Электроэнергия передать: Передать показания

Как передать показания счетчика электроэнергии через интернет

Передать показания счетчика электроэнергии через интернет в настоящее время не составляет труда. Для этого предусматривается несколько вариантов, в том числе, использование официального сайта поставщика услуг ЖКХ.

Использование личного кабинета для подачи данных

В каждом регионе страны функционируют компании, чья деятельность связывается с предоставлением услуг ЖКХ.

Данные организации разрабатывают сайты, чтобы пользователи ЖКУ могли передать показания счетчиков в онлайн режиме, а также решить другие вопросы.

Для использования этого варианта предоставления данных, нужно использовать браузер, установленный на компьютер или ноутбук. В том числе, это Chrome, Google. Помимо электроэнергии система отражает сведения о горячей и холодной воде, отоплении.

Личный кабинет на сайте организации дает такие возможности:

• изучить состояние лицевого счета;
• распечатать документ для оплаты;
• оплатить в режиме онлайн;
• передать показания счетчиков;
• сформировать обращение в контактный центр;
• заказать и оплатить другие услуги.

Для использования такого варианта подачи данных счетчиков, нужно пройти процесс регистрации на портале.

Регистрация на сайте ресурсоснабжающей компании

Перед тем, как передать показания счетчиков электроэнергии через интернет, гражданину нужно достоверно узнать, услугами какой компании он пользуется.

Затем реализуется такая последовательность действий:

1. вход на главную страницу сайта;
2. выбор варианта использования: физическим или юридическим лицом;
3. регистрация: потребуется указать основные личные данные, в том числе, фамилия и инициалы, адрес проживания, номер мобильного телефона;
4. привязка лицевого счета;
5. подтвердить процедуру регистрации.

После выполнения перечисленных действий гражданин получает возможность передачи показателей счетчиков при использовании интернета. Кроме того, для удобства использования указанного сервиса может применяться мобильное приложение.

Процесс передачи показаний через интернет

Собственнику жилого помещения или арендатору по соглашению социального найма изначально нужно войти на сайт компании, оказывающей услуги ЖКХ.

Предусматриваются такие варианты подачи данных без регистрации:

• по лицевому счету;
• по адресу.

В зависимости от того, какой способ выбран, в открывшейся форме потребуется ввести адрес расположения жилого помещения или лицевой счет. После ввода информации гражданин нажимает «Далее».

На протяжении нескольких минут система проверяет правильность информации. Если все верно, можно приступать к передаче показаний.

Обратите внимание: зарегистрированным пользователям указанные действия совершить намного проще, так как не требуется каждый раз вводить адрес или лицевой счет.

Передача показаний зарегистрированным пользователем

После входа на официальный сайт потребуется пройти идентификацию.

Для этого вводится логин и пароль в поля, расположенные в правом вернем углу страницы. Также эти строки могут находиться и в другом месте, в зависимости от того, каким образом оформлен сайт компании.

Далее последовательность действий такова:

1. выбрать услугу, которой хочет воспользоваться лицо;
2. проверить правильность указанного лицевого счета;
3. ввести данные счетчиков.

В связи с участившимися случаями мошенничества, прежде чем вносить оплату и подавать данные, нужно проверить название компании. Наименование должно полностью совпадать с тем, что прописано в квитанциях на оплату.

Важно! Специалисты говорят о том, что оптимальным вариантом для подачи сведений является одновременная передача показаний по приборам индивидуального и общедомового значения. В большинстве регионов сроки для этого установлены в пределах 22-27 чисел каждого месяца.

Как снимать показания со счетчика

Чтобы подать правильные показания, нужно уметь их верно снимать. Начисленные суммы будут соответствовать действительности только при условии, что граждане своевременно передают информацию поставщикам услуг.

Использовать нужно числовое значение, состоящее из 5 цифр. Некоторые виды приборов отражают 6 цифр, одна из которых находится после запятой.  Учитывать ее не нужно.

Подачи показаний электросчетчика через интернет-банкинг

Помимо того, что гражданин может использовать вышеуказанный способ, есть возможность воспользоваться интернет-банкингом. Этот метод может быть использован лицами, кто зарегистрирован в системе банка, где у него открыт счет и оформлена карта.

При использовании этого варианта алгоритм действий устанавливается:

• открыть систему интернет-банкинга: для этого гражданин входит в мобильное приложение, разработанное банком, или использует официальный сайт организации;
• выбрать услугу, связанную с оплатой услуг;
• ввести данные счетчиков;
• указать сумму оплаты;
• нажать «Оплатить».

Данные показатели учитываются при получении платежа.

Другие варианты подачи данных

Передать показания счетчика электроэнергии через интернет можно при использовании других методов.

 Загрузка …

В том числе:

1. использование системы сервисов для населения. Для каждого региона устанавливается разное наименование такой организации;
2. посредством мобильного приложения. В этом случае используется программа, разработанная ресурсоснабжающей организацией или сервисы для населения;
3. через социальные сети. В настоящее время многие компании предоставляют возможность использования такого варианта.

Для каждого из указанных способов свойственная определенная последовательность действий. Если следовать алгоритму, удастся подать показания за короткий промежуток времени.

Использование мобильного приложения

Для удобства использования официального портала организации, предоставляющей услуги по электроэнергии, можно скачать на мобильный телефон приложение. Это поможет получать актуальную информацию о состоянии счета и передавать показания, оплачивать счета в удобное для собственника квартиры время, не имея привязку к компьютеру.

Главное условие – наличие подключения к интернету на мобильном устройстве.  Соблюдать нужно определенную последовательность действий.

Она заключается:

• войти в Google.Play для Android или AppStore для Apple и скачать приложение. Также можно использовать для скачивания официальный сайт компании, где есть ссылка на приложение;
• установить программу;
• придумать пароль для входа;
• войти в систему;
• выбрать услуги, связанные с расчетом платежей;
• кликнуть на тарифы по электроэнергии;
• войти в передачу показаний;
• ввести нужные значения.

После того как информация указана, требуется проверить правильность ввода и выйти из приложения. Если переданные сведения не учтены при расчете платежей, гражданин может обратиться в ресурсоснабжающую компанию. Сделать это можно также через приложение.

Таким образом, существует несколько вариантов для передачи сведений о показаниях учетных приборов.

На сегодняшний день собственники жилых помещений предпочитают использовать варианты, связанные с использованием интернета. Воспользоваться можно сайтом компании, предоставляющей услуги в сфере ЖКХ, мобильным приложением.

Передать показания

Услуга доступна круглосуточно. Чтобы передавать показания однотарифного счетчика, необходимо отправить сообщение с текстом: ПС (пробел) № договора по электроэнергии (пробел) показания счетчика. (Пример: ПС 102057522 11638).

Двух- или трехтарифного счетчика, необходимо отправить сообщение ПС (пробел) № договора по электроэнергии (пример: ПС 123859).

Далее система сама запросит показания в определенной последовательности, например, в порядке «день-ночь». Показания вводятся без первых нулей и без цифр после запятой. (пример: 45055 23186).

Как только показания будут обработаны, придет ответное сообщение со следующим текстом: «Показания приняты. Спасибо.»

Услуга доступна круглосуточно. На территориях, где Компания осуществляет расчет ГВС и ХВС, то показания можно передать, набрав ПС (пробел) № договора по ресурсу (пробел) показания:

• По горячей воде:

  Для того, чтобы передать показания приборов учета, необходимо набрать ПС (пробел) № договора по горячей воде (пробел) показания, которые вводятся по прибору учета без первых нулей и без цифр после запятой (пример: ПС 123859 20).

• По холодной воде:

  Для того, чтобы передать показания приборов учета, необходимо набрать ПС (пробел) № договора по холодной воде (пробел) показания, которые вводятся по прибору учета без первых нулей и без цифр после запятой (пример: ПС 176354 40).

Услуга доступна круглосуточно. Чтобы передавать показания однотарифного счетчика, необходимо отправить смс с текстом: ПС (пробел) № договора по электроэнергии (пробел) показания счетчика. (Пример: ПС 102057522 11638).

Двух- или трехтарифного счетчика, необходимо отправить сообщение ПС (пробел) № договора по электроэнергии (пример: ПС 123859). Далее система сама запросит показания в определенной последовательности, например, в порядке «день-ночь».

Показания вводятся без первых нулей и без цифр после запятой. (пример: 45055 23186). Как только показания будут обработаны, придет ответная СМС со следующим текстом: «Показания приняты. Спасибо.»

Услуга доступна круглосуточно. На территориях, где Компания осуществляет расчет ГВС и ХВС, то показания можно передать, набрав ПС (пробел) № договора по ресурсу (пробел) показания.

• По горячей воде:

  Для того, чтобы передать показания приборов учета, необходимо набрать ПС (пробел) № договора по горячей воде (пробел) показания, которые вводятся по прибору учета без первых нулей и без цифр после запятой (пример: ПС 123859 20).

• По холодной воде:

  Для того, чтобы передать показания приборов учета, необходимо набрать ПС (пробел) № договора по холодной воде (пробел) показания, которые вводятся по прибору учета без первых нулей и без цифр после запятой (пример: ПС 176354 40).

Передать показания счетчиков за электроэнергию в адрес ООО «ЭСВ» можно разными способами

                19 февраля 2020 года

Владимирская область

 

      «Энергосбыт Волга» напоминает: до 25 числа необходимо передать показание приборов учета электроэнергии. Сделать это можно через интернет.

«Личный кабинет для физических лиц» доступен на сайте компании по ссылке https://my.esbvolga.ru (возможен доступ со стационарного ПК, планшета и мобильного телефона) и позволяет вовремя оплачивать счета невзирая на то, где вы находитесь.

Для того чтобы получить доступ к личному кабинету, необходимо пройти совершенно не сложный и быстрый процесс регистрации. Для вашего удобства сотрудниками ООО «ЭСВ» разработана специальная инструкция, которая размещена на странице «Личного кабинета» (https://my.esbvolga.ru) в разделе «Как пользоваться личным кабинетом?».

Передайте показания счетчика в «Личном кабинете для физических лиц», нажав соответствующую кнопку. На их основании вам будет выставлен счет, соответствующий действительности. Оплатить его без комиссии также можно в личном кабинете. Кроме того, вы можете узнать историю операций по счету и проанализировать свои расходы на электричество.

Также сообщить показания и получить квитанцию можно по электронной почте, указав ФИО, адрес, номер лицевого счёта и показания, на следующие адреса:

• Контактный центр: [email protected]

• Владимирское городское отделение: [email protected]

• Александровское территориальное отделение: [email protected]

• Ковровское территориальное отделение: [email protected]

• Муромское территориальное отделение: MTO@esbvolga. ru

Передать показания приборов учета электроэнергии в ООО «ЭСВ» можно, отправив SMS-сообщение*, на единый номер +7(910)671-92-62, сообщение набирается без пробелов.

Формат сообщения должен быть следующий: номер лицевого счёта – 10 цифр, знак #, показания счётчика, например,

Однотарифный:	8712345678#3333
	номер лицевого счёта «решётка» показания
Двухтарифный	8712345678#3333#5555
	номер лицевого счёта «решётка» показания Т1 «решётка» показания Т2
Трёхтарифный	8712345678#3333#5555#8888
	номер лицевого счёта «решётка» показания Т1 «решётка» показания Т2 «решётка» показания Т3

Приём показаний в круглосуточном режиме с 1 по 25 число осуществляется по телефону бесплатной «горячей линии»: 8-800-234-72-76, показания сообщаются голосовому помощнику.

Если вы хотите сообщить показания специалистами определённого клиентского офиса, сделать это можно здесь.

Специалисты компании принимают показания при личном визите в адрес компании в рабочее время, с понедельника по четверг с 8-00 до 17-00, в пятницу с 8-00 до 15-45, перерыв на обед с 12-00 до 12-45

Также можно распечатать квитанцию из «Личного кабинета для физических лиц» и оплатить ее без комиссии:

• с помощью платежных терминалов в клиентских офисах ООО «ЭСВ»;

• в пунктах оплаты платёжного агента «Владимирский коммунальный платёж» ООО «Супермаркет «Надежда», список пунктов приёма платежей здесь;

• через устройства самообслуживания, Сбербанк онлайн, мобильное приложение и Автоплатеж ПАО «Сбербанк»;

• при использовании дистанционных банковских каналов: личный кабинет, интернет-банк для держателей зарплатных карт «Газпромбанка».

---

  *Стоимость услуги определяется в соответствии с тарифным планом Вашего оператора.

__________________________________________________________________ 

ООО «ЭСВ» – гарантирующий поставщик электроэнергии на территории Владимирской области с 1 апреля 2018 года (за исключением зон деятельности гарантирующих поставщиков АО «ВКС» и ООО «Русэнергосбыт»). В настоящий момент клиентская база в зоне обслуживания составляет свыше 11 тысяч предприятий и организаций и более 424 тыс. бытовых потребителей. В своей деятельности ООО «ЭСВ» ориентируется на обслуживание потребителей с предоставлением полного комплекса сервисных услуг с применением современных средств автоматизации, использованием информационных технологий и средств связи. ООО «ЭСВ» на 100 % принадлежит Группе «Интер РАО». www.esbvolga.ru

Личный кабинет клиента Энергосбыт | оплатить

АО «Энергосбыт плюс» — энергосбытовая компания с филиалами в 13 регионах России:

• Оренбургский филиал
• Кировский филиал
• Свердловский филиал
• Удмуртский филиал
• Владимирский филиал
• Марий Эл и Чувашии филиал
• Мордовский филиал
• Нижегородский филиал
• Пензенский филиал
• Пермский филиал
• Самарский филиал
• Саратовский филиал
• Ульяновский филиал

В современном мире оплачивать услуги и передавать показания является нормой. Так и в компании Энергосбыт + можно воспользоваться услугами личного кабинета и совершить необходимые операции.

Регистрация Личного кабинета и вход

Для того чтобы воспользоваться всеми услугами личного кабинета, необходимо пройти регистрацию на официальном сайте: esplus.ru в разделе «регистрация»:
Для успешной регистрации, Вам достаточно заполнить поля отмеченные символом «*«, все необходимые данные вы сможете взять из ежемесячной «платежки». Указанные данные помогут компании идентифицировать Вас как клиента.

После регистрации, Вам будут доступны все функции личного кабинета:

• предоставленные вам счета для оплаты
• передача показаний по счетчикам, а также ранее переданные показания
• оплата счета и его текущий баланс
• форма обратной связи
• настройки ЛК Т+.

В дальнейшем для входа в на страницу кабинета, вам нужно указать логин и пароль:

Передать показания электросчетчика

Передать показания можно двумя способами: через личный кабинет и через официальный сайт.

Регистрация на сайте esplus.ru удобна тем, что система сама заполняет графы бланков передачи данных и оплаты услуг по счётчику. Вам не нужно каждый раз вводить все требуемые для платежа реквизиты, достаточно лишь заполнить те графы, в которых вносятся показания счётчика:

Также, передавать показания можно незарегистрированным пользователям.
Далее нужно указать номер лицевого счета и вписать текущие показания электросчетчика.
Точно таким же способом можно отправить показания по ГВС.

Как узнать задолженность

На сайте можно также узнать задолженность по платежам, для этого выберите раздел по которому у Вас имеется задолженность:
Укажите номер ЛС и перед Вами откроется информация по неоплаченным счетам.

В личном кабинете информация о долгах отображается в левом столбце.

При проверке задолженности в личном кабинете, внимательно смотрите дату обновления ЛК!

Оплатить услуги

Оплатить услуги ЭнергосбыТовой компании, проще всего в личном кабинете, в разделе «Оплатить счет банковской картой»
Для оплаты банковской картой, Вам нужно указать реквизиты банковской карты и подтвердить платеж. После удачной оплаты вам поступит сообщение об успешном совершении платежа.

Мобильное приложение Энергосбыт+

Для большего удобства своих клиентов есплюс разработала мобильное приложение «Личный кабинет ЭнергосбыТ Плюс» издатель ESPLUS Mobile Services.

В мобильном приложении имеются такие функции как:

• Проверить состояние счета;
• Посмотреть историю начислений и платежей;
• Отправить показания приборов учета;
• Оплатить задолженность по счету;
• Написать обращение в офис продаж и увидеть ответ на это обращение;
• Найти на карте ближайший офис продаж ОАО «ЭнергосбыТ Плюс».

К сожалению, на данный момент пользоваться услугами мобильного клиента могут жители четырех регионов: Свердловская область, Оренбургская область, Кировская область и республика Удмуртия.

Скачать мобильное приложение бесплатно для Андроид

Мобильный EsPlus доступен на различных площадках, оптимальным вариантом установки приложения является загрузка через Google Play — в этом случае, вы всегда будете получать последние обновления и новые функции.

Скачать приложение для Айфон

Мобильное приложение «Личный кабинет Энергосбыт плюс» также  доступно и для обладателей любых моделей iphone, с версией ios не ниже 8.

Телефон горячей линии

В случае возникновения вопросов, вы можете обратиться в службу поддержки клиентов ЭнергосбыТ по телефону:
8 (800) 700-10-32
пн-вс 7:00-19:00

Добавить комментарий

Передать показания электроэнергии Улан-Удэ (АО «Читаэнергосбыт»)

В современном мире невозможно представить квартиру или частный жилой дом без приборов учета (счетчиков) электроэнергии, газа и воды. Что такое приборы учета и для чего они нужны? Прибор учета — это техническое устройство, которое предназначено для измерения, соответствующее строго необходимым метрологическим требованиям, хранящее и воспроизводящее единицу физической величины, размер которой остается неизменным (в пределах установленной заводом изготовителем погрешности) в течение определенного промежутка времени, и разрешенное к использованию для бытового и коммерческого учета.

Счетчик газа – это специальный прибор, который может подсчитать, сколько кубических метров (м3) газа расходуется за одну единицу времени. Его еще называют расходомером, так как он измеряет именно расход ресурса, в данном случае газа.

Счетчик воды – это прибор, который измеряет количество кубических метров воды (м3), поступающей из общего, центрального водопровода, он так же является расходомером, или его можно еще назвать водомером. Счетчики воды (водомеры) устанавливают на входную магистраль горячей и холодной воды. Отличить счетчики воды горячей и холодной воды можно по цвету, водомер красного цвета ставят на горячую воду, а водомер синего цвета ставят на холодную воду.

Электрический счетчик — это приспособление, предназначенное для измерения количества употребляемого пользователями переменного или постоянного тока, он обычно измеряет потребленные за один час киловатт (кВт).

На сегодняшний день, в соответствии с законодательством, все граждане, имеющие в собственности жилой дом или квартиру в многоквартирном доме, обязаны установить в свои квартиры и дома приборы учета воды, газа, электроэнергии и тепловой энергии. Кроме этого, многоквартирные дома должны быть оборудованы не только поквартирными приборами учета, но и обще домовыми. Собственник жилья обязан передавать показания счетчиков газа, воды и электроэнергии ежемесячно. При этом делать это необходимо строго в определенные дни. Как правило, о количестве израсходованной воды нужно сообщать с 18 по 25 число, за электроэнергию с 21 по 26 число каждого месяца. Данные счетчика за газ лучше всего передавать в начале контрольного периода, то есть подать показания газа до 15 числа. Однако передавать показания счетчика газа можно и в конце месяца.

Показания приборов учета на сегодняшний день можно передавать несколькими способами:

1. Оператору управляющей компании позвонив по телефону указанному в платежке

2. Через круглосуточную автоматизированную систему сбора показаний

3. Посредством отправки SMS — сообщения на номер указанный в платежке

4. Через сайт поставщика

Практически у каждого имеется доступ в сеть интернет и поэтому удобнее всего передавать показания счетчиков газа, воды и электроэнергии именно через интернет при помощи персонального компьютера, ноутбука или же мобильного устройства (смартфона). Именно для передачи показаний счетчиков разработан наш сайт — портал www.hozcom.ru. Для Вашего удобства мы собрали все компании куда необходимо передавать показания коммунальных приборов учета электроэнергии, воды и газа. Наш сайт не является официальным сайтом управляющих компаний, а является лишь посредником.

Технология беспроводной передачи электроэнергии

Введение:

Передача электрической энергии всегда зависела от легкодоступной среды передачи энергии.

Провода, разработанные с увеличивающейся проводимостью и способностью переносить большие количества тока, используются вместе с ростом потребностей нашей цивилизации в энергии

Первые линии передачи постоянного тока были полезны для применений на малых расстояниях, однако их нельзя было использовать для передачи на большие расстояния, поскольку эффект сопротивления возрастал бы до такой степени, что для устранения потерь потребовалось бы огромное количество энергии от бесконечного потока. генераторов постоянного тока по траектории кабеля.

4 сентября 1882 года американский изобретатель Томас Эдисон использовал свою компанию General Electric для открытия первой системы распределения электроэнергии в самом сердце финансового района Нижнего Манхэттена, Нью-Йорк, после многих задержек и перерасхода средств.

Эдисон знал, что этот недавно созданный продукт будет дорогостоящим и что для выживания потребуется охват многих финансово влиятельных клиентов. Поэтому освещение финансового района «Жемчужная улица» было хорошим началом.

Это было началом многих проектов, которые, однако, привели к тому, что Эдисон выбрал постоянный ток (DC), что привело к тому, что его продукт работал в ограниченном диапазоне, и он не мог передавать мощность очень далеко без потери огромного количества энергии.Таким образом, ему потребуется электростанция на каждом километре, чтобы обеспечить постоянное питание населения.

Вследствие этого в распределительной системе Эдисона и того, что он был крупным инвестором в энергоснабжение постоянного тока, над головой была переплетена сеть электрических проводов, иногда говорилось, что они блокировали солнечный свет в некоторых местах. Распределительная сеть Томаса Эдисона в финансовом районе Манхэттена, Нью-Йорк.


Между тем, конкурент Томаса Эдисона Джордж Вестингауз, основатель Westinghouse Electric, главного конкурента компании General Electric, инвестировал в развитие переменного тока (AC), поскольку Westinghouse считал, что будущее электротехнической промышленности зависит от передачи данных на большие расстояния.

В этой «войне токов» Никола Тесла, изобретатель сербского происхождения, возможно, внес самый важный вклад в развитие электрической энергии в истории человечества, поскольку он разработал основы переменного тока и большую часть связанных с ним технологий из электрических трансформаторов, Генераторы переменного тока для первых радиомачт и бесчисленные новые чудеса техники, которые создали Вторую промышленную революцию, положившую начало электрическому веку.

Никола Тесла изобрел автомобильные двигатели, пульты дистанционного управления, робототехнику, радио, рентгеновские лучи, лазеры и беспроводную связь, и его идеи продолжают генерировать новые идеи о современных технологиях.

Переменный ток, переменный ток, где электрическое поле изменяется во времени, увеличил пропускную способность проводов за счет анализа и оптимизации скин-эффекта, который может использовать электрические трансформаторы для преобразования переменного электрического поля в магнитное и его преобразования. обратно в электрическое поле на коже провода передачи, которое устраняет сопротивление, испытываемое током, что создает потери.

Переменный ток, пропущенный через проволочную петлю, в соответствии с законом Ампера, создаст изменяющееся во времени магнитное поле, поток или магнитный поток, который может быть направлен вокруг другой катушки с проволокой, что по закону электромагнитной индукции Фарадея преобразует это переменное магнитное поле (B-поле) обратно в электрический ток.

Характер преобразования напряжения, то есть отношение разницы между входным и выходным напряжением, зависит от соотношения между количеством витков катушки между первичной и вторичной катушками.

Если первичная катушка имеет меньше витков, чем вторичная катушка , то величина магнитного потока, преобразованная в плотность электрического поля, и, следовательно, напряжение, будет меньше напряжения, подаваемого на первичную катушку. Таким образом, коэффициент будет <1, и напряжение будет преобразовано с понижением частоты.

Таким образом, переменный ток высокого напряжения преобразуется с понижением частоты для безопасного домашнего использования в домах из более высоких напряжений, используемых для передачи мощности по линиям от электростанций и подстанций.

Хотя магнитный поток направлен вдоль железного сердечника трансформатора, магнитный поток может быть потерян из-за нагрева железного сердечника. Поэтому сердечники обычно изолированы, например, маслом.




Это основной принцип работы электрического трансформатора, который используется для преобразования постоянного тока в переменный и наоборот.

Причем для всех проводников, так как частота раз изменяющееся магнитное поле увеличивает глубину, на которой ток индуцируется в проводнике , будет уменьшение. Это скин-эффект, названный в честь текущего состояния. ослаблены в центре проводника и должны находиться во внешнем «Кожа». Поскольку ток ограничен внешней оболочкой, сопротивление, которое ток испытывает во всем проводе, может быть значительно уменьшено.


Скин-эффект возникает в проводниках, в которых изменяющееся во времени магнитное поле параллельно поверхности проводника, что можно сконструировать, поместив проводящий стержень в соленоид так, чтобы силовые линии магнитного поля были параллельны оси стержня или поляризовав его. частота излучения, компоненты магнитного поля которого будут параллельны оси стержня, как в случае приемных антенн, где определенная частота поляризованного радио или микроволны индуцирует ток на приемной катушке в антенне на определенной частоте в зависимости от толщина металла, из которого сделана антенна.

Силовые линии магнитного поля первоначально проходят через металл равномерно, что индуцирует равномерный ток по проводнику. Однако отдельные вихревые токи на поверхности проводника будут формироваться, как в случае проводящих стержней, используемых в эксперименте. Эти токи циркулируют вокруг изменяющегося во времени магнитного поля в направлении, которое течет против тока в центре проводящего стержня, который нейтрализует любой ток, проходящий через центр стержня. Это показано на картинке ниже:



Здесь первичный ток I генерируется однородным магнитным полем B, которое создается первичным соленоидом.первичный ток создает вокруг своего направления поле магнитного смещения H, которое индуцирует меньшие вихревые токи Iw, которые текут в направлении против направления тока около центра проводящего стержня и текут с током на поверхности проводящий стержень. Это устраняет ток, протекающий через центр стержня, и изолирует ток в коже на поверхности стержня.

Поскольку частота переменного тока, который генерирует изменяющееся во времени магнитное поле, увеличивается, вихревые токи будут проникать на гораздо большую глубину в проводник, на этой диаграмме красные кружки будут иметь гораздо больший радиус.Это будет ограничивать все больше и больше тока на поверхности проводника для более высоких частот.


Это означает, что ток, индуцированный изменяющимися во времени магнитными полями, может существовать только на поверхности металлического проводника или «коже», поскольку вихревые токи здесь не отменяют ток.

Хорошие проводники также будут иметь меньшую толщину скин-слоя за счет экранирования наведенных токов, вызванных более заметными вихревыми токами, хорошие проводники также будут давать более постоянный наведенный переменный ток.Кроме того, вихревые токи сами создают собственное магнитное поле, которое противодействует изменению тока в металле, поэтому этот ток не меняется во времени, это постоянный ток, тогда как ток, который генерирует изменяющееся во времени магнитное поле, должен был быть переменный ток.

Итак, в заключение, в отличие от постоянного тока, где ток распределяется по всему диаметру провода (и, следовательно, испытывает все сопротивление провода), переменный ток концентрируется около поверхности провода, при этом ток практически не проходит в объеме. .





Важный вывод — с увеличением диаметра проволоки глубина скин-слоя увеличивается. Следовательно, чтобы уменьшить потери на сопротивление, мы можем скрутить провода переменного тока в оплетку.

Это оптимальная конструкция, которая используется практически во всех кабелях переменного тока, от домашних линий электропередач до опорных кабелей высокого напряжения. Поперечное сечение силового кабеля высокого напряжения, используемого в подвесных опорах

Поскольку наша зависимость от электричества продолжалась и усиливалась в течение 20-го века, были разработаны новые материалы для проводов, чтобы оптимизировать мощность передачи электроэнергии.Медь и алюминий имели идеальные свойства для передачи переменного тока, были легко доступны и были достаточно легкими, чтобы их можно было быстро установить в опорах передачи. Сейчас разрабатываются новые материалы, такие как графен, которые могут выдерживать большие объемы тока в все более легких проводах.

Провода из высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) также становятся средами для передачи электроэнергии, поскольку сверхпроводники могут переносить ток на единицу площади на несколько порядков величины по сравнению с обычными проводами.

Однако эти провода дороги в массовом производстве, требуют передовых технологий изоляции, которые часто включают вакуумные системы, и с 2014 года требуют постоянной подачи жидкого азота для охлаждения материала до сверхпроводящих температур. Также существуют проблемы с гибкостью, поскольку большинство ВТСП-материалов керамические и хрупкие. Следовательно, предстоит пройти еще долгий путь, прежде чем эту технологию можно будет использовать без существующих линий электропередачи, и они, скорее всего, будут включены в гибридные системы с существующими электрическими сетями.

Сверхпроводники комнатной температуры и сверхпроводники, если они будут разработаны в результате продолжающихся исследований, обещают передачу огромного количества электрического тока без каких-либо потерь, что не только минимизирует количество кабеля, необходимого для самих двигателей генератора, будет намного меньше по размеру.

Несмотря на все наши разработки, в целом мы всегда фокусировались на том, как мы можем передавать энергию через частицы в материи, то есть электроны в проводе. Однако есть другой способ — вместо этого мы можем передавать энергию в виде полей.

Беспроводная передача энергии

Наиболее распространенный способ сделать это — это ближнеполевой электродинамической индукции, которая передает электрическую энергию через свободное пространство в виде индуцированного магнитного поля в части длины волны переменного тока, используемого для генерации магнитного поля (B- поле).

Электротрансформаторы и соленоиды используют этот эффект, однако в этих случаях для направления магнитного поля используется материал, так как это эффект ближнего поля .

Другие технологии, такие как электромагнитные передатчики и приемники, телевизионные / радиоантенны, могут излучать электрическую энергию на большие расстояния, поскольку передатчики и приемники адаптированы для приема в дальнем поле .

Решетки радиотелескопов, чтобы иметь хорошее угловое разрешение, имеют большие размеры, потому что длины волн, которые они принимают, велики, и, следовательно, эффективность сбора энергии будет функцией расстояния между телескопами относительно друг друга. наблюдаемые длины волн, а не эффективность самих телескопов.

Итак, в итоге, используя поля, мы можем передавать энергию двумя способами:

Передача излучения — то есть электромагнитное излучение, которое имеет большой радиус действия, но неэффективно, поскольку оно распространяется во всех направлениях (1 / r в квадрате)

Электродинамическая индукция — короткодействующая (1 / r в кубе), но эффективна из-за стационарных полей в фиксированном направлении вокруг катушек.

В случае переноса излучения для электромагнитных передатчиков мы можем коллимировать луч в одном направлении, как лазер или мазер, но мы должны очень точно их фиксировать.Проекты с использованием геостационарных орбитальных платформ на солнечных батареях, синхронизированные с технологиями Глобальной системы позиционирования, могут сделать производство энергии из космоса реальной возможностью, если бы космическая программа имела желание выполнить такую ​​миссию, как выгоды даже от небольшой космической солнечной энергии. растений, будет существенным.

Такие проекты амбициозны и требуют способа сделать орбитальные аванпосты самоподдерживающимися, а также обеспечить устойчивую систему космических полетов, которая может отправлять людей на такие аванпосты в случае возникновения каких-либо проблем.Такие проекты, вероятно, не будут реализованы до тех пор, пока не будет разработан новый многоразовый космический корабль, который заменит списанный космический шаттл, что, возможно, произойдет только в середине века по скромным оценкам.

Более того, на поверхности Земли должна существовать крупномасштабная инфраструктура ректенн, чтобы собирать микроволновую энергию из космоса в безопасном месте вдали от других антенн в городах. Следовательно, прежде чем любой такой проект будет реализован, необходимо провести тщательное и осторожное планирование с участием большой иерархии людей.

Тем не менее такие проекты заслуживают рассмотрения, особенно для освоения космоса. Поскольку зависимость от солнца в качестве источника энергии возрастает, необходимо будет найти все больше и больше способов передачи энергии, собираемой от солнца.

Планы на будущее по дистанционному питанию самолетов и космических аппаратов с использованием лазерных технологий также являются будущими областями технологий, которые могут принести многообещающие результаты в течение следующего столетия, особенно в области систем доставки лазерной и микроволновой энергии для авиационных двигателей или силовых установок космических кораблей, работающих от Земли основанный на лазере / микроволновом источнике, который уменьшил бы количество топлива, необходимое для перевозки на корабле, практически до нуля (кроме газов, необходимых для создания движущей плазмы в самом космосе).

Вероятно, самым известным из этих проектов является прототип лазерной двигательной установки Lightcraft, разработанный в Политехническом институте Ренсселера и запущенный на ракетном полигоне Уайт-Сэндс с помощью CO2-лазера, который обычно используется для тестирования компонентов межконтинентальных баллистических ракет (МБР) на уязвимость. лазерное противодействие от стратегических систем противоракетной обороны, которые могут быть использованы в качестве оружия космического базирования для поражения ракет.

Лазерный плазменный движитель «Лайткрафт»

Используя луч шириной 50 см от инфракрасного CO2-лазера мощностью 10 кВт, сфокусированный на параболическом зеркале в основании автомобиля, из газов в воздухе генерируется плазма в форме кольца.Воздух в фокусной точке нагревается до температуры от 10 000 до 30 000 Кельвинов в десятках атмосфер с помощью лазерных импульсов килоджоулей, длительностью 30 микросекунд и повторяющихся 10 раз в секунду. После каждого импульса плазма очень быстро расширяется и охлаждается, создавая тягу и короткую вспышку видимого света. Воздух, проходящий через автомобиль, восполняет запас газа рядом с точкой фокусировки. Алюминиевый корабль имеет диаметр 15 см, массу 50 граммов и гироскопическую стабилизацию.

Это импульсный углекислый лазер с самой высокой средней мощностью, работающий в настоящее время в США.С. Команда планирует использовать более мощный СО2-лазер мощностью 150 кВт при подготовке к полетам к границе космоса (высота 100 км). Стоимость лазерных двигателей на несколько порядков ниже, чем у ракет на химическом топливе. Ближайшие применения включают запуск микроспутников.


Современная лазерная технология, используемая в двигателе Lightcraft, в принципе может быть использована для взрыва воздуха с помощью ударных волн, генерируемых плазмой перед космическим кораблем или высотным самолетом, чтобы вызвать воздушный шип впереди транспортного средства, уменьшая сопротивление из-за атмосфера значительно.Плазма будет генерироваться перед транспортным средством с помощью сфокусированного лазерного или микроволнового луча от источника на борту корабля. Импульсный выходной сигнал вызывает серию детонационных волн. Созданная таким образом ударная волна может затем управлять воздушным потоком вокруг транспортного средства, уменьшая сопротивление и, следовательно, увеличивая топливную эффективность и уменьшая количество необходимого топлива. Такая система также поможет нейтрализовать турбулентность на высоких скоростях, позволив самолетам и космическим кораблям двигаться на более высоких скоростях, а также будет способствовать возвращению в атмосферу космических аппаратов на орбите. Такие гибридные плазменные и химические системы двигателей могут легко найти применение в технологиях космических самолетов до того, как станет возможным создание полного плазменного двигателя.

Технологические проблемы аналогичны описанным в литературе, касающимся использования плазмы для уменьшения поперечного сечения радара, RCS, в самолетах-невидимках и защиты от электромагнитных импульсов с использованием плазмы для отклонения радио- и микроволнового излучения вокруг определенных участков самолета. Такие задачи нетривиальны, поскольку исследования того, как диэлектрические плазменные оболочки влияют на радиоволны, начались еще со времен первого искусственного спутника, запущенного Советским Союзом 4 октября 1957 года.




При попытке отследить спутник было замечено, что его электромагнитные свойства рассеяния отличались от того, что ожидалось от проводящей сферы. Это произошло из-за того, что спутник путешествовал внутри плазменной оболочки. Когда спутник летел с большой скоростью через ионосферу, он был окружен естественной плазменной оболочкой, и из-за этого было два отдельных радиолокационных отражения: первое от поверхности самого спутника, а второе — от плазменной оболочки. Если одно из отражений больше, другое не повлияет на общий эффект. Когда два отражения имеют одинаковый порядок величины и не совпадают по фазе друг с другом, происходит подавление и RCS становится нулевым. Таким образом, аппарат становится невидимым для радаров из-за этого эффективного «плазменного силового поля».




Попытки воспроизвести это с помощью технологии активной плазмы продолжаются и поэтому аналогичны попыткам создания движения плазмы посредством направления энергии с помощью лазерного или микроволнового луча перед летательным аппаратом или вокруг него для устранения сопротивления воздуха.


Используя современные технологии, некоторые системы на борту самолета и, возможно, космического корабля, могут также использовать лазеры и / или микроволны для дистанционной подзарядки хотя бы некоторых систем в ситуации, когда приземления избегают, например, чтобы увеличить время полета самолета или сократить время, затрачиваемое на заправку, если судну необходимо быстро выполнить операцию.
Самолет НАСА с лазерным приводом. Используя лазерный луч, сосредоточенный на панели фотоэлектрических элементов, легкая модель самолета совершает первый полет самолета, приводимого в действие лазерным лучом, внутри здания в Центре космических полетов им. Маршалла НАСА.

Такие разработки могут стать возможными в будущем, особенно с увеличением эффективности солнечных элементов, которые могут позволить некоторым самолетам снизить зависимость от ископаемых видов топлива, которые не только способствуют глобальному потеплению, но и вес которых снижает эффективность работы самого корабля.

В качестве альтернативы, беспроводная передача энергии за счет электромагнитной индукции является функцией частоты и интенсивности проводника — тока и напряжения, которые создают магнитное поле B.
Чем выше частота, тем больше эффект индукции. Энергия передается от проводника, создающего поля плотности магнитного потока (Передатчик), к любому проводнику, по которому проходит магнитный поток (Приемник).

Связь между двумя проводниками усиливается путем наматывания их в катушки и размещения их близко друг к другу на общей оси, так что магнитное поле одной катушки проходит через другую катушку.

Муфта должна быть герметичной для достижения высокого КПД.Если расстояние от первичной обмотки до вторичной увеличивается, часть магнитного поля будет пропускать вторичную обмотку, снижая связь.


Для этого эффекта ближнего поля мы также должны задать вопрос:
Можем ли мы изменить эффекты электромагнитной индукции, которые дают нам большую степень свободы, для эффективной транспортировки электричества без проводов?

Оказывается, мы можем улучшить беспроводную передачу энергии с помощью резонансных эффектов. В этом методе используются индукторы передатчика и приемника, настроенные на общую частоту.Это позволяет передавать мощность на расстояние до 1/4 или 1/3 размера первичной обмотки. Передающая и приемная катушки обычно представляют собой однослойные соленоиды или плоские спирали с последовательными конденсаторами, которые в сочетании позволяют настраивать приемный элемент на частоту передатчика.

Использование Быстро колеблющееся электростатическое поле, поэтому можно осуществлять мобильную передачу энергии в значительно больших масштабах с использованием градиента магнитного поля, собираемого катушкой захвата, тем самым передавая мощность.

Количество энергии, передаваемой линиями магнитного поля, связано с величиной кручения в самих линиях магнитного поля. Следовательно, для оптимальной эффективности большая часть силовых линий должна быть перенесена с катушки передатчика таким образом, чтобы силовые линии связывали две катушки вместе, то есть от центра передатчика к центру приемника.

В общих чертах, цепь передачи энергии будет подключена к индукционной катушке
. Приемник энергии будет подключен к земле.
Воздух действует как диэлектрик между передатчиком и приемником, следовательно, это, по сути, емкостная связь.

Лампа может быть перемещена куда угодно и будет гореть без подключения.

Для этой схемы существует 2 исполнения, исполнение AC-AC:

Дизайн AC-DC

Тот факт, что градиент электрического поля возникает через диэлектрик в конденсаторе, воздух, в результате переменного электростатического поля, должно быть реактивное сопротивление в градиенте электрического поля между передатчиком и приемником, которое действует, чтобы противодействовать изменениям в напряжение на конденсаторе.

Реактивное сопротивление, добавленное к собственному сопротивлению цепи конденсатор + индуктор, создает импеданс градиента электрического поля, который является демпфированием электрического поля на конденсаторе.

Импеданс уменьшается с увеличением частоты переменного тока.

в трансформаторе полное сопротивление устраняется, если отношение количества витков на выходе к числу витков катушки на входе равно квадратному корню из сопротивления выходной катушки к сопротивлению входной катушки:

Коэффициент оборотов = [OutTurns / InTurns]

Коэффициент трансформации = √ [(OutResistance) / (InResistance)]

Это называется согласованием импеданса.

Мощность, которую можно взять из однородного магнитного поля B, зависит от наведенного напряжения, используемого в приемной катушке. Рассматривая его как петлю, для синусоидальной формы сигнала получается:

Приемник = 2πf.B.A
, где f = частота и A = площадь шлейфа.

При той же плотности магнитного потока более высокая мощность может передаваться на более высоких частотах. Это означает, что произведение максимальной плотности магнитного потока на частоту имеет значение для передачи энергии.

Для передачи электростатической индукции размер и количество витков во входной катушке также являются физическими параметрами, которые естественным образом влияют на импеданс, поскольку передача энергии происходит между пластинами конденсатора, согласование импеданса может происходить, если частота переменного тока, подаваемого в конденсаторный передатчик, совпадает. частота передачи излучения через пластины конденсатора: которая является резонансной частотой.

Это позволяет электростатическим осциллирующим полям эффективно туннелировать от конденсатора передатчика к конденсатору приемника, если входная частота катушки соответствует резонансной частоте приемника с нулевым импедансом.

С самого начала индуктивной передачи энергии, впервые предложенной Никола Тесла, резонансные цепи использовались для усиления индуктивной передачи энергии. Сам Тесла с самого начала использовал резонансы в своих первых экспериментах по индуктивной передаче энергии более ста лет назад.

Для систем с низким коэффициентом связи резонансный приемник может улучшить передачу мощности. Резонансная передача энергии — это особый, но широко используемый метод индуктивной передачи энергии, который ограничен теми же ограничениями по излучению магнитных полей и эффективности.Явление резонансной связи, при котором два объекта настроены на одну и ту же резонансную частоту, сильно обменивается энергией между двумя объектами, но слабо взаимодействует с другими объектами.

Чтобы понять эффект, его можно сравнить с механическими резонансами.
С механической точки зрения резонанс — это просто другое слово для обозначения вибрации. Когда вы постукиваете по бокалу для вина, он издает звук определенной высоты, например колокольчик. Он «резонирует» на той высоте тона, которая имеет определенную частоту, например, 400 ударов в секунду. Вы можете заставить бокал для вина вибрировать, нажав на него, но вы также можете заставить его вибрировать, издав звук, очень близкий к его резонансной частоте. Это называется «симпатическим резонансом», потому что стекло «сочувствует» исходному звуку.

Вы можете увидеть этот эффект в следующем научном эксперименте, если вы возьмете два одинаковых бокала для вина, коснетесь одного и подержите его рядом с другим. Другой начнет немного вибрировать, даже если вы его не постучали:

Учитывая, что провод настроен на определенный тон как механический резонатор.Даже на большом расстоянии и при низком уровне звука генерация акустических волн в воздухе может вызвать вибрацию струны, если высота тона согласована.

Более ярким примером этого является набор бокалов для вина, каждый из которых наполнен до разного уровня, так что он вибрирует с разной частотой звука. Если ваш акустический генератор, которым может быть даже певец, достигнет высоты звука, соответствующей частоте одного стекла, стекло может поглотить столько акустической энергии, что оно разобьется; в то время как другие очки могут оставаться нетронутыми.

В электронном виде резонатор в приемнике состоит из индуктивности приемника и конденсатора. Также передатчик может иметь резонатор. Катушки передатчика и приемника можно рассматривать как трансформатор со слабой связью. Для этого можно составить эквивалентную схему, состоящую из намагничивания и паразитной индуктивности.





На приведенной выше диаграмме также показаны сопротивления обмоток. Схема ясно показывает, что резонансные конденсаторы компенсируют паразитную индуктивность в приемнике и индуктивность намагничивания в передатчике.Теперь единственным оставшимся ограничением для передачи энергии является сопротивление обмоток катушек, полное сопротивление которого на один или два порядка ниже, чем у индуктивностей. Следовательно, для данного источника генератора можно получить гораздо больше мощности.

Эта резонансная зависимость была обнаружена в 2006 году исследователями из Массачусетского технологического института, которые хотели сделать беспроводную передачу энергии реальностью для небольших помещений.

в 2007 году команда Массачусетского технологического института опубликовала документ, в котором подробно описывается успешная демонстрация своего прототипа.Они использовали резонирующие катушки для питания лампочки на расстоянии около двух метров

Если мы используем катушку передатчика большего размера с таким же количеством витков на внешней стороне кольца и меньшую катушку приемника с таким же количеством витков катушки внутри кольца, количество силовых линий, которые проходят через передатчик и приемник увеличится, следовательно, увеличится диапазон возможностей передачи до определенной точки.

Это будет работать только до определенного момента, поскольку плотность магнитного поля имеет резкое падение скорости.Следовательно, для переноса энергии на большие расстояния единственным решением является перенос излучения с помощью микроволнового или лазерного излучения.

Размеры для этих расчетов были масштабированы для катушки большего диаметра «D», которая может быть передатчиком или приемником.
Значения показаны как функция осевого расстояния катушек (z / D). Переменной является диаметр меньшей катушки D2.
На рисунке показано, что
КПД резко падает на большем расстоянии (z / D> 1) или при большой разнице размеров катушки (D2 / D <0.3)
Высокий КПД (> 90%) может быть достигнут на близком расстоянии (z / D <0,1) и для катушек аналогичного размера (D2 / D = 0,5..1)

Это показывает, что индуктивная передача энергии на большое расстояние, например в пространство, очень неэффективно. Сегодня мы не можем позволить себе тратить энергию на общие энергетические приложения, используя такую ​​систему.

С другой стороны, рисунок показывает, что индуктивная передача энергии может конкурировать с проводными решениями в условиях непосредственной близости. Беспроводная бесконтактная передача энергии сочетает в себе комфорт и простоту использования с современными требованиями к энергосбережению с использованием бытовых технологий.

Система, будучи бесконтактной, также обеспечивает преимущества для технологий, в которых мобильность является неотъемлемым свойством. Мы уже можем думать о мобильных телефонах и компьютерах, которые найдут применение для этого, но даже электромобили можно заряжать с помощью бесконтактной системы, как показано в этом видео с двумя беспроводными дронами, каждый с другой антенной, которые могут приземляться и «заправляться» «в беспроводном депо без проводных соединений. Это увеличивает возможности автоматизации, поскольку никому не нужно вручную подключать или отключать провода.

Следовательно, конструкция беспроводной передачи энергии даже на короткие расстояния может быть идеальной для портативных устройств, которые зависят от центрального беспроводного передатчика энергии в комнате или офисе для подзарядки электроники.

Использование такой системы также принесет огромную пользу для установки систем освещения, так что не нужно сверлить отверстия в потолках или стенах для подключения света и переключения на электричество в здании, энергия может просто проходить через вместо.

Это также открывает возможность для более простой установки систем солнечных панелей, где вы можете подключить их к крыше и без необходимости прокладки проводки через стены зданий.
Более того, если есть неисправность в электропроводке, стену не нужно срывать для ремонта.

Это повысит гибкость систем освещения, не вызывая серьезных нарушений существующей инфраструктуры.

Тем не менее, беспроводная система питания ограничена потерями мощности, которые возникают в системе. Это потраченная впустую энергия, и в результате потерь выделяется тепло, которое устанавливает верхний предел передаваемой мощности. Следовательно, стратегия оптимизации направлена ​​на минимизацию потерь.

Потери можно выразить как коэффициент потерь

.

что является суммой всех потерь, связанных с переданной мощностью. Более глубокий анализ приводит к минимальному коэффициенту потерь, который может быть достигнут данной беспроводной энергосистемой, если генератор и нагрузка правильно согласованы:

Что можно упростить до

(Подробное решение этой оптимизации потерь см. В разделе примечания )

Уравнение графически показано на рисунке 3.Уравнение зависит только от двух основных параметров беспроводной системы электропитания: коэффициента связи k между приемником и катушкой передатчика и коэффициента качества системы Q. Коэффициент качества системы — это среднее геометрическое значение коэффициентов качества передатчика и приемника.
Уравнение предлагает произведение коэффициента качества системы Q и коэффициента связи k в качестве общего показателя качества (FOM). Это означает, что коэффициент качества системы и коэффициент связи определяют производительность эквивалентным образом.Плохое соединение можно линейно компенсировать за счет более высокого коэффициента качества и наоборот.

Отношение индуктивности L к сопротивлению R катушки остается постоянным для различных конфигураций обмоток одного и того же объема и формы. Имеет смысл определить это значение как показатель качества, позволяющий различать различные конструкции катушек. Добротность Q определяется этим соотношением.
Напряжение, которое индуцируется таким же током в катушке индуктивности, масштабируется с частотой f и, следовательно, с полной мощностью в устройстве.Общее определение добротности основано на отношении полной мощности к потерям мощности в устройстве. Из этого определения коэффициент качества катушки получается:

с ω = 2πf:

Коэффициент качества Q может иметь значение от 0 до бесконечности, хотя для катушек трудно получить значения, намного превышающие 1000. Для массового производства вы можете ожидать значения около 100. Коэффициент качества ниже 10 не очень полезен. Эти значения следует рассматривать как типичный порядок величины.

Для фиксированной рабочей частоты добротность Q в основном зависит от формы и размера катушки, а также от используемых материалов. Коэффициенты качества обычно указываются для стандартных катушек (например, катушек с проволочной обмоткой, катушек для печатных плат).

В зависимости от расстояния между передающей и приемной катушками только часть магнитного потока, создаваемого катушкой передатчика, проникает в катушку приемника и способствует передаче энергии. Чем больше магнитный поток достигает приемника, тем лучше связаны катушки.Степень связи выражается коэффициентом связи k.

Коэффициент связи — значение от 0 до 1,1, выражает идеальную связь, то есть весь генерируемый поток проходит через приемную катушку. 0 обозначает систему, в которой катушки передатчика и приемника независимы друг от друга.
Коэффициент связи определяется расстоянием между индукторами и их относительным размером. Кроме того, это определяется формой катушек и углом между ними. Если катушки выровнены по оси, смещение вызывает уменьшение k. Коэффициент связи k определяется по формуле:

Это получается из общей системы уравнений для связанных индукторов:

где U ₁ и U ₂ — напряжения, приложенные к катушкам, I ₁ и I ₂ — токи в катушках, L ₁ и L ₂ — собственные индуктивности, L ₁₂ — индуктивность связи, а ω = 2πf — круговая частота.
Коэффициент связи можно измерить в существующей системе как относительное напряжение разомкнутого контура u:

Если две катушки имеют одинаковое значение индуктивности, измеренное напряжение разомкнутого контура u равно k.

Хорошим инструментом для анализа резонансной связи является «отраженное сопротивление». На рис.1 (а) показана модель связанной цепи с конденсатором Cs, добавленным последовательно со вторичной обмоткой для формирования резонансного резервуара. Rp, Lp, Rs и Ls — это сопротивление и индуктивность первичной и вторичной обмоток соответственно. M — взаимная индуктивность между первичной и вторичной обмотками. RL представляет собой эквивалентное сопротивление нагрузки. Рис.1 (b) представляет собой эквивалентную модель первичной цепи с отраженным импедансом.

Отраженный импеданс Zr можно выразить следующими уравнениями:

в котором ReZr — действительная часть отраженного импеданса. Его необходимо максимизировать для достижения максимальной первичной эффективности.
Анализируя приведенные выше уравнения, можно обнаружить, что, когда вторичная обмотка работает в условиях резонанса

отраженное сопротивление ReZr имеет максимальное свойство и равно

если

Более того, если

тогда в конечном частотном диапазоне нет точки максимума.
Также можно обнаружить, что указанное максимальное ReZr может быть дополнительно увеличено с увеличением частоты, увеличением взаимной индуктивности или уменьшением сопротивления нагрузки и сопротивления вторичной обмотки. Но следует отметить, что существенное уменьшение сопротивления нагрузки может повлиять на вторичный КПД, потому что вторичный КПД равен

В самом деле, другие резонансные топологии (например, параллельный резонанс или комбинация последовательного и параллельного) также могут использоваться на вторичной стороне.Их можно анализировать и оптимизировать с помощью аналогичного подхода, описанного выше.

Будущие усовершенствования в беспроводной передаче: электромагнитные метаматериалы запрещенной зоны

Термин «метаматериал» происходит от греческого слова «мета», что означает «за пределами», то есть материал со свойствами, превосходящими обычные материалы. Что это значит? Самое простое научное определение метаматериала состоит в том, что это макроскопический композит, имеющий искусственно созданную трехмерную периодическую ячеистую архитектуру, предназначенную для создания оптимизированной комбинации, недоступной в природе, двух или более реакций на электромагнитное возбуждение.
Другими словами, каждый клеточный компонент метаматериала должен поглощать и переизлучать как электрические, так и магнитные компоненты электромагнитного излучения при возбуждении, чтобы материал стал метаматериалом.

Однако в метаматериале сумма всех клеточных компонентов не подчиняется «правилу смесей», как это видно в «обычных» композитных материалах. Правило смесей — это метод, используемый для оценки свойств композиционного материала, предполагающий, что эти свойства представляют собой простое средневзвешенное значение свойств отдельного компонента, диспергированного в матрице или фазе.Другими словами, характеристики всего метаматериала — это не просто умножение свойств одного клеточного компонента.

Обычным ячеистым компонентом метаматериала для радио- и микроволновых частот являются разъемные кольцевые резонаторы, которые как отдельные структуры ведут себя совершенно иначе, чем в структуре композитного метаматериала, следовательно, метаматериалы нарушают «правило смесей».

Стоит отметить несколько особенностей этих определений метаматериалов.Разработанный материал может представлять собой комбинацию различных типов материалов и / или структур, используемых для получения желаемых свойств материала. Примерами этого являются использование периодических или апериодических поверхностей сетки и / или использование различных применений материалов в подходящей комбинации. Синтетические материалы могут включать способы введения переходных отверстий, пустот или полостей в обычный диэлектрик с потенциально заполненными пустотами / полостями, включая диэлектрические и / или магнитные материалы со свойствами, отличными от окружающей объемной среды.Затем можно применить наслоение таких композитных материалов для получения объемного материала с желаемыми свойствами материала.

Изучение метаматериалов было начато с научной статьи в 1968 году русского физика Виктора Весальго, который выдвинул гипотезу об отрицательном преломлении, при котором световой луч изгибается в отрицательном направлении по сравнению с обычным изгибом луча в положительном направлении для положительного индекса. среды, может возникнуть, если и электрическая проницаемость, и магнитная проницаемость материала отрицательны.



Физик Виктор Весальго, выдвинувший гипотезу о существовании метаматериалов в 1968 году


его предсказание подтвердилось 33 года спустя, когда Дэвид Смит и др. создали композитный материал с отрицательным показателем преломления, а сэр Джон Пендри показал, что планарная линза, предложенная Веселаго, может обеспечить значительно улучшенное разрешение, который изучал свойства электромагнитной передачи через гипотетическую среду. с показателем преломления, который предполагался отрицательным.

После достижений Смита и Пендри с метаматериалами Веселаго понял, что самый важный вклад его оригинальной статьи заключается не в том, что композитный материал может быть разработан для создания отрицательного преломления, а в том, что композитный материал может быть разработан для получения любых значений диэлектрической проницаемости и проницаемости. . По крайней мере, часть его исследовательских целей заключалась в том, чтобы критически пересмотреть все формулы классической электродинамики, которые включают диэлектрическую проницаемость, магнитную проницаемость или показатель преломления.

В результате обширных исследований была открыта возможность использования различных периодических поверхностей как способа обеспечения уникальных свойств материала. Следует отметить, что, хотя эти свойства были продемонстрированы на периодических структурах, периодичность не требуется для создания метаматериала.

Хотя заголовки приложений, таких как маскировка и невидимость, пользуются большой популярностью у общественности, существует множество практических, но часто упускаемых из виду проблем в применении метаматериалов в реальных приложениях.Из-за резонансной природы большинства решений из метаматериалов подходы к достижению эффективных свойств широкополосной связи являются сложными. Принцип потери или рассеяния электромагнитной энергии за счет ее взаимодействия с материалом представляет собой серьезный барьер для приложений, требующих прозрачности или высокоэффективной передачи.

Кроме того, создание производимых объемных материалов, помимо нескольких уложенных друг на друга поверхностей, может стать серьезной проблемой для инженеров-материаловедов и инженеров-технологов.Сложность этого процесса усугубляется по мере того, как характеристики метаматериала уменьшаются до наномасштаба, необходимого для оптических частот. В конечном счете, успех метаматериалов требует упора на способность моделировать, проектировать и производить их для системных приложений. Сам Веселаго понимал, что следующим большим прорывом в области метаматериалов будет производство прозрачных метаматериалов с низким поглощением, которые могут открыть возможность широкополосного отрицательного преломления в инфракрасном и видимом диапазоне спектра.

Метаматериалы могут обеспечить средства для повышения производительности и размера беспроводных компонентов — например, путем создания многофункциональных антенн и уменьшения размера и стоимости внешней фильтрации. Однако по мере того, как антенны становятся меньше, качество классических метаматериалов снижается по мере уменьшения степени изоляции, поскольку резонаторы расположены ближе друг к другу, что создает перекрестные помехи между ними, что заставляет участки метаматериала гасить сигнал.

Структура метаматериала с электромагнитной полосой пропускания (EBG) может быть использована для увеличения изоляции между антеннами, расположенными близко друг к другу.Эффект развязки зависит не только от частоты, но также от поляризации и конфигурации плоскости связи. Короче говоря, метаматериал EBG влияет на фотоны так же, как полупроводниковые материалы влияют на электроны, поскольку он, по сути, позволяет блокировать электромагнитные волны, распространяющиеся через метаматериал. Это исследование основано на поиске средств для создания схем, использующих электромагнитные волны вместо электрических токов, для использования в технологии датчиков и интегральных схем.

При проектировании структуры EBG необходимо следить за тем, чтобы не применялись неправильная частота и поляризация, поскольку это увеличило бы связь между устройствами.Эта проблема проектирования подчеркивает необходимость детального моделирования таких структур.

EBG могут быть основаны на пассивных кольцевых резонаторах из метаматериала с разъемными кольцами с диодами, которые демонстрируют переменную емкость, то есть эффект варикапа , который при вставке в разъемный кольцевой резонатор дает переменную частотную характеристику.


Цепь из метаматериала резонатора с разделенным кольцом варикапа


Эксперименты с эффектом варикапа не должны оставаться в сфере передовой электроники или в лабораториях физики твердого тела.Все устройства с полупроводниковым переходом демонстрируют этот эффект, иногда даже в удивительной степени. Хотя многие обычные устройства демонстрируют этот эффект, они не предназначены для этой цели, поэтому эффект может широко варьироваться от одной партии определенного устройства к другой.

Электронный компонент ниже представляет собой варикап-диод, используемый в проводящем углеродном метаматериале кольцевого резонатора EBG.


Варикап-диоды, обычно используемые в метаматериалах EBG, имеют порядок 16 пикофарад.

На практике варикап Philips BA 102 и обычный выпрямительный диод 1N5408 демонстрируют аналогичные изменения в емкости перехода.Таким образом, в метаматериалы может быть много вкраплений дешевой электроники, что позволяет легко и дешево производить их массово.

Однако для качественного тестирования разъемных кольцевых резонаторов в прототипах метаматериалов рекомендуется использовать высококачественные варикаповые диоды для первоначального тестирования, после чего разумно посмотреть, можно ли использовать более дешевые типы диодов для массового производства метаматериалов.

Используя настроенные метаматериалы EBG, разделенные кольцевые резонаторы варикапа действуют как несколько кооперативных генераторов потока, которые могут использоваться для увеличения диапазона и гибкости технологий беспроводной передачи энергии за счет фокусировки магнитной индукции, рассеянной по большой площади от большого передатчика до узкого приемник в качестве метаматериала фокусирует индукцию, как линза.



Метаматериал, действующий как линза, фокусирующая широкое распространение магнитоиндуктивных волн. Такая линза увеличивает расстояние беспроводной передачи энергии, так же как оптическая линза в телескопе увеличивает интенсивность света при единственном фокусе


Сфокусируя магнитоиндуктивные волны и связанные с ними режимы распространения метаматериалов, метаматериалы EBG предоставляют потенциальные средства для беспроводной передачи энергии на приемные терминалы, связанные в ближнем поле.

Использование антенн из метаматериала EBG в цепи беспроводного приемника энергии позволяет значительно увеличить дальность беспроводной передачи энергии. Следующая схема иллюстрирует такой приемник

.






вместе с видео демонстрацией его создания и работы

Эти метаматериалы были изготовлены с использованием электропроводных эпоксидных чернил для принтера. Я приготовил порошок графита, смешанный с эпоксидным клеем, который был смешан в соотношении 3: 5 со стандартными черными чернилами для струйного принтера, которые, когда принтер был настроен для печати метаматериала на Максимально возможное разрешение (качество фото HD) позволяло печатать и сушить метаматериальную схему прямо с компьютера.





Для оценки качества было проведено сравнительное тестирование метаматериалов проводящих углеродных чернил со стандартными метаматериалами медных печатных плат, полученных с помощью фотолитографии. Цепи из метаматериалов не так хороши, как печатные платы из чистой меди, поскольку они быстрее разлагаются, тем не менее, их легче и дешевле производить в массовом порядке, они более гибкие и биоразлагаемые.
Передача мощности в устройствах с магнитоиндуктивной волной, MIW, ограничена двумя основными факторами: затуханием и электрическим пробоем, при этом затухание уменьшается при высоком уровне связи (и низком сопротивлении элемента), в то время как пробой в значительной степени ограничивается компонентами, используемыми для изготовления ячейки MIW.

Следовательно, делая ячейки из материала с высоким сопротивлением затуханию и электрическому пробою, то есть материала, который может выдерживать высокую электрическую нагрузку, мы можем добиться серьезного прогресса.

Поэтому графен открывает огромные перспективы в этой области. поэтому производство метаматериалов на основе графена для использования в магнитоиндукционной передаче может значительно улучшить диапазон беспроводной резонансной индукционной передачи электричества. Исследования по созданию структуры метаматериала графена со световым описанием из наноструктурированного оксида графена проводятся, чтобы попытаться сделать это возможным.

В этом смысле метаматериалы всех видов могут содержать ключ к увеличению диапазона передачи электромагнитной индукции до такой степени, что мы можем представить хотя бы небольшие приборы (экраны телевизоров, ноутбуки, телефоны, фонари и т. Д.) В диапазоне нескольких метров. , получающих питание по беспроводной сети от единственного локального источника, то есть небольшого накопителя энергии для солнечной, ветровой или тепловой энергии.

Фазовый сдвиг — еще одна функция, которую можно легко реализовать с помощью настроенных метаматериалов, предоставляя дополнительные возможности для проектирования беспроводного оборудования. Если активировать структуру из метаматериала, то можно было бы получить еще больше преимуществ, например, создать антенну и фильтрующий интерфейс, который мог бы работать в нескольких частотных диапазонах, обеспечивая широкополосную беспроводную передачу энергии, которая может быть настроена на определенные диапазоны для определенных требований к энергии.

По мере того, как прогресс продолжается, развитие беспроводных энергетических технологий объединит множество различных областей техники и физики, в результате чего эта технология станет более распространенной, поскольку традиционные централизованные системы распределения энергии модернизируются и гибридизируются с децентрализованными системами распределения энергии по всему миру. ближайшие десятилетия.

Примечания:

Оптимизационное решение для повышения эффективности канала

В настоящее время доступны усовершенствования в этой технологии в двух основных областях:

(1) резонансная настройка эффективного сопротивления нагрузки между передающей и принимающей катушками

(2) экранирование ферромагнитного сердечника для увеличения коэффициента магнитной связи

Оба из них относятся к увеличению связи между передатчиком и приемником.

Эффективность электродинамической индукции называется эффективностью звена, η _звено . Это мера способности первичной и вторичной катушек передавать энергию от одной катушки к другой:

Где:

k = коэффициент магнитной связи

= Коэффициент качества первичного контура без нагрузки

= Коэффициент качества вторичного контура без нагрузки

= Q _E = Эффективный Q

Где:

R _E = эффективное сопротивление нагрузки, которое моделирует выпрямитель, включая конденсатор выходного фильтра и фактическое сопротивление нагрузки R _L .Соотношение между R _E и R _L составляет

Если на вторичной стороне используется последовательный резонанс

ω = Первичная угловая скорость (2πf)
ω ₂ = Вторичная угловая скорость (2πf ₂ )
L ₁ = Первичная индуктивность по Генри
r ₁ = Первичное сопротивление постоянному току в Ом
L ₂ = Вторичная индуктивность по Генри
r ₂ = Вторичное сопротивление постоянному току в Ом

Загруженная добротность:

Для максимальной эффективности:
Настройте связь на вторичную резонансную частоту
Установите эффективное сопротивление нагрузки на:

Для максимального увеличения kQ (добротность):

Q называется коэффициентом качества системы. Следует отметить, что слабая магнитная связь может быть компенсирована повышенным коэффициентом качества системы.

Следовательно, оптимальный КПД =

Оптимальная эффективность линии связи как функция добротности катушек, которая составляет η _opt по сравнению с kQ.

Одним из способов управления высоким значением k является использование ферромагнитного экрана (сердечника) для увеличения коэффициента магнитной связи и уменьшения паразитного магнитного поля. Вот почему в электрических трансформаторах используется железный сердечник, как показано во вводной части этой статьи.

Другой способ управлять высокоэффективным индуктивным решением — это максимизировать добротность или добротность индуктивных катушек.

Как правило, для катушек любого типа коэффициент магнитной связи k может быть улучшен за счет уменьшения расстояния между катушками по вертикали и выравнивания катушек по вертикали, так как поперечное и угловое смещение ухудшают эффективность.

Простая схема беспроводной передачи энергии для свечения светодиода

Концепция беспроводной передачи электроэнергии не нова.Впервые это продемонстрировал Никола Тесла в 1890 году. Никола Тесла ввел электродинамическую индукцию или резонансную индуктивную связь, зажигая три лампочки с расстояния 60 футов от источника питания. Мы также создали катушку Mini Tesla Coil для передачи энергии.

Wireless Electricity Transfer или WET — это процесс подачи энергии через воздушный зазор без использования каких-либо проводов или физической связи. В этой беспроводной системе передающее устройство генерирует изменяющееся во времени или высокочастотное электромагнитное поле, которое передает мощность на приемное устройство без какого-либо физического соединения.Приемное устройство извлекает мощность из магнитного поля и подает ее на электрическую нагрузку. Поэтому для преобразования электричества в электромагнитное поле используются две катушки в качестве катушки передатчика и катушки приемника. Катушка передатчика питается от переменного тока и создает магнитное поле, которое далее преобразуется в полезное напряжение на катушке приемника.

В этом проекте мы построим базовую схему беспроводного передатчика с низким энергопотреблением для свечения светодиода.

Необходимые компоненты

1. Транзистор BC 549
2. светодиод
3. Макетные платы
4. Монтажные провода
5. 1.2к резисторы
6. Медные провода
7. аккумулятор 1,5 В

Принципиальная схема

Схема для беспроводной передачи электроэнергии для свечения светодиода проста и видна на изображении ниже. Она состоит из двух частей: передатчика и приемника .

На стороне передатчика катушки подключены поперек коллектора транзистора, 17 поворачиваются с обеих сторон. Приемник состоит из трех компонентов — транзистора, резистора и катушки индуктивности с воздушным сердечником или медной катушки. На приемной стороне есть светодиод, подключенный к 34 виткам медной катушки.

Конструкция цепи беспроводной передачи энергии

Здесь используется транзистор NPN, здесь можно использовать любой базовый транзистор NPN, например BC547.

Катушка

является важнейшей частью беспроводной передачи энергии и должна быть тщательно изготовлена. В этом проекте катушки изготовлены из медной проволоки 29AWG . Формирование катушки с отводом по центру выполняется на стороне передатчика.используется цилиндрическая обертка катушки, такая как труба из ПВХ, для намотки катушки.

Для передатчика намотайте провод до 17 витков, затем петлю для подключения центрального отвода и снова сделайте 17 витков катушки. А для приемника , сделайте 34 витка обмотки катушки без центрального отвода.

Работа беспроводной цепи передачи электроэнергии

Обе схемы построены на макетной плате и питаются от 1. Аккумулятор 5V. Схема не может использоваться для питания напряжением более 1,5 В, поскольку транзистор может нагреваться из-за чрезмерного рассеивания мощности. Однако для большей мощности требуются дополнительные схемы управления.

Эта беспроводная передача электроэнергии основана на методе индуктивной связи. Схема состоит из двух частей — передатчика и приемника .

В секции передатчика транзистор генерирует высокочастотный переменный ток через катушку, а катушка создает вокруг себя магнитное поле.Когда катушка находится в центре, обе стороны катушки начинают заряжаться. Одна сторона катушки подключена к резистору, а другая сторона подключена к клемме коллектора NPN-транзистора. Во время зарядки базовый резистор начинает проводить ток, что в конечном итоге включает транзистор. Затем транзистор разряжает катушку индуктивности, поскольку эмиттер соединен с землей. Эта зарядка и разрядка индуктора создает очень высокочастотный колебательный сигнал, который далее передается в виде магнитного поля.

На стороне приемника это магнитное поле передается в другую катушку, и по закону индукции Фарадея катушка приемника начинает вырабатывать напряжение ЭДС, которое в дальнейшем используется для включения светодиода.

Схема тестируется на макетной плате со светодиодом, подключенным к приемнику. Подробную работу схемы можно увидеть на видео, приведенном в конце.

Ограничение контура

Эта небольшая схема может работать правильно, но у нее есть огромное ограничение.Эта схема не подходит для выдачи высокой мощности и имеет ограничение входного напряжения. КПД тоже очень плохой. Чтобы преодолеть это ограничение, можно создать двухтактную топологию с использованием транзисторов или полевых МОП-транзисторов. Однако для лучшей и оптимальной эффективности лучше использовать соответствующие микросхемы драйверов беспроводной передачи.

Чтобы улучшить дальность передачи, правильно намотайте катушку и увеличьте число. витков в катушке.

Приложения беспроводной передачи энергии

Беспроводная передача энергии (WPT) — широко обсуждаемая тема в электронной промышленности.Эта технология быстро растет на рынке бытовой электроники для смартфонов и зарядных устройств.

WPT дает бесчисленное множество преимуществ. Некоторые из них описаны ниже:

Во-первых, в современной области требований к мощности, БПЭ может устранить традиционную систему зарядки, заменив решения для проводной зарядки . Любые портативные потребительские товары требуют собственной системы зарядки, беспроводная передача энергии может решить эту проблему, предоставляя универсальное беспроводное решение для питания всех этих портативных устройств.На рынке уже есть много устройств со встроенным беспроводным питанием, таких как умные часы, смартфон и т. Д.

Еще одним преимуществом WPT является то, что он позволяет дизайнеру изготавливать полностью водонепроницаемое изделие . Поскольку решение для беспроводной зарядки не требует порта питания, устройство можно сделать водонепроницаемым.

Он также предлагает широкий спектр эффективных решений для зарядки. Подача мощности составляет до 200 Вт с очень низкими потерями при передаче мощности.

Основным преимуществом беспроводной передачи энергии является то, что срок службы изделия может быть увеличен за счет предотвращения физических повреждений из-за вставки зарядного устройства через разъемы или порты. От одной док-станции можно заряжать несколько устройств. Электронное транспортное средство также можно заряжать с помощью беспроводной передачи энергии во время стоянки автомобиля.

Беспроводная передача энергии

может иметь огромные применения, и многие крупные компании, такие как Bosch, IKEA, Qi, работают над некоторыми футуристическими решениями с использованием беспроводной передачи энергии.

Wireless Energy Transfer

Wireless Energy Transfer

Юэ Ма
22 октября 2010 г.

Представлено как курсовая работа по физике 240, Стэнфордский университет, осень 2010 г.

Введение

Рис. 1: Передача энергии через магнитное поле между двумя катушками с одинаковыми резонансная частота.

Беспроводная передача информации принесла много удобства для жизни. Но люди не собираются останавливаться. Мечта дня, когда электрические кабели, розетки и адаптеры больше не Необходимость побудила исследовать беспроводную передачу энергии.

Какую энергию можно передавать по беспроводной сети? Очевидно, что энергия, хранящаяся в химических связях внутри таких молекул, как глюкоза или метан не может быть передан без перемещения материала сам; Тепло может передаваться по беспроводной сети довольно легко, но Ноутбук использовать тепло не так-то просто. Итак, поговорим об электрическом энергия, которая используется наиболее широко и легко.

Как беспроводная передача информации, беспроводная энергия передача также основана на электромагнитном поле. Разница в том, когда вы передаете энергию, соотношение приема и передачи, а не Отношение сигнал / шум становится самым важным. И обычно первого добиться гораздо труднее, чем второго. длинные дистанции. На основании того, является ли излучающее электромагнитное поле генерируется, методы беспроводной передачи делятся на два категории: ближнее и дальнее поле.

Рис. 2: Передача энергии через микроволновая печь между двумя станциями.

Передача ближнего поля

Передача ближнего поля основана на соединении двух катушки на расстоянии размера катушек. Фактически трансформатор передает энергию по беспроводной сети через магнитное поле, хотя его изобрели более 100 лет назад. Но если убрать железный сердечник и раздвинуть две катушки, эффективность передачи падает кардинально.[1] Вот почему две катушки должны быть расположены достаточно близко, чтобы друг друга. Такой метод уже коммерциализирован. Например, большинство электрических зубных щеток сегодня используют беспроводные зарядные устройства, которые намного безопаснее, чем кабельные зарядные устройства во влажной среде.

Однако, если катушки передатчика и приемника имеют та же резонансная частота, которая определяется материалом и форма катушки, эффективность передачи будет снижаться намного медленнее когда они раздвигаются. Группа из Массачусетского технологического института во главе с проф.Марин Солячич удалось передать электрическую энергию (60 Вт) между двумя катушки на расстоянии более двух метров друг от друга из-за неизлучающего электромагнитного излучения поле, как показано на рис. 1. [2]

Так как передача ближнего поля обычно работает на 50 или 60 Гц, практически отсутствуют помехи для сигналов телевидения, радио или Wi-Fi. Основное беспокойство вызывает возможное влияние на здоровье человека. К счастью, почти все материалы, из которых состоит человеческое тело, немагнитны, поэтому они очень слабо взаимодействуют с магнитным полем, даже до нескольких тесла, как что в современном аппарате МРТ.[2,3] Таким образом, такая основанная на магнитном поле передача вполне безопасна для людей, находящихся в зоне действия передачи.

Передача в дальнее поле

Для беспроводной передачи энергии на большие расстояния, используется передача в дальней зоне. Передача в дальней зоне основана на электромагнитная волна, которая является излучательной. Использование разных методов электромагнитные волны в разных диапазонах волн. В ранние времена эксперименты проводились с радио и микроволнами, около 1 ГГц. [4] Электрическая энергия передается сильному лучу радио или микроволнового излучения посредством тарелкообразная антенна, проходит через атмосферу и затем принимается другая антенна, которая переводит его обратно в электрический ток переменного тока, как показано на рис 2.

Рис. 3: Схема модели самолета НАСА питание от инфракрасного наземного лазерного луча с центром в панель фотоэлектрических элементов на его брюшной стороне.

Тем не менее, согласно дифракции, чем длиннее длина волны , тем больше должны быть антенны для достижения достаточного направленность. Поскольку скорость света в воздухе составляет примерно 3 x 10 ⁸ м / с, соответствующая длина волны радио и микроволн используется около одного метра, что требует антенны размером от нескольких метров до нескольких километров.Таким образом, мы должны использовать электромагнитное волны с более короткой длиной волны, если мы хотим передать энергию меньшим объекты. Более того, поскольку используемая электромагнитная волна лежит в диапазон волн радио, телевидения, сотового телефона и Wi-Fi, с интенсивностью сигнала на несколько порядков больше, вы, вероятно, не захотите, чтобы он жилые дома или офисы — фактически, предлагалось использовать в энергетике передача между будущими спутниками солнечной энергии и землей. [5]

А вот и лазер

Использование передовых технологий в обоих твердотельные лазеры и фотоэлектрические элементы (обратите внимание, что монохроматические фотоэлектрические элементы более эффективны, чем обычные солнечные элементы) сегодня, преобразование энергии в лазерные лучи для передачи на большие расстояния является становлюсь ближе к практике.НАСА изготовило модель самолета с двигателем лазерный луч сфокусирован на панели фотоэлектрических элементов на ее брюшной стороне, см. Рис. 3. [6,7] По сравнению с радио и микроволнами, у лазера есть много такие преимущества, как короткая длина волны (короче нескольких микрометров), хорошая ширина луча, идеальная направленность и отсутствие помех радио, Сигналы телевизора, сотового телефона или Wi-Fi. Но у него все еще есть много недостатков, например относительно более низкий КПД при преобразовании и атмосферном абсорбция.

© Юэ Ма. Автор дает разрешение на копирование, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде с указанием авторства автор, только в некоммерческих целях.Все остальные права, включая коммерческие права принадлежат автору.

Список литературы

[1] E. Waffenschmidt et al. , «Ограничение Индуктивная передача энергии для потребительских приложений », 13-е место в Европе Конференция по силовой электронике (EPE), 8 сентября 09.

[2] Ф. Хэдли, «MIT Demos Wireless Power Трансмиссия, MIT Tech Talk, 13 июня 07.

[3] G. Christoforidis et al. , «Высокое разрешение МРТ анатомии глубоких сосудов головного мозга при 8 Тесла: на основе восприимчивости Улучшение венозных структур », Journal of Computer Assisted Томография, 23 , 857 (1999).

[4] Дж. Барретт, Электричество в Columbian Экспозиция (Р. Р. Доннелли и сыновья, 1894 г.), стр. 168.

[5] Дж. Лэндис, «Лазерное излучение», SPIE. Труды 2121 , 252 (1994).

[6] M. A. Green et al. , «Кремний с КПД 45% Фотоэлемент под монохроматическим светом, IEEE Electr.