La transmisión inalámbrica para el suministro de electricidad tiene la capacidad de ofrecer importantes avances en industrias y aplicaciones que dependen del contacto físico del conector. A su vez, puede ser poco fiable y conducir al fracaso. La transmisión de electricidad inalámbrica fue demostrada por primera vez por Nikola Tesla en la década de 1890. Sin embargo, solo en la última década la tecnología se ha utilizado hasta el punto en que ofrece beneficios reales y tangibles para aplicaciones del mundo real. En particular, el desarrollo de un sistema de energía inalámbrica resonante para el mercado de productos electrónicos de consumo ha demostrado que la carga inductiva brinda nuevos niveles de comodidad a millones de dispositivos cotidianos.
El poder en cuestión se conoce comúnmente por muchos términos. Incluyendo transmisión inductiva, comunicación, red inalámbrica resonante y retorno de la misma tensión. Cada una de estas condiciones describe esencialmente el mismo proceso fundamental. Transmisión inalámbrica de electricidad o potencia desde una fuente de alimentación a voltaje de carga sin conectores a través de un espacio de aire. La base son dos bobinas.- transmisor y receptor. El primero es energizado por una corriente alterna para generar un campo magnético, que a su vez induce un voltaje en el segundo.
Cómo funciona el sistema en cuestión
Los fundamentos de la energía inalámbrica involucran la distribución de energía desde un transmisor a un receptor a través de un campo magnético oscilante. Para lograr esto, la corriente continua suministrada por la fuente de alimentación se convierte en corriente alterna de alta frecuencia. Con electrónica especialmente diseñada integrada en el transmisor. La corriente alterna activa una bobina de alambre de cobre en el dispensador, que genera un campo magnético. Cuando el segundo devanado (receptor) se coloca muy cerca. El campo magnético puede inducir una corriente alterna en la bobina receptora. La electrónica del primer dispositivo vuelve a convertir la CA en CC, lo que se convierte en el consumo de energía.
Esquema de transmisión de energía inalámbrica
El voltaje de "red" se convierte en una señal de CA, que luego se envía a la bobina del transmisor a través de un circuito electrónico. Fluyendo a través del devanado del distribuidor, induce un campo magnético. A su vez, puede propagarse a la bobina receptora, que está relativamente cerca. El campo magnético genera entonces una corriente que fluye a través del devanado del dispositivo receptor. El proceso por el cual la energía se distribuye entre las bobinas transmisora y receptora también se conoce como acoplamiento magnético o resonante. Y se logra con la ayuda de ambos devanados operando a la misma frecuencia. La corriente que fluye en la bobina del receptor,convertido a CC por el circuito del receptor. Luego se puede usar para alimentar el dispositivo.
Qué significa resonancia
La distancia a la que se puede transmitir energía (o potencia) aumenta si las bobinas del transmisor y del receptor resuenan a la misma frecuencia. Al igual que un diapasón, oscila a cierta altura y puede alcanzar su máxima amplitud. Se refiere a la frecuencia a la que un objeto vibra naturalmente.
Ventajas de la transmisión inalámbrica
¿Cuáles son los beneficios? Ventajas:
- reduce los costos asociados con el mantenimiento de conectores rectos (por ejemplo, en un anillo deslizante industrial tradicional);
- mayor comodidad para cargar dispositivos electrónicos comunes;
- transferencia segura a aplicaciones que deben permanecer selladas herméticamente;
- la electrónica se puede ocultar por completo, lo que reduce el riesgo de corrosión debido a elementos como el oxígeno y el agua;
- fuente de alimentación confiable y constante para equipos industriales rotativos de alta movilidad;
- garantiza una transmisión de energía confiable a sistemas críticos en entornos húmedos, sucios y en movimiento.
Independientemente de la aplicación, la eliminación de la conexión física proporciona una serie de ventajas sobre los conectores de alimentación por cable tradicionales.
Eficiencia de la transferencia de energía en cuestión
La eficiencia general de un sistema de energía inalámbrico es el factor más importante para determinar suactuación. La eficiencia del sistema mide la cantidad de energía transferida entre la fuente de energía (es decir, el tomacorriente de pared) y el dispositivo receptor. Esto, a su vez, determina aspectos como la velocidad de carga y el rango de propagación.
Los sistemas de comunicación inalámbrica varían en su nivel de eficiencia en función de factores como la configuración y el diseño de la bobina y la distancia de transmisión. Un dispositivo menos eficiente generará más emisiones y dará como resultado que pase menos energía a través del dispositivo receptor. Por lo general, las tecnologías de transmisión de energía inalámbrica para dispositivos como teléfonos inteligentes pueden alcanzar un rendimiento del 70 %.
Cómo se mide el rendimiento
Es decir, como la cantidad de energía (en porcentaje) que se transmite desde la fuente de energía al dispositivo receptor. Es decir, la transmisión de energía inalámbrica para un teléfono inteligente con una eficiencia del 80 % significa que el 20 % de la energía de entrada se pierde entre el tomacorriente y la batería del dispositivo que se está cargando. La fórmula para medir la eficiencia del trabajo es: rendimiento=salida de CC dividida por la entrada, multiplique el resultado por 100%.
Transmisión inalámbrica de electricidad
La energía se puede distribuir a través de la red considerada a través de casi todos los materiales no metálicos, incluidos, entre otros. Estos son sólidos como madera, plástico, textiles, vidrio y ladrillos, así como gases y líquidos. Cuando el metal oUn material eléctricamente conductor (es decir, fibra de carbono) se coloca muy cerca de un campo electromagnético, el objeto absorbe energía de él y, como resultado, se calienta. Esto, a su vez, afecta la eficiencia del sistema. Así es como funciona la cocina por inducción, por ejemplo, la transferencia de energía ineficiente de la placa genera calor para cocinar.
Para crear un sistema de transmisión de energía inalámbrica, debe volver a los orígenes del tema. O más bien, al exitoso científico e inventor Nikola Tesla, quien creó y patentó un generador que puede tomar energía sin varios conductores materialistas. Entonces, para implementar un sistema inalámbrico, es necesario ensamblar todos los elementos y partes importantes, como resultado, se implementará una pequeña bobina de Tesla. Este es un dispositivo que crea un campo eléctrico de alto voltaje en el aire que lo rodea. Tiene una pequeña potencia de entrada, proporciona transmisión de energía inalámbrica a distancia.
Una de las formas más importantes de transferir energía es el acoplamiento inductivo. Se utiliza principalmente para campo cercano. Se caracteriza por el hecho de que cuando la corriente pasa por un cable, se induce un voltaje en los extremos de otro. La transferencia de energía se realiza por reciprocidad entre los dos materiales. Un ejemplo común es un transformador. La transferencia de energía de microondas, como idea, fue desarrollada por William Brown. Todo el concepto implica convertir la energía de CA en energía de RF y transmitirla a través del espacio y volver apotencia variable en el receptor. En este sistema, el voltaje se genera utilizando fuentes de energía de microondas. como klystron. Y esta potencia se transmite a la antena transmisora a través de la guía de ondas, que protege de la potencia reflejada. Así como un sintonizador que empareja la impedancia de la fuente de microondas con otros elementos. La sección de recepción consta de una antena. Acepta potencia de microondas y un circuito de adaptación de impedancia y un filtro. Esta antena receptora, junto con el dispositivo rectificador, puede ser un dipolo. Corresponde a la señal de salida con una alerta sonora similar a la de la unidad rectificadora. El bloque del receptor también consta de una sección similar que consta de diodos que se utilizan para convertir la señal en una alerta de CC. Este sistema de transmisión utiliza frecuencias entre 2 GHz y 6 GHz.
Transmisión inalámbrica de electricidad con la ayuda del conductor de Brovin, quien implementó el generador usando oscilaciones magnéticas similares. La conclusión es que este dispositivo funcionó gracias a tres transistores.
Uso de un rayo láser para transmitir potencia en forma de energía luminosa, que se convierte en energía eléctrica en el extremo receptor. El material en sí se alimenta directamente de fuentes como el sol o cualquier generador de electricidad. Y, en consecuencia, implementa una luz focalizada de alta intensidad. El tamaño y la forma del haz están determinados por el conjunto de ópticas. Y esta luz láser transmitida es recibida por células fotovoltaicas, que la convierten en señales eléctricas. Él suele usarCables de fibra óptica para transmisión. Al igual que con el sistema básico de energía solar, el receptor utilizado en la propagación basada en láser es un conjunto de células fotovoltaicas o un panel solar. Ellos, a su vez, pueden convertir la luz monocromática incoherente en electricidad.
Características esenciales del dispositivo
El poder de la bobina de Tesla reside en un proceso llamado inducción electromagnética. Es decir, el campo cambiante crea potencial. Hace fluir la corriente. Cuando la electricidad fluye a través de una bobina de alambre, genera un campo magnético que llena el área alrededor de la bobina de cierta manera. A diferencia de otros experimentos de alto voltaje, la bobina de Tesla ha resistido muchas pruebas y pruebas. El proceso fue bastante laborioso y largo, pero el resultado fue exitoso y, por lo tanto, fue patentado con éxito por el científico. Puede crear una bobina de este tipo en presencia de ciertos componentes. Se requerirán los siguientes materiales para la implementación:
- longitud 30 cm PVC (cuanto más mejor);
- hilo de cobre esm altado (hilo secundario);
- tablero de abedul para la base;
- 2222Un transistor;
- cable de conexión (primario);
- resistencia 22 kΩ;
- interruptores y cables de conexión;
- Batería de 9 voltios.
Etapas de implementación del dispositivo Tesla
Primero debe colocar una pequeña ranura en la parte superior de la tubería para envolver un extremo del cablealrededor. Enrolle la bobina lentamente y con cuidado, teniendo cuidado de no superponer los cables ni crear espacios. Este paso es la parte más difícil y tediosa, pero el tiempo invertido dará una bobina muy buena y de muy alta calidad. Cada 20 vueltas más o menos, se colocan anillos de cinta adhesiva alrededor del devanado. Actúan como una barrera. En caso de que la bobina comience a desenredarse. Cuando haya terminado, envuelva con cinta gruesa la parte superior e inferior del devanado y rocíelo con 2 o 3 capas de esm alte.
Entonces necesita conectar la batería primaria y secundaria a la batería. Después, encienda el transistor y la resistencia. El devanado más pequeño es el primario y el devanado más largo es el secundario. Opcionalmente puede instalar una esfera de aluminio encima de la tubería. Además, conecte el extremo abierto del secundario al añadido, que actuará como antena. Se debe tener cuidado de no tocar el dispositivo secundario cuando se enciende.
Existe riesgo de incendio si lo vende usted mismo. Debe activar el interruptor, instalar una lámpara incandescente junto al dispositivo de transmisión de energía inalámbrica y disfrutar del espectáculo de luces.
Transmisión inalámbrica mediante sistema de energía solar
Las configuraciones tradicionales de distribución de energía por cable generalmente requieren cables entre los dispositivos distribuidos y las unidades de consumo. Esto crea muchas restricciones ya que el costo del sistemacostos de cables Pérdidas incurridas en la transmisión. Así como los residuos en la distribución. La resistencia de la línea de transmisión por sí sola provoca una pérdida de alrededor del 20-30 % de la energía generada.
Uno de los sistemas inalámbricos de transmisión de energía más modernos se basa en la transmisión de energía solar mediante un horno de microondas o un rayo láser. El satélite se coloca en órbita geoestacionaria y consta de células fotovoltaicas. Convierten la luz solar en corriente eléctrica, que se utiliza para alimentar un generador de microondas. Y, en consecuencia, se da cuenta del poder de las microondas. Este voltaje se transmite mediante comunicación por radio y se recibe en la estación base. Es una combinación de antena y rectificador. Y se convierte de nuevo en electricidad. Requiere alimentación de CA o CC. El satélite puede transmitir hasta 10 MW de potencia RF.
Cuando se habla de un sistema de distribución de CC, incluso eso es imposible. Ya que requiere de un conector entre la fuente de alimentación y el dispositivo. Existe tal imagen: el sistema está completamente desprovisto de cables, donde puede obtener alimentación de CA en los hogares sin ningún dispositivo adicional. Donde es posible cargar tu teléfono móvil sin tener que conectarlo físicamente a la toma de corriente. Por supuesto, tal sistema es posible. Y muchos investigadores modernos están tratando de crear algo modernizado, mientras estudian el papel del desarrollo de nuevos métodos de transmisión inalámbrica de electricidad a distancia. Aunque, desde el punto de vista del componente económico, para los estados esto no seráes bastante rentable si tales dispositivos se introducen en todas partes y reemplazan la electricidad estándar con electricidad natural.
Orígenes y ejemplos de sistemas inalámbricos
Este concepto no es realmente nuevo. Toda esta idea fue desarrollada por Nicholas Tesla en 1893. Cuando desarrolló un sistema de iluminación de tubos de vacío utilizando técnicas de transmisión inalámbrica. Es imposible imaginar que el mundo exista sin varias fuentes de carga, que se expresan en forma material. Hacer posible que los teléfonos móviles, los robots domésticos, los reproductores de MP3, las computadoras, las computadoras portátiles y otros dispositivos portátiles se carguen solos, sin conexiones adicionales, liberando a los usuarios de cables constantes. Algunos de estos dispositivos pueden incluso no requerir una gran cantidad de elementos. La historia de la transmisión inalámbrica de energía es bastante rica y, principalmente, gracias a los desarrollos de Tesla, Volta, etc. Pero, hoy en día, solo quedan datos en la ciencia física.
El principio básico es convertir la alimentación de CA en voltaje de CC usando rectificadores y filtros. Y luego, en el retorno al valor original a alta frecuencia utilizando inversores. Esta energía de CA de bajo voltaje y alta oscilación luego pasa del transformador primario al secundario. Convertido a voltaje DC usando un rectificador, filtro y regulador. La señal de CA se vuelve directagracias al sonido de la corriente. Además de utilizar la sección del puente rectificador. La señal de CC recibida pasa a través de un devanado de retroalimentación que actúa como un circuito oscilador. Al mismo tiempo, obliga al transistor a conducirlo hacia el convertidor primario en la dirección de izquierda a derecha. Cuando la corriente pasa a través del devanado de retroalimentación, la corriente correspondiente fluye hacia el lado primario del transformador de derecha a izquierda.
Así es como funciona el método ultrasónico de transferencia de energía. La señal se genera a través del sensor para ambos semiciclos de la alerta de CA. La frecuencia del sonido depende de los indicadores cuantitativos de las vibraciones de los circuitos generadores. Esta señal de CA aparece en el devanado secundario del transformador. Y cuando está conectado al transductor de otro objeto, el voltaje de CA es de 25 kHz. Aparece una lectura a través de él en un transformador reductor.
Este voltaje de CA es igualado por un puente rectificador. Y luego filtrado y regulado para obtener una salida de 5V para impulsar el LED. El voltaje de salida de 12 V del capacitor se usa para alimentar el motor del ventilador de CC para hacerlo funcionar. Entonces, desde el punto de vista de la física, la transmisión de electricidad es un área bastante desarrollada. Sin embargo, como muestra la práctica, los sistemas inalámbricos no están completamente desarrollados ni mejorados.
