Trådløs strømoverførsel er en proces, hvor elektrisk energi overføres fra et system til et andet system gennem elektromagnetiske bølger uden brug af ledninger eller nogen fysisk kontakt.

I dette indlæg diskuterer vi, hvordan trådløs strømoverførsel fungerer eller overførsel af elektricitet gennem luft uden brug af ledninger.

Du er muligvis allerede stødt på denne teknologi og har muligvis været igennem mange relaterede teorier på internettet.

Selvom Internettet måske er fyldt med sådanne artikler, der forklarer konceptet med eksempler og videoer, forstår læseren for det meste ikke kerneprincippet, der styrer teknologien, og dens fremtidige udsigter.

Sådan fungerer trådløs eloverførsel

I denne artikel vil vi groft forsøge at få en idé om, hvordan en trådløs elektricitetsoverførsel sker eller fungerer, eller ledning finder sted, og hvorfor ideen er så vanskelig at implementere over store afstande.

Det mest almindelige og klassiske eksempel på trådløs strømoverførsel er vores gamle radio- og tv-teknologi, der fungerer ved at sende elektriske bølger (RF) fra det ene punkt til det andet uden kabler til den tilsigtede dataoverførsel.

Vanskeligheden

Ulempen bag denne teknologi er imidlertid, at den ikke er i stand til at overføre bølgerne med høj strøm, således at den transmitterede effekt bliver meningsfuld og anvendelig på den modtagende side til at drive en potentiel elektrisk belastning.

Dette problem bliver vanskeligt, da luftmodstanden kan være i intervallet millioner af mega-ohm og dermed ekstremt vanskelig at skære igennem.

Et andet besvær, der gør langdistanceoverførslen endnu vanskeligere, er fokusering af muligheden for strøm til destinationen.

Hvis den transmitterede strøm får lov til at spredes over en vidvinkel, kan destinationsmodtageren muligvis ikke modtage den sendte effekt og muligvis kun få en brøkdel af den, hvilket gør operationen ekstremt ineffektiv.

Overførsel af elektricitet over korte afstande uden ledninger ser dog meget nemmere ud og er med succes blevet implementeret af mange, simpelthen fordi de ovenfor diskuterede begrænsninger for korte afstande aldrig bliver et problem.

For en kort afstand trådløs strømoverførsel er luftmodstanden meget mindre inden for et område på nogle få 1000 meg ohm (eller endnu mindre afhængigt af nærhedsniveauet), og overførslen bliver mulig ret effektiv med inkorporering af høj strøm og høj frekvens.

Opnå optimalt rækkevidde

For at opnå en optimal afstand-til-strøm-effektivitet bliver transmissionsfrekvensen den vigtigste parameter i operationen.

Højere frekvenser gør det muligt at dække større afstande mere effektivt, og derfor er dette et element, der skal følges, mens der udtænkes et trådløst strømoverførselsapparat.

En anden parameter, der hjælper overførslen lettere, er spændingsniveauet, højere spændinger muliggør involvering af lavere strøm og ved at holde enheden kompakt.

“AC og DC strøm forklaret ”

Lad os nu prøve at forstå konceptet gennem et simpelt kredsløbskonfiguration:

Circuit-opsætningen

Liste over dele

R1 = 10 ohm
L1 = 9-0-9 omdrejninger, det vil sige 18 omdrejninger med en centerhane ved hjælp af en 30 SWG superemaljeret kobbertråd.
L2 = 18 omdrejninger ved hjælp af 30 SWG superemaljeret kobbertråd.
T1 = 2N2222
D1 ---- D4 = 1N4007
C1 = 100uF / 25V
3V = 2 AAA 1,5V celler i serie

Billedet ovenfor viser et ligetil trådløst strømoverførselskredsløb, der består af sendertrinnet til venstre og modtagertrinnet på højre side af designet.

Begge etaper kan ses adskilt med et betydeligt luftspalt til det tilsigtede skift af elektricitet.

Hvordan det virker

Strømtransmittertrinnet ligner et oscillatorkredsløb lavet gennem et feedbacknetværkskredsløb på tværs af en NPN-transistor og en induktor.

Ja, det er rigtigt, senderen er faktisk et oscillatortrin, der fungerer på en push-pull måde til at inducere en pulserende højfrekvent strøm i den tilhørende spole (L1).

Den inducerede højfrekvente strøm udvikler en tilsvarende mængde elektromagnetiske bølger omkring spolen.

At være med en høj frekvens er dette elektromagnetiske felt i stand til at rive fra hinanden gennem luftspalten omkring det og nå ud til en afstand, der er tilladt afhængigt af dets aktuelle vurdering.

Modtagertrinnet kan ses bestående af kun en supplerende induktor L2, der ligner L1, som har den eneste rolle at acceptere de transmitterede elektromagnetiske bølger og konvertere den tilbage til en potentiel forskel eller elektricitet, omend på et lavere effektniveau på grund af den involverede transmission. tab gennem luften.

De elektromagnetiske bølger, der genereres fra L1, udstråles rundt omkring, og L2, der er et eller andet sted i linjen, rammes af disse EM-bølger. Når dette sker, tvinges elektronerne inde i L2-ledningerne til at svinge med samme hastighed som EM-bølgerne, hvilket endelig også resulterer i en induceret elektricitet over L2.

Elektriciteten udbedres og filtreres passende af den tilsluttede bro-ensretter og C1, der udgør en ækvivalent DC-udgang på tværs af de viste udgangsterminaler.

Faktisk, hvis vi nøje ser funktionsprincippet om trådløs strømoverførsel, finder vi, at det ikke er noget nyt, men vores ældgamle transformerteknologi, som vi normalt bruger i vores strømforsyninger, SMPS-enheder osv.

Den eneste forskel er fraværet af kernen, som vi normalt finder i vores almindelige strømforsyningstransformatorer. Kernen hjælper med at maksimere (koncentrere) kraftoverførselsprocessen og indføre minimale tab, hvilket igen øger effektiviteten i høj grad

Valg af induktorkerne

Kernen tillader også brugen af relativt lavere frekvenser til processen for at være præcis omkring 50 til 100 Hz for jernkernetransformatorer, mens inden for 100 kHz for ferritkernetransformere.

Men i vores foreslåede artikel om, hvordan trådløs strømoverførsel fungerer, da de to sektioner skal være helt uafhængige af hinanden, bliver brugen af en kerne ude af tvivl, og systemet er tvunget til at arbejde uden komforten fra en hjælpekerne.

Uden en kerne bliver det vigtigt, at der anvendes en relativt højere frekvens og også højere strøm, så overførslen er i stand til at starte, hvilket kan være direkte afhængig af afstanden mellem transmitterende og modtagende trin.

Sammenfatning af konceptet

For at opsummere kan vi fra ovenstående diskussion antage, at for at implementere en optimal strømoverførsel gennem luft, skal vi have følgende parametre inkluderet i designet:

Et korrekt matchet spoleforhold i forhold til den tilsigtede spændingsinduktion.