Tradiční kabelové systémy přenosu energie obvykle vyžadují uložení přenosových drátů mezi distribuovanými jednotkami a spotřebitelskými jednotkami. To vytváří řadu omezení, jako jsou náklady na systém - náklady na kabely, ztráty vzniklé při přenosu i distribuci. Jen si představte, pouze odpor přenosového vedení má za následek ztrátu asi 20 - 30% generované energie.
Pokud hovoříte o systému přenosu stejnosměrného proudu, není to ani možné, protože to vyžaduje konektor mezi zdrojem stejnosměrného napájení a zařízením.
Představte si systém zcela zbavený vodičů, kde můžete do svých domů dostat střídavé napájení bez jakýchkoli vodičů. Kde můžete svůj mobil dobít, aniž byste museli fyzicky zapojovat do zásuvky. Kde lze dobít baterii kardiostimulátoru (umístěnou uvnitř lidského srdce), aniž byste ji museli vyměňovat. Samozřejmě, takový systém je možný, a právě tam přichází role bezdrátového přenosu energie.
Tento koncept ve skutečnosti není novým konceptem. Celý tento nápad vyvinul Nicolas Tesla v roce 1893, kde vyvinul systém osvětlení vakuových žárovek pomocí bezdrátových přenosových technik.
Nemůžeme si představit svět bez Bezdrátové napájení Přenos je možný: mobilní telefony, domácí roboti, přehrávače MP3, počítače, notebooky a další přenosné přístroje se hodí k nabíjení, aniž by k nim byli připojeni, a osvobozují nás od posledního a všudypřítomného napájecího kabelu. Některé z těchto jednotek nemusí k provozu vyžadovat ani mnoho elektrických článků / baterií.
3 typy bezdrátových metod přenosu energie:
- Indukční vazba : Jednou z nejvýznamnějších metod přenosu energie je indukční vazba. V zásadě se používá pro přenos energie v blízkém poli. Je založen na skutečnosti, že když proud protéká jedním vodičem, na koncích druhého vodiče je indukováno napětí. Přenos energie probíhá prostřednictvím vzájemné indukčnosti mezi dvěma vodivými materiály. Obecným příkladem je transformátor.
Přenos energie pomocí indukčního propojení
- Přenos mikrovlnného výkonu: Tuto myšlenku vytvořil William C Brown. Celá myšlenka zahrnuje přeměnu střídavého proudu na vysokofrekvenční a jeho přenos v prostoru a opětovnou přeměnu na střídavý proud v přijímači. V tomto systému je energie generována pomocí mikrovlnných zdrojů energie, jako je klystron, a tato generovaná energie je dána vysílací anténě pomocí vlnovodu (který chrání mikrovlnný výkon před odraženým výkonem) a tuneru (který odpovídá impedanci mikrovlnného zdroje s antény). Přijímací část se skládá z přijímací antény, která přijímá mikrovlnný výkon, a impedančního přizpůsobovacího a filtračního obvodu, který odpovídá výstupní impedanci signálu s impedancí usměrňovací jednotky. Tato přijímací anténa spolu s usměrňovací jednotkou je známá jako Rectenna. Použitou anténou může být dipól nebo Yagi-Uda anténa. Přijímací jednotka také sestává z usměrňovací sekce sestávající ze Schottkyho diod, které se používají k převodu mikrovlnného signálu na stejnosměrný signál. Tento přenosový systém používá frekvence v rozsahu 2 GHz až 6 GHz.
Bezdrátový přenos energie pomocí mikrovln
- Přenos laserového výkonu: Zahrnuje použití LASEROVÉHO paprsku k přenosu energie ve formě světelné energie, na kterou se přeměňuje elektrická energie na konci přijímače. LASER je napájen pomocí zdrojů, jako je slunce nebo jakýkoli generátor elektřiny, a podle toho generuje vysoce intenzivní zaostřené světlo. Velikost a tvar paprsku jsou určeny sadou optiky a toto procházející laserové světlo je přijímáno fotovoltaickými články, které převádějí světlo na elektrické signály. K přenosu obvykle používá kabely z optických vláken. Stejně jako v základním solárním systému je přijímač používaný při přenosu na bázi LASERU řada fotovoltaických článků nebo solárních panelů, které mohou přeměňovat nekoherentní monochromatické světlo na elektřinu.
LASEROVÝ PŘENOSOVÝ SYSTÉM
Bezdrátový přenos solární energie
Jeden z nejpokročilejších systémů bezdrátového přenosu energie je založen na přenosu solární energie pomocí mikrovlnného nebo laserového paprsku. Družice je umístěna na geostacionární oběžné dráze a skládá se z fotovoltaických článků, které přeměňují sluneční světlo na elektrický proud, který se používá k napájení mikrovlnného generátoru a podle toho k generování mikrovlnného výkonu. Tento mikrovlnný výkon je přenášen pomocí RF komunikace a přijímán na základnové stanici pomocí Rectenna, což je kombinace antény a usměrňovače a je převeden zpět na elektřinu nebo požadovaný střídavý nebo stejnosměrný výkon. Družice může vysílat až 10 MW vysokofrekvenčního výkonu.
Pracovní příklad bezdrátového přenosu energie
Základní princip spočívá v převodu střídavého proudu na stejnosměrný výkon pomocí usměrňovačů a filtrů a jeho opětovného převodu zpět na střídavý proud při vysoké frekvenci pomocí střídačů. Toto nízkonapěťové vysokofrekvenční střídavé napájení poté prochází z primárního transformátoru na jeho sekundární a je přeměněno na stejnosměrný proud pomocí uspořádání usměrňovače, filtru a regulátoru.
Blokové schéma ukazující bezdrátový přenos energie
- Střídavý signál je usměrňován na stejnosměrný signál pomocí sekce můstkového usměrňovače.
- Získaný stejnosměrný signál prochází zpětnovazebním vinutím1, které funguje jako obvod oscilátoru.
- Proud procházející zpětnovazebním vinutím 1 způsobuje, že tranzistor 1 je veden, což umožňuje, aby stejnosměrný proud protékal tranzistorem k primární části transformátoru, byl ponechán správným směrem.
- Když proud prochází zpětnovazebním vinutím2, příslušný tranzistor začne vodit a stejnosměrný proud protéká tranzistorem na primární část transformátoru ve směru zprava doleva.
- Proto je na primární straně transformátoru vyvíjen střídavý signál pro obě poloviční cykly střídavého signálu. Frekvence signálu závisí na frekvenci kmitání obvodů oscilátoru.
- Tento střídavý signál se objevuje přes sekundární část transformátoru a když je sekundární část připojena k primárnímu jinému transformátoru, na primární straně sestupného transformátoru se objeví střídavé napětí 25 kHz.
- Toto střídavé napětí se usměrňuje pomocí můstkového usměrňovače a poté se filtruje a reguluje pomocí LM7805, aby se získal 5V výstup pro řízení LED.
- Napěťový výstup 12 V z kondenzátoru se používá k napájení stejnosměrného motoru ventilátoru pro provoz ventilátoru.
Toto je základní přehled bezdrátového přenosu energie. Navzdory tomu vás někdy zajímalo, proč je základní přenosový systém stále bezdrátový? Pokud máte nějaké dotazy k tomuto konceptu nebo k elektrickým a elektronické projekty níže zanechte sekci s komentáři
Fotografický kredit:
- Indukční vazba Příručka rfid
- Přenos energie pomocí LASEROVÉHO paprsku živý měsíc
