Transmiterea energiei electrice fără fir
Închide
Articolul precedent
Articolul urmator
1351 93
Ultima descărcare din IBN:
2024-01-17 18:56
SM ISO690:2012
ZÎCU, Iulius. Transmiterea energiei electrice fără fir. In: Sesiune naţională de comunicări ştiinţifice studenţeşti:: Ştiinţe ale naturii şi exacte Științe juridice și economice, 21-22 aprilie 2016, Chişinău. Chişinău, 2016: CEP USM, 2016, 2016, SNE, SJE, pp. 67-71.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Sesiune naţională de comunicări ştiinţifice studenţeşti:
SNE, SJE, 2016
Sesiunea "Sesiune naţională de comunicări ştiinţifice studenţeşti: "
Chişinău, Moldova, 21-22 aprilie 2016

Transmiterea energiei electrice fără fir


Pag. 67-71

Zîcu Iulius
 
Colegiul Financiar Bancar din Chişinau
 
Disponibil în IBN: 3 iulie 2019


Rezumat

În ziua de azi energia ocupă un loc vital în viața de zi cu zi, dar puțini dintre noi și-ar imagina orașele fără cabluri. Creșterea numărului de dispozitive electronice de consum, alimentate cu baterii reîncărcabile, cum ar fi playere media portabile, smartphone-uri și tablete a condus la o serie de încărcătoare diferite și un amestec de fire răspândite prin casă sau birou. Conceptul de încărcare fără nici o legătură directă prin fire a fost ocolit pentru un timp, dar acum câștigă rapid interes pentru a face încărcarea cu putere electrică mai flexibilă și mai ușor de utilizat. Transmiterea de putere electrică fără fir este o tehnologie în curs de dezvoltare, care asigură încărcarea bateriilor consumatorilor, eliminând cablurile, la fel cum Wi-Fi înlocuiește un cablu Ethernet pentru conectivitate la Internet, după cum observăm dispozitivul din Figura 1. Transportul energiei electrice fără fir ar rezolva o serie de probleme: ar permite oamenilor să primească energie electrică, fără costurile de infrastructură, iar electricitatea s-ar putea transmite în toate colţurile lumii, fără ca terenul să mai constituie o restricție. Această invenție specială ar putea îmbunătăţi viaţa a miliarde de oameni. Oricine înțelege circuitele electrice își dă seama că cele mai multe dispozitive de transport al electricităţii are 3 fire: activ, neutru și împământare. Transmisia normală a energiei electrice începe de la o centrală electrică, se transmite prin firul activ şi se întoarce prin firul neutru. Există un motiv pentru a avea şi firul de împământare: împământarea este un sistem de protecţie electrică împotriva electrocutării, pentru aparatele cu carcasă metalică, sau cu elemente metalice ce pot ajunge sub tensiune. În prezent, folosirea firelor de tensiune nu este o hotărâre a problemei energetice existente, deoarece ele sunt periculoase, scumpe și în unele locuri nu pot fi instalate. Un curent electric care curge printr-un material conductor poartă energie electrică. Atunci când un curent electric trece printr-un conductor, va exista un câmp electric în dielectricul din jurul conductorului. Fluxul de energie are componente pe trei direcţii principale: 1. Câmp magnetic, concentric cu conductorul. 2. Câmp electric, perpendicular pe suprafața conductorului. 3. Gradient de putere, paralel cu conductorul. Metodele de transfer al puterii fără fir bazate pe componente existente pe piață:  Cuplare capacitivă.  Inducție electromagnetică. Metoda capacitivă este o abordare alternativă la transmiterea puterii prin câmp magnetic, fiind aplicarea prin analogie a teoriei lui Maxwell la un câmp electric, prin utilizarea unei configurații cu un condensator. Acest concept, ce folosește un câmp electric cvasistatic pentru a transfera energia printr-un condensator format din electrozi care aparțin la dispozitive separate fiziceste adoptat de Murata Electronics Europe și se introduce acum pe scară largă în modele noi. Aducerea dispozitivelor într-o poziție ce formează un condensator poate fi utilizată pentru a transfera energie. Deoarece există o mare varietate de baterii utilizate în dispozitivele portabile, o standardizare a interfeței bateriei ar reprezenta un mare pas înainte spre un design foarte ușor și, de asemenea, va trebui să se satisfacă o cerință mai dificilă, cum ar fi încărcarea rapidă. În plus, datorită utilizatorilor și, în mare parte, presiunii continue din partea Comisiei Europene, microinterfața USB 5V de încărcare va deveni un standard pentru toate telefoanele mobile din Europa. Unul din principalele avantaje ale utilizării metodei de transfer electrostatic față de metoda inductivă este faptul că plasarea dispozitivului ce trebuie perceput pe bază de încărcare este mult mai puțin critică. Eficiența ridicată a transferului de energie, aproximativ 80% pentru orice design (uzual, chiar mai mare pentru încărcătoare cu fire), se menține datorită marii toleranțe de poziționare prin design în zona XY (pe suprafață), în timp ce Z (înălțimea) rămâne un parametru de rezolvat prin proiectare. Metoda inductivă este deja utilizată într-o serie de dispozitive de consum (cum ar fi periuța de dinți electrică) fiind bazată pe teoria lui Maxwell: Variația într-un câmp magnetic de la o bobină induce un curent într-o altă bobină cuplată. Se urmăresc, în principal, eficiența cât mai mare a transmiterii de putere și flexibilitatea în poziționarea bobinei de cuplare, fără a fi necesară o aliniere strictă a două bobine. (Orice diferență mică de aliniere a bobinelor, poate duce la pierderea completă a capabilității de a transfera puterea.) Principala preocupare la abordarea inductivă este controlul interferențelor EMI generate de semnalul de transmitere de energie, folosind un câmp inductiv. Dispozitivul receptor transformă energia magnetică în energie electrică, pentru a încărca bateria. WiFi, Bluetooth, NFC, sisteme celulare, radio FM sunt doar câteva aparate având conectivitate wireless care ar putea suferi interferențe de la astfel de câmpuri electromagnetice. Există și constrângerea modului de disipare a căldurii datorată pierderilor. Cu încărcătoare de putere mai mare, crește nivelul pierderilor de căldură, iar bateriile Li-Ion sunt extrem de sensibile la temperatură și, nedorit, s-ar putea introduce un stres termic pentru componente electronice ce sunt extrem de compacte. În urma efectuării studiilor asupra materialelor legate de transmiterea energiei fără fir, s-a hotărât construirea unui dispozitiv inventat și proiectat de marele inventator Nicola Tesla cu denumirea:Bobina lucrează numai cu tensiune pură, practic curentul este foarte apropiat de 0, adică zeci sau sute de miliamperi, cel mai mult 1-2 pentru cele cu adevărat uriașe. La ieșirea sa tensiunea e de sute, mii sau chiar zeci de mii de ori mai mare decât la intrare, în funcție de dimensiunea sa constructivă, și poate ajunge la zeci de milioane de volți, fapt care face ca puterea din bobina secundară să fie tot de atâtea ori mai mare decât cea din bobina primară. Bobina primară și cea secundară lucrează la frecvențe diferite, practic în cea secundară se regăsesc armonici multiple ale unor frecvențe diferite de cea a curentului de intrare, datorită faptului că bobinele sale sunt comandate prin descărcări electrice ale unor condensări în eclator. Transferul de energie nu are loc unidirecțional de la bobina primară la cea secundară ca la un transformator normal, ci spirele sale se influențează și se potentează reciproc. Bobina lui Tesla este un transformator care lucrează cu câmp și radiație preponderent electrică și prea puțin electromagnetică, pentru că are un miez metalic şi bobinele sale sunt situate ,,în aer”. De asemenea, acest transformator colectează energia stocată în condensatorul pământ – ionosferă. Toate aceste caracteristici de funcționare a bobinei încalcă unele principii de bază ale electrotehnicii, fapt ce pune într-o situație jenantă știința și fizica oficială.