrový zvýšením vzdálenosti přenosu energie snížením vlnové délky elektromagnetického záření. Rectenna lze použít k přeměně mikrovlnné energie na elektřinu s účinností přesahující 95 %.

Výhodou této metody je, že za každého počasí se při přenosu této energie ztratí pouze 5 %, ale ta se musí nejprve přeměnit na mikrovlny a poté zpět na elektřinu. Ale už existuje speciální zařízení pro konverzi, tím je magnetron. Přenos energie pomocí mikrovln umožňuje přenášet energii na poměrně dlouhé vzdálenosti a nevyžaduje ani přímou viditelnost mezi přijímačem a vysílačem, ale také stojí za zmínku, že jak se dosah zvyšuje, náklady rostou s velikostí zařízení a vysokovýkonné mikrovlny mohou poškodit lidi a životní prostředí.

Tato metoda poskytuje dosti velký dosah a zároveň vyžaduje přímou viditelnost mezi přijímačem a vysílačem (obr. 3). Hlavní výhodou této metody je, že je vhodná pro použití jak malých výrobků, tak i větších, jako jsou satelity (obr. 4). Rovněž nedochází k žádnému vysokofrekvenčnímu rušení. Také, aby přijímač mohl přijímat energii, stačí na něj namířit laserový paprsek [4].

Tento způsob má i nevýhody, např. při přeměně nízkofrekvenčního elektromagnetického záření na vysokofrekvenční záření, což je světlo, je neúčinný. Reverzní konverze je také neúčinná, protože účinnost fotočlánků dosahuje pouze 40–50 %.

Dříve se přenos energie pomocí laseru (laserová instalace) prováděl pouze ve vojenském a leteckém průmyslu, ale nyní se tato metoda používá i v průmyslu, v zařízeních s nízkým výkonem [4]. Také přenos energie laseru není tolik závislý na difrakčním záření a vlastnosti laserů umožňují zvýšit výkon a přenosovou vzdálenost.

Rýže. 3. Příklad laserové metody přenosu elektřiny [4, s. 7]

Rýže. 4. Příklad laserové metody přenosu elektřiny ve vesmíru [4, s. 7]

Elektrický systém SWER (jeden vodič se zemním návratem) je založen na zemním proudu a jednom izolovaném vodiči. V nouzových situacích mohou vysokonapěťová stejnosměrná vedení pracovat v režimu SWER (obr. 5). Nahrazení izolovaného vodiče atmosférickou zpětnou vazbou pro přenos vysokého výkonu a vysokofrekvenčního střídavého proudu se stalo jednou z metod bezdrátového přenosu elektřiny. Kromě toho byla zkoumána možnost bezdrátového přenosu elektřiny pouze po zemi [5]. Elektrická vodivost země může sloužit k přenosu nízkofrekvenčního střídavého proudu, protože zemní odpor je mnohem nižší. Elektrostatická indukce dielektrických těles může nastat ve velkých ložiscích křemenného písku v zemi a podobně. Také střídavý proud může být přenášen vrstvami atmosféry. Proud protéká spodními vrstvami zemské atmosféry někde ve výšce 3,2 kilometru nad mořem. Stojí za zmínku, že paprsky ultrafialového záření lze použít k ionizaci atmosférických plynů, což vede k plazmovému vysokonapěťovému elektrickému vedení. V důsledku toho se vytvoří tok elektrického proudu, který jde do troposféry a přes ni do dalšího terminálu. Elektrická vodivost proudu vrstvami atmosféry je možná přímo díky plazmovému výboji v ionizované atmosféře Země.

Země je přirozený vodič, který tvoří jeden vodivý obvod. Zpětná smyčka prochází horní troposférou a spodní stratosférou ve výšce přibližně 7,2 km [5].

Rýže. 5. Schéma přenosu elektřiny pomocí elektrické vodivosti země [5, s.8].

1. Irodov I.E. t.3. Základní zákony elektromagnetismu. (7. vydání, 2009)
2. Irodov I.E. t.4. Základní zákony. Vlnové procesy. (1999)
3. Matveev A. N. (kurz obecné fyziky. Vol. 3) Elektřina a magnetismus. (1983.)
4. Savelyev I.V. Kurz obecné fyziky. T.2. Elektřina a magnetismus. Vlny. Optika. (2. vyd., 1982)
5. [Elektronický zdroj]. — přístupový odkaz: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Wireless_transmission_of_electricity

Základní pojmy (vygenerováno automaticky): SWER, přenos energie, bezdrátový přenos energie, sekundární vinutí, střídavý proud, elektrické pole, elektromagnetická indukce, elektrostatická indukce, bezdrátový přenos energie, přímá viditelnost.

Klíčová slova

zařízení, střídavý proud, bezdrátový přenos energie, elektromagnetický impuls, SWER, přenos energie

bezdrátový přenos energie, zařízení, elektromagnetický impuls, střídavý proud, SWER, přenos energie

Související články

„Smart grids“ Smart Grid je slibná budoucnost.

 vytváření systémů skladování vodíku energie a pokrytí nerovnoměrného zatížení.

Tento projekt vybudovat flexibilní elektrický sítě se staly spojovacím článkem pro

Chytré sítě jsou systémy převod energie z