Juhtmevaba jõuülekanne on protsess, mille käigus elektrienergia viiakse elektromagnetlainete kaudu ühest süsteemist teise süsteemi, ilma et see kasutaks juhtmeid või füüsilist kontakti.

Selles postituses arutleme selle üle, kuidas töötab traadita toiteülekanne või elektrienergia edastamine õhu kaudu ilma juhtmeid kasutamata.

Võimalik, et olete selle tehnoloogiaga juba kokku puutunud ja olete paljud läbi teinud seotud teooriad internetis.

Kuigi Internet võib olla täis selliseid artikleid, mis selgitavad mõistet näidete ja videotega, ei mõista lugeja enamasti tehnoloogiat juhtivat põhiprintsiipi ja selle tulevikuväljavaateid.

Kuidas traadita elektriedastus toimib

Selles artiklis proovime saada aimu sellest, kuidas juhtmevaba elektrienergia ülekanne toimub või kuidas toimib või juhtimine toimub ja miks on seda ideed suurte vahemaade tõttu nii keeruline teostada.

Kõige tavalisem ja klassikalisem juhtmeta toiteülekande näide on meie vana raadio- ja teletehnoloogia, mis toimib elektrilainete (RF) edastamiseta ühest punktist teise ilma kaabliteta ettenähtud andmeedastuseks.

Raskused

Selle tehnoloogia taga on aga see, et see ei suuda laineid suure vooluga üle kanda, nii et ülekantav võimsus muutub vastuvõtval pool sisuliseks ja kasutatavaks potentsiaalse elektrikoormuse juhtimiseks.

See probleem muutub keeruliseks, kuna õhu takistus võib olla miljonites megaohmides ja seega ülimalt keeruline läbi lõigata.

Veel üks vaev, mis muudab pika vahemaa ülekande veelgi keerulisemaks, on energia sihtkohta suunatav otstarbekus.

Kui edastataval voolul lubatakse hajutada lainurga all, ei pruugi sihtvastuvõtja saadaolevat võimsust vastu võtta ja võib omandada vaid murdosa sellest, muutes toimingu äärmiselt ebaefektiivseks.

Elektri ülekandmine lühikeste vahedeta ilma juhtmeteta tundub aga palju lihtsam ja paljud on seda edukalt rakendanud, lihtsalt seetõttu, et ülalnimetatud piirangud ei muutu lühikeste vahemaade jaoks kunagi probleemiks.

Lühikese vahemaa traadita jõuülekande korral on õhutakistus palju väiksem, vahemikus paar 1000 mega oomi (või isegi vähem, sõltuvalt lähedustasemest) ja ülekanne on üsna efektiivne suure voolu ja kõrgsagedus.

Optimaalse vahemiku omandamine

Optimaalse efektiivsuse saavutamiseks voolu suhtes muutub edastamise sagedus operatsiooni kõige olulisemaks parameetriks.

Kõrgemad sagedused võimaldavad tõhusamalt läbida suuremaid vahemaid ja seetõttu on see üks element, mida tuleb juhtmeta jõuülekandeseadme väljatöötamisel järgida.

Teine parameeter, mis hõlbustab ülekannet, on pinge tase, kõrgemad pinged võimaldavad kaasata väiksemat voolu ja hoida seade kompaktsena.

“3 -faasiline vahelduvvoolumootor ”

Proovime nüüd mõistet mõista lihtsa seadistatud vooluringi abil:

Vooluring on seadistatud

Osade nimekiri

R1 = 10 oomi
L1 = 9-0-9 pööret, see tähendab 18 pööret keskkraaniga, kasutades 30 SWG superemailitud vasktraati.
L2 = 18 pööret, kasutades 30 SWG superemailitud vasktraati.
T1 = 2N2222
D1 ---- D4 = 1N4007
C1 = 100uF / 25V
3V = 2 AAA 1,5 V rakku järjestikku

Ülaltoodud pilt näitab sirgjoonelist traadita toiteülekandelülitust, mis koosneb saatja astmest vasakul ja vastuvõtja etapist kujunduse paremal küljel.

Mõlemat etappi võib näha eraldatuna märkimisväärse õhuvahega kavandatud elektri nihke jaoks.

Kuidas see töötab

Võimsuse saatja etapp näeb välja nagu ostsillaatori ahel, mis on tehtud tagasiside võrgulülituse kaudu läbi NPN transistori ja induktori.

Jah, see on õige, saatja on tõepoolest ostsillaatori staadium, mis töötab tõukejõu abil pulseeriva kõrgsagedusliku voolu indutseerimiseks seotud mähises (L1).

Indutseeritud kõrgsagedusvool arendab spiraali ümber vastavas koguses elektromagnetlainet.

Kõrgel sagedusel olles suudab see elektromagnetväli läbi selle ümbritseva õhupilu puruneda ja jõuda kauguseni, mis on lubatud sõltuvalt selle praegusest nimiväärtusest.

Võib näha, et vastuvõtja staadium koosneb ainult L1-le üsna sarnasest täiendavast induktorist L2, millel on ainus roll ülekantavate elektromagnetlainete vastuvõtmisel ja muundamisel tagasi potentsiaalseks erinevuseks või elektriks, ehkki kaasatud ülekande tõttu madalamal võimsustasemel kaotused õhu kaudu.

L1-st genereeritud elektromagnetlaineid kiirgatakse ümberringi ja L2-le kusagil sirgel asuvat L2 tabavad need EM-lained. Kui see juhtub, on L2 juhtmete sees olevad elektronid sunnitud võnkuma sama kiirusega kui EM-lained, mille tulemuseks on lõpuks ka indutseeritud elekter kogu L2-s.

Elektri alaldamine ja filtreerimine toimub ühendatud sildalaldi ja C1 abil, mis moodustab võrdväärse alalisvoolu väljundi kogu näidatud väljundklemmide kaudu.

Tegelikult, kui me hoolikalt näeme traadita jõuülekande tööpõhimõtet, leiame, et see pole midagi uut, kui meie vana trafotehnoloogia, mida tavaliselt kasutame oma toiteallikates, SMPS-seadmetes jne.

Ainus erinevus on südamiku puudumine, mida tavaliselt leiame tavalistes toiteallikates. Südamik aitab maksimeerida (kontsentreerida) jõuülekande protsessi ja kehtestada minimaalsed kaod, mis omakorda suurendab tõhusust suurel määral

Induktori südamiku valik

Südamik võimaldab protsessis kasutada ka suhteliselt madalamaid sagedusi, täpsemalt umbes 50 kuni 100 Hz rauast südamikuga trafode jaoks, samas kui 100 kHz piires ferriitsüdamiku trafode puhul.

Kuid meie kavandatud artiklis, mis käsitleb traadita toiteülekande toimimist, kuna need kaks sektsiooni peavad olema üksteisest täielikult eemal, ei saa südamiku kasutamine enam kõne all olla ja süsteem on sunnitud töötama ilma abistava südamiku mugavusteta.

Ilma südamikuta on hädavajalik kasutada suhteliselt suuremat sagedust ja ka suuremat voolu, et ülekanne oleks võimalik algatada, mis võib otseselt sõltuda kaugusest edastava ja vastuvõtva astme vahel.