Elektr energiyasini etkazib berish uchun simsiz uzatish ulagichning jismoniy aloqasiga bog'liq bo'lgan sanoat va ilovalarda katta yutuqlarni taqdim etish qobiliyatiga ega. Bu, o'z navbatida, ishonchsiz bo'lishi va muvaffaqiyatsizlikka olib kelishi mumkin. Simsiz elektr energiyasini uzatish birinchi marta 1890-yillarda Nikola Tesla tomonidan namoyish etilgan. Biroq, faqat so'nggi o'n yil ichida texnologiya haqiqiy dunyo ilovalari uchun haqiqiy, aniq foyda keltiradigan darajada qo'llanildi. Xususan, maishiy elektronika bozori uchun rezonansli simsiz quvvat tizimining ishlab chiqilishi induktiv zaryadlash millionlab kundalik qurilmalarga yangi darajadagi qulayliklarni olib kelishini ko‘rsatdi.
Koʻrib chiqilayotgan kuch odatda koʻplab atamalar bilan maʼlum. Shu jumladan induktiv uzatish, aloqa, rezonans simsiz tarmoq va bir xil kuchlanish qaytishi. Ushbu shartlarning har biri mohiyatan bir xil asosiy jarayonni tavsiflaydi. Havo bo'shlig'i orqali ulagichlarsiz elektr yoki quvvat manbaidan yuk kuchlanishiga simsiz uzatish. Asos - ikkita rulon- uzatuvchi va qabul qiluvchi. Birinchisi magnit maydon hosil qilish uchun o'zgaruvchan tok bilan quvvatlanadi, bu esa o'z navbatida ikkinchisida kuchlanishni keltirib chiqaradi.
Koʻrilayotgan tizim qanday ishlaydi
Simsiz quvvat asoslari quvvatni uzatuvchidan qabul qiluvchiga tebranuvchi magnit maydon orqali taqsimlashni o'z ichiga oladi. Bunga erishish uchun quvvat manbai tomonidan ta'minlangan to'g'ridan-to'g'ri oqim yuqori chastotali o'zgaruvchan tokga aylanadi. Transmitterga o'rnatilgan maxsus ishlab chiqilgan elektronika bilan. O'zgaruvchan tok dispenserdagi mis simli lasanni faollashtiradi, bu esa magnit maydon hosil qiladi. Ikkinchi (qabul qiluvchi) o'rash yaqin joyga qo'yilganda. Magnit maydon qabul qiluvchi bobinda o'zgaruvchan tokni keltirib chiqarishi mumkin. Birinchi qurilmadagi elektronika keyin o'zgaruvchan tokni doimiy tokka aylantiradi, bu esa quvvat sarfiga aylanadi.
Simsiz quvvat uzatish sxemasi
"Tarmoq" kuchlanishi o'zgaruvchan tok signaliga aylanadi, so'ngra elektron zanjir orqali uzatuvchi bobinga yuboriladi. Distribyutorning o'rashidan oqib o'tib, magnit maydonni keltirib chiqaradi. U, o'z navbatida, nisbiy yaqinlikdagi qabul qiluvchi bobinga tarqalishi mumkin. Keyin magnit maydon qabul qiluvchi qurilmaning o'rashidan o'tadigan oqim hosil qiladi. Energiyani uzatuvchi va qabul qiluvchi bobinlar o'rtasida taqsimlash jarayoni magnit yoki rezonansli birikma deb ham ataladi. Va bunga bir xil chastotada ishlaydigan ikkala sariqning yordami bilan erishiladi. Qabul qiluvchi lasanda oqayotgan oqim,qabul qiluvchi sxemasi orqali doimiy tokga aylantiriladi. Keyin u qurilmani quvvatlantirish uchun ishlatilishi mumkin.
Rezonans nimani anglatadi
Energiya (yoki quvvat) uzatilishi mumkin boʻlgan masofa, uzatuvchi va qabul qiluvchi bobinlar bir xil chastotada rezonanslashsa ortadi. Xuddi tyuning vilka ma'lum bir balandlikda tebranadi va maksimal amplitudaga erisha oladi. Bu ob'ektning tabiiy tebranish chastotasiga ishora qiladi.
Simsiz uzatishning afzalliklari
Foydalari qanday? Ijobiy tomonlari:
- toʻgʻri konnektorlarni saqlash bilan bogʻliq xarajatlarni kamaytiradi (masalan, anʼanaviy sanoat slip halqasida);
- umumiy elektron qurilmalarni zaryadlash uchun qulayroq;
- germetik yopiq qolishi kerak boʻlgan ilovalarga xavfsiz uzatish;
- elektronika butunlay yashirilishi mumkin, bu kislorod va suv kabi elementlar tufayli korroziya xavfini kamaytiradi;
- aylanuvchi, yuqori harakatlanuvchi sanoat uskunalari uchun ishonchli va doimiy quvvat manbai;
- nam, iflos va harakatlanuvchi muhitda muhim tizimlarga ishonchli quvvat uzatilishini ta'minlaydi.
Ilovadan qat'i nazar, jismoniy ulanishni yo'q qilish an'anaviy kabel quvvat ulagichlariga nisbatan bir qator afzalliklarni beradi.
Koʻrilayotgan energiya uzatish samaradorligi
Simsiz quvvat tizimining umumiy samaradorligi uni aniqlashda eng muhim omil hisoblanadiishlash. Tizim samaradorligi quvvat manbai (masalan, devor rozetkasi) va qabul qiluvchi qurilma o'rtasida uzatiladigan quvvat miqdorini o'lchaydi. Bu, o'z navbatida, zaryadlash tezligi va tarqalish diapazoni kabi jihatlarni aniqlaydi.
Simsiz aloqa tizimlari lasan konfiguratsiyasi va dizayni, uzatish masofasi kabi omillarga qarab samaradorlik darajasida farqlanadi. Kamroq samarali qurilma ko'proq emissiya hosil qiladi va qabul qiluvchi qurilma orqali kamroq quvvat o'tishiga olib keladi. Odatda smartfonlar kabi qurilmalar uchun simsiz quvvat uzatish texnologiyalari unumdorligi 70% ga yetishi mumkin.
Umumdorlik qanday o'lchanadi
Manosi, quvvat manbaidan qabul qiluvchi qurilmaga uzatiladigan quvvat miqdori (foizda). Ya'ni, 80% samaradorlikka ega bo'lgan smartfon uchun simsiz quvvatni uzatish, zaryadlangan gadjet uchun devor rozetkasi va batareya o'rtasida kirish quvvatining 20% yo'qolishini anglatadi. Ish samaradorligini o'lchash formulasi: ishlash=DC chiqishi kirishga bo'linadi, natijani 100% ga ko'paytiring.
Elektr energiyasini simsiz uzatish
Quvvat koʻrib chiqilayotgan tarmoq orqali deyarli barcha metall boʻlmagan materiallar, shu jumladan, lekin ular bilan cheklanmagan holda taqsimlanishi mumkin. Bu yog'och, plastmassa, to'qimachilik, shisha va g'isht kabi qattiq moddalar, shuningdek, gazlar va suyuqliklardir. Qachon metall yokiElektr o'tkazuvchan material (ya'ni, uglerod tolasi) elektromagnit maydonga yaqin joyda joylashtiriladi, ob'ekt undan quvvat oladi va natijada qiziydi. Bu, o'z navbatida, tizimning samaradorligiga ta'sir qiladi. Induksion pishirish shunday ishlaydi, masalan, pechdan quvvatning samarasiz o‘tkazilishi pishirish uchun issiqlik hosil qiladi.
Simsiz quvvat uzatish tizimini yaratish uchun mavzuning kelib chiqishiga qaytishingiz kerak. To'g'rirog'i, turli materialistik o'tkazgichlarsiz quvvat oladigan generatorni yaratgan va patentlagan muvaffaqiyatli olim va ixtirochi Nikola Teslaga. Shunday qilib, simsiz tizimni amalga oshirish uchun barcha muhim elementlar va qismlarni yig'ish kerak, natijada kichik Tesla bobini amalga oshiriladi. Bu uning atrofidagi havoda yuqori kuchlanishli elektr maydonini yaratadigan qurilma. U kichik kirish quvvatiga ega, masofadan simsiz quvvat uzatishni taʼminlaydi.
Energiyani uzatishning eng muhim usullaridan biri bu induktiv ulanishdir. U asosan yaqin dala uchun ishlatiladi. Bu oqim bir simdan o'tganda, boshqasining uchida kuchlanish paydo bo'lishi bilan tavsiflanadi. Quvvatni uzatish ikki material o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik orqali amalga oshiriladi. Umumiy misol - transformator. Mikroto'lqinli energiyani uzatish g'oya sifatida Uilyam Braun tomonidan ishlab chiqilgan. Butun kontseptsiya AC quvvatini RF quvvatiga aylantirishni va uni kosmosda va qaytadan uzatishni o'z ichiga oladiqabul qilgichdagi o'zgaruvchan quvvat. Ushbu tizimda kuchlanish mikroto'lqinli energiya manbalari yordamida ishlab chiqariladi. Klystron kabi. Va bu quvvat uzatuvchi antennaga to'lqin uzatuvchi orqali uzatiladi, bu esa aks ettirilgan quvvatdan himoya qiladi. Shuningdek, boshqa elementlar bilan mikroto'lqinli manbaning impedansiga mos keladigan tyuner. Qabul qiluvchi qism antennadan iborat. U mikroto'lqinli quvvatni va empedansga mos keladigan sxemani va filtrni qabul qiladi. Ushbu qabul qiluvchi antenna rektifikator bilan birgalikda dipol bo'lishi mumkin. Rektifikator blokining o'xshash ovozli ogohlantirishi bilan chiqish signaliga mos keladi. Qabul qiluvchi blok, shuningdek, signalni doimiy oqim signaliga aylantirish uchun ishlatiladigan diodlardan tashkil topgan shunga o'xshash qismdan iborat. Bu uzatish tizimi 2 gigagertsli va 6 gigagertsli chastotalardan foydalanadi.
Shunday magnit tebranishlar yordamida generatorni amalga oshirgan Brovin haydovchisi yordamida elektr energiyasini simsiz uzatish. Xulosa shuki, bu qurilma uchta tranzistor tufayli ishladi.
Qabul qiluvchi uchida elektr energiyasiga aylanadigan yorug'lik energiyasi shaklida quvvatni uzatish uchun lazer nuridan foydalanish. Materialning o'zi to'g'ridan-to'g'ri quyosh yoki har qanday elektr generatori kabi manbalar yordamida quvvatlanadi. Va shunga ko'ra, yuqori intensivlikdagi yo'n altirilgan nurni amalga oshiradi. Nurning o'lchami va shakli optika to'plami bilan belgilanadi. Va bu uzatilgan lazer nuri fotovoltaik hujayralar tomonidan qabul qilinadi va uni elektr signallariga aylantiradi. U odatda foydalanadiuzatish uchun optik tolali kabellar. Asosiy quyosh energiyasi tizimida bo'lgani kabi, lazer asosidagi tarqalishda ishlatiladigan qabul qiluvchi fotovoltaik hujayralar yoki quyosh panelidir. Ular, o'z navbatida, kogerent bo'lmagan monoxromatik yorug'likni elektrga aylantira oladi.
Qurilmaning asosiy xususiyatlari
Tesla bobinining kuchi elektromagnit induksiya deb ataladigan jarayonda yotadi. Ya'ni, o'zgaruvchan maydon salohiyatni yaratadi. U oqim oqimini ta'minlaydi. Elektr toki simli g' altakdan oqib o'tganda, magnit maydon hosil bo'lib, u sariq atrofidagi maydonni ma'lum bir tarzda to'ldiradi. Ba'zi boshqa yuqori kuchlanish tajribalaridan farqli o'laroq, Tesla bobini ko'plab sinov va sinovlarga dosh berdi. Jarayon juda mashaqqatli va uzoq davom etdi, ammo natija muvaffaqiyatli bo'ldi va shuning uchun olim tomonidan muvaffaqiyatli patentlangan. Muayyan komponentlar mavjudligida bunday lasan yaratishingiz mumkin. Amalga oshirish uchun quyidagi materiallar talab qilinadi:
- uzunligi 30 sm PVC (qanchalik ko'p bo'lsa, shuncha yaxshi);
- sirlangan mis sim (ikkilamchi sim);
- tayanch uchun qayin taxtasi;
- 2222A tranzistor;
- ulovchi (asosiy) sim;
- rezistor 22 kŌ;
- kalitlar va ulash simlari;
- 9 voltli batareya.
Tesla qurilmasini joriy etish bosqichlari
Avval simning bir uchini oʻrash uchun trubaning yuqori qismiga kichik teshik qoʻyishingiz kerak.atrofida. Bobinni asta-sekin va ehtiyotkorlik bilan o'rang, simlarni bir-biriga yopishtirmaslik yoki bo'shliqlar hosil qilmaslik uchun ehtiyot bo'ling. Bu bosqich eng qiyin va zerikarli qismdir, lekin sarflangan vaqt juda yuqori sifatli va yaxshi lasan beradi. Har 20 ga yaqin burilishda, o'rash atrofida niqobli lenta halqalari joylashtiriladi. Ular to'siq vazifasini bajaradi. Agar lasan parchalana boshlagan bo'lsa. Tugatgandan so'ng, o'rashning yuqori va pastki qismlarini qalin lenta bilan o'rang va unga 2 yoki 3 qatlam emal seping.
Unda siz asosiy va ikkilamchi batareyani batareyaga ulashingiz kerak. Keyin - tranzistor va rezistorni yoqing. Kichikroq o'rash asosiy, uzunroq o'rash esa ikkilamchi hisoblanadi. Siz ixtiyoriy ravishda quvur ustiga alyuminiy sharni o'rnatishingiz mumkin. Bundan tashqari, ikkinchi darajali ochiq uchini antenna vazifasini bajaradigan qo'shilganiga ulang. Quvvat yoqilganda ikkilamchi qurilmaga tegmaslik uchun ehtiyot boʻlish kerak.
Oʻzingiz sotsangiz, yongʻin xavfi bor. Siz kalitni burishingiz, simsiz quvvat uzatish moslamasi yoniga cho'g'lanma lampani o'rnatishingiz va yorug'lik namoyishidan bahramand bo'lishingiz kerak.
Quyosh energiyasi tizimi orqali simsiz uzatish
An'anaviy simli quvvat taqsimoti konfiguratsiyasi odatda taqsimlangan qurilmalar va iste'molchi birliklari o'rtasida simlarni talab qiladi. Bu tizimning narxi sifatida juda ko'p cheklovlarni keltirib chiqaradikabel xarajatlari. Etkazishda etkazilgan zararlar. Shuningdek, tarqatishdagi chiqindilar. Elektr uzatish liniyasining qarshiligining o'zi ishlab chiqarilgan energiyaning taxminan 20-30% yo'qolishiga olib keladi.
Eng zamonaviy simsiz elektr uzatish tizimlaridan biri quyosh energiyasini mikroto'lqinli pech yoki lazer nurlari yordamida uzatishga asoslangan. Sun'iy yo'ldosh geostatsionar orbitaga joylashtirilgan va fotovoltaik elementlardan iborat. Ular quyosh nurini mikroto'lqinli generatorni quvvatlantirish uchun ishlatiladigan elektr tokiga aylantiradilar. Va shunga ko'ra, mikroto'lqinli pechlarning kuchini tushunadi. Bu kuchlanish radioaloqa yordamida uzatiladi va tayanch stansiyada qabul qilinadi. Bu antenna va rektifikatorning kombinatsiyasi. Va u yana elektr energiyasiga aylanadi. AC yoki DC quvvatini talab qiladi. Sun'iy yo'ldosh 10 MVt gacha chastotali quvvatni uzata oladi.
To'g'ridan-to'g'ri taqsimlash tizimi haqida gapirganda, bu ham mumkin emas. Chunki u quvvat manbai va qurilma o'rtasida ulagichni talab qiladi. Bunday rasm mavjud: tizim simlardan butunlay mahrum bo'lib, u erda qo'shimcha qurilmalarsiz uylarda AC quvvatini olishingiz mumkin. Mobil telefoningizni rozetkaga jismoniy ulanmasdan zaryadlash mumkin bo'lgan joyda. Albatta, bunday tizim mumkin. Va ko'plab zamonaviy tadqiqotchilar elektr energiyasini masofadan simsiz uzatishning yangi usullarini ishlab chiqish rolini o'rganib, modernizatsiya qilingan narsalarni yaratishga harakat qilmoqdalar. Garchi iqtisodiy tarkibiy qism nuqtai nazaridan, davlatlar uchun bu bo'lmaydiAgar bunday qurilmalar hamma joyda joriy qilinsa va standart elektr energiyasini tabiiy elektr energiyasiga almashtirsa, bu juda foydali.
Simsiz tizimlarning kelib chiqishi va misollari
Bu tushuncha aslida yangi emas. Bu butun g'oya 1893 yilda Nikolas Tesla tomonidan ishlab chiqilgan. U simsiz uzatish texnikasidan foydalangan holda vakuumli quvurlarni yoritish tizimini ishlab chiqqanida. Dunyoning moddiy shaklda ifodalangan turli zaryad manbalarisiz mavjudligini tasavvur qilib bo'lmaydi. Mobil telefonlar, uy robotlari, MP3 pleerlar, kompyuterlar, noutbuklar va boshqa tashiladigan gadjetlarni hech qanday qo‘shimcha ulanishlarsiz o‘z-o‘zidan quvvatlanishi, foydalanuvchilarni doimiy simlardan ozod qilish imkonini yaratish. Ushbu qurilmalarning ba'zilari hatto ko'p sonli elementlarni talab qilmasligi mumkin. Simsiz elektr uzatish tarixi juda boy va asosan Tesla, Volta va boshqalarning rivojlanishi tufayli. Ammo bugungi kunda u faqat fizika fanidagi ma'lumotlar bo'lib qolmoqda.
Asosiy printsip - rektifikatorlar va filtrlar yordamida AC quvvatini doimiy kuchlanishga aylantirish. Va keyin - invertorlar yordamida yuqori chastotada asl qiymatiga qaytishda. Bu past kuchlanishli, yuqori tebranishli AC quvvati keyin birlamchi transformatordan ikkilamchi transformatorga o'tkaziladi. Rektifikator, filtr va regulyator yordamida doimiy kuchlanishga aylantiriladi. AC signali to'g'ridan-to'g'ri bo'ladioqimning ovozi tufayli. Ko'prikni to'g'rilash qismini ishlatish bilan bir qatorda. Qabul qilingan shahar signali osilator pallasida ishlaydigan qayta aloqa o'rashidan o'tadi. Shu bilan birga, u tranzistorni chapdan o'ngga yo'nalishda asosiy konvertorga o'tkazishga majbur qiladi. Oqim qayta aloqa o'rashidan o'tganda, mos keladigan oqim transformatorning asosiy tomoniga o'ngdan chapga o'tadi.
Energiyani uzatishning ultratovush usuli shunday ishlaydi. Signal sensor orqali AC ogohlantirishning ikkala yarim tsikli uchun ishlab chiqariladi. Ovoz chastotasi generator davrlarining tebranishlarining miqdoriy ko'rsatkichlariga bog'liq. Ushbu AC signali transformatorning ikkilamchi o'rashida paydo bo'ladi. Va u boshqa ob'ektning transduseriga ulanganda, AC kuchlanish 25 kHz ni tashkil qiladi. Pastga tushiruvchi transformatorda u orqali ko'rsatkich paydo bo'ladi.
Bu AC kuchlanish ko'prik rektifikatori tomonidan tenglashtiriladi. Va keyin filtrlangan va LEDni boshqarish uchun 5V chiqishini olish uchun tartibga solingan. Kondensatordan chiqadigan 12V kuchlanish kuchlanishi doimiy fan motorini ishga tushirish uchun ishlatiladi. Shunday qilib, fizika nuqtai nazaridan, elektr energiyasini uzatish ancha rivojlangan sohadir. Biroq, amaliyot shuni ko'rsatadiki, simsiz tizimlar to'liq ishlab chiqilmagan va takomillashtirilmagan.
