Էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար անլար փոխանցումը կարող է առաջընթաց ապահովել արդյունաբերության և կիրառական ոլորտներում, որոնք կախված են միակցիչի ֆիզիկական շփումից: Դա իր հերթին կարող է լինել անվստահելի և հանգեցնել ձախողման: Անլար էլեկտրաէներգիայի փոխանցումն առաջին անգամ ցուցադրվել է Նիկոլա Տեսլայի կողմից 1890-ականներին։ Այնուամենայնիվ, միայն վերջին տասնամյակում է, որ տեխնոլոգիան օգտագործվել է այն աստիճանի, երբ այն իրական, շոշափելի օգուտներ է տալիս իրական աշխարհի ծրագրերի համար: Մասնավորապես, սպառողական էլեկտրոնիկայի շուկայի համար ռեզոնանսային անլար էներգիայի համակարգի մշակումը ցույց է տվել, որ ինդուկտիվ լիցքավորումը հարմարավետության նոր մակարդակներ է բերում ամենօրյա միլիոնավոր սարքերի համար:
Հարցված իշխանությունը սովորաբար հայտնի է բազմաթիվ տերմիններով: Ներառյալ ինդուկտիվ փոխանցում, կապ, ռեզոնանսային անլար ցանց և նույն լարման վերադարձը: Այս պայմաններից յուրաքանչյուրն ըստ էության նկարագրում է նույն հիմնարար գործընթացը: Էլեկտրաէներգիայի կամ հոսանքի անլար փոխանցում սնուցման աղբյուրից բեռնման լարման առանց միակցիչների օդային բացվածքի միջոցով: Հիմքը երկու պարույր է- հաղորդիչ և ընդունիչ: Առաջինը էներգիա է ստանում փոփոխական հոսանքի միջոցով՝ առաջացնելով մագնիսական դաշտ, որն իր հերթին երկրորդում լարում է առաջացնում:
Ինչպես է աշխատում տվյալ համակարգը
Անլար էներգիայի հիմունքները ներառում են էներգիայի բաշխումը հաղորդիչից ստացողին տատանվող մագնիսական դաշտի միջոցով: Դրան հասնելու համար էլեկտրամատակարարման միջոցով մատակարարվող ուղղակի հոսանքը վերածվում է բարձր հաճախականության փոփոխական հոսանքի: Հաղորդիչի մեջ ներկառուցված հատուկ նախագծված էլեկտրոնիկայով: Փոփոխական հոսանքը դիսպենսերում ակտիվացնում է պղնձե մետաղալարերի կծիկը, որն առաջացնում է մագնիսական դաշտ: Երբ երկրորդ (ստացող) ոլորուն տեղադրվում է մոտակայքում: Մագնիսական դաշտը կարող է առաջացնել փոփոխական հոսանք ընդունող կծիկում: Առաջին սարքի էլեկտրոնիկան այնուհետև փոխարկում է AC-ը DC-ի, որը դառնում է էներգիայի սպառում:
Անլար էներգիայի փոխանցման սխեման
«Ցանցային» լարումը վերածվում է AC ազդանշանի, որն այնուհետև էլեկտրոնային միացումով ուղարկվում է հաղորդիչի կծիկ: Հոսելով դիստրիբյուտորի ոլորուն միջով, առաջացնում է մագնիսական դաշտ: Այն իր հերթին կարող է տարածվել ընդունիչի կծիկի վրա, որը հարաբերական մոտ է։ Այնուհետև մագնիսական դաշտը առաջացնում է հոսանք, որը հոսում է ընդունիչ սարքի ոլորուն միջով: Գործընթացը, որով էներգիան բաշխվում է հաղորդող և ընդունող կծիկների միջև, կոչվում է նաև մագնիսական կամ ռեզոնանսային միացում: Եվ դա ձեռք է բերվում նույն հաճախականությամբ գործող երկու ոլորունների օգնությամբ։ Ստացողի կծիկի մեջ հոսող հոսանքը,ստացողի սխեմայի կողմից փոխակերպվում է DC-ի: Այնուհետև այն կարող է օգտագործվել սարքը միացնելու համար:
Ինչ է նշանակում ռեզոնանսը
Հեռավորությունը, որի վրայով էներգիան (կամ հզորությունը) կարող է փոխանցվել, մեծանում է, եթե հաղորդիչի և ստացողի կծիկները ռեզոնանսում են նույն հաճախականությամբ: Ճիշտ այնպես, ինչպես թյունինգի պատառաքաղը տատանվում է որոշակի բարձրության վրա և կարող է հասնել առավելագույն ամպլիտուդիային: Այն վերաբերում է այն հաճախականությանը, որով օբյեկտը բնականաբար թրթռում է:
Անլար փոխանցման առավելությունները
Որո՞նք են առավելությունները: Առավելությունները՝
- նվազեցնում է ուղիղ միակցիչների պահպանման հետ կապված ծախսերը (օրինակ՝ ավանդական արդյունաբերական սայթաքման օղակում);
- ավելի մեծ հարմարավետություն սովորական էլեկտրոնային սարքերը լիցքավորելու համար;
- անվտանգ փոխանցում այն հավելվածներին, որոնք պետք է մնան հերմետիկորեն փակված;
- էլեկտրոնիկան կարող է ամբողջությամբ թաքցվել՝ նվազեցնելով կոռոզիայի ռիսկը այնպիսի տարրերի պատճառով, ինչպիսիք են թթվածինը և ջուրը;
- հուսալի և հետևողական էներգիայի մատակարարում պտտվող, բարձր շարժունակ արդյունաբերական սարքավորումների համար;
- ապահովում է էներգիայի հուսալի փոխանցում դեպի կարևոր համակարգեր թաց, կեղտոտ և շարժվող միջավայրերում:
Անկախ դիմումից, ֆիզիկական կապի վերացումը մի շարք առավելություններ է տալիս ավանդական մալուխային հոսանքի միակցիչների համեմատ:
Հարցված էներգիայի փոխանցման արդյունավետությունը
Անլար էներգահամակարգի ընդհանուր արդյունավետությունը դրա որոշման ամենակարևոր գործոնն է.կատարումը։ Համակարգի արդյունավետությունը չափում է էներգիայի աղբյուրի (այսինքն՝ պատի վարդակից) և ընդունող սարքի միջև փոխանցվող էներգիայի քանակը: Սա, իր հերթին, որոշում է այնպիսի ասպեկտներ, ինչպիսիք են լիցքավորման արագությունը և տարածման տիրույթը:
Անլար կապի համակարգերը տարբերվում են իրենց արդյունավետության մակարդակից՝ հիմնվելով այնպիսի գործոնների վրա, ինչպիսիք են կծիկի կոնֆիգուրացիան և դիզայնը, փոխանցման հեռավորությունը: Ավելի քիչ արդյունավետ սարքը կառաջացնի ավելի շատ արտանետումներ և կհանգեցնի ընդունող սարքի միջոցով ավելի քիչ էներգիայի անցմանը: Սովորաբար, անլար էներգիայի փոխանցման տեխնոլոգիաները այնպիսի սարքերի համար, ինչպիսիք են սմարթֆոնները, կարող են հասնել 70% արդյունավետության:
Ինչպես է չափվում արդյունավետությունը
Իմաստը՝ որպես էներգիայի քանակություն (տոկոսներով), որը փոխանցվում է էներգիայի աղբյուրից ընդունող սարքին: Այսինքն՝ 80% արդյունավետությամբ սմարթֆոնի համար անլար էներգիայի փոխանցումը նշանակում է, որ մուտքային էներգիայի 20%-ը կորչում է պատի վարդակից և լիցքավորվող գաջեթի մարտկոցի միջև։ Աշխատանքի արդյունավետության չափման բանաձևը հետևյալն է. կատարողականություն=DC ելքը բաժանված է մուտքի վրա, արդյունքը բազմապատկել 100%-ով։
Էլեկտրաէներգիայի անլար փոխանցում
Հոսանքը կարող է բաշխվել դիտարկված ցանցի վրա գրեթե բոլոր ոչ մետաղական նյութերի միջոցով, ներառյալ, բայց չսահմանափակվելով դրանով: Սրանք պինդ նյութեր են, ինչպիսիք են փայտը, պլաստմասսա, տեքստիլ, ապակի և աղյուս, ինչպես նաև գազեր և հեղուկներ: Երբ մետաղական կամԷլեկտրահաղորդիչ նյութը (այսինքն՝ ածխածնի մանրաթելը) տեղադրվում է էլեկտրամագնիսական դաշտի մոտ, օբյեկտը կլանում է դրանից էներգիան և արդյունքում տաքանում։ Սա իր հերթին ազդում է համակարգի արդյունավետության վրա։ Այսպես է աշխատում ինդուկցիոն կերակուրը, օրինակ՝ վառարանից էներգիայի անարդյունավետ փոխանցումը ջերմություն է ստեղծում ճաշ պատրաստելու համար։
Անլար էներգիայի փոխանցման համակարգ ստեղծելու համար դուք պետք է վերադառնաք թեմայի ակունքներին: Ավելի ճիշտ՝ հաջողակ գիտնական և գյուտարար Նիկոլա Տեսլային, ով ստեղծեց և արտոնագրեց գեներատոր, որը կարող է իշխանություն վերցնել առանց տարբեր նյութապաշտ հաղորդիչների։ Այսպիսով, անլար համակարգ ներդնելու համար անհրաժեշտ է հավաքել բոլոր կարևոր տարրերն ու մասերը, արդյունքում կիրականացվի Tesla փոքրիկ կծիկ։ Սա սարք է, որն իր շուրջը գտնվող օդում բարձր լարման էլեկտրական դաշտ է ստեղծում։ Այն ունի փոքր մուտքային հզորություն, ապահովում է անլար էներգիայի փոխանցում հեռավորության վրա։
Էներգիայի փոխանցման ամենակարևոր ուղիներից մեկը ինդուկտիվ զուգավորումն է: Այն հիմնականում օգտագործվում է մոտ դաշտի համար։ Այն բնութագրվում է նրանով, որ երբ հոսանքն անցնում է մեկ լարով, մյուսի ծայրերում լարում է առաջանում։ Էլեկտրաէներգիայի փոխանցումը կատարվում է երկու նյութերի փոխադարձության միջոցով: Ընդհանուր օրինակ է տրանսֆորմատորը: Միկրոալիքային էներգիայի փոխանցումը, որպես գաղափար, մշակվել է Ուիլյամ Բրաունի կողմից։ Ամբողջ հայեցակարգը ներառում է AC հոսանքի փոխակերպումը ՌԴ էներգիայի և այն տարածության միջով և նորից վերածելուփոփոխական հզորություն ստացողի մոտ: Այս համակարգում լարումը ստեղծվում է միկրոալիքային էներգիայի աղբյուրների միջոցով: ինչպիսին է կլիստրոնը։ Եվ այս հզորությունը փոխանցվում է հաղորդիչ ալեհավաքին ալիքատարի միջոցով, որը պաշտպանում է արտացոլված հզորությունից։ Ինչպես նաև լարող, որը համապատասխանում է միկրոալիքային աղբյուրի դիմադրության դիմադրությանը այլ տարրերի հետ: Ընդունող հատվածը բաղկացած է ալեհավաքից: Այն ընդունում է միկրոալիքային էներգիան և դիմադրության համընկնող սխեման և զտիչ: Այս ընդունող ալեհավաքը ուղղիչ սարքի հետ միասին կարող է լինել դիպոլ: Համապատասխանում է ելքային ազդանշանին ուղղիչ միավորի նմանատիպ ձայնային ազդանշանով: Ստացողի բլոկը նույնպես բաղկացած է նմանատիպ հատվածից, որը բաղկացած է դիոդներից, որոնք օգտագործվում են ազդանշանը DC ազդանշանի վերածելու համար: Այս փոխանցման համակարգը օգտագործում է 2 ԳՀց-ից 6 ԳՀց հաճախականություններ:
Էլեկտրաէներգիայի անլար փոխանցում Բրովինի վարորդի օգնությամբ, որն իրագործել է գեներատորը՝ օգտագործելով նմանատիպ մագնիսական տատանումներ։ Հիմնական բանն այն է, որ այս սարքն աշխատել է երեք տրանզիստորի շնորհիվ։
Օգտագործելով լազերային ճառագայթ՝ էներգիան լույսի էներգիայի տեսքով փոխանցելու համար, որն ընդունող ծայրում վերածվում է էլեկտրական էներգիայի: Նյութը ինքնին ուղղակիորեն սնուցվում է՝ օգտագործելով այնպիսի աղբյուրներ, ինչպիսիք են Արևը կամ էլեկտրաէներգիայի ցանկացած գեներատոր: Եվ, համապատասխանաբար, իրականացնում է բարձր ինտենսիվության կենտրոնացված լույս: Փնջի չափը և ձևը որոշվում է օպտիկայի հավաքածուով: Եվ այս հաղորդվող լազերային լույսը ստանում են ֆոտոգալվանային բջիջները, որոնք այն վերածում են էլեկտրական ազդանշանների։ Նա սովորաբար օգտագործում էօպտիկամանրաթելային մալուխներ փոխանցման համար: Ինչպես արևային էներգիայի հիմնական համակարգի դեպքում, լազերային տարածման մեջ օգտագործվող ընդունիչը ֆոտոգալվանային բջիջների կամ արևային մարտկոցների զանգված է: Նրանք, իրենց հերթին, կարող են փոխակերպել անհամապատասխան մոնոխրոմատիկ լույսը էլեկտրականության։
Սարքի հիմնական հատկանիշները
Tesla Coil-ի հզորությունը կայանում է մի գործընթացում, որը կոչվում է էլեկտրամագնիսական ինդուկցիա: Այսինքն՝ փոփոխվող դաշտը պոտենցիալ է ստեղծում։ Այն ստիպում է ընթացիկ հոսքը: Երբ էլեկտրական հոսանքը հոսում է մետաղալարերի կծիկի միջով, այն առաջացնում է մագնիսական դաշտ, որը որոշակի ձևով լրացնում է կծիկի շուրջը: Ի տարբերություն բարձր լարման որոշ այլ փորձերի, Tesla-ի կծիկը դիմակայել է բազմաթիվ փորձությունների և փորձությունների: Գործընթացը բավականին աշխատատար և երկարատև էր, բայց արդյունքը հաջող էր և, հետևաբար, հաջողությամբ արտոնագրվեց գիտնականի կողմից: Դուք կարող եք ստեղծել նման կծիկ որոշակի բաղադրիչների առկայության դեպքում: Իրականացման համար կպահանջվեն հետևյալ նյութերը՝
- երկարություն 30 սմ PVC (որքան շատ, այնքան լավ);
- էմալապատ պղնձե մետաղալար (երկրորդային մետաղալար);
- կեչու տախտակ հիմքի համար;
- 2222A տրանզիստոր;
- միացնող (առաջնային) մետաղալար;
- ռեզիստոր 22 kΩ;
- անջատիչներ և միացնող լարեր;
- 9 վոլտ մարտկոց։
Tesla սարքի ներդրման փուլեր
Նախ անհրաժեշտ է խողովակի վերևի մասում մի փոքրիկ բացիկ դնել՝ մետաղալարի մի ծայրին փաթաթելու համարշուրջը։ Դանդաղ և զգույշ փաթաթեք կծիկը, զգույշ լինելով, որ լարերը չհամընկնեն կամ բացեր չստեղծվեն: Այս քայլը ամենադժվարն ու հոգնեցուցիչն է, բայց ծախսած ժամանակը շատ որակյալ և լավ կծիկ կտա։ Յուրաքանչյուր 20 կամ ավելի պտույտ, ոլորուն շուրջը տեղադրվում են դիմակավոր ժապավենի օղակներ: Նրանք գործում են որպես խոչընդոտ: Այն դեպքում, երբ կծիկը սկսում է քանդվել: Ավարտելուց հետո ծանր ժապավենը փաթաթեք ոլորուն վերևի և ներքևի շուրջը և ցողեք այն 2 կամ 3 շերտ էմալով:
Այնուհետև դուք պետք է միացնեք առաջնային և երկրորդային մարտկոցը մարտկոցին: Հետո - միացրեք տրանզիստորը և դիմադրությունը: Ավելի փոքր ոլորուն առաջնայինն է, իսկ ավելի երկար ոլորունը երկրորդականն է: Դուք կարող եք ըստ ցանկության տեղադրել ալյումինե գունդ խողովակի վերևում: Նաև միացրեք երկրորդականի բաց ծայրը ավելացվածին, որը կգործի որպես ալեհավաք։ Պետք է զգույշ լինել, որպեսզի չդիպչեք երկրորդական սարքին, երբ հոսանքը միացված է:
Կա հրդեհի վտանգ, եթե վաճառեք ինքներդ: Դուք պետք է շրջեք անջատիչը, տեղադրեք շիկացած լամպ անլար էներգիայի փոխանցման սարքի կողքին և վայելեք լուսային շոուն:
Անլար փոխանցում արևային էներգիայի համակարգի միջոցով
Ավանդական լարային էներգիայի բաշխման կոնֆիգուրացիաները սովորաբար պահանջում են լարեր բաշխված սարքերի և սպառողական միավորների միջև: Սա ստեղծում է բազմաթիվ սահմանափակումներ, քանի որ համակարգի արժեքըմալուխի ծախսերը. Փոխանցման ընթացքում առաջացած կորուստները. Ինչպես նաև թափոններ բաշխման մեջ: Միայն հաղորդման գծի դիմադրությունը հանգեցնում է արտադրված էներգիայի մոտ 20-30%-ի կորստի:
Անլար էներգիայի փոխանցման ամենաարդիական համակարգերից մեկը հիմնված է արևային էներգիայի փոխանցման վրա՝ օգտագործելով միկրոալիքային վառարան կամ լազերային ճառագայթ: Արբանյակը տեղադրված է գեոստացիոնար ուղեծրում և բաղկացած է ֆոտոգալվանային բջիջներից։ Նրանք արևի լույսը վերածում են էլեկտրական հոսանքի, որն օգտագործվում է միկրոալիքային գեներատորի սնուցման համար։ Եվ, համապատասխանաբար, գիտակցում է միկրոալիքային վառարանների ուժը: Այս լարումը փոխանցվում է ռադիոկապի միջոցով և ստացվում բազային կայանում: Այն ալեհավաքի և ուղղիչի համադրություն է: Եվ այն նորից վերածվում է էլեկտրականության։ Պահանջում է AC կամ DC հոսանք: Արբանյակը կարող է փոխանցել մինչև 10 ՄՎտ ՌԴ հզորություն։
Երբ խոսում ենք DC բաշխման համակարգի մասին, նույնիսկ դա անհնար է: Քանի որ այն պահանջում է միակցիչ էլեկտրամատակարարման և սարքի միջև: Նման պատկեր կա՝ համակարգը ամբողջովին զուրկ է լարերից, որտեղից տներում կարելի է առանց լրացուցիչ սարքերի հոսանք ստանալ։ Այնտեղ, որտեղ հնարավոր է լիցքավորել ձեր բջջային հեռախոսը՝ առանց վարդակին ֆիզիկապես միանալու: Իհարկե, նման համակարգ հնարավոր է։ Եվ շատ ժամանակակից հետազոտողներ փորձում են ինչ-որ արդիականացված բան ստեղծել՝ միաժամանակ ուսումնասիրելով հեռավորության վրա էլեկտրաէներգիայի անլար փոխանցման նոր մեթոդների մշակման դերը: Թեեւ տնտեսական բաղադրիչի տեսանկյունից պետությունների համար դա չի լինիմիանգամայն ձեռնտու է, եթե նման սարքերը ներդրվեն ամենուր և փոխարինեն ստանդարտ էլեկտրաէներգիան բնական էլեկտրաէներգիայով։
Անլար համակարգերի ծագումն ու օրինակները
Այս հայեցակարգն իրականում նոր չէ: Այս ամբողջ գաղափարը մշակվել է Նիկոլաս Տեսլայի կողմից 1893 թվականին։ Երբ նա մշակեց լուսավորող վակուումային խողովակների համակարգ՝ օգտագործելով անլար փոխանցման տեխնիկա: Անհնար է պատկերացնել, որ աշխարհը գոյություն ունի առանց լիցքավորման տարբեր աղբյուրների, որոնք արտահայտվում են նյութական տեսքով։ Բջջային հեռախոսների, տնային ռոբոտների, MP3 նվագարկիչների, համակարգիչների, նոութբուքերի և այլ փոխադրվող գաջեթների համար հնարավոր դարձնելու համար ինքնուրույն լիցքավորել առանց հավելյալ միացումների՝ օգտատերերին ազատելով մշտական լարերից: Այս սարքերից որոշները կարող են նույնիսկ մեծ քանակությամբ տարրեր չպահանջել: Անլար էներգիայի փոխանցման պատմությունը բավականին հարուստ է և, հիմնականում, շնորհիվ Tesla-ի, Volta-ի և այլնի զարգացումների: Բայց այսօր այն մնում է միայն տվյալներ ֆիզիկական գիտության մեջ:
Հիմնական սկզբունքն է փոխարկել AC հոսանքը հաստատուն լարման՝ օգտագործելով ուղղիչներ և զտիչներ: Եվ այնուհետև - ինվերտորների միջոցով բարձր հաճախականությամբ սկզբնական արժեքին վերադառնալիս: Այս ցածր լարման, բարձր տատանվող AC հզորությունը այնուհետև փոխանցվում է առաջնային տրանսֆորմատորից երկրորդին: Փոխակերպվել է DC լարման՝ օգտագործելով ուղղիչ, զտիչ և կարգավորիչ: AC ազդանշանը դառնում է ուղիղհոսանքի ձայնի շնորհիվ: Ինչպես նաև կամուրջի ուղղիչ հատվածի օգտագործումը: Ստացված DC ազդանշանը փոխանցվում է հետադարձ կապի ոլորուն, որը գործում է որպես տատանվող միացում: Միևնույն ժամանակ, այն ստիպում է տրանզիստորին այն անցկացնել առաջնային փոխարկիչի մեջ՝ ձախից աջ ուղղությամբ: Երբ հոսանքն անցնում է հետադարձ ոլորուն միջով, համապատասխան հոսանքը հոսում է դեպի տրանսֆորմատորի հիմնական կողմը աջից ձախ:
Այսպես է աշխատում էներգիայի փոխանցման ուլտրաձայնային մեթոդը. Ազդանշանը ստեղծվում է սենսորի միջոցով AC ազդանշանի երկու կես ցիկլերի համար: Ձայնի հաճախականությունը կախված է գեներատորի սխեմաների թրթռումների քանակական ցուցանիշներից։ Այս AC ազդանշանը հայտնվում է տրանսֆորմատորի երկրորդական ոլորման վրա: Իսկ երբ այն միացված է մեկ այլ օբյեկտի փոխարկիչին, AC լարումը 25 կՀց է։ Ընթերցանությունը հայտնվում է դրա միջոցով իջնող տրանսֆորմատորում:
Այս AC լարումը հավասարեցվում է կամրջի ուղղիչի միջոցով: Եվ այնուհետև զտվել և կարգավորվել է 5 Վ ելք ստանալու համար՝ LED-ը վարելու համար: Կոնդենսատորից 12 Վ ելքային լարումը օգտագործվում է DC օդափոխիչի շարժիչի սնուցման համար՝ այն գործարկելու համար: Այսպիսով, ֆիզիկայի տեսանկյունից էլեկտրաէներգիայի փոխանցումը բավականին զարգացած ոլորտ է։ Այնուամենայնիվ, ինչպես ցույց է տալիս պրակտիկան, անլար համակարգերը լիովին զարգացած և կատարելագործված չեն:
