Электрификация

Справочник домашнего мастера

Беспроводная передача электричества

Когда компания Apple представила свое первое беспроводное зарядное устройство для сотовых телефонов и гаджетов, многие посчитали это революцией и огромным скачком вперед в беспроводных способах передачи энергии.

Но были ли они первопроходцами или еще до них, кому-то удавалось проделать нечто похожее, правда без должного маркетинга и пиара? Оказывается были, притом очень давно и изобретателей таких было множество.

Так еще в далеком 1893г прославленный Никола Тесла, продемонстрировал изумленной публике свечение люминесцентных ламп. При том, что все они были без проводов.

Сейчас такой фокус может повторить любой школьник, выйдя в чистое поле и встав с лампой дневного света под линию высокого напряжения от 220кв и выше.

Чуть попозже, Тесла уже сумел зажечь таким же беспроводным способом фосфорную лампочку накаливания.

В России в 1895г А.Попов показал в работе первый в мире радиоприемник. А ведь по большому счету это тоже является беспроводной передачей энергии.

Самый главный вопрос и одновременно проблема всей технологии беспроводных зарядок и подобных методов заключается в двух моментах:

  • как далеко можно передать электроэнергию таким способом
  • и какое количество

Для начала давайте разберемся, какую мощность имеют приборы и бытовая техника нас окружающие. Например для телефона, смартчасов или планшета требуется максимум 10-12Вт.

У ноутбука запросы уже побольше — 60-80Вт. Это можно сравнить со средней лампочкой накаливания. А вот бытовая техника, особенно кухонная, кушает уже несколько тысяч ватт.

Поэтому очень важно не экономить с количеством розеток на кухне.

Так какие же методы и способы для передачи эл.энергии без применения кабелей или любых других проводников, придумало человечество за все эти годы. И самое главное, почему они до сих пор не внедрены столь активно в нашу жизнь, как того хотелось бы.

Взять ту же самую кухонную технику. Давайте разбираться подробнее.

Содержание

Передача энергии через катушки

Самый легко реализуемый способ — использование катушек индуктивности.

Здесь принцип очень простой. Берутся 2 катушки и размещаются недалеко друг от друга. На одну из них подается питание. Другая играет роль приемника.

Когда в источнике питания регулируется или изменяется сила тока, на второй катушке магнитный поток автоматически также изменяется. Как гласят законы физики, при этом будет возникать ЭДС и она будет напрямую зависеть от скорости изменения этого потока.

Казалось бы все просто. Но недостатки портят всю радужную картинку. Минусов три:

  • маленькая мощность

Данным способом вы не передадите большие объемы и не сможете подключить мощные приборы. А попытаетесь это сделать, то просто поплавите все обмотки.

  • небольшое расстояние

Даже не задумывайтесь здесь о передаче электричества на десятки или сотни метров. Такой способ имеет ограниченное действие.

Чтобы физически понять, насколько все плохо, возьмите два магнита и прикиньте, как далеко их нужно развести, чтобы они перестали притягиваться или отталкиваться друг от друга. Вот примерно такая же эффективность и у катушек.

Можно конечно исхитриться и добиться того, чтобы эти два элемента всегда были близко друг от друга. Например электромобиль и специальная подзаряжающая дорога.

Но в какие суммы выльется строительство таких магистралей.

  • малый КПД

Еще одна проблема это низкий КПД. Он не превышает 40%. Получается, что таким способом передать много эл.энергии на большие расстояния вы не сможете.

Тот же Н.Тесла указал на это еще в 1899г. Позже он перешел на эксперименты с атмосферным электричеством, рассчитывая в нем найти разгадку и решение проблемы.

Однако какими бы не казались бесполезными все эти штуки, с их помощью до сих пор можно устраивать красивые светомузыкальные представления.

Или подзаряжать технику гораздо большую чем телефоны. Например электрические велосипеды.

Лазерная передача энергии

Но как же передать больше энергии на большее расстояние? Задумайтесь, в каких фильмах подобную технологию мы видим очень часто.

Первое что приходит на ум даже школьнику — это «Звездные войны», лазеры и световые мечи.

Безусловно, с их помощью можно передать большое количество эл.энергии на очень приличные расстояния. Но опять все портит маленькая проблемка.

К нашему счастью, но несчастью для лазера, на Земле есть атмосфера. А она как раз таки хорошо глушит и кушает большую часть всей энергии лазерного излучения. Поэтому с данной технологией нужно идти в космос.

На Земле также были попытки и эксперименты по проверке работоспособности метода. Nasa даже устраивали состязания по лазерной беспроводной передаче энергии с призовым фондом чуть менее 1млн.$.

В итоге выиграла компания Laser Motive. Их победный результат — 1км и 0,5квт переданной непрерывной мощности. Правда при этом в процессе передачи, ученые потеряли 90% всей изначальной энергии.



Но все равно, даже с КПД в десять процентов, результат посчитали успешным.

Напомним, что у простой лампочки полезной энергии, которая идет непосредственно на свет, и того меньше. Поэтому из них и выгодно изготавливать инфракрасные обогреватели.

Микроволны

Неужели нет другого реально работающего способа передать электричество без проводов. Есть, и его изобрели еще до попыток и детских игр в звездные войны.

Оказывается, что специальные микроволны с длиной в 12см (частота 2,45Ггц), являются как бы прозрачными для атмосферы и она им не мешает в распространении.

Какой бы ни была плохой погода, при передаче с помощью микроволн, вы потеряете всего пять процентов! Но для этого вы сначала должны преобразовать электрический ток в микроволны, затем их поймать и опять вернуть в первоначальное состояние.

Первую проблему ученые решили очень давно. Они изобрели для этого специальное устройство и назвали его магнетрон.

Причем это было сделано настолько профессионально и безопасно, что сегодня каждый из вас у себя дома имеет такой аппарат. Зайдите на кухню и обратите внимание на свою микроволновку.

У нее внутри стоит тот самый магнетрон с КПД равным 95%.

Но вот как сделать обратное преобразование? И тут было выработано два подхода:

  • Американский
  • Советский

В США еще в шестидесятых годах ученый У.Браун придумал антенну, которая и выполняла требуемую задачу. То есть преобразовывала падающее на него излучение, обратно в электрический ток.

Он даже дал ей свое название — ректенна.

После изобретения последовали опыты. И в 1975г при помощи ректенны, было передано и принято целых 30 квт мощности на расстоянии более одного километра. Потери при передаче составили всего 18%.

Спустя почти полвека, этот опыт до сих так никто и не смог превзойти. Казалось бы метод найден, так почему же эти ректенны не запустили в массы?

И тут опять всплывают недостатки. Ректенны были собраны на основе миниатюрных полупроводников. Нормальная работа для них — это передача всего нескольких ватт мощности.

А если вы захотите передать десятки или сотни квт, то готовьтесь собирать гигантские панели.

И вот тут как раз таки появляются не разрешимые сложности. Во-первых, это переизлучение.

Мало того, что вы потеряете из-за него часть энергии, так еще и приблизиться к панелям без потери своего здоровья не сможете.

Вторая головная боль — нестабильность полупроводников в панелях. Достаточно из-за малой перегрузки перегореть одному, и остальные выходят из строя лавинообразно, подобно спичкам.

В СССР все было несколько иначе. Не зря наши военные были уверены, что даже при ядерном взрыве, вся зарубежная техника сразу выйдет из строя, а советская нет. Весь секрет тут в лампах.

В МГУ два наших ученых В.Савин и В.Ванке, сконструировали так называемый циклотронный преобразователь энергии. Он имеет приличные размеры, так как собран на основе ламповой технологии.

Внешне это что-то вроде трубки длиной 40см и диаметром 15см. КПД у этого лампового агрегата чуть меньше, чем у американской полупроводниковой штуки — до 85%.

Но в отличие от полупроводниковых детекторов, циклотронный преобразователь энергии имеет ряд существенных достоинств:

  • надежность
  • большая мощность
  • стойкость к перегрузкам
  • отсутствие переизлучения
  • невысокая цена изготовления

Однако несмотря на все вышесказанное, во всем мире передовым считаются именно полупроводниковые методы реализации проектов. Здесь тоже присутствует свой элемент моды.

После первого появления полупроводников, все резко начали отказываться от ламповых технологий. Но практические испытания говорят о том, что это зачастую неправильный подход.

Конечно, ламповые сотовые телефоны по 20кг или компьютеры, занимающие целые комнаты никому не интересны.

Но иногда только проверенные старые методы, могут нас выручить в безвыходных ситуациях.

В итоге на сегодняшний день, мы имеем три возможности передать энергию без проводов. Самый первый из рассмотренных ограничен как расстоянием, так и мощностью.

Но этого вполне хватит, чтобы зарядить батарейку смартфона, планшета или чего-то побольше. КПД хоть и маленький, но метод все же рабочий.

Способ с лазерами хорош только в космосе. На поверхности земли это не очень эффективно. Правда когда другого выхода нет, можно воспользоваться и им.

Зато микроволны дают полет для фантазий. С их помощью можно передавать энергию:

  • на земле и в космосе
  • с поверхности земли на космический корабль или спутник
  • и наоборот, со спутника в космосе обратно на землю

Реальные проекты в наши дни

За все последние годы, согласно вышеприведенным технологиям, ученые пытались и пытаются реализовать всего два проекта.

Первый из них начинался очень обнадеживающе. В 2000-х годах на о.Реюньон, возникла потребность в постоянной передаче 10кВт мощности на расстояние в 1км.

Горный рельеф и местная растительность, не позволяли проложить там ни воздушные линии электропередач, ни кабельные.

Все перемещения на острове в эту точку осуществлялось исключительно на вертолетах.

Для решения проблемы в одну команду были собраны лучшие умы из разных стран. В том числе и ранее упоминавшиеся в статье, наши ученые из МГУ В.Ванке и В.Савин.

Однако в момент, когда должны были приступать к практической реализации и строительству передатчиков и приемников энергии, проект заморозили и остановили. А с началом кризиса в 2008 году и вовсе забросили.

На самом деле это очень обидно, так как теоретическая работа там была проделана колоссальная и достойная реализации.

Второй проект, выглядит более безумным чем первый. Однако на него выделяются реальные средства. Сама идея была высказана еще в 1968г физиком из США П.Глэйзером.

Он предложил на тот момент не совсем нормальную идею — вывести на геостационарную орбиту в 36000 км над землей огромный спутник. На нем расположить солнечные панели, которые будут собирать бесплатную энергию солнца.

Затем все это должно преобразовываться в пучок СВЧ волн и передаваться на землю.

Этакая «звезда смерти» в наших земных реалиях.

На земле пучок нужно поймать гигантскими антеннами и преобразовать в электричество.

Насколько огромны должны быть эти антенны? Представьте, что если спутник будет в диаметре 1км, то на земле приемник должен быть в 5 раз больше — 5км (размер Садового кольца).

Но размеры это всего лишь малая часть проблем. После всех расчетов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы электричество мощностью в 5ГВт. При достижении земли оставалось бы всего 2ГВт. К примеру Красноярская ГЭС дает 6ГВт.

Поэтому его идею рассмотрели, посчитали и отложили в сторонку, так как все изначально упиралось в цену. Стоимость космического проекта в те времена вылезла за 1трлн.$.

Но наука к счастью не стоит на месте. Технологии совершенствуются и дешевеют. Сейчас разработку такой солнечной космической станции уже ведут несколько стран. Хотя в начале двадцатого века для беспроводной передачи электроэнергии хватало всего одного гениального человека.

Общая цена проекта упала от изначальной до 25млрд.$. Остается вопрос — увидим ли мы в ближайшее время его реализацию?

К сожалению никто вам четкого ответа не даст. Ставки делают только на вторую половину нынешнего столетия. Поэтому пока давайте довольствоваться беспроводными зарядками для смартфонов и надеяться что ученым удастся повысить их КПД. Ну или в конце концов на Земле родится второй Никола Тесла.

Поделись с друзьями:

Передача электроэнергии без проводов- от начала до наших дней


Передача электроэнергии без проводов, это способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи.
В конце XIX века открытие того, что при помощи электричества можно заставить светиться лампочку, вызвало взрыв исследований, целью которых было найти наилучший способ передачи электроэнергии.

Активно изучалась беспроводная передача энергии и в начале 20го века, когда ученые уделяли большое внимание поиску различных путей беспроводной передачи энергии. Цель исследований была проста – генерировать электрическое поле в одном месте так, чтобы затем можно было его приборами обнаружить на расстоянии. В то же время были предприняты попытки снабжения энергией на расстоянии не только высокочувствительных датчиков для регистрации напряжения, а и значительных потребителей энергии. Так, в 1904 году на выставке St. Louis World’s Fair был вручен приз за успешный запуск самолетного двигателя мощностью 0,1 лошадиной силы, осуществленный на расстоянии 30 м.
Гуру «электричества» известны многим (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas и др.), но мало кто знает, что японский исследователь Hidetsugu Yagi для передачи энергии использовал собственной разработки антенну. В феврале 1926 г. он опубликовал результаты своих исследований, в которых описал строение и способ настройки антенны Yagi.

Прим: про Никола Тесла (Nikola Tesla) я не упомянул сознательно: написано много и многими.
Очень серьёзные работы и проекты велись в СССР в период 1930-1941 гг и параллельно в Drittes Reich. Естественно, в основном, военного назначения. Естественно, в основном, военного назначения: поражение живой силы противника, уничтожение военной и промышленной инфраструктуры и т.д.
В СССР велись так же серьёзные работы по использованию СВЧ излучения для предотвращения поверхностной коррозии металлических конструкций и изделий.
Но это отдельная история. Опять надо лезть на пыльный чердак.
Один из крупнейших российских физиков прошлого столетия, лауреат Нобелевской премии, академик Пётр Леонидович Капица посвятил часть своей творческой биографии исследованию перспектив использования СВЧ-колебаний и волн для создания новых и высокоэффективных систем передачи энергии. В 1962 году в предисловии к своеймонографиион писал
«… я хочу напомнить, что электротехника, прежде чем прийти на службу энергетике, в прошлом веке занималась широко только вопросами электросвязи (телеграф, сигнализация и пр.). Вполне вероятно, что история повторится: теперь электроника используется главным образом для целей радиосвязи, но её будущее лежит в решении крупнейших проблем энергетики».
Из длинного перечня фантастических технических идей, реализованных в ХХ веке, только мечта о беспроводной передаче электрической энергии продолжала оставаться нереализованной. Подробные описания энергетических лучей в фантастических романах дразнили инженеров своей очевидной потребностью, и при этом практической сложностью реализации.
Но ситуация постепенно стала меняться к лучшему.
В 1964 году эксперт в области СВЧ-электроники William C.Brown впервые испытал устройство (модель вертолета) способное принимать и использовать энергию СВЧ пучка в виде постоянного тока, благодаря антенной решётке, состоящей из полуволновых диполей, каждый из которых нагружен на высокоэффективные диоды Шоттки.
В 1964 г. William C. Brown продемонстрировал на канале CBS в программе Walter Cronkite News свою модель вертолета, получавшую достаточную для полета энергию от микроволнового излучателя.

Уже к 1976 году Вильям Браун осуществил передачу СВЧ-пучком мощности в 30 кВт на расстояние в 1,6 км с КПД превышающим 80%.
Испытания проводились в лаборатории и по заказу Raytheon Co.
Подробно (на английском) читать:
Microwave Power Transmission — IOSR Journals
The microwave powered Helicopter. William C. Brown. Raytheon Company.
В 1968 году американский специалист в области космических исследований Питер Е. Глэйзер (Peter E. Glaser) предложил размещать крупные панели солнечных батарей на геостационарной орбите, а вырабатываемую ими энергию (уровня 5-10 ГВт) передавать на поверхность Земли хорошо сфокусированным пучком СВЧ-излучения, преобразовывать её затем в энергию постоянного или переменного тока технической частоты и раздавать потребителям.

Такая схема позволяла использовать интенсивный поток солнечного излучения, существующий на геостационарной орбите (~ 1,4 кВт/кв.м.), и передавать полученную энергию на поверхность Земли непрерывно, вне зависимости от времени суток и погодных условий . За счёт естественного наклона экваториальной плоскости к плоскости эклиптики с углом 23,5 град., спутник, расположенный на геостационарной орбите, освещён потоком солнечной радиации практически непрерывно за исключением небольших отрезков времени вблизи дней весеннего и осеннего равноденствия, когда этот спутник попадает в тень Земли. Эти промежутки времени могут точно предсказываться, а в сумме они не превышают 1% от общей продолжительности года.
Частота электромагнитных колебаний СВЧ-пучка должна соответствовать тем диапазонам, которые выделены для использования в промышленности, научных исследованиях и медицине. Если эта частота выбрана равной 2,45 ГГц, то метеорологические условия, включая густую облачность и интенсивные осадки, практически не влияют на КПД передачи энергии. Диапазон 5,8 ГГц заманчив, поскольку дает возможность уменьшить размеры передающей и приемной антенн. Однако влияние метеорологических условий здесь уже требует дополнительного изучения.
Современный уровень развития СВЧ-электроники позволяет говорить о довольно высоком значении КПД передачи энергии СВЧ пучком с геостационарной орбиты на поверхность Земли — порядка 70-75%. При этом диаметр передающей антенны обычно бывает выбран равным 1 км, а наземная ректенна имеет размеры 10 км х 13 км для широты местности 35 град. СКЭС с уровнем выходной мощности 5 ГВт имеет плотность излучаемой мощности в центре передающей антенны 23 кВт/кв.м., в центре приемной – 230 Вт/кв.м.


Были исследованы различные типы твёрдотельных и вакуумных СВЧ-генераторов для передающей антенны СКЭС. Вильям Браун показал, в частности, что хорошо освоенные промышленностью магнетроны, предназначенные для СВЧ-печей, могут быть использованы также и в передающих антенных решётках СКЭС, если каждый из них снабдить собственной цепью отрицательной обратной связи по фазе по отношению к внешнему синхронизирующему сигналу (так называемый, Magnetron Directional Amplifier — MDA).
Ректенна – высокоэффективная приёмно-преобразующая система, однако низковольтность диодов и необходимость их последовательной коммутации, может приводить к лавинообразным пробоям. Циклотронный преобразователь энергии позволяет в значительной мере устранить эту проблему.
Передающая антенна СКЭС может представлять собой обратно-переизлучающую активную антенную решётку на основе щелевых волноводов. Её грубая ориентация осуществляется механическим путём, для точного наведения СВЧ-пучка используется пилот-сигнал, излучаемый из центра приёмной ректенны и анализируемый на поверхности передающей антенны сетью соответствующих датчиков.
С 1965 по 1975 гг. была успешно завершена научная программа, руководимая Bill Brown, продемонстрировавшая возможность передачи энергии мощностью 30 кВт на расстояние более 1 мили с эффективностью 84%.
В 1978–1979 годах в США под руководством Министерства энергетики (Department of Energy – DOE) и НАСА (NASA) была выполнена первая государственная научно-исследовательская программа, направленная на определение перспектив СКЭС.
В 1995–1997 годах НАСА вновь вернулось к обсуждению перспектив СКЭС, опираясь на прогресс технологий, достигнутый к тому времени.

Исследования были продолжены в 1999–2000 годах (Space Solar Power (SSP) Strategic Research & Technology Program).
Наиболее активно и планомерно исследования в области СКЭС проводила Япония. В 1981 году под руководством профессоров М.Нагатомо (Makoto Nagatomo) и С.Сасаки (Susumu Sasaki) в Институте космических исследований Японии были начаты исследования по разработке прототипа СКЭС с уровнем мощности 10 МВт, который мог бы быть создан с использованием существующих ракетоносителей. Создание такого прототипа позволяет накопить технологический опыт и подготовить основу для формирования коммерческих систем.

Проект был назван СКЭС2000 (SPS2000) и получил признание во многих странах мира.
В 2008 доцент кафедры физики Массачусетского Технологического Института (МИТ) Марин Солджачич (Marin Soljačić) был пробуждён от сладкого сна настойчивым пиканьем мобильного телефона. «Телефон не умолкал, требуя, чтобы я поставил его заряжаться», — рассказывает Солджачич. Уставший и не собиравшийся вставать, он стал мечтать о том, чтобы телефон, оказавшись дома, начинал заряжаться сам по себе.
Так появился WiTricity и WiTricity corporation.
В июне 2007 г. Marin Soljačić и еще несколько исследователей Массачусетского технологического института сообщили о разработке системы, в которой 60 Вт лампочка снабжалась от источника, располагавшегося на расстоянии 2 м, причем эффективность составила 40%.
По заявлению авторов изобретения, это не «чистый» резонанс связанных контуров и не трансформатор Теслы, с индуктивной связью. Радиус передачи энергии на сегодня составляет чуть больше двух метров, в перспективе – до 5-7 метров.
В целом, учеными испытывались две принципиально отличающиеся схемы.
1. В индукционной катушке или электрическом трансформаторе, которые имеют металлический или воздушный сердечник, передача энергии осуществляется путем простого электромагнитного соединения, называемого магнитной индукцией. С использованием этого метода передача и получение энергии стали осуществимы на значительном расстоянии, но для получения значительного напряжения подобным путем необходимо было расположить две катушки очень близко.
2. Если же используется магнитное резонансное сцепление, где оба индуктора настроены на взаимную частоту, значительная энергия может быть передана на немалое расстояние.
Сходные технологии лихорадочно разрабатываются и другими фирмами: компания Intel демонстрировала свою технологию WREL с КПД передачи энергии до 75%. В 2009 году фирма Sony продемонстрировала работу телевизора без сетевого подключения. Настораживает только одно обстоятельство: независимо от способа передачи и технических ухищрений, плотность энергии и напряженность поля в помещениях должна быть достаточно высокой, чтоб питать устройства мощностью несколько десятков ватт. По признанию самих разработчиков, информации о биологическом воздействии на человека подобных систем пока нет. Учитывая недавнее появление, и разный подход к реализации устройств передачи энергии, подобные исследования еще только предстоят, а результаты появятся не скоро. А мы сможем судить об их негативном воздействии только косвенно. Что-то опять исчезнет из наших жилищ, как, например, тараканы.
В 2010 году Haier Group, китайский производитель бытовой техники, представила на всеобщее обозрение на выставке CES 2010 свой уникальный продукт — полностью беспроводной LCD телевизор, основанный на исследованиях профессора Марина Солячича по беспроводной передаче энергии и беспроводном домашнем цифровом интерфейсе (WHDI).
В 2012-2015 гг. инженеры Вашингтонского университета разработали технологию, позволяющую использовать Wi-Fi в качестве источника энергии для питания портативных устройств и зарядки гаджетов. Технология уже признана журналом Popular Science как одна из лучших инноваций 2015 года. Повсеместное распространение технологии беспроводной передачи данных само по себе произвело настоящую революцию. И вот теперь настала очередь беспроводной передачи энергии по воздуху, которую разработчики из Вашингтонского университета назвалиPoWiFi(от Power Over WiFi).
На стадии тестирования исследователи сумели успешно заряжать литий-ионные и никель-металл-гидридные аккумуляторы небольшой емкости. Используя роутер Asus RT-AC68U и несколько сенсоров, расположенных на расстоянии 8,5 метров от него. Эти сенсоры как раз и преобразуют энергию электромагнитной волны в постоянный ток напряжением от 1,8 до 2,4 вольта, необходимых для питания микроконтроллеров и сенсорных систем. Особенность технологии в том, что качество рабочего сигнала при этом не ухудшается. Достаточно лишь перепрошить роутер, и можно будет пользоваться им как обычно, плюс подавать питание к маломощным устройствам. На одной из демонстраций была успешно запитана небольшая камера скрытого наблюдения с низким разрешением, расположенная на расстоянии более 5 метров от роутера. Затем на 41% был заряжен фитнес-трекер Jawbone Up24, на это ушло 2,5 часа.
На каверзные вопросы о том, почему эти процессы не сказываются негативно на качестве работы сетевого канала связи, разработчики ответили, что это становится возможным благодаря тому, что перепрошитый роутер, во время своей работы, по незанятым передачей информации каналам рассылает пакеты энергии. К этому решению пришли когда обнаружили, что в периоды молчания энергия попросту утекает из системы, а ведь ее можно направить для питания маломощных устройств.
Во время исследований систему PoWiFi разместили в шести домах, и предложили жильцам пользоваться интернетом как обычно. Загружать веб-страницы, смотреть потоковое видео, а потом рассказать, что изменилось. В результате оказалось, что производительность сети не изменилась никак. То есть интернет работал как обычно, и присутствие добавленной опции не было заметным. И это были лишь первые тесты, когда по Wi-Fi собиралось относительно небольшое количество энергии.
В перспективе технология PoWiFi вполне сможет послужить для питания датчиков, встроенных в бытовую технику и военную технику, чтобы управлять ими беспроводным способом и осуществлять дистанционную зарядку/подзарядку.
Актуальным является передача энергии для БПЛА (вероятнее всего уже по технологии PoWiMax или от радиолокатора самолёта носителя):
→ LOCUST — Swarming Navy Drones
→ Пентагон успешно испытал рой из 103 беспилотников
→ Intel управляла шоу беспилотников во время выступления Леди Гаги в перерыве Суперкубка США
Для БПЛА негатив от закона обратных квадратов (изотропно-излучающая антенна) частично «компенсирует» ширина луча антенны и диаграмма направленности:
Ведь БРЛС ЛА в импульсе может выдавать под 17 кВт энергии ЭМИ.
Это не сотовая связь -где ячейка должна обеспечить связь конечным элементам на 360 градусов.
Допустим такая вариация:
Самолёт носитель ( для Perdix) это F-18 обладает (сейчас) БРЛС AN/APG-65:
максимальная средняя излучаемая мощность по 12000 Вт
или в перспективе будет иметь AN/APG-79 AESA:
в импульсе должен выдавать под 15 кВт энергии ЭМИ
Этого вполне достаточно, что бы продлить активную жизнь Perdix Micro-Drones с нынешних 20 минут до часа, а может и больше.
Скорее всего будет использоваться промежуточный дрон Perdix Middle, которого будет облучать на достаточном расстоянии БРЛС истребителя, а он в свою очередь осуществит «раздачу» энергии для младших братьев Perdix Micro-Drones по PoWiFi/PoWiMax, параллельно обмениваясь с ними информацией (полётно -пилотажной, целевыми задачами, координацией роя).
Возможно вскоре дело дойдет и до зарядки сотовых телефонов, и других мобильных устройств, которые находятся в зоне действия Wi-Fi, Wi-Max или 5G?
Послесловие: 10-20 лет, после широкого внедрения в повседневную жизнь многочисленных электромагнитных излучателей СВЧ (Мобильные телефоны, Микроволновые печи, Компьютеры,WiFi,Blu tools и т.д.) внезапно тараканы в больших городах вдруг превратились в раритет! Теперь таракан- насекомое, которое можно встретить разве что в зоопарке. Они неожиданно исчезли из домов, которые раньше так любили.
ТАРАКАНЫ КАРЛ!

Эти монстры лидеры списка «радиорезистентных организмов» бесстыдно капитулировали!
Справка
LD 50 — средняя летальная доза, то есть доза убивает половину организмов в эксперименте; LD 100 — летальная доза убивает всех организмов в эксперименте.
Кто следующий на очереди?
Допустимые уровни излучения базовых станций мобильной связи (900 и 1800 МГц, суммарный уровень от всех источников) в санитарно-селитебной зоне в некоторых странах заметно различаются:
Украина: 2,5 мкВт/см². (самая жесткая санитарная норма в Европе)
Россия, Венгрия: 10 мкВт/см².
Москва: 2,0 мкВт/см². (норма существовала до конца 2009 года)
США, Скандинавские страны: 100 мкВт/см².
Временно допустимый уровень (ВДУ) от мобильных радиотелефонов (МРТ) для пользователей радиотелефонов в РФ определён 10 мкВт/см² (Раздел IV — Гигиенические требования к подвижным станциям сухопутной радиосвязи СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 «Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи» ).
В США Сертификат выдается Федеральной комиссией по связи (FCC) на сотовые аппараты, максимальный уровень SAR которых не превышает 1,6 Вт/кг (причем поглощенная мощность излучения приводится к 1 грамму ткани органов человека).
В Европе, согласно международной директиве Комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP), значение SAR мобильного телефона не должно превышать 2 Вт/кг (при этом поглощенная мощность излучения приводится к 10 граммам ткани органов человека).
Сравнительно недавно в Великобритании безопасным уровнем SAR считался уровень равный 10 Вт/кг. Такая же примерно картина наблюдалась и в других странах.
Принятую в стандарте максимальную величину SAR (1,6 Вт/кг) даже нельзя с уверенностью отнести к «жестким» или к «мягким» нормам.
Принятые и в США и в Европе стандарты определения величины SAR (все нормирование микроволнового излучения от сотовых телефонов, о котором идет речь базируется только на термическом эффекте, то есть связанном с нагреванием тканей органов человека).
ПОЛНЫЙ ХАОС.
Медицина до сих пор пока не дала внятного ответа на вопрос: вреден ли мобильный/WiFi и насколько?
А как будет с беспроводной передачей электроэнергии СВЧ технологиями?
Тут мощности не ватты и мили ватты, а уже кВт…
Прим: Типичная WiMAX базовая станция излучает мощность на уровне приблизительно +43 дБм (20 Вт), а станция мобильной связи обычно передает на +23 дБм (200 мВт).
Использованы документы, фото и видео»ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» N 12, 2007 (ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ ИЗ КОСМОСА- СОЛНЕЧНЫЕ КОСМИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, В. А. Ванке)
«СВЧ-электроника –перспективы в космической энергетике» В.Ванке, д.ф.-м.н.

Почему мы не используем технологию Теслы беспроводной передачи электроэнергии?

Во-первых, мы должны взглянуть на патентную модель Теслы. Сам Тесла утверждал, что эта технология не имеет никакого отношения к радио. Готовясь к посещению ведомства, Тесла установил в своей лаборатории пару маленьких трансформаторов, а затем соединил высоковольтные выводы вместе, используя … флуоресцентную трубку! Длинная стеклянная трубка была откачана почти до вакуума, и образовывала плазму при включении одного трансформатора. Второй трансформатор понижал напряжение, чтобы на нем могли работать обычные вещи, типа освещения и двигателей.

Другими словами, он использовал неоновую вывеску в качестве линии электропередачи. Нет проводов. Просто стеклянная трубка, полная плазмы.

Это было его великое изобретение. Это была модель, которую руководитель Патентного Бюро Америки пришел осмотреть в лаборатории Теслы в Нью-Йорке. Устройство, которое убедило его позволить Тесле продвинуть патент на беспроводную передачу электроэнергии.

Итак, как сказал Тесла, это никак не связано с радио. Закон обратных квадратов не ограничивает его, и даже не применяется к технологии вообще. Но его проблемы были намного сложнее! Тесла предлагал использовать ультра-высокое напряжение для создания вертикального плазменного столба, который соединяется с… САМИМ НЕБОМ, МУА-ХА-ХА!

Нет, серьезно.

Плазма является проводником, и Тесла планировал ионизировать небо (если оно еще не было ионизировано, и оказалось, что оно уже само по себе ионизировано). Тесла, очевидно, планировал создать вертикальный проводящий плазменный поток, столб, который будет действовать как огромный кабель, чтобы соединить гигантскую катушку Тесла с проводящей ионосферой высоко в небе. Затем он будет питать ионосферу мегавольтами переменного тока 5-10 кГц. И тогда в любой точке Земли люди могли поднять металлическую пластину на деревянном столбе, подключить ее к заземленному резонансному трансформатору и привести в действие электрические часы и, возможно, несколько лампочек. (Я имею в виду люминесцентные лампы. Не те расточительные, неэффективные лампы накаливания из угольной электростанции Эдисона.)

Так почему же никто не сделал этого после того, как Тесла перестал получать финансирование? Кто-то пытался, еще в 1920 году. Вот их предложение, найденное в журнале Electrical Experimenter. Оказалось, не работает. Ультрафиолетовые прожекторы не могут образовывать достаточно длинные ионизированные потоки:

Сравните вышесказанное с рекламным искусством Теслы с начала 1900-х годов ниже. Обратите особое внимание на дирижабль с лучами плазменного проводника, направленными вверх и вниз. Также обратите внимание на город на заднем плане, с похожими гигантскими «плазменными антеннами», выступающими вверх. Но все в то время просто предполагали, что это были прожекторы! Да, это типичный Тесла, готовящийся к будущим патентным битвам, выставляя свою технологию на всеобщее обозрение, но все секреты в безопасности, потому что никто не знает, на что они смотрят. Даже у самолетов Теслы есть плазменные лучи. Это имеет смысл, если вы используете металлический фюзеляж и крылья в качестве емкостной приемной пластины, поскольку резонансная катушка внутри любого летательного аппарата также нуждается в проводящем соединении с землей.

Итак, почему никто не финансировал это? Даже не создал небольшую версию? Все просто. Никто не знает, как создать ста(100!!)-мегавольтный, 30-ти километровый вертикальный плазменный поток. Гигантский потрескивающий луч непрерывной молнии. Все, что меньше, не будет работать. «Настольная модель» не будет работать, если у вас также не будет настольной модели атмосферы Земли, включая изолирующий воздух и проводящую ионосферу выше. Тесла никогда не раскрывал, как он собирается это сделать. Ученые сегодня предполагают, что это невозможно.

Интересно, что репортер расспросил Теслу по этому поводу, спросив, будут ли в его системе использованы ультрафиолетовые лучи. Тесла ушел от ответа. Позже, в 1915 году, Тесла описал историю изобретения, сказав, что в течение многих лет он пытался заставить его работать с помощью ультрафиолетовых прожекторов, но он потерпел тотальную неудачу, пока не отказался от дуговых ламп и не обнаружил совершенно другой метод. Он отправился в Колорадо из-за высоты и низкого давления воздуха, но затем нашел способ заставить его работать на уровне моря. Он утверждал, что его новый метод позволил ему освещать небо ночью, как если бы это была гигантская люминесцентная лампа. Действительно ли он сделал это? Нам понадобятся свидетельства очевидцев из того места, где оно предположительно произошло: 1899, Колорадо-Спрингс. Возможно, он также работал в Wardenclyffe, так как упомянул, что если бы местные жители не ложились спать так рано, они бы действительно что-то увидели. Плазменные лучи высотой 30 км? Или гигантское сияние по небу, как изображено другом Теслы Хьюго Гернсбеком в «Электрическом экспериментаторе» от мая 1913?

Тем временем Музей Теслы в Белграде недавно опубликовал концепцию этого художника о беспроводной системе Тесла в действии – запитывание судов в море. Сравните с двумя приведенными выше иллюстрациями.

Технология Теслы будет работать только с плазменными лучами. Получить которые можно только в теории. В наше время.

И еще, последнее замечание. 3-х фазная электросеть, каковы процентные потери? Какие потери должна преодолеть система Теслы? Я нахожу различные цифры. По данным МОЭСК и Россетей, 8-20% электрической энергии от генераторов тратится на нагрев проводов и потери при трансформации. И это в новых сетях. В старых может доходить до 30-40%. Тесла утверждал, что его измерения в Колорадо Спрингс показывают 3% потерь для его «Мировой системы». Может быть, это было преувеличено. Но даже в этом случае, потерь меньше, затрат на строительство сетей меньше, и вообще. Разве не здорово было бы повсюду наблюдать плазменные потоки энергии, как в Звездных Войнах. Работа электролабораторий перешла бы на совершенно другой уровень=)

Многие годы ученые бьются над вопросом минимизации электрических расходов. Есть разные способы и предложения, но все, же самой известной теорией является беспроводная передача электричества. Предлагаем рассмотреть, как она выполняется, кто является её изобретателем и почему пока что её не воплотили в жизнь.

Теория

Беспроводное электричество – это буквально передача электрической энергии без проводов. Люди часто сравнивают беспроводную передачу электрической энергии с передачей информации, например, радио, сотовые телефоны, или Wi-Fi доступ в Интернет. Основное различие заключается в том, что с радио-или СВЧ-передач – это технология, направленная на восстановление и транспортировку именно информации, а не энергии, которая изначально была затрачена на передачу.

Беспроводной электроэнергии является относительно новой областью технологии, но достаточно динамично развивающейся. Сейчас разрабатываются методы, как эффективно и безопасно передавать энергию на расстоянии без перебоев.

Как работает беспроводное электричество

Основная работа основана именно на магнетизме и электромагнетизме, как и в случае с радиовещанием. Беспроводная зарядка, также известна как индуктивная зарядка, основана на нескольких простых принципах работы, в частности технология требует наличия двух катушек. Передатчика и приемника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле непостоянного тока. В свою очередь это поле вызывает напряжение в катушке приемника; это может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора.

Если направить электрический ток через провод, то вокруг кабеля создается круговое магнитное поле. Несмотря на то, что магнитное поле воздействует и на петлю, и на катушку сильнее всего оно проявляется именно на кабеле. Когда возьмете второй моток проволоки, на который не поступает электрический ток, проходящий через него, и место, в которое мы установим катушку в магнитном поле первой катушки, электрический ток от первой катушки будет передаваться через магнитное поле и через вторую катушку, создавая индуктивную связь.

Как пример возьмем электрическую зубную щетку. В ней зарядное устройство подключено к розетке, которая отправляет электрический ток на витой провод внутри зарядного устройства, создающего магнитное поле. Существует вторая катушка внутри зубной щетки, когда ток начинает поступать и на неё, благодаря образовавшемуся МП, начинается заряд щетки без её непосредственного подключения к сети питания 220 В.

История

Беспроводная передача энергии в качестве альтернативы передачи и распределения электрических линий, впервые была предложена и продемонстрирована Никола Тесла. В 1899 году Тесла презентовал беспроводную передачу на питание поля люминесцентных ламп, расположенных в двадцати пяти милях от источника питания без использования проводов. Но в то время было дешевле сделать проводку из медных проводов на 25 миль, а не строить специальные электрогенераторы, которых требует опыт Тесла. Патент ему так и не выдали, а изобретение осталось в закромах науки.

В то время как Тесла был первым человеком, который смог продемонстрировать практические возможности беспроводной связи еще в 1899 году, сегодня, в продаже есть совсем немного приборов, это беспроводные щетки наушники, зарядки для телефонов и прочее.

Технология беспроводной связи

Беспроводной передачи энергии включает в себя передачу электрической энергии или мощности на расстоянии без проводов. Таким образом, основная технология лежит на концепции электроэнергии, магнетизма и электромагнетизма.

Магнетизм

Это фундаментальная сила природы, которая провоцирует определенные типы материала притягивать или отталкивать друг друга. Единственными постоянными магнитами считаются полюса Земли. Ток потока в контуре генерирует магнитные поля, которые отличаются от осциллирующих магнитных полей скоростью и временем, потребным для генерации переменного тока (AC). Силы, которые при этом появляются, изображает схема ниже.

Так появляется магнетизм

Электромагнетизм – это взаимозависимость переменных электрических и магнитных полей.

Магнитная индукция

Если проводящий контур подключен к источнику питания переменного тока, он будет генерировать колебательное магнитное поле внутри и вокруг петли. Если второй проводящий контур расположен достаточно близко, он захватит часть этого колеблющегося магнитного поля, которое в свою очередь порождает или индуцирует электрический ток во второй катушке.

Видео: как происходит беспроводная передача электричества

Таким образом, происходит электрическая передача мощности от одного цикла или катушки к другой, что известно как магнитная индукция. Примеры такого явления используются в электрических трансформаторах и генератора. Это понятие основано на законах электромагнитной индукции Фарадея. Там, он утверждает, что, когда есть изменение магнитного потока, соединяющегося с катушкой ЭДС, индуцированного в катушке, то величина равна произведению числа витков катушки и скорости изменения потока.

Электрический трансформатор

Мощностная муфта

Эта деталь необходима, когда одно устройство не может передавать энергию на другой прибор.

Магнитная связь генерируется, когда магнитное поле объекта способно индуцировать электрический ток с другими устройствами в поле его досягаемости.

Два устройства, как говорят, взаимно индуктивно-связанной или магнитную связь, когда они выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивности

Технология

Принцип индуктивной связи

Два устройства, взаимно индуктивно-связанные или имеющие магнитную связь, выполнены так, что изменение тока при том, что один провод индуцирует напряжение на концах другого провода, производится посредством электромагнитной индукции. Это связано с взаимной индуктивностью.
Индуктивная связь является предпочтительной из-за её способности работать без проводов, а также устойчивости к ударам.

Резонансная индуктивная связь является сочетанием индуктивной связи и резонанса. Используя понятие резонанса можно заставить два объекта работать зависимо от сигналов друг друга.

Концепция резонанса индуктивной связи

Как видно из схемы выше, резонанс обеспечивает индуктивность катушки. Конденсатор подключен параллельно к обмотке. Энергия будет перемещаться назад и вперед между магнитным полем, окружающим катушку и электрическим полем вокруг конденсатора. Здесь потери на излучение будет минимальными.

Существует также концепция беспроводной ионизированной связи.

Она тоже воплотима в жизнь, но здесь необходимо приложить немного больше усилий. Эта техника уже существует в природе, но вряд ли есть целесообразность ее реализации, поскольку она нуждается в высоком магнитном поле, от 2,11 М /м . Её разработал гениальный ученый Ричард Волрас, разработчик вихревого генератора, который посылает и передает энергию тепла на огромные расстояния, в частности при помощи специальных коллекторов. Самой простой пример такой связи – это молния.

Плюсы и минусы

Конечно, у этого изобретения есть свои преимущества перед проводными методиками, и недостатки. Предлагаем их рассмотреть.

К достоинствам относятся:

  1. Полное отсутствие проводов;
  2. Не нужны источники питания;
  3. Необходимость батареи упраздняется;
  4. Более эффективно передается энергия;
  5. Значительно меньше нужно технического обслуживания.

К недостаткам же можно отнести следующее:

  • Расстояние ограничено;
  • магнитные поля не так уж и безопасны для человека;
  • беспроводная передача электричества, с помощью микроволн или прочих теорий практически неосуществима в домашних условиях и своими руками;
  • высокая стоимость монтажа.

Передача электроэнергии по одному проводу

Изобретатели успешно используют, в ряде случаев, метод проб и ошибок, разрабатывая устройства, реальная работа которых противоречит большей части теоретических знаний, посвящённых описанию принципов работы подобных устройств. Представим часть из них путём ответов на вопросы.

1. Можно ли передавать электроэнергию по одному проводу?Наиболее простой схемой передачи электроэнергии вдоль одного провода является схема Авраменко (рис. 177).

Рис. 177: 1- генератор мощностью до 100 кВт, генерирующий напряжение с частотой 8 кГц; — трансформатор Тесла; 2 — термоэлектрический миллиамперметр; 3- тонкий вольфрамовый провод

(диаметр 15 мкм); 4 — “ диодная вилка Авраменко”

2. В чём суть секрета работы схемы Авраменко по передаче электроэнергии по одному проводу?Сразу и кратко на этот вопрос трудно ответить, поэтому мы будем формулировать дополнительные вопросы так, чтобы ответы на них привели к пониманию сути работы схемы Авраменко.Секрет работы вилки Авраменко (рис. 177) скрыт в физике процесса работы диода, который становится понятным при известной модели электрона (рис. 42, а) – носителя электрической энергии.

3. На что надо обратить внимание для понимания последующего изложения сути работы вилки Авраменко (рис. 177)? Надо обратить внимание на простоту электрической схемы рассматриваемого эксперимента и на свободный один конец вторичной обмотки трансформатора Тесла (рис. 177). В схеме нет ни ёмкости, ни индуктивности. Работает эта схема только в импульсном режиме.

4. Можно ли описать кратко конструктивную суть вилки Авраменко и процесс её работы? Схема диодной вилки Авраменко в увеличенном масштабе представлена (рис. 178).

Рис. 178. Увеличенная схема вилки Авраменко, взятой из рис. 177

Это замкнутый контур, содержащий два последовательно соединенных диода D , у которых общая точка А подсоединена к одному проводу, по которому поступают импульсы электрической энергии с катушки Тесла (рис. 177).

Нагрузка в вилке Авраменко представлена в виде нескольких лампочек Л накаливания (рис. 178). Авраменко смог передать от генератора к нагрузке (лампам накаливания) разомкнутой цепи (рис. 177) электрическую мощность порядка 1300 Вт. Электрические лампочки ярко светились. Термоэлектрический миллиамперметр 2 зафиксировал очень малую величину тока I1 (I1 » 2 мА !), а тонкий вольфрамовый провод 3 даже не нагрелся!

5. Почему так мал ток в проводе, питающем вилку Авраменка по сравнению с величиной тока в самой вилке Авраменко?Диоды D диодной вилки (рис. 178) выстраивают начальные электроны сети так, что все они движутся против часовой стрелки по замкнутому контуру вилки. Они не могут возвратиться в сеть, так как там через каждые полпериода формируются барьеры из электронов, векторы магнитных моментов которых повернуты навстречу векторам магнитных моментов электронов, пытающихся уйти из вилки в сеть (рис. 178, сечение А-А) . Электроны сети, идущие от генератора, выполняют в некотором смысле функцию поршня, работающего с частотой сети, закрывая периодически выход электронов из вилки. Когда векторы их магнитных моментов оказываются повёрнутыми в направление движения по контуру вилки Авраменко, то при наличии южных магнитных полюсов этих электронов, электроны сети, образно говоря, втискиваются в строй электронов, движущихся по контуру вилки, и увеличивают общее количество электронов в этом контуре.

Строй электронов, движущихся по вилке Авраменко, ограничивает возможности электронов сети попасть в их строй. Электроны сети, образно говоря, могут втиснуться в этот строй только в те моменты, когда направления векторов их магнитных моментов окажутся в зоне действия южных магнитных полюсов электронов, движущихся в диодной вилке, когда для них будет достаточно места в вилке.

Если учесть, что электроны, идущие из сети, меняют направления векторов своих магнитных моментов в каждые полпериода и то, что нет согласованности этого процесса с процессом кругового движения электронов диодной вилки, то вероятность проникновения сетевых электронов в строй электронов, движущихся вдоль диодной вилки, ограничивается. Показания миллиамперметра и отсутствие нагревания тонкого вольфрамового провода, идущего к вилке, убедительно подтверждают этот факт. Вот почему ток в вилке Авраменко значительно больше тока во внешней сети.

6. Какую гипотезу можно сформулировать из описанного процесса взаимодействия электронов сети с электронами диодной вилки Авраменко?Представленный анализ физики процесса передачи электрической энергии по одному проводу даёт основания для формулировки гипотезы передачи этой энергии по одному проводу аналогичной установкой Всероссийского научно-исследовательского института Электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ). Суть достижения, как сообщили разработчики схемы передачи электроэнергии по одному проводу, состоит в том, что сетевое напряжение вначале выпрямляется, потом подаётся в генератор импульсов, затем — в катушку Тэсла и из неё по одному проводу – в катушку Тэсла потребителя.

Разработчики считают, что вся энергия передаётся не по проводу, а вдоль провода толщиною 8 микрон, который не нагревается, так как имеет омического сопротивления. Из описанного выше, следует гипотеза: один провод сети используется не для передачи по нему электроэнергии, а для генерирования новой электрической энергии в вилке Авраменко.

Рис. 179. Схема передачи электроэнергии по одному проводу

7. Можно ли полагать, что сигналы, поступающие по одному очень тонкому проводу в вилку Авраменко, не передают энергию по одному проводу, а управляют процессом движения свободных электронов в вилке Авраменко?Это наиболее работоспособная гипотеза, из которой следует возможность разработки автономного электрогенератора, не имеющего первичного источника питания.

Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 6874;

Передача электроэнергии по одному проводу

довольно интересный вопрос. поробуем расмотреть его подробно, попутно отделяя мух от котлет.
первое что нам надо понить это определние тока: «ток — направленное движение заряженных частиц»
нам понадобится и еще один очевидный факт: «ток в разомкнутой цепи не течет»
ну и до кучи несколько определений из словаря электрика:
активная мощьность — мощность затраченная на совершение работы не обязательно полезной.
пример:т.е. у нас есть трансформатор который питает потребителя. cтоит и гудит. вот гудит это работа на которую затрачивается активная мощность, хоть эта работа абсолютно бесполезная с точки зрения потребителя.
реактивная мощность — мощность которая на совершение работы потрачена не была и вернулась обратно.
пример: пусть подали ток на индуктивность, потом сняли. ток перешел в магнитное поле, потом часть этого поля после снятия тока снова перешела в ток. конечно этот ток это активная мощность, но вот сам переход. нечто похожее наблюдается в обычном асинхронном двигателе на холостом ходу — энергия возвращается в линию хотя и не в тот же момент времени. добавляя нагрузку на вал (торомозной момент) мы увеличиваем активную мощность (умные дятки говорят изменяем скольжение вала относително магнитного поля) и уменьшаем реактивную — т.е. изменяется коэфициэнт активной мощности т.е. косинус фи.
косинус фи или коэфициэнт мощности (активной мощности) безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.
в принципе все. твердо стоя на этих принципах можно многое объяснить.
в начеле зададимся простым вопросом: «а может ли по одному проводу протекать ток? » ну и как мы договаривались мы твердо стоим на принципах изложенных выше. один провод — цепь не замкнутая — значит ток по ней течь не может. т.е. уверненнно можно сказать тока там нет. а что же есть? лампочски горят, моторы крутятся…
да и легко можно найти кучу роликов с демонситрацией подобного эффекта:
ну и что это? розыгрыш или еще что-то?
вначале вспомним как работает радиоэфирный телевизор. ведь наша любимая картинка как-то в этот телевизор запрыгивает.
механизм довольно простой: есть передатчик, который излучает радиоволны, а телевизор это приемник. не будем разбирать методы кодирования картинки — нас интересует сам факт получения сигнала.
можно сказать, что эта мощность очень мала, но надо заметить, это большей частью связано с направленостью передающей и принимающей антены.
т.е. предача электричества по одному проводу это не активная мощность (не закон Ома), а передача электромагнитной волны, а не тока. на радиоволны условия замкнутости цепи не распростроняются, в чем легко можно убедится на примере телевизора.
в случае однопроводной передачи электроэнергии мы имеем дело с вырожденым радиоприемником и передатчиком, а провод в этом случае является волноводом. т.е. провод имет свою ёмкость и индуктивность т.е. это цепь с распределенными параметрами. раз есть емкость и индуктивность есть и резонансная частота. и на этой частоте можно передовать энергию в виде электромагнитного поля.
остановимся на этой мысле более подробно.
в обычной классической цепи скрость электрона в проводе это сантиметры в секунду. но позволте а каже телеграф? там все быстро, а в цепи обычный ток… дело в том что с околосветовой скоростью в доль провода распространяется электроманитная волна сами же носители заряда — электроны перемещаются медленно. т.е. «первый» и «последний» электрон начинают свое движение практически одновременно, хотя их скорость небольшая.
но вернемся к электромагнитной волне. что там активная и реактивная? дело в том что если энергия вся переходит в магнитное поле и вся в электрическое, что справедливо для электромагнитной волны, это означает что нет активной мощности. (в реальности конечно немного теряется, но будем говорить об идиальном случае) т.е. можно сказать что вся энергия реактивная и активная мощность нулевая. т.е. косинус фи равен нулю. сдвиг фазы при этом 90 градусов. т.к. активная мощность нулевая (нам не надо физически двигать заряженные частицы) абсолютно неважно сечение проводника. т.е. мы имем дело не с оммической цепью, а с волноводом.
т.е. в однопроводной лини мы имеем случай разделенных мух и котлет — электромагнитная волна есть, а движения электронов нет. тут умесно вспомнить ток — направленное дижение заряженных частиц т.е. энернгия передается только в виде электромагнитного поля.
для стоячей электромагнитной волны меня в школе учили рисовать такой рисунок:
максимуму напряженнности одного поля соотвествует 0 другого т.е. смещены именно на 90 градусов. т.е. електрополе начинает переходить в магнитное, в какой-то моент времени все перешло, что соотвествует 0 электрического поля и максимуму магнитного. магнитное поле начинает переходить в электрическое и в какой-то момент времени полностью перейдет, что соотвествует 0 магнитного поля и максимуму электрического и т.д. из того что поле переходит одно в другое полностью, а угол смещения фазы электрического и магнитного поля равен 90 градусам, можно сделать вывод о том, что мы имем дело со стоячей электромагнитной волной.
т.е. можно сказать ничего нового в этих роликах не демонстрируется, если мне не изменяет память, с 1864 года — это электромагнитная волна. можно придумать разнообразные способы как «раскачивать» электромагнитную волну в проводе, принципиальной сути это не меняет.
ограничения использования этой технологии совпадает с ограничением использования радиочастотных линий, при этом надо заметить, что частота там относительно небольшая — это примерно десятки КГц.

www.skif.biz

Описание схемы генератора и технологии его изготовления

Рис. 1. Схема генератора.

Для повторения эксперимента необходимо собрать генератор, схема которого приведена на рисунке 1.

Схема представляет собой обычный преобразователь постоянного напряжения в переменное которым питается трансформатор Т1. Возможно также, что схема выполняет ещё какую-то не вполне традиционную роль
1. Батарея питания GB1. В первых опытах (около года назад) я использовал одну обычную квадратную батарейку постоянного тока на 4,5 В. Во второй серии опытов (кон. июня 2004г.- нач. июля 2004г.) мной были использованы две последовательно включённые квадратные батарейки по 4,5 В, причём одна новая, а другая та же что использовалась в первых опытах.
2. Кнопка SB1. В общем, я думаю любая малогабаритная кнопка.
3. Конденсатор C1. Полярный конденсатор К50-12 номиналом 10мкФ*25В.
4. Транзистор VT1. Транзистор n-p-n марки КТ819В в пластмассовом корпусе.
5. Резистор R1. Резистор подстроечный номиналом 6,8 КОм.
6. Конденсатор C2. Плоский квадратный конденсатор марки Н30 номиналом 10нФ.
7. Трансформатор Т1. Мной было собранно два трансформатора. Первый трансформатор был собран для первых опытов, второй во время второй серии опытов.

Первый трансформатор имеет следующие характеристики:

Рис. 2. Конструкция каркаса первого трансформатора (размеры в мм).

Катушка I имеет 6 витков медного провода диаметром 0,15 мм, катушка II имеет 20 витков медного провода диаметром 0,25 мм, катушка III содержит 1800± 10 витков медного провода диаметром 0,12 мм. Тип проводов точно не знаю, но что-то вроде ПЭТВ или ПЭЛ.

Трансформатор намотан на самодельном каркасе. Конструкция каркаса приведена на рисунке 2.

Диски каркаса склеены каждый из двух слоёв картона (толщиной 0,4 мм), кольцо склеено из нескольких слоёв бумаги намотанных на подходящий каркас.

Рис. 3. Намотка катушек.

Намотка осуществляется следующим образом. На кольцо каркаса накладывается один слой изоляционного материала (что-то типа слюды). Поверх него наматывается катушка III, первый слой виток к витку(от себя слева направо), а далее в навал более или менее ровно по всей поверхности катушки (выводы III катушки расположены слева). Поверх III катушки накладывается один слой того же изоляционного материала. Далее в два слоя наматывается катушка II. Начиная приблизительно от середины, мотая к левому краю и обратно к середине, желательно виток к витку (выводы II катушки закреплены справа). На оставшейся свободной половине трансформатора наматывается катушка I, намотка осуществляется также от себя виток к витку начиная от середины и заканчивая у правого края (выводы I катушки закреплены также справа диаметрально противоположно выводам II катушки). Намотка всех трёх катушек должна быть выполнена в одну сторону (от себя). И, наконец поверх намотанных катушек накладывается ещё слой изоляционного материала.

Намотка катушек трансформатора приведёна на рисунке 3.

Второй трансформатор имеет следующие характеристики:

Рис. 4. Конструкция каркаса второго трансформатора (размеры в мм).

Катушка I намотана медным проводом диаметром 0,25 мм, катушка II намотана медным проводом диаметром 0,39 мм, катушка III намотана медным проводом диаметром 0,18 мм. Все катушки второго трансформатора имеют такое же количество витков как и соответствующие катушки первого трансформатора. Тип проводов так же что-то вроде ПЭТВ или ПЭЛ. Конструкция и технология изготовления второго трансформатора такая же как и у первого. На рисунке 4 приведены размеры каркаса.

При подключении трансформаторов к генератору особое внимание следует уделить тому, чтобы начала (помечены точками на схеме) и концы катушек были подключены соответствующим образом.

Трансформаторы сердечников не имеют. Хотя первый трансформатор работает и с броневым ферритовым сердечником, но хуже. Работу второго трансформатора с сердечником не проверял.

Монтаж генератора.

Рис. 5. Монтаж генератора.

Схема генератора собрана на монтажной панельке (рис. 5) размерами 30´8´8 мм с четырьмя парами выводов. Все соединения схемы выполнены пайкой.

Жирными кривыми линиями на рисунке показаны вспомогательные соединительные провода (за исключением трансформатора, где использовалась проволока, которой намотана катушка) представляющие собой обычный медный семи жильный провод диаметром (без изоляции) 0,5 мм и длинной в среднем около 5 см, тонкими прямыми линиями показаны выводы самих деталей. То есть, если у конденсатора тонкая прямая линия, то значит конденсатор подключен к панельке своим выводом без вспомогательного соединительного провода. Обращаю внимание, что желательно использовать подстроечный резистор припаянный непосредственно к панельке. Так как с переменным резистором который подключен проводами у меня хуже работает. Трансформаторы подключаются по одному, то есть либо первый либо второй. Катушки трансформатора подключены той же проволокой которой намотаны, длинной около 4-8 см. Начало III катушки имеет длину 7 см, конец III катушки можно вообще не оставлять, так как в экспериментах он почти не участвует, а можно на всякий случай оставить, сделать длинной около 4 см и намотать его поверх изоляции трансформатора.

Настройка генератора.

Для работы генератора следует учитывать все описанные мелочи. Правильно собранный генератор в настройке не нуждается. В начале следует лишь поставить подстроечный резистор в среднее положение, далее по ходу работы производят подстройку до получения наилучших результатов эксперимента. Какие либо изменения в схеме генератора необходимые для проведения опытов будут описаны ниже.

Эксперименты и наблюдаемые явления

Описания явлений даны приблизительно в хронологическом порядке.

Первая серия экспериментов (около года назад).

Для этой серии экспериментов использовался первый трансформатор, одна 4,5 вольтовая батарейка питания и тестер Ц4324. Все эксперименты проводились на деревянном столе покрытом плёнкой.

1. Передача переменного напряжения по одному проводу.

Рис. 6. Подключение тестера.

Для наблюдения этого явления я использовал тестер с двумя щупами длинной около 1 метра каждый. Тестер включается на переменный тип измерения на любом пределе и подключается одним щупом к выходу (начало III катушки) трансформатора, второй щуп никуда не подключается его вообще можно убрать (рис. 6).

Тем не менее важное значение имеет оба ли щупа присутствуют и какой куда подключен. Максимальное отклонение стрелки наблюдается в том случае, когда щуп идущий от гнезда тестера (*) подключен к выходу трансформатора, а второй щуп идущий от гнезда тестера (V, mA, -Kom, +Om) никуда не подключен (рис. 7.а). Минимальное отклонение стрелки наблюдается тогда, когда один щуп идущий от гнезда (V, mA, -Kom, +Om) подключен к выходу трансформатора, второй щуп отсутствует (рис. 7.б).

Рис. 7.

Отклонения стрелки, но в меньшей степени наблюдается также при подключении тестера к концу III обмотки трансформатора.

2. Подключение диодной вилки.

Рис. 8. Диодная вилка.

Схема вилки и её подключение приведено на рисунке 8.

Вилка состоит из двух одинаковых диодов VD1, VD2 марки КД503А или КД503Б и необязательного, хотя с ним лучше работает, поэтому лучше всё же поставить, конденсатора С3 марки H30 и номиналом 10нФ.

а. Для наблюдения появления на концах вилки постоянного тока, к вилке подключается тестер Ц4324 для измерения напряжения (предел около 30 в.) или силы тока (на одном из самых низких пределов) по постоянному току (рис. 9).

Рис. 9. Измерение напряжения.

Кроме того измерения можно проводить и по переменному току, подключив тестер к одному или двум выводам вилки.

То есть переменное напряжение диодами полностью не выпрямляется.

б. Также вместо тестера можно подключить светодиод VD3 типа АЛ307 (рис. 10).

Рис. 10. Подключение светодиода.

3. Подключение лампы дневного света (ЛДС).

Описание ЛДС будет дано ниже.

Схема подключения ЛДС к трансформатору приведена на рисунке 11.

Рис. 11. Подключение ЛДС (два варианта).

ЛДС к трансформатору можно подключать как с помощью вилки так и без неё. После включения устройства лампа должна светится на 1/2 — 2/3 своей длинны. Настройкой подстроечного резистора можно получить в лампе бегущие, чередующиеся тёмно-светлые кольца. Движение происходит от подключенного конца к свободному концу лампы (на рисунке слева на право). Свечение лампы не сильное, поэтому опыт рекомендуется проводить при слабом освещении.

Примечание: В выше описанных экспериментах подключение вилки со светодиодом и лампы осуществлялось непосредственно к выходу трансформатора без использования удлиняющих проводов.

4. Подключение тестера, светодиода и ЛДС на удлиняющем проводе.

Схема подключения тестера, и светодиода на удлиняющем проводе приведена на рисунке 12. Опять же конденсатор можно не использовать.

Рис. 12. Подключение на удлиняющем проводе.

В качестве удлиняющего провода использовался обычный двух жильный телефонный провод длинной 3,1метр, жилы которого были свиты вместе (другого просто не нашлось). Свечение светодиода и показания тестера не много уменьшились, но всё же были. При подключении ЛДС на удлиняющем проводе свечение ЛДС не наблюдается.

Примечание: Можно подвесить лампу за питающий провод длинной около 20 см, чтобы исключить контакт с поверхностью стола (проводил во второй серии экспериментов).

5. Передача энергии без проводов.

Стрелка тестера, настроенного на переменный тип измерений, щупы которого лежат рядом (расстояние пока не велико) с генератором начинает отклоняться при включении генератора. Вывод: стрелка отклоняется, значит совершается работа, а значит затрачивается энергия, но ведь тестер ни к чему не подключен???

6. Влияние нахождения различных предметов в зоне работы генератора.

Это явление можно наблюдать при проведении предыдущего эксперимента, если поводить рукой над генератором, щупами и тестером. В результате этих действий будет заметно колебание стрелки тестера. То есть рука в данном случае является приёмником излучения (поля) генератора захватывающим основную часть излучения (поля), кстати, по моемому токи около генератора наводятся в любых проводящих предметах. Это явление очень схоже с теорией и опытами Н. Теслы (KUASAR.NAROD.RU/LIBRARY/TESLA/ENERG.HTM#0001).

Вторая серия экспериментов (конец июня 2004г. – начало июля 2004г.).

В этих экспериментах в основном проводятся количественные измерения, а также используется второй трансформатор, две квадратные батарейки включенные последовательно дающие напряжение около 7 вольт и тестер Ц4324. Все эксперименты проводятся на деревянном столе покрытом плёнкой.

1. Измерение напряжения выхода.

Тестер включенный на измерение:
— переменного тока/напряжения и подключенный как показано на рисунке 6 зашкаливает на любом пределе измерений.
— постоянного напряжения и подключенный как показано на рисунке 9 показывает: с конденсатором С3 значение 79 В, без конденсатора 76 В.
— постоянного напряжения и подключенный как показано на рисунке 12 показывает: с конденсатором С3 значение 72 В, без конденсатора 68 В.
— постоянного тока и подключенный как показано на рисунке 9 только без конденсатора С3 и без дополнительной нагрузки показывает ток 1,6 мА.

Примечание: значения могут различаться в зависимости от состояния батарей питания.

2. Зарядка конденсатора от диодной вилки.

Используется схема аналогичная той что изображена на рисунке 8, только конденсатор С3 заменяется на полярный конденсатор марки К50-12 номиналом 20 мкФ´ 300 В. Далее генератор включают на (5-10 сек.) для зарядки конденсатора, после чего генератор выключают и измеряют тестером постоянное напряжение на конденсаторе (можно не отключая конденсатор от диодов). После такой зарядки тестер у меня показывает 79 В на пределе измерений тестера в 120 В. Кстати разряжая конденсатор, накоротко замыкая выводы, наблюдается довольно мощная искра. То есть как я полагаю, конденсатор действительно заряжается от одного проводника.

3. Явление смены полярности или присутствие обратного тока в диодной вилке.

Рис. 13. Обратный ток в диодной вилке.

Для наблюдения явления используется схема изображённая на рисунке 9 только без конденсатора (может и с ним конечно работает не пробовал). Тестер настраиваю на измерение постоянного напряжения (предел измерений 120 В) или силы тока (предел измерений 6 мА). Включаю генератор тестер показывает 76 В(или 1,6 мА если тестер настроен на измерение силы тока), далее отключаю один щуп тестера (рис. 13). Показания тестера становятся равными нулю.

Далее начинаю убавлять предел измерений тестера. При пределе тестера 1,2 В (0,06 мА) стрелка тестера начинает отклоняться в обратную сторону. Заметьте, тестер включен на постоянный тип измерений и касание осуществляется одним щупом причём именно тем что изображён на рисунке 13.

4. Переменное напряжение на батарее питания.

Рис. 14. Переменный ток в цепи питания.

Стрелка тестера зашкаливает если одним щупом тестера (настроенного на переменный тип измерений тока / напряжения) касаться одного (любого) вывода батарейки питания (рис. 14). Я случайно коснулся пальцем контакта кнопки, в результате чего получил небольшой ожог.

Примечание: возможно именно такой же эффект наблюдался в опытах Тесла в результате которых вышли из строя генераторы электростанции.

5. Снижение потребляемой мощности при подключении нагрузки.

Рис. 15. Снижение потребляемого тока под нагрузкой.

Для этого эксперимента используется дополнительный тестер Ц4311 для измерения потребляемого напряжения, тестер Ц4324 используется для измерения потребляемого тока. Подключение тестеров приведено на рисунке 15.

Тестер Ц4324 настраивается на предел измерения постоянного тока 3000 мА, а тестер Ц4311 настраивается на предел измерения постоянного напряжения 15 В.

В качестве нагрузки используется ЛДС мощностью 40 Вт подключенная без вилки к выходу генератора. Особое значение следует уделить размерам лампы: длинна 1,2 метра, диаметр трубы 36 мм, особенно это важно будет в следующем опыте.

Генератор отключен напряжение на батарее 7 В.

Включаем генератор:
— лампа отключена: напряжение падает до 4,5 В, потребляемый ток 250 мА.
— лампа подключена: напряжение падает до 4,5 В, потребляемый ток 180 мА.

Примечание: данные могут отличаться в зависимости от состояния батарей питания (новые, разряженные).

6. Получение обратного тока в цепи питания.

Рис. 16. Обратный ток.

Наверное это самый сложный опыт для повторения в виду неустойчивости его работы. Для этого эксперимента используется схема приведённая на рисунке 16.

Для измерений потребляемого тока в этом опыте необходимо использовать обязательно тестер Ц4324 настроенный на измерение постоянного тока на пределе 3000 мА, на других пределах измерений и с другим тестером обратного тока у меня не наблюдается. Искровой промежуток создаётся следующим образом Выходной конец катушки III накладываю (без крепления) на алюминиевую накладку конца лампы, далее включаю генератор и двигаю лампу из стороны в сторону таким образом чтобы между лампой и концом проволоки создавалась искра. В результате этих действий стрелка тестера начинает ходить из стороны в сторону, то приближаясь к нулю, то удалясь от него, в определённый момент стрелка устремляется к нулю, а затем уверенно отклоняется далее за нуль. Главное здесь поймать положение лампы при котором наступило данное явление. Кроме показаний обратного тока тестера также в этот момент наблюдается свечение ЛДС и искра между лампой и проволокой катушки.

Примечание: Также работает и с первым трансформатором, но сложнее поймать момент. Обязательно используёте ЛДС описанную раннее так как с ЛДС другого типа (которые я пробовал) явление наблюдается хуже либо же вообще не наблюдается. Кстати можно подключить тестер Ц4311 для измерения напряжения питания, но с ним опять же сложнее поймать момент.

Как я уже говорил в форуме сайта фирмы ООО “Скиф” www.skif.biz данное явление можно трактовать по разному. Можно конечно всё списать на погрешности тестера и погрешности измерений, но можно предположить что именно при условиях описанных выше (определенная ЛДС (резонатор), определённый тестер и его предел (индуктивность, сопротивление) и т. д.) и наблюдается явление генерации обратного тока в цепи питания. Данное явление очень схоже с получением обратного тока в опытах Чернетского хотя есть и различие заключающееся в количестве питающих нагрузку проводов

7.Искровой разряд на любой проводящий предмет.

При достаточно близком поднесении отвёртки, грифеля карандаша к выходному концу (именно выходу) трансформатора наблюдается слабый искровой разряд, при поднесении к другому концу ничего нет.

8. Притяжение проволочного проводника.

Из-за того что выходной провод III катушки является тонкой проволокой наблюдается притяжение проволоки к близко расположенным (1-2мм) металлическим предметам (подобно наэлектризованной эбонитовой палочке притягивающей бумажки). Особенно это заметно при настройке искры в 6 эксперименте, что даже мешает, так как искровой промежуток слипается.

Заключение

Опыты Тесла, Авраменко, Чернетского и все вышеописанные эксперименты как мне кажется одного поля ягоды.

Данные явления ещё требуют больших исследований, но всё как всегда упирается в средства.

Большая просьба к тем кто захочет повторить данное устройство, обязательно сообщите о проведенных опытах и наблюдаемых явлениях.

P. S. Все вопросы, предложения и замечания можно направлять на E-mail: razum_i_chuvstva@rambler.ru или на форум сайта фирмы ООО “Скиф” WWW.SKIF.BIZ Краснову Дмитрию.

Краснов Дмитрий

Дата публикации: Прочитано: 77370 раз Дополнительно на данную тему
— Комментарии к описаниям резонансных систем
— Резонанс Мельниченко
— Патенты Мельниченко
— Резонанс Чернецкого
— Электрический автомобиль Тесла
— US 4.806.834 : Электрическая схема для индуктивностей, трансформаторов и двигателей.
— Генератор электроэнергии по схеме Грамма
— Matson anti-Lenz high efficiency motor
— Эффективный Источник питания, подходящий для Индуктивных Нагрузок. Отчет конструирования по патенту Грея № 4,595,975
— НЕГ генератор
— Генератор энергии на нелинейной индуктивности
— ТРАНСФОРМАТОР АНКВИЧА
— Проект ПРОИСХОЖДЕНИЕ (отрицательная индуктивность)
— Иркутский физик изобретает способы, как экономить энергию
— Ротовертер (оригинал)

Беспроводная передача электроэнергии

Решить проблему беспроводной передачи электрической энергии на большие расстояния – давнишняя мечта человечества. Можно представить, насколько бы подешевела электроэнергия без затрат на токопроводную продукцию. Научно-техническая революция не стоит на месте. Есть надежда, что эта мечта сбудется в недалёком будущем. Тому свидетельствуют новые разработки в данной сфере.

Мечта человечества – беспроводная передача электроэнергии

История беспроводной передачи энергии

Великий французский физик Ампер в 1820 году путём многочисленных опытов пришёл к выводу о том, что магнитное поле может возбуждать в теле металла электрический ток. Так появился основополагающий закон Ампера.

Майкл Фарадей в 1831 открыл закон индукции, который стал базой для развития такой науки, как электромагнетизм.

Джеймс Максвелл после долгих экспериментов систематизировал свои наблюдения, квинтэссенцией которых в 1864 году стало уравнение Максвелла. Формула объясняла поведение электромагнитного поля.

Никола Тесла усовершенствовал аппарат для генерации электромагнитного поля, изобретённый Генрихом Герцем в 1888 году. На Всемирной выставке в 1893 г., состоявшейся в Чикаго, Тесла продемонстрировал свечение фосфорных лампочек без проводов.

Никола Тесла

Свой вклад в развитие беспроводной передачи энергии сделал русский учёный Александр Попов. В 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества он показал изобретённый им детекторный радиоприёмник.

Далее вплоть до наших дней происходило патентование новых изобретений в области беспроводной передачи электрической энергии. Были произведены масса экспериментов, совершенно большое количество открытий. Последнее достижение в этой сфере – это передача электричества на большие расстояния без проводов с помощью технологии Wi-Fi. В 2017 году изобретён мобильный телефон без батареи.

Как это работает

Беспроводное электричество базируется на таком явлении, как электромагнетизм. В работе участвуют две катушки из металлических проводов. Одна из них подключена к источнику тока, вокруг которой создаётся магнитное поле. Вторая катушка, воспринимая это поле, индуцирует в своей обмотке вторичный электрический ток.

Схема передачи электричества без проводов

Принципы передачи

В последних разработках учёных из США и Южной Кореи применялись магнитно-резонансные системы CMRS и DCRS. Корейская технология оказалась более совершенной. Удалось передать электроэнергию на 5 метров. Благодаря компактным дипольным катушкам DCRS, можно запитать всех потребителей в помещении средних размеров без проводов.

Важно! Несовершенство современной аппаратуры существенно ограничивает длину пути электричества по воздуху.

Несмотря на это, учёные всего мира заняты получением новых технологий, задача которых – передача энергии на расстоянии в десятки и сотни километров. Уже сегодня развиваются и претворяются в жизнь новые достижения науки в области доставки электроэнергии без проводных линий электропередач.

Технологии

Наиболее перспективными направлениями в разработке новых методов и способов транспортировки электричества без материального контакта являются:

  • ультразвуковой способ;
  • метод электромагнитной индукции;
  • электростатическая индукция;
  • микроволновое излучение;
  • лазерный метод;
  • электропроводность Земли.

Ультразвуковой способ

Студентами Пенсильванского университета (США) на недавней выставке в 2011 году был продемонстрирован способ передачи электротока с помощью ультразвука. Передатчик генерировал акустические волны в ультразвуковом диапазоне, приёмник преобразовывал их в электрический ток. В качестве носителя энергии ультразвук был выбран не случайно. Его воздействие на организм человека абсолютно безвредно.

Несовершенство этого способа заключается в том, что КПД передачи очень низкий, нужны прямая видимость между абонентами и ограниченность расстояния (7-10 метров).

Метод электромагнитной индукции

Работа обыкновенного трансформатора даёт представление о том, как осуществляется передача электричества без проводов методом электромагнитной индукции. В процессе участвуют две катушки. Магнитное поле, возбуждаемое протекающим током по виткам первичной обмотки, индуцирует электрический поток во вторичной обмотке трансформатора.

Примерами использования эффекта электромагнитной индукции могут быть зарядные устройства смартфонов и электрические зубные щётки. Недостатком такого способа передачи энергии является непременная близость катушек. Даже при небольшом увеличении промежутка между обмотками большая часть энергии начинает распыляться в пространстве.

Один из видов электромагнитной индукции – это использование резонанса. Суть способа заключается в том, что приёмник и передатчик функционируют в одном частотном диапазоне. Передающее и приёмное устройства представляют собой соленоид с одним слоем витков. Генерирующий прибор оснащён конденсаторной схемой, с помощью которой он настраивается на частоту приёмника.

Демонстрация метода электромагнитной индукции

Электростатическая индукция

В основе метода заложен принцип прохождения энергии через тело диэлектрика. Способ называют ёмкостной связью. Генератор создаёт в ёмкости электрическое поле, которое возбуждает разницу потенциалов между двумя электродами потребителя.

Никола Тесла для демонстрации беспроводной лампы освещения использовал именно метод электростатической индукции. Лампа получала питание от переменного электрического поля высокой частоты. Она светилась ровно, независимо от её перемещения в пространстве комнаты.

Микроволновое излучение

Специалисты космотехники разработали способ передачи электроэнергии от орбитальных солнечных батарей на космические корабли с помощью радиосигнала микроволнового диапазона. Проблема этого метода состоит в том, что для приёма и передачи пучкового излучения требуются антенны с очень большой диафрагмой.

Учёные НАСА в 1978 году пришли к выводу, что для передачи микроволнового луча частотой 2,45 ГГц излучающая антенна должна иметь диаметр отражающей поверхности 1 км. Приёмная ректенна должна быть диаметром 10 км. Уменьшить эти размеры возможно путём использования сверхкоротких волн. Однако сигналы такого диапазона быстро поглощаются атмосферой или блокируются дождевыми осадками.

Обратите внимание! Безопасная плотность мощности излучаемой энергии равняется 1 мВт/см2. Этой норме отвечает антенна диаметром 10 км с передающей мощностью потенциала 750 МВт.

Лазерный метод

Передачу электроэнергии на большие расстояния без проводов с помощью лазера стали осуществлять сосем недавно. Идея состоит в том, что лазерный луч, несущий в себе энергетический потенциал, попадает на фотоэлемент приёмного устройства, где высокочастотное электромагнитное излучение преобразуется в электрический ток.

Лазерная технология передачи энергии, ранее применяемая в военной области, успешно внедряется в гражданскую сферу деятельности человека. Разработки американских учёных привели к изобретению беспилотного летательного аппарата, получающего энергетическое питание от лазерного луча. В 2006 году был продемонстрирован беспилотник, который мог летать в беспосадочном режиме, питаясь от лазерной установки.

В 2009 году был успешно осуществлён эксперимент в космосе по передаче энергии на один километр мощностью 500Вт.

Электропроводность Земли

Существует теория использования недр и океанов Земли для беспроводной передачи энергии. Электропроводимость гидросферы, залежей металлических руд может быть использована для передачи низкочастотного переменного тока. Электростатическая индукция диэлектрических тел может возникать в огромных залежах кварцевого песка и тому подобных минералов.

Передача электрического тока возможна также через воздушное пространство методом электростатической индукции. Никола Тесла в своё время выдвинул предположение, что в будущем появятся технологии, которые для передачи электроэнергии будут использовать землю, океанические воды и атмосферу планеты.

Всемирная беспроводная система

Впервые о Всемирной беспроводной системе передачи электроэнергии стало известно от великого учёного Теслы. В 1904 году он заявил, что создание ВБС, используя высокую электрическую проводимость плазмы и Земли, вполне осуществимо.

Из всего того, что на сегодня предлагает рынок электротехники, относятся к беспроводной передаче электроэнергии зарядные устройства для смартфонов, электрические зубные щётки. В них используется принцип электромагнитной индукции.

Бесконтактная зарядка смартфона

В авиастроении началось серийное производство летательных беспилотных аппаратов, питающихся за счёт беспроводной передачи электричества. Небольшой микроволновый вертолёт с ректенной может подниматься на высоту до 15 метров над землёй. Появились беспилотники, которые могут летать в зоне видимости лазерного луча.

Китайский производитель бытовой техники Haier Group с 2010 года выпускает беспроводные LCD телевизоры.

Перспективы беспроводной передачи электричества

Сейчас ведутся исследовательские работы, и разрабатываются проекты создания электромобилей, которые будут передвигаться по дорожному покрытию с токопроводом, который индуцирует электрический ток в моторе транспорта.

Питание электромобиля

Ряд передовых фирм заняты разработкой беспроводных источников питания, которые смогут снабжать электроэнергией всех потребителей в пределах одного помещения.

В перспективе появление трасс, состоящих из ряда беспроводных источников электричества, которые смогут обеспечить перемещение летательных аппаратов на большие расстояния.

С появлением новых материалов, усовершенствованных приборов и изобретений беспроводная передача электроэнергии в недалёком будущем охватит все сферы деятельности человека.

Новый Тесла: ульяновец открыл способ передачи электричества без проводов

Активные темы

  • Сопля и князь (22)

    RыыBack Инкубатор 00:09

  • Убил собственную дочь утюгом. (66)

    Lisshot Инкубатор 00:09

  • Новости из параллельной вселенной: В Финляндии зарегистрировали … (100)

    adroit События 00:09

  • Открытое письмо Елены Сафоновой президенту российской федерации,… (141)

    olegario75 События 00:09

  • Настоящие ниндзя современности. Часть 2 (7)

    Kraft3000 Инкубатор 00:09

  • Зюганов расстроился. Оскар дали «Паразитам» . (28)

    Разрывной Инкубатор 00:09

  • Дочь Джонни Деппа пришла в «голом «платье…да,мать ее… (79)

    Spiritus Инкубатор 00:08

  • Швейцарка пережила аварию и выставила девственность на продажу, … (193)

    scrudge События 00:08

  • Когда решили сэкономить на кране (84)

    INCASSATOR90 Видео 00:08

  • Какие подарки дарят на 23 февраля на работе (601)

    AlDianochka Картинки 00:08

  • Мир и Короновирус он же COVID-19 он же SARS-CoV-2 Часть 4 (1297)

    GordonStone Беседы 00:08

  • Российские компании могут остаться без инженеров и аналитиков (90)

    Bulett Инкубатор 00:08

  • Нужен веб-дизайнер для несложного рабочего сайта. (11)

    Онанимоус Барахолка 00:07

  • Почему я не завожу любовницу (4752)

    Azorych Тексты 00:07

  • Страшные сны / Побег. Конкурс рассказов. (31)

    Gesheft ЯП-издат 00:07

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх