Теория Тесла: кто победит в гонке за беспроводную мощность?

Рекламное объявление

Когда вы думаете о беспроводной мощности, образы молнии разлетаются от одна катушка Тесла 10 лучших клипов Tesla Coils на YouTubeНикола Тесла по праву считается одним из величайших научных умов всех времен. Его новаторская работа в качестве инженера, особенно в области электричества и электромагнетизма, означает, что его имя является синонимом ... Подробнее другому, вероятно, приходит на ум, или, может быть, образы того момента, когда чудовище Франкенштейна ожило.

Хотя идея кажется нелепой и почти невозможной, вы можете быть удивлены, узнав, что беспроводное питание быстро становится реальностью.

Есть целый ряд теорий и предложений, выдвинутых для совершения футуристического подвига передачи электроэнергии по воздуху устройства в вашем доме - о которых мы поговорим в этой статье - но сначала важно понять как потенциал, так и ограничения из наука 10 научных YouTube каналов, которые вы не можете пропуститьСлово наука в сущности означает знание, и именно этот поиск знаний и знаний привел человечество к вершине его власти. Сеть предлагает широкие возможности для распространения этих знаний в ...

Подробнее за этими попытками.

Что такое беспроводное питание?

Когда большинство людей думают об электричестве, они думают о традиционной одно- или двухпроводной вилке, которая имеет положительную клемму, отрицательную клемму, а иногда и заземляющий провод. Положительные и отрицательные клеммы образуют электрическую цепь, как показано на рисунке ниже.

Это самый простой пример электрической цепи. Ну, на самом деле удаление переключателя было бы проще, но вы поняли.

Клеммы «+» и «-» аккумулятора - это красный и черный провода в штепсельной вилке независимо от того, подключаете ли вы лампу, компьютер или что-то еще.

На своем фундаментальном уровне электричество можно описать как поток «тока» от положительного к отрицательному полюсу. Я собираюсь избежать теоретического обсуждения движения реальных заряженных частиц. Просто поймите, что для питания электрического устройства требуется разность напряжений между этими двумя клеммами.

Итак, как можно повернуть систему, которая, очевидно, зависит от проводника, такого как электрический провод, для потока заряда? Что ты должен делать, стрелять заряд от кончика одного провода к другому? Ну... .sorta.

Позвольте мне представить вам, трансформатор.

Это на самом деле концепция, которая существует со времен самого Теслы. Вы берете один провод, несущий напряжение источника (например, подключенный к бытовой розетке переменного тока 60 Гц), и наматываете его во множество контуров. О, черт возьми, используйте кусок железа, чтобы было легко обернуть петли.

Затем оберните второй провод на небольшом расстоянии от первой катушки. Вы будете наводить ток во второй катушке, точно так же, как магия.

Ладно, не совсем волшебно, но довольно близко. По сути, каждый провод, имеющий переменное напряжение, создает вокруг себя электромагнитное поле, называемое магнитным потоком. Когда вы наматываете провод, вы усиливаете это поле. Вставьте магнитный материал, такой как железо, в эту катушку, и вы улучшите свою способность передавать энергию этой второй катушке. Но - вот кикер - то же самое может произойти прямо по воздуху.

Вы когда-нибудь использовали индукционную печь?

Если у вас есть возможность увидеть его, включите его на полную мощность и положите руку на горелку. Нет, серьезно - трогай все, что тебе нравится. Вы не обожгетесь. Эти спиральные провода предназначены для создания вихревых токов в чугунной посуде, установленной на плите. Это в свою очередь нагревает кастрюлю, которая нагревает еду.

Эта передача электрической энергии по воздуху - вот как работают генераторы, двигатели и даже зарядное устройство вашей электрической зубной щетки. В этих случаях вместо железного сердечника это «воздушный сердечник». Это поток, который передает электрическую энергию.

Прорыв в беспроводном питании

Итак, почему ученые до сих пор не могли передавать энергию с помощью индукции? Ну, чтобы понять это, вам действительно нужно пойти к людям, которые все это начали - или, по крайней мере, поднять факел Никола Тесла.

В Бумага 2006 года опубликованные в «Летописи физики», исследователи из Массачусетского технологического института описали, как они намеревались доказать, что эти поля можно использовать для беспроводной передачи энергии.

Мы исследуем, является ли физическое явление долгоживущих резонансных электромагнитных состояний с локализованным и в какой степени Медленно рассеивающиеся поля могут использоваться для эффективной передачи энергии на не пренебрежимо малые расстояния, даже в присутствии посторонних объекты окружающей среды.

Говоря простым языком, исследователи говорили, что, полагая, что при использовании правильной конфигурации, эти индукционные поля могут использоваться для передачи энергии на расстояние, даже если объекты находятся на пути.

И угадайте, что к 2007 году они доказали это и опубликовали свои результаты в экспериментальной статье, опубликованной в журнале Science.

Используя саморезонансные катушки в режиме сильной связи, мы экспериментально продемонстрировали эффективную безызлучательную передачу энергии на расстояния, в 8 раз превышающие радиус катушек. Мы смогли перевести 60 Вт с эффективностью ~ 40% на расстояния, превышающие 2 метра.

Это было удивительное достижение. Для тех из вас, кто еще не настроен на метрическую систему, 2 метра - это чуть больше шести с половиной футов. По сути, они могли передавать энергию от одной катушки к другой, на расстоянии очень высокого человека.

В чем был их секрет? Это было то, что они называли «резонансные катушки». Они точно настроили катушки - число, радиус и другие факторы, чтобы добиться своего рода «резонанса» между двумя катушками.

Важно, чтобы катушки находились в резонансе, чтобы передача энергии была практичной (6). Мы находим экспериментально, что мощность, передаваемая на нагрузку, резко падает, так как любая из катушек отстраивается от резонанса.

Несмотря на это, это достижение вызвало бурное развитие беспроводных приложений питания. Гонка началась.

Гонка, чтобы использовать силу

Гонки они сделали.

Одним из первых стартапов, которые использовали эту технологию в коммерческих целях, был WiTricity. Еще в 2009 году генеральный директор Эрик Гилер представил TEDGlobal 2009 технологию беспроводного питания.

Он был не единственным. Многие компании сразу воспользовались этой технологией для приложений, которые были практичны и просты на коротких расстояниях. Беспроводная зарядка портативных устройств была очевидным первым выбором, а в 2009 году первым индуктивные зарядные площадки Действительно ли Duracell myGrid заряжается так же, как шнур питания?Шнуры питания становятся все более устаревшей концепцией в современном мире беспроводной связи, но пока они остаются необходимостью. Никто не хочет, чтобы его связывали электроникой с крысиным гнездом ... Подробнее попал на рынок.

Теперь вы можете размещать свои мобильные устройства на этих планшетах, и они будут заряжаться. Больше не нужно возиться с разъемом питания телефона.

Если вы думаете, что это было классное изобретение, подумайте о том, как далеко продвинулась индустрия со времени открытия MIT. К 2011 году компания под названием Evatran создал систему «Plugless Power» для электромобилей, использующую индукционную технологию для зарядки электромобилей без каких-либо кабелей.

Индуктивная зарядка - это не будущее электромобилей, это уже здесь.

Будущее беспроводной связи

Теперь, когда вы знаете, где находится отрасль с беспроводным питанием, давайте посмотрим, куда она движется.

В начале 2014 года исследователи Корейский передовой институт науки и техники (KAIST) объявили, что они разработали «резонансную систему дипольной катушки», где они могут установить «расширенный диапазон передачи индуктивной мощности, до 5 метров между передатчиком и приемником Катушки «.

Они также смогли уменьшить размеры катушек по сравнению с тем, что использовала команда MIT, сделав все это более практичным (хотя все еще дорогим) для коммерческих целей.

Чун Т. Рим, руководитель исследовательского проекта, рассказал Science Daily что он предполагал, что такая система будет использоваться для обеспечения «горячих точек» беспроводной связи, точно так же, как люди используют точки доступа в Интернет.

Подобно тому, как мы видим зоны Wi-Fi повсюду сегодня, в конечном итоге у нас будет много зон Wi-Power в таких местах, как рестораны и улицы, которые бесперебойно обеспечивают электроэнергию для электронных устройств.

Пять метров - это почти шестнадцать с половиной футов. Теперь вы говорите о длине типичной комнаты в доме.

В течение этого года компания под названием Ossia осваивала концепцию Cota, которая, как обещает компания, позволит беспроводная зарядка Что такое беспроводная зарядка и как она работает? [MakeUseOf Объясняет]Мы живем в беспроводном мире. За исключением того, что мы этого не делаем. Конечно, мы можем отправлять огромное количество информации по радиоволнам, но устройства, способные отправлять и получать ее, привязаны к шнурам питания ... Подробнее устройств на расстоянии до 30 футов от базовой станции.

Но, конечно, фанаты Apple не боятся, ваша компания также находится в авангарде этой игры.

В августе Apple получила два патента, связанных с их запланированным применением беспроводной зарядки с резонансной индукцией.

Один патент описывает, как пользователи смогут подключить источник питания - например, ключ или устройство внутри более новой компьютерная система - и тогда этот источник питания будет беспроводным образом заряжать все «соответствующим образом настроенные» устройства рядом, поблизости.

Патент гласит:

… Соответствующим образом настроенное периферийное устройство может рассматриваться как часть резонансной схемы, которая может включать в себя источник питания NFMR и любые другие периферийные устройства, настроенные таким образом.

Патент раскрывает всю электронную промышленность, стремящуюся извлечь выгоду из технологии, которая может полностью изменить то, как выглядит современное домашнее хозяйство.

Сначала появятся устройства меньшего размера, которые легче заряжать при меньших потребностях в энергии. Однако, если другие игроки в отрасли индукционной энергетики имеют что-то сказать об этом, все бытовые устройства - от микроволновой печи до телевизора с большим экраном - будут работать без каких-либо шнуров питания бы то ни было.

Однажды люди могут смотреть на розетки в доме так же, как дети сегодня смотрят на эти старые, глупые сетевые розетки. Готова или нет, беспроводное питание - это будущее, и я готов поспорить, что Никола Тесла смеется в своей могиле.

Как вы относитесь к беспроводной связи? Будете ли вы использовать технологию, или у вас есть какие-либо проблемы? Поделитесь своими мыслями в разделе комментариев ниже!

Кредиты изображений: плазма Via Shutterstock, Designua / Shutterstock, photoiconix / ShutterstockMIT / Резонансные Катушки, Apple Patent / USPO.gov, Evikka / Shutterstock