Trådlösa kraftöverföringsmetoder

Lagen om samverkan mellan elektriska strömmar, upptäckt av Andre Marie Ampere 1820, lägger grunden för vidareutvecklingen av vetenskapen om elektricitet och magnetism. Efter 11 år konstaterade Michael Faraday experimentellt att ett växlande magnetfält genererat av en elektrisk ström kan inducera en elektrisk ström i en annan ledare. Så det skapades första elektriska transformator.

År 1864 systematiserade James Clerk Maxwell slutligen Faradays experimentella data och gav dem formen av exakta matematiska ekvationer, tack vare vilken grunden för klassisk elektrodynamik skapades, eftersom dessa ekvationer beskrev förhållandet mellan det elektromagnetiska fältet och elektriska strömmar och laddningar, och konsekvensen av detta borde vara förekomsten av elektromagnetiska vågor.

1888 bekräftade Heinrich Hertz experimentellt förekomsten av elektromagnetiska vågor som förutspåddes av Maxwell. Hans gnistsändare med en hackare baserad på en Rumkorff-spole kunde producera elektromagnetiska vågor med en frekvens av upp till 0,5 gigahertz, vilket kunde tas emot av flera mottagare inställda i resonans med sändaren.

Mottagarna kunde placeras på ett avstånd av upp till 3 meter, och när en gnista inträffade i sändaren dök det också upp gnistor i mottagarna. Så hölls första experiment på trådlös överföring av elektrisk energi med hjälp av elektromagnetiska vågor.

1891 Nikola Teslamedan han studerar växelströmmar för högspänning och hög frekvens, kommer han till slutsatsen att det är oerhört viktigt att välja både våglängden och driftspänningen för sändaren för specifika ändamål, och det är inte nödvändigt att göra frekvensen för hög.

Forskaren konstaterar att den nedre gränsen för frekvenser och spänningar vid vilken tidpunkt han kunde uppnå bästa resultat är från 15 000 till 20 000 fluktuationer per sekund med en potential på 20 000 volt. Tesla fick en högfrekvens- och högspänningsström med hjälp av en oscillerande urladdning av en kondensator (se - Tesla Transformer). Han noterade att denna typ av elektrisk sändare är lämplig för både produktion av ljus och för överföring av elektricitet för produktion av ljus.

Under perioden 1891 till 1894 visade forskaren upprepade gånger trådlös överföring och glöd av vakuumrör i ett högfrekvent elektrostatiskt fält, medan han noterade att energin i det elektrostatiska fältet absorberas av lampan, omvandlas till ljus och den elektromagnetiska fältenergin som används för elektromagnetisk induktion för att få en liknande Resultatet återspeglas huvudsakligen och endast en liten del av det omvandlas till ljus.

Även om man använder resonans vid överföring med hjälp av en elektromagnetisk våg, kan en betydande mängd elektrisk energi inte överföras, hävdade forskaren. Hans mål under denna arbetsperiod var att överföra exakt en stor mängd elektrisk energi trådlöst.

Fram till 1897, parallellt med Teslas arbete, genomfördes forskning om elektromagnetiska vågor av: Jagdish Boche i Indien, Alexander Popov i Ryssland och Guglielmo Marconi i Italien.

Efter Teslas offentliga föreläsningar talar Jagdish Bose i november 1894 i Calcutta med en demonstration av trådlös överföring av elektricitet, där han tänder krut, överför elektrisk energi på avstånd.

Efter Boche, nämligen den 25 april 1895, sände Alexander Popov med Morse-kod det första radiomeddelandet, och detta datum (7 maj i en ny stil) firas nu årligen i Ryssland som radiodag.

År 1896 visade Marconi, som anlände till Storbritannien, sin apparat genom att sända en signal 1,5 kilometer från taket på postkontorbyggnaden i London till en annan byggnad med Morse-kod.Därefter förbättrade han sin uppfinning och lyckades sända en signal längs Salisbury Plain redan på ett avstånd av 3 kilometer.

Tesla 1896 sänder och tar emot framgångsrikt signaler på ett avstånd mellan sändaren och mottagaren på cirka 48 kilometer. Men hittills har ingen av forskarna lyckats överföra en betydande mängd elektrisk energi på ett stort avstånd.

Tesla experimenterade i Colorado Springs 1899 och skriver: "Induktionsmetodens misslyckande verkar stort jämfört med metoden att spänna jordens och luftens laddning." Detta kommer att vara början på en forskares forskning som syftar till att överföra el över stora avstånd utan att använda kablar. I januari 1900 kommer Tesla att notera i sin dagbok om den framgångsrika överföringen av energi till spolen, "transporterad långt bort i fältet" från vilken lampan strömförts.

Och forskarens mest storslagna framgång blir lanseringen den 15 juni 1903 av Vordencliff-tornet på Long Island, utformat för att överföra elektrisk energi över ett betydande avstånd i stora mängder utan ledningar. Den jordade sekundära lindningen av den resonanta transformatorn, toppad av en kopparsfärisk kupol, var tänkt att väcka en laddning av jord och ledande luftlager för att bli ett element i en stor resonanskrets.

Så forskaren lyckades driva 200 lampor på 50 watt på ett avstånd av cirka 40 kilometer från sändaren. Men på grundval av ekonomisk genomförbarhet stoppades finansieringen av projektet av Morgan, som från början investerade pengar i projektet för att få trådlös kommunikation och överföra gratis energi i industriell skala till avstånd, som en affärsman, kategoriskt inte passade honom. 1917 förstördes tornet, utformat för trådlös överföring av elektrisk energi.

Läs mer om experimenten med Nikola Tesla här:Resonansmetod för trådlös överföring av elektrisk energi av Nikola Tesla

Mycket senare, från 1961 till 1964, experterade en expert inom mikrovågselektronik, William Brown, i USA med mikrovågsenergiöverföringsvägar.

1964 testade han först en enhet (helikoptermodell) som kan ta emot och använda mikrovågsenergi i form av likström, tack vare en antenngrupp bestående av halvvågsdipoler, som var och en är laddad med mycket effektiva Schottky-dioder. År 1976 överförde William Brown mikrovågseffekt på 30 kW till ett avstånd på 1,6 km med en effektivitet som översteg 80%.

Under 2007 kunde ett forskarteam vid Massachusetts Institute of Technology under ledning av professor Marina Solyachich sända trådlöst energi till ett avstånd av 2 meter. Den överförda kraften var tillräcklig för att driva en 60 watts glödlampa.

I hjärtat av deras teknik (kallas WiTricity) ligger fenomenet elektromagnetisk resonans. Sändaren och mottagaren är två kopparspolar med en diameter på 60 cm som resonerar vid samma frekvens. Sändaren är ansluten till en energikälla och mottagaren är ansluten till en glödlampa. Kretsarna är inställda på en frekvens på 10 MHz. Mottagaren får i detta fall endast 40-45% av den överförda elen.

Ungefär samma tid demonstrerade Intel en liknande teknik för trådlös kraftöverföring.

2010 presenterade Haier Group, en kinesisk tillverkare av hushållsapparater, på CES 2010 sin unika produkt - en helt trådlös LCD-TV baserad på denna teknik.

Läs också om detta ämne:Qi Electronic Power Wireless Standard