Bezdrôtový prenos energie prostredníctvom solárneho systému a práce

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Tradičné drôtové systémy na prenos energie obvykle vyžadujú ležanie prenosových drôtov medzi distribuovanými jednotkami a spotrebiteľskými jednotkami. To vytvára veľké obmedzenia ako náklady na systém - náklady na káble, straty vzniknuté pri prenose aj pri distribúcii. Len si predstavte, iba odpor prenosového vedenia vedie k strate asi 20 - 30% vygenerovanej energie.

Ak hovoríte o systéme prenosu jednosmerného prúdu, ani to nie je možné, pretože to vyžaduje konektor medzi zdrojom jednosmerného prúdu a zariadením.




Predstavte si systém úplne zbavený vodičov, kde môžete bez napájania dostať do svojich domovov sieťové napájanie. Kde môžete nabiť svoj mobil bez nutnosti fyzického zapojenia do zásuvky. Miesto, kde je možné nabíjať batériu kardiostimulátora (umiestnenú vo vnútri ľudského srdca) bez nutnosti výmeny batérie. Takýto systém je samozrejme možný, a práve tu prichádza k úlohe bezdrôtového prenosu energie.

Tento koncept vlastne nie je novým konceptom. Celý tento nápad vyvinul Nicolas Tesla v roku 1893, kde vyvinul systém osvetlenia vákuových žiaroviek pomocou bezdrôtových prenosových techník.



Nevieme si predstaviť svet bez Bezdrôtové napájanie Prenos je možný: mobilné telefóny, domáce roboty, prehrávače MP3, počítače, notebooky a ďalšie prenosné pomôcky sa dajú nabíjať bez toho, aby k nim boli pripojení, a tým nás oslobodzujú od konečného a všadeprítomného napájacieho kábla. Niektoré z týchto jednotiek nemusia na svoju činnosť vyžadovať ani veľké množstvo elektrických článkov / batérií.

3 typy metód bezdrôtového prenosu energie:

  • Indukčné spojenie : Jednou z najvýznamnejších metód prenosu energie je indukčná väzba. V zásade sa používa na prenos energie v blízkom poli. Je založený na skutočnosti, že keď prúd preteká jedným vodičom, na koncoch druhého vodiča sa indukuje napätie. Prenos energie sa uskutočňuje prostredníctvom vzájomnej indukčnosti medzi dvoma vodivými materiálmi. Všeobecným príkladom je transformátor.
Prenos energie pomocou indukčného spojenia

Prenos energie pomocou indukčného spojenia

  • Prenos mikrovlnnej energie: Túto myšlienku vyvinul William C Brown. Celá myšlienka zahŕňa premenu striedavého prúdu na vysokofrekvenčný a jeho prenos v priestore a opätovnú konverziu na striedavý prúd v prijímači. V tomto systéme sa energia generuje pomocou zdrojov mikrovlnnej energie, ako je klystron, a táto generovaná energia sa dodáva do vysielacej antény cez vlnovod (ktorý chráni mikrovlnný výkon pred odrazeným výkonom) a tuner (ktorý zodpovedá impedancii mikrovlnného zdroja s antény). Prijímacia časť pozostáva z prijímacej antény, ktorá prijíma mikrovlnný výkon, a obvodu na prispôsobenie impedancie a filtra, ktorý porovnáva výstupnú impedanciu signálu s impedanciou usmerňovacej jednotky. Táto prijímacia anténa spolu s usmerňovacou jednotkou je známa ako Rectenna. Použitou anténou môže byť dipól alebo Yagi-Uda anténa. Prijímacia jednotka sa tiež skladá z usmerňovacej časti pozostávajúcej zo Schottkyho diód, ktorá sa používa na prevod mikrovlnného signálu na signál DC. Tento prenosový systém využíva frekvencie v rozmedzí od 2 GHz do 6 GHz.
Bezdrôtový prenos energie pomocou mikrovlnnej rúry

Bezdrôtový prenos energie pomocou mikrovlnnej rúry

  • Laserový prenos energie: Zahŕňa použitie LASEROVÉHO lúča na prenos energie vo forme svetelnej energie, ktorá sa prevedie na elektrická energia na konci prijímača. LASER je napájaný pomocou zdrojov ako Sun alebo akýkoľvek generátor elektrickej energie a podľa toho generuje zaostrené svetlo vysokej intenzity. Veľkosť a tvar lúča sú určené súpravou optiky a toto prenesené LASEROVÉ svetlo je prijímané fotovoltaickými článkami, ktoré premieňajú svetlo na elektrické signály. Na prenos spravidla používa káble z optických vlákien. Rovnako ako v základnom solárnom systéme, aj v prijímači používanom pri prenose na báze LASERU je rad fotovoltaických článkov alebo solárnych panelov, ktoré dokážu premeniť nekoherentné monochromatické svetlo na elektrinu.
LASEROVÝ PRENOSOVÝ SYSTÉM

LASEROVÝ systém na prenos energie

Bezdrôtový prenos solárnej energie

Jeden z najpokročilejších bezdrôtových systémov na prenos energie je založený na prenose solárnej energie pomocou mikrovlnného alebo laserového lúča. Družica je umiestnená na geostacionárnej obežnej dráhe a pozostáva z fotovoltaických článkov, ktoré premieňajú slnečné svetlo na elektrický prúd, ktorý sa používa na napájanie mikrovlnného generátora a podľa toho na generovanie mikrovlnného výkonu. Tento mikrovlnný výkon sa prenáša pomocou RF komunikácie a prijíma sa na základňovej stanici pomocou obdĺžnikovej antény, ktorá je kombináciou antény a usmerňovača a prevádza sa späť na elektrickú energiu alebo požadovaný striedavý alebo jednosmerný prúd. Satelit môže vysielať až 10 MW vysokofrekvenčného energie.


Pracovný príklad bezdrôtového prenosu energie

Základný princíp spočíva v prevedení striedavého prúdu na jednosmerný prúd pomocou usmerňovačov a filtrov a následnom opätovnom prevedení späť na striedavý prúd pri vysokej frekvencii pomocou invertorov. Toto nízkonapäťové vysokofrekvenčné striedavé napájanie potom prechádza z primárneho transformátora na jeho sekundárny a je prevedené na jednosmerný prúd pomocou usporiadania usmerňovača, filtra a regulátora.

Bloková schéma znázorňujúca bezdrôtový prenos energie

Bloková schéma znázorňujúca bezdrôtový prenos energie

  • AC signál je usmerňovaný na DC signál pomocou sekcie mostíkového usmerňovača.
  • Získaný jednosmerný signál prechádza cez spätnoväzbové vinutie1, ktoré funguje ako obvod oscilátora.
  • Prúd prechádzajúci cez spätnoväzbové vinutie 1 spôsobí, že tranzistor 1 bude viesť, čo umožní, aby jednosmerný prúd tiekol cez tranzistor k primárnej časti transformátora, a to v správnom smere.
  • Keď prúd prechádza cez spätnoväzbové vinutie2, začne zodpovedajúci tranzistor vodiť a jednosmerný prúd prúdi cez tranzistor do primárnej časti transformátora v smere sprava doľava.
  • AC signál sa teda vyvíja cez primár transformátora pre obidve polovičné cykly AC signálu. Frekvencia signálu závisí od frekvencie kmitania obvodov oscilátora.
  • Tento striedavý signál sa objaví cez sekundár transformátora a keď je sekundár pripojený k primáru iného transformátora, objaví sa 25 Hz striedavé napätie cez primár sekundárneho transformátora.
  • Toto striedavé napätie je usmernené pomocou mostíkového usmerňovača a potom je filtrované a regulované pomocou LM7805, čím sa získa výstup 5 V na napájanie LED.
  • Napäťový výstup 12 V z kondenzátora sa používa na napájanie jednosmerného motora ventilátora na prevádzku ventilátora.

Toto je základný prehľad bezdrôtového prenosu energie. Napriek tomu vás niekedy zaujímalo, prečo je základný prenosový systém stále bezdrôtový? Ak máte akékoľvek otázky týkajúce sa tohto konceptu alebo elektrických a elektronické projekty zanechajte nižšie svoju komentárovú časť

Fotografický kredit: