Kablosuz güç aktarımı, elektrik enerjisinin bir sistemden diğerine elektromanyetik dalgalar aracılığıyla kablo veya herhangi bir fiziksel temas kullanılmadan aktarılması işlemidir.

Bu yazıda, kablosuz güç aktarımının nasıl çalıştığını veya teller kullanmadan elektriğin havadan aktarılmasını tartışıyoruz.

Bu teknolojiye zaten rastlamış olabilirsiniz ve birçok ilgili teoriler İnternette.

İnternet kavramı örnekler ve videolarla açıklayan bu tür makalelerle dolu olsa da okuyucu, teknolojiyi yöneten temel ilkeyi ve gelecekteki beklentilerini çoğunlukla anlamıyor.

Kablosuz Elektrik Transferi Nasıl Çalışır?

Bu makalede, kabaca bir kablosuz elektrik transferinin nasıl gerçekleştiği veya çalıştığı veya iletimin gerçekleştiği ve bu fikrin büyük mesafelerde uygulanmasının neden bu kadar zor olduğu hakkında bir fikir edinmeye çalışacağız.

Kablosuz güç aktarımının en yaygın ve klasik örneği, istenilen veri aktarımı için bir noktadan diğerine elektrik dalgaları (RF) göndererek çalışan eski radyo ve TV teknolojimizdir.

Zorluk

Bununla birlikte, bu teknolojinin arkasındaki dezavantaj, iletilen gücün alıcı tarafta potansiyel bir elektrik yükünü sürmek için anlamlı ve kullanılabilir hale geleceği şekilde yüksek akımla dalgaları aktaramamasıdır.

Bu sorun, havanın direnci milyonlarca mega Ohm aralığında olabileceğinden ve bu nedenle kesilmesi son derece zor olabileceğinden zorlaşır.

Uzun mesafeli aktarımı daha da zorlaştıran bir diğer güçlük, gücün hedefe odaklanma fizibilitesidir.

İletilen akımın geniş bir açıda dağılmasına izin verilirse, hedef alıcı gönderilen gücü alamayabilir ve muhtemelen bunun sadece bir kısmını elde edebilir ve bu da işlemi son derece verimsiz hale getirir.

Bununla birlikte, elektriğin teller olmadan kısa mesafelerde aktarılması çok daha kolay görünür ve birçok kişi tarafından başarıyla uygulanmıştır, çünkü kısa mesafeler için yukarıda tartışılan kısıtlamalar asla bir sorun haline gelmez.

Kısa mesafeli bir kablosuz güç aktarımı için, karşılaşılan hava direnci çok daha küçüktür, birkaç 1000 meg ohm aralığında (veya yakınlık seviyesine bağlı olarak daha da azdır) ve aktarım, yüksek akım ve yüksek akımın dahil edilmesiyle oldukça verimli bir şekilde yapılabilir hale gelir. yüksek frekans.

Optimal Aralığı Edinme

Optimal bir mesafeden akıma verimliliği elde etmek için, iletim frekansı operasyondaki en önemli parametre haline gelir.

Daha yüksek frekanslar, daha büyük mesafelerin daha etkin bir şekilde katedilmesini sağlar ve bu nedenle bu, kablosuz bir güç aktarım aparatını tasarlarken izlenmesi gereken bir unsurdur.

Aktarımı kolaylaştıran diğer bir parametre, voltaj seviyesidir, daha yüksek voltajlar, daha düşük akımın dahil edilmesine ve cihazın kompakt tutulmasına izin verir.

“ev için en iyi inverter hangisi ”

Şimdi kavramı basit bir devre kurulumuyla kavramaya çalışalım:

Devre Kurulumu

Parça listesi

R1 = 10 ohm
L1 = 9-0-9 dönüş, yani 30 SWG süper emaye bakır tel kullanan bir merkez kılavuz ile 18 tur.
L2 = 30 SWG süper emaye bakır tel kullanarak 18 tur.
T1 = 2N2222
D1 ---- D4 = 1N4007
C1 = 100uF / 25V
3V = seri olarak 2 AAA 1.5V hücre

Yukarıdaki görüntü, tasarımın sol tarafındaki verici aşaması ve sağ tarafındaki alıcı aşamasından oluşan basit bir kablosuz güç aktarım devresini göstermektedir.

Her iki aşama da, amaçlanan elektrik kayması için önemli bir hava boşluğu ile ayrılmış olarak görülebilir.

Nasıl çalışır

Güç verici aşaması, bir NPN transistörü ve bir indüktör üzerinden bir geri besleme ağ devresi aracılığıyla yapılan bir osilatör devresine benziyor.

Evet, bu doğru, verici aslında ilgili bobinde (L1) titreşimli bir yüksek frekanslı akımı indüklemek için itme-çekme şeklinde çalışan bir osilatör aşamasıdır.

İndüklenen yüksek frekanslı akım, bobin etrafında karşılık gelen miktarda elektromanyetik dalgalar geliştirir.

Yüksek frekansta olan bu elektromanyetik alan, etrafındaki hava boşluğunu parçalayabilir ve mevcut derecelendirmesine bağlı olarak izin verilen bir mesafeye ulaşabilir.

Alıcı aşaması, yalnızca iletilen elektromanyetik dalgaları kabul etme ve onu dahil edilen iletim nedeniyle daha düşük bir güç düzeyinde de olsa bir potansiyel farka veya elektriğe dönüştürme rolüne sahip olan L1'e oldukça benzer tamamlayıcı bir L2 indüktöründen oluştuğu görülebilir. hava yoluyla kayıplar.

L1'den üretilen elektromanyetik dalgalar her yere yayılır ve hat üzerinde bir yerde bulunan L2 bu EM dalgaları tarafından vurulur. Bu olduğunda, L2 tellerinin içindeki elektronlar EM dalgaları ile aynı hızda salınmaya zorlanır ve bu da sonunda L2'de indüklenmiş bir elektrikle sonuçlanır.

Elektrik, bağlanan köprü doğrultucu tarafından uygun şekilde doğrultulur ve filtrelenir ve gösterilen çıkış terminalleri boyunca eşdeğer bir DC çıkışı oluşturan Cl.

Aslında, kablosuz güç aktarımının çalışma prensibini dikkatlice görürsek, güç kaynaklarımızda, SMPS ünitelerimizde vb. Kullandığımız eski trafo teknolojimizden başka bir şey olmadığını görürüz.

Tek fark, normal güç kaynağı transformatörlerimizde normalde bulduğumuz çekirdeğin olmamasıdır. Çekirdek, güç aktarım sürecini en üst düzeye çıkarmaya (yoğunlaştırmaya) yardımcı olur ve minimum kayıplar sağlar ve bu da verimliliği büyük ölçüde artırır.

İndüktör Çekirdek Seçimi

Çekirdek ayrıca, işlem için nispeten daha düşük frekansların kullanılmasına izin verir, demir çekirdekli transformatörler için 50 ila 100 Hz civarında, ferrit çekirdekli transformatörler için 100 kHz içinde hassas olması gerekir.

Bununla birlikte, kablosuz güç aktarımının nasıl çalıştığına dair önerdiğimiz makalemizde, iki bölümün birbirinden tamamen uzak olması gerektiğinden, bir çekirdek kullanımı söz konusu değildir ve sistem, yardımcı bir çekirdek rahatlığı olmadan çalışmaya mecbur bırakılır.

Bir çekirdek olmadan, aktarımın başlayabilmesi için nispeten daha yüksek bir frekansın ve aynı zamanda daha yüksek akımın kullanılması zorunlu hale gelir; bu, doğrudan gönderme ve alma aşamaları arasındaki mesafeye bağlı olabilir.

Konsepti Özetlemek

Özetlemek gerekirse, yukarıdaki tartışmadan, hava yoluyla optimal bir güç aktarımı gerçekleştirmek için, tasarıma aşağıdaki parametrelere sahip olmamız gerektiğini varsayabiliriz: