Teslina teorija: Kdo bo zmagal v dirki za brezžično napajanje?

Oglas

Ko pomislite na brezžično napajanje, so slike strele ena Teslina tuljava 10 najboljših Teslovih tuljav Glasbeni video posnetki na YouTubuNikola Tesla upravičeno velja za enega največjih znanstvenih umov vseh časov. Njegovo pionirsko delo kot inženir, zlasti na področju električne energije in elektromagnetizma, pomeni, da je njegovo ime sinonim za ... Preberi več drugemu verjetno prihaja na misel ali pa morda slike trenutka, ko je Frankensteinova pošast zaživela.

Čeprav se zdi ideja smešna in skoraj nemogoča, vas bo morda presenetilo, ko boste izvedeli, da brezžično napajanje hitro postaja resničnost.

Obstajajo številne teorije in predlogi za uresničitev futurističnega podviga prenosa električne energije po zraku na naprave v vašem domu - na katere bomo prispevali v tem članku - vendar je najprej pomembno razumeti potencial in omejitve od znanost 10 znanstvenih YouTube kanalov, ki jih ne smete zamuditiBeseda znanost v bistvu pomeni znanje in prav to prizadevanje za učenje in razumevanje je človeštvo pripeljalo do višine svoje moči. Splet ponuja veliko možnosti, da to znanje razširijo na ...

Preberi več za temi poskusi.

Kaj je brezžično napajanje?

Ko večina ljudi pomisli na elektriko, pomisli na tradicionalni en ali dva žica, ki ima pozitiven terminal, negativni terminal in včasih ozemljeno žico. Pozitivni in negativni sponki tvorijo tisto, kar je v bistvu električni tokokrog, kot je prikazano na spodnjem diagramu.

To je najpreprostejši primer električnega tokokroga. No, pravzaprav bi bila odstranitev stikala preprostejša, a razumete.

Priključki "+" in "-" baterije sta rdeča in črna žica v napajalnem vtiču, ne glede na to, ali priključite svetilko, računalnik ali kaj drugega.

Na svoji osnovni ravni lahko elektriko opišemo kot pretok "toka" iz pozitivnih v negativne terminale. Izogibal se bom teoretični razpravi o gibanju dejansko nabitih delcev. Samo razumejte, da za napajanje električne naprave potrebuje napetostna razlika med tema dvema sponkama.

Kako je torej mogoče pretvoriti sistem, ki je očitno odvisen od prevodnika, kot je električna žica, za tok naboja? Kaj naj bi naredil, streljati polnjenje od vrha ene žice do druge? No… .sort.

Naj vam predstavim transformator.

To je pravzaprav koncept, ki obstaja že od časa samega Tesle. Vzamete eno žico, ki nosi napetost vira (priključeno je na primer v 60 Hz AC napajalnik) in jo navijete v več zankah. Oh vraga, uporabite košček železa, da olajšate zanke.

Nato zavrtite drugo žico na kratki razdalji od prve tuljave. V drugi tuljavi boste sprožili tok, tako kot magija.

Ok, ne ravno čarobno, ampak precej blizu. V bistvu vsaka žica, ki ima izmenično napetost, inducira elektromagnetno polje okoli nje, imenovano fluks. Ko vijite žico, to polje ojačate. Magnetni material, kot je železo, potisnite v to tuljavo in izboljšate svojo sposobnost prenosa energije na tisto drugo tuljavo. Ampak - tukaj je brkljalec - isto se lahko zgodi tudi skozi zrak.

Ste že kdaj uporabljali indukcijsko pečico?

Če dobite priložnost, da jo vidite, jo prižgite do konca in postavite roko nad gorilnik. Ne, resno - dotaknite se vsega, kar vam je všeč. Ne boste se opekli. Te zvite žice naj bi sprožile vrtinčaste tokove v litoželezni kuhinjski posodi na štedilniku. To pa segreva lonec, ki segreva hrano.

Ta prenos električne energije skozi zrak deluje tako, da delujejo generatorji, motorji in celo vaš polnilnik zobnih ščetk. V teh primerih je to "zračno jedro". Tok prenaša električno energijo.

Preboji na področju brezžične moči

Torej, zakaj znanstveniki že prej niso mogli brezžično prenašati moči z uporabo indukcije? No, da bi to razumeli, morate resnično iti k ljudem, ki so vse to začeli - ali vsaj pobrali baklo Nikole Tesle.

V 2006 papir Raziskovalci MIT so objavili v reviji Annals of Physics in opisali, kako nameravajo dokazati, da se ta polja lahko uporabljajo za brezžično prenašanje moči.

Preučujemo, ali in v kakšnem obsegu je fizikalni pojav dolgoživljenjskih resonančnih elektromagnetnih stanj z lokaliziranimi počasi-evanescentni vzorci polja se lahko uporabljajo za učinkovito prenašanje energije na neznatnih razdaljah, tudi ob prisotnosti zunanjih okoljski predmeti.

V navadni angleščini so raziskovalci trdili, da verjamejo, da bi s pravilno konfiguracijo lahko ta indukcijska polja uporabili za prenos moči na daljavo, tudi s predmeti na poti.

In uganite, kaj so do leta 2007 dokazali, svoje rezultate pa objavili v eksperimentalnem prispevku, objavljenem v reviji Science.

Z uporabo samoresonančnih tuljav v močno povezanem režimu smo eksperimentalno prikazali učinkovit neradiativni prenos moči na razdaljah do 8-krat več kot polmer tuljave. Prenesli smo 60 vatov s ~ 40% izkoristkom na razdaljah, večjih od 2 metra.

To je bil neverjeten dosežek. Za tiste, ki še niste dobro nastavljeni na metrični sistem, je 2 metra nekaj več kot šest in pol metrov. V bistvu so lahko prenašali moč z ene tuljave na drugo, oddaljenost zelo visokega človeka.

Kakšna je bila njihova skrivnost? Bilo je, kar so imenovali "resonančne tuljave". Natančno so prilagodili tuljave - število, polmer in druge dejavnike, da bi dosegli neke vrste "resonanco" med obema tuljavama.

Ključnega pomena je, da so tuljave v resonanci, da je prenos moči praktičen (6). Eksperimentalno ugotovimo, da moč, ki se prenaša na obremenitev, močno pade, saj se katera koli od tuljav odžene iz resonance.

Ne glede na to je ta dosežek spodbudil hiter razvoj brezžičnih aplikacij za napajanje. Dirka je bila nadaljevana.

Dirka za izkoriščanje moči

Dirke so naredili.

Eden prvih zagonov, ki je skočil na to tehnologijo v komercialne namene, je bil WiTricity. Že leta 2009 je izvršni direktor Eric Giler na TEDGlobal 2009 predstavil tehnologijo brezžične napajalne tehnologije.

Ni bil edini. Številna podjetja so takoj skočila na to tehnologijo za aplikacije, ki so bile praktične in enostavne na kratkih razdaljah. Brezžično polnjenje prenosnih naprav je bila očitna prva izbira, leta 2009 pa prva induktivne polnilne blazinice Ali Duracell myGrid resnično polni tako dobro kot napajalni kabel?Napajalni kabli so v današnjem brezžičnem svetu vse bolj zasnovan koncept, vendar do zdaj ostajajo nuja. Nihče ne želi biti prisiljen, da svojo elektroniko priveže v podgano gnezdo vrvic ... Preberi več udaril na trg.

Zdaj lahko svoje mobilne naprave postavite na te ploščice in bodo napolnjene. Za vtičnico telefona ni treba več iskati.

Če menite, da je to kul izum, potem razmislite, kako daleč je industrija prišla od dni MIT-ovega odkritja. Do leta 2011 se je imenoval podjetje Evatran ustvaril sistem "Plugless Power" za električne avtomobile z uporabo indukcijske tehnologije za polnjenje električnih vozil brez kablov.

Induktivno polnjenje ni prihodnost električnih avtomobilov, je že tukaj.

Prihodnost brezžične moči

Zdaj, ko veste, kje je industrija z brezžičnim napajanjem, poglejmo, kam gre.

V začetku leta 2014 so raziskovalci v Korejski napredni inštitut za znanost in tehnologijo (KAIST) so sporočili, da so razvili "Dipole Coil Resonant System", kjer so lahko vzpostavite "razširjen obseg induktivnega prenosa energije do 5 metrov med oddajnikom in sprejemnikom tuljave. "

Prav tako so lahko zmanjšali velikost tuljav glede na to, kar je uporabila ekipa MIT, s čimer je bila stvar bolj praktična (čeprav še vedno draga) v komercialne namene.

Chun T. Rim, vodja raziskovalnega projekta, je povedal Science Daily da je zamislil, da se tak sistem uporablja za zagotavljanje "brezžičnih vročih točk", kot ljudje uporabljajo internetne vroče točke.

Tako kot danes vidimo območja Wi-Fi povsod, bomo sčasoma imeli veliko con Wi-Power na mestih, kot so restavracije in ulice, ki brezžično zagotavljajo električno energijo elektronskim napravam.

Pet metrov je skoraj šestnajst metrov in pol. Zdaj govorite o dolžini običajne sobe v hiši.

Podjetje z imenom Ossia je v tem letu krožilo s svojim konceptom Cota, tehnologija, za katero obljublja, da bo omogočila brezžično polnjenje Kaj je brezžično polnjenje in kako natančno deluje? [MakeUseOf pojasnjuje]Živimo v brezžičnem svetu. Razen tega nimamo. Seveda, lahko pošljemo ogromno informacij po zračnih valovih, toda naprave, ki jih lahko pošiljajo in sprejemajo, so vezane na napajalne kable ... Preberi več naprav, oddaljenih 30 metrov od osnovne postaje.

Seveda pa ljubitelji Apple nimajo strahu, vaše podjetje je v ospredju te igre.

Apple je avgusta prejel dva patenta, ki sta bila povezana z načrtovano uporabo resonančnega indukcijskega brezžičnega polnjenja.

En patent opisuje, kako bodo uporabniki lahko priključili napajalnik - na primer ključ ali napravo znotraj novejšega računalniškega sistema - in nato bo napajalnik brezžično polnil vse »ustrezno nastavljene« naprave v bližini.

V patentu piše:

… Primerno nastavljena periferna naprava lahko šteje, da je del resonančnega vezja, ki lahko vključuje napajanje NFMR in druge tako nastavljene periferne naprave.

Patent razkriva celotno elektronsko industrijo, ki izkorišča tehnologijo, ki bi lahko popolnoma preoblikovala videz sodobnega gospodinjstva.

Najprej bodo na voljo manjše naprave, ki jih je lažje polniti, z manjšimi potrebami. Če pa imajo drugi akterji v industriji indukcijske moči kaj o tem sploh povedati gospodinjske naprave - od mikrovalovne do TV z velikim zaslonom - bodo napajane brez napajalnih kablov karkoli.

Ljudje lahko nekega dne pogledajo v vtičnice v hiši na podoben način, kot danes otroci gledajo na te stare, neumne omrežne vtičnice. Pripravljeni ali ne, brezžična energija je prihodnost - in stavil bom, da se Nikola Tesla smeji v njegovem grobu.

Kako se vam zdi brezžično napajanje? Ali boste sprejeli tehnologijo ali imate pomisleke? Delite svoje misli v spodnjem delu komentarjev!

Slikovni sliki: Plazma Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, fotoiconix / ShutterstockMIT / rezonantne tuljave, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock