Vezeték nélküli villamos energia átvitel

Az elektromosság vezeték nélküli átvitele az elektromos energia  átvitelének módja az elektromos áramkörben vezető elemek használata nélkül .

Az ilyen átvitel technológiai elvei közé tartozik az induktív (kis távolságokon és viszonylag kis teljesítményen), a rezonáns (érintés nélküli intelligens kártyákban és RFID chipekben használatos ) és az irányított elektromágneses viszonylag nagy távolságokra és teljesítményekre (az ultraibolya és a mikrohullámú tartományban ).

2011-re a következő sikeres kísérletek zajlottak a mikrohullámú tartományban tíz kilowatt nagyságrendű energiaátvitellel , körülbelül 40%-os hatásfokkal : 1975 - ben a Goldstone Obszervatóriumban (Kalifornia) és 1997 -ben Grand BassinbanRéunion szigetén ( rendkilométeres hatótávolság, kutatás a község energiaellátása terén kábelhálózat kiépítése nélkül).

A vezeték nélküli energiaátvitel története

• 1820- ban André Marie Ampère felfedezett egy törvényt (amelyet később Ampère törvényének neveztek el a felfedező után ), amely szerint az elektromos áram mágneses teret hoz létre.
• 1831 -ben Michael Faraday felfedezte az indukció törvényét , az elektromágnesesség egyik fontos alaptörvényét .
• 1864 -ben James Maxwell rendszerezte a megfigyelések és kísérletek eredményeit, tanulmányozta az elektromosság, a mágnesesség és az optika egyenleteit, elméletet alkotott, és szigorú matematikai leírást állított össze az elektromágneses tér viselkedéséről (lásd Maxwell egyenletek ).
• 1888- ban Heinrich Hertz megerősítette az elektromágneses tér létezését. A Hertz " elektromágneses mezőt generáló berendezése " a "rádióhullámok" szikraadója volt, és hullámokat generált a mikrohullámú vagy UHF frekvenciasávban .
• 1891 - ben Nikola Tesla továbbfejlesztett és szabadalmaztatott (szabadalmi szám: 454 622; "Electric Lighting System") egy Hertzi-hullámadó rádiófrekvenciás tápellátáshoz.
• 1893- ban Nikola Tesla az 1893- as chicagói világkiállításon bemutatta a vezeték nélküli világítást fénycsövekkel [4] .
• Nikola Tesla 1894- ben vezeték nélkül meggyújtott egy foszfor izzólámpát a Fifth Avenue Laboratoryban , majd később a New York -i Houston Street Laboratoryban " elektrodinamikai indukcióval ", azaz vezeték nélküli rezonáns kölcsönös indukcióval [5] [6] [7 ] ] .
• 1894- ben Jagdish Chandra Bose távból meggyújtotta a puskaport , aminek eredményeként elektromágneses hullámok segítségével megütötte a harangot, ami megmutatta, hogy a kommunikációs jelek vezeték nélkül is továbbíthatók [8] [9] .
• 1895. április 25-én ( május 7-én ) Alekszandr  Popov az Orosz Fizikai-Kémiai Társaság Fizikai Tanszékének ülésén bemutatta az általa feltalált "elektromos rezgések észlelésére és rögzítésére szolgáló eszközt" [10] :65 .
• 1895- ben a Bosche mintegy egy mérföldes távolságban sugárzott jelet [8] [9] .
• 1896. június 2-án Guglielmo Marconi pályázott a rádió feltalálására.
• 1896- ban a Tesla mintegy 48 kilométeres távolságban sugárzott jelet [11] .
• 1897- ben Guglielmo Marconi egy rádióadó segítségével morze-kódos szöveges üzenetet továbbított körülbelül 6 km -es távolságra .
• 1897 - ben jegyezték be a Tesla első szabadalmát a vezeték nélküli átvitel használatára vonatkozóan.
• Tesla 1899 -ben Colorado Springsben ezt írta : "Az indukciós módszer következetlensége óriásinak tűnik a föld és a levegő töltésének gerjesztésének módszeréhez képest " [12] .
• 1900- ban Guglielmo Marconi nem tudott szabadalmat szerezni a rádió feltalálására az Egyesült Államokban.
• 1901 - ben Marconi jelet továbbított az Atlanti-óceánon a Tesla készüléke segítségével.
• 1902 - ben Tesla és Reginald Fessenden összetűzésbe került a 21 701-es számú amerikai szabadalom miatt ("Jelátviteli rendszer (Wireless). Az izzólámpák szelektív bekapcsolása, általában az elektronikus logikai elemek") [13] .
• 1904- ben , a St. Louis -ban megrendezett világkiállításon díjat ajánlottak fel egy 0,1  LE - s léghajómotor irányítására tett sikeres kísérletért . ( 75  W ) a 100 lábnál ( 30 m ) kisebb távolságon keresztül továbbított teljesítményből [14] .
• 1917 - ben megsemmisült a Wardenclyffe-torony , amelyet Nikola Tesla épített a nagy teljesítmények vezeték nélküli átvitelére vonatkozó kísérletek elvégzésére.
• 1926- ban Shintaro Uda és Hidetsugu Yagi kiadta az első tanulmányt " egy nagy nyereségű irányítható irányított kommunikációs csatornáról " [15] , amely jól ismert "Yagi-Uda antenna" vagy " hullámcsatorna " antenna néven.
• 1945 -ben Semyon Tetelbaum publikált egy cikket "Az elektromosság vezeték nélküli átviteléről nagy távolságokra rádióhullámok segítségével", amelyben először megvizsgálta a mikrohullámú vezeték hatékonyságát vezeték nélküli villamosenergia-átvitelre [16] [17] .
• 1961 - ben William Brown publikált egy cikket, amelyben a mikrohullámokon keresztüli energiaátvitel lehetőségét vizsgálta [18] [19] .
• 1964 - ben William Brown és Walter Cronkite a CBS News -on bemutatott egy helikopter modellt, amely minden szükséges energiát mikrohullámú sugárból kapott.
• 1968- ban Peter Glaser javasolta a napenergia vezeték nélküli átvitelét az űrből az "Energy Beam" technológia segítségével [20] [21] . Ez tekinthető egy orbitális energiarendszer első leírásának .
• 1973 - ban a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban [22] mutatták be a világ első passzív RFID rendszerét .
• 1975 -ben a Goldstone Observatory Deep Space Communications Complex- ben kísérleteket végeztek több tíz kilowatt teljesítmény átvitelére [23] [24] [25] .

• 2007 - ben a Massachusetts Institute of Technology professzora, Marin Soljacic vezette kutatócsoport vezeték nélkül továbbította az energiát 2 méteres távolságon keresztül , olyan teljesítménnyel, amely elegendő egy 60 wattos izzó 40%-os hatásfokkal történő meggyújtásához , két tekercs átmérőjével. 60 cm [26] .
• 2008- ban a Bombardier a "primove" nevű vezeték nélküli erőátviteli rendszert javasolta villamosokban és kisvasúti motorokban [27] .
• 2008- ban az Intel alkalmazottai reprodukálták Nikola Tesla 1894-es és John Brown csoportjának 1988-as kísérleteit az izzó izzólámpákhoz való vezeték nélküli energiaátvitelről 75%-os hatásfokkal [ 28] .
• 2009-ben a "Wireless Power Consortium" nevű, érdekelt cégekből álló konzorcium kifejlesztett egy alacsony áramerősségű vezeték nélküli tápellátási szabványt " Qi " néven [29] [30] . A Qi-t a hordozható technológiában kezdték használni.
• 2009-ben a norvég Wireless Power & Communication cég bemutatott [31] egy általa kifejlesztett ipari zseblámpát, amely biztonságosan működik és érintkezés nélkül tölthető gyúlékony gázzal telített légkörben.
• 2009-ben a Haier Group bemutatta a világ első teljesen vezeték nélküli LCD TV-jét Marin Soljacic professzornak a vezeték nélküli energiaátvitel és a vezeték nélküli otthoni digitális interfész (WHDI) kutatása alapján [32] [33] .
• 2011-ben a "Wireless Power Consortium" megkezdte a Qi szabvány előírásainak kiterjesztését a közepes áramerősségekre.
• 2012-ben megkezdte munkáját a " Grand Maket Russia " szentpétervári magánmúzeum , amelyben miniatűr autómodellek kapnak áramot vezeték nélkül, az úttest modelljén keresztül.
• 2015-ben a Washingtoni Egyetem tudósai megállapították, hogy Wi-Fi technológián keresztül elektromosság továbbítható [34] .
• 2017-ben ugyanezen egyetem tudósai létrehoztak egy akkumulátor nélküli mobiltelefon prototípust [35] .

Technológia

Az infravörös tartományban [36] .

ultrahangos módszer

Az ultrahangos energiaátviteli módszert a Pennsylvaniai Egyetem hallgatói találták ki, és először a „The All Things Digital” (D9) kiállításon mutatták be a nagyközönségnek 2011-ben. Mint más módszerek vezeték nélküli átvitelére, vevőt és adót használtak. Az adó ultrahangot bocsátott ki; a vevő pedig elektromossággá alakította a hallottakat. A bemutató időpontjában az adási távolság elérte a 7-10 métert , a vevő és az adó közvetlen láthatósága szükséges volt. Az átvitt feszültség elérte a 8 voltot ; a keletkező áramot nem jelentik. Az alkalmazott ultrahang frekvenciáknak nincs hatása az emberre. Nincs információ az ultrahangfrekvenciák állatokra gyakorolt ​​negatív hatásairól sem.

Az ultrahang gyakorlati alkalmazása erőátvitelre lehetetlen a nagyon alacsony hatásfok, a sok államban a maximális hangnyomásszint korlátozása, amely nem teszi lehetővé az elfogadható teljesítmény átvitelét, és egyéb korlátozások [37] .

Elektromágneses indukciós módszer

Az elektromágneses indukcióval végzett vezeték nélküli energiaátvitel közel elektromágneses teret használ a hullámhossz körülbelül egyhatoda távolságra. Maga a közeli térenergia nem sugárzó, de előfordul néhány sugárzási veszteség. Ezen túlmenően, mint általában, vannak rezisztív veszteségek is. Az elektrodinamikus indukció következtében a primer tekercsen átfolyó váltakozó elektromos áram váltakozó mágneses teret hoz létre, amely a szekunder tekercsre hat, elektromos áramot indukálva benne. A nagy hatékonyság eléréséhez a kölcsönhatásnak kellően szorosnak kell lennie. Ahogy a szekunder tekercs távolodik a primer tekercstől, a mágneses tér egyre nagyobb része nem éri el a szekunder tekercset. Az induktív csatolás még viszonylag rövid távolságokon is rendkívül hatástalanná válik, és az átvitt energia nagy részét elpazarolja.

Az elektromos transzformátor a vezeték nélküli energiaátvitel legegyszerűbb eszköze. A transzformátor primer és szekunder tekercsei nincsenek közvetlenül csatlakoztatva. Az energiaátadás a kölcsönös indukció néven ismert folyamaton keresztül történik . A transzformátor fő funkciója a primer feszültség növelése vagy csökkentése. A mobiltelefonokhoz és elektromos fogkefékhez használható érintésmentes töltők példák az elektrodinamikus indukció elvének alkalmazására. Az indukciós tűzhelyek is ezt a módszert használják. A vezeték nélküli átviteli módszer fő hátránya a rendkívül rövid hatótáv. A vevőnek az adó közvetlen közelében kell lennie, hogy hatékonyan kommunikálhasson vele.

Az oszcillációs áramkör rezonanciájának használata kissé növeli az átviteli tartományt. Rezonáns indukció esetén az adó és a vevő ugyanarra a frekvenciára van hangolva. A teljesítmény tovább javítható, ha a meghajtó áram hullámformáját szinuszosról nem szinuszos tranziens hullámformára változtatjuk. Az impulzusos energiaátvitel több cikluson keresztül megy végbe. Így jelentős teljesítményt lehet átvinni két egymásra hangolt LC áramkör között viszonylag alacsony csatolási tényezővel. Az adó- és vevőtekercsek általában egyrétegű mágnestekercsek vagy lapos tekercsek kondenzátorkészlettel, amelyek lehetővé teszik a vevőelem hangolását az adó frekvenciájára.

A rezonáns elektrodinamikus indukció általános alkalmazása az akkumulátorok töltése hordozható eszközökben, például laptopokban és mobiltelefonokban, orvosi implantátumokban és elektromos járművekben. A lokalizált töltési technika a megfelelő adótekercs kiválasztását használja egy többrétegű tekercsrendszerben. Rezonanciát használnak mind a vezeték nélküli töltőpadban (adóhurok), mind a vevőmodulban (a terhelésbe épített) a maximális energiaátviteli hatékonyság biztosítása érdekében. Ez az átviteli technika alkalmas univerzális vezeték nélküli töltőpadokhoz hordozható elektronikai eszközök, például mobiltelefonok töltésére. A technikát a Qi vezeték nélküli töltési szabvány részeként fogadták el .

A rezonáns elektrodinamikus indukciót nem akkumulátoros eszközök, például RFID-címkék és érintés nélküli intelligens kártyák táplálására is használják, valamint elektromos energia átvitelére a primer induktorból a spirális Tesla transzformátorrezonátorba, amely egyben elektromos energia vezeték nélküli távadója is.

elektrosztatikus indukció

Az elektrosztatikus vagy kapacitív csatolás az elektromosság áthaladása egy dielektrikumon . A gyakorlatban ez egy elektromos tér gradiens vagy differenciális kapacitás két vagy több szigetelt kapocs, lemez, elektróda vagy csomópont között, amelyek egy vezető felület fölé emelkednek. Az elektromos tér úgy jön létre, hogy a lemezeket nagyfrekvenciás és nagy potenciálú váltakozó árammal töltik fel. A két elektróda és a meghajtott eszköz közötti kapacitás potenciálkülönbséget képez.

Az elektrosztatikus indukció által továbbított elektromos energia vevőkészülékekben, például vezeték nélküli lámpákban használható fel. A Tesla bemutatta a világítólámpák vezeték nélküli tápellátását váltakozó elektromos mező által továbbított energiával.

Ahelyett, hogy elektrodinamikus indukcióra hagyatkozna a lámpa távolról történő táplálása érdekében, a csarnok vagy a szoba megvilágításának ideális módja az lenne, ha olyan körülményeket teremtenénk, ahol a világítótestet bárhol el lehet helyezni, és bárhol is el lehet helyezni, és működés nélkül. vezetékes kapcsolat. Ezt úgy tudtam demonstrálni, hogy egy helyiségben erős nagyfrekvenciás váltakozó elektromos mezőt hoztam létre. Ebből a célból egy szigetelt fémlemezt rögzítettem a mennyezetre és rákötöttem az indukciós tekercs egyik kivezetésére, a másik kapocs földelt. Egy másik esetben két lemezt csatlakoztattam az indukciós tekercs különböző végeihez, gondosan megválasztva a méreteit. A kisülőlámpa a helyiség bármely pontjára mozgatható fémlemezek közé, vagy akár bizonyos távolságra mögöttük, miközben megszakítás nélkül bocsát ki fényt.

Az elektrosztatikus indukció elve alkalmazható a vezeték nélküli átviteli módszerre. „Azokban az esetekben, amikor kis mennyiségű erőátvitelre van szükség, csökken az emelt elektródák szükségessége, különösen nagyfrekvenciás áramok esetén, amikor a terminálon elegendő teljesítmény érhető el elektrosztatikus indukcióval a felső rétegekből. az adó terminál által létrehozott levegő."

mikrohullámú sugárzás

A rádióhullámú energiaátvitel irányítottabbá tehető az effektív teljesítményátviteli távolság nagymértékű növelésével az elektromágneses sugárzás hullámhosszának, jellemzően a mikrohullámú tartományra való csökkentésével . A rectenna segítségével a mikrohullámú energiát vissza lehet alakítani elektromos árammá , 95% feletti energiaátalakítási hatásfokkal . Ezt a módszert javasolták a keringő naperőművekről a Földre való energia átvitelére, valamint a Föld pályáját elhagyó űrhajók energiaellátására.

Az elektromos mikrohullámú sugár létrehozásának nehézsége, hogy az űrprogramokban való használatához nagy membránra van szükség a diffrakció miatt, ami korlátozza az antenna irányíthatóságát. Például egy 1978 -as NASA tanulmány szerint egy 2,45 GHz -es mikrohullámú sugárhoz 1 km átmérőjű adóantennára és 10 km átmérőjű vevő antennára lenne szükség . Ezek a méretek csökkenthetők rövidebb hullámhosszak használatával, azonban a rövid hullámhosszakat a légkör elnyeli, és eső vagy vízcseppek is blokkolhatják. A "keskeny nyaláb átka" miatt nem lehetséges a nyaláb szűkítése több kisebb műhold sugarának kombinálásával arányos teljesítményveszteség nélkül. Földi használat esetén egy 10 km -es antenna jelentős teljesítményszintet ér el, miközben alacsony sugársűrűséget tart fenn, ami az emberek és a környezet biztonsági okokból fontos. Az ember számára biztonságos teljesítménysűrűség 1 mW/cm 2 , ami 750 MW teljesítménynek felel meg egy 10 km átmérőjű kör területén . Ez a szint megfelel a modern erőművek kapacitásának.

Hidetsugu Yagi japán kutató az általa létrehozott irányított antennarendszer segítségével vizsgálta a vezeték nélküli energiaátvitelt. 1926 februárjában publikált egy tanulmányt a ma Yagi antenna néven ismert eszközről . Bár az energiaátvitel terén nem bizonyult hatékonynak, ma már széles körben használják a műsorszórásban és a vezeték nélküli távközlésben kiváló teljesítménye miatt.

1945-ben Szemjon Tetelbaum szovjet tudós publikált egy cikket, amelyben először foglalkozott a mikrohullámú vezetékek vezeték nélküli elektromos átvitelének hatékonyságával [16] [17] . A második világháború után , amikor elkezdődött a magnetron néven ismert nagy teljesítményű mikrohullámú sugárzók fejlesztése, kidolgozták a mikrohullámú energiaátvitel ötletét. 1964-ben egy miniatűr helikoptert mutattak be, amelyre mikrohullámú sugárzással energiát továbbítottak.

Kísérletileg megerősítették a nagy teljesítményű energia vezeték nélküli, mikrohullámú átvitelét. 1975-ben a Goldstone Obszervatóriumban ( Goldstone, California ) és 1997-ben a Réunion-szigeti Grand Bassinban (Grand Bassin) végeztek kísérleteket több tíz kilowatt elektromos áram átvitelére . A kísérletek során mintegy egy kilométeres távon sikerült energiaátvitelt elérni.

Pjotr ​​Kapitsa akadémikus a mikrohullámú sugárzást használó vezeték nélküli energiaátviteli kísérletekben is részt vett .

lézeres módszer

Abban az esetben, ha az elektromágneses sugárzás hullámhossza megközelíti a spektrum látható tartományát ( 10 mikrontól 10 nm - ig ), az energia lézersugárrá alakításával továbbítható , amelyet azután a vevő fotocellába irányíthatunk .

Más vezeték nélküli átviteli módszerekkel összehasonlítva a lézeres erőátvitelnek számos előnye van:

• energiaátvitel nagy távolságokon (a monokromatikus fényhullám keskeny sugarai közötti kis eltérési szög miatt);
• könnyű használat kis termékekhez (a szilárdtestlézer kis mérete miatt - fotoelektromos félvezető dióda);
• nincs rádiófrekvenciás interferencia a meglévő kommunikációs eszközökkel, például Wi-Fi-vel és mobiltelefonokkal (a lézer nem okoz ilyen interferenciát);
• a hozzáférés szabályozásának képessége (csak a lézersugárral megvilágított vevőkészülékek fogadhatnak áramot).

Ennek a módszernek számos hátránya is van:

• az alacsony frekvenciájú elektromágneses sugárzás átalakítása nagyfrekvenciás sugárzássá, amely fény, nem hatékony. A fény elektromos árammá való visszaalakítása sem hatékony, mivel a fotovoltaikus cellák hatásfoka eléri a 40-50%-ot , bár a monokromatikus fény átalakításának hatásfoka jóval magasabb, mint a napelemek hatékonysága;
• veszteségek a légkörben;
• az adó és a vevő közötti rálátás szükségessége (mint a mikrohullámú átvitelnél).

A lézerrel segített erőátviteli technológiát korábban főként új fegyverrendszerek fejlesztésében és a repülőgépiparban kutatták, jelenleg pedig kereskedelmi és fogyasztói elektronikai eszközökhöz fejlesztik kis teljesítményű eszközökben. A fogyasztói alkalmazások vezeték nélküli energiaátviteli rendszereinek meg kell felelniük az IEC 60825 lézerbiztonsági követelményeinek. A lézerrendszerek jobb megértése érdekében figyelembe kell venni, hogy a lézersugár terjedése sokkal kevésbé függ a diffrakciós korlátoktól, mivel a térbeli, ill. A lézerek spektrális illesztése lehetővé teszi a munkateljesítmény és a távolság növelését, mivel a hullámhossz befolyásolja a fókuszt.

A NASA Dryden Repüléskutató Központja egy könnyű, pilóta nélküli repülőgép-modell repülését mutatta be, amelyet lézersugár hajt. Ez bebizonyította a lézeres rendszerrel történő időszakos újratöltés lehetőségét a repülőgép leszállása nélkül.

Ezenkívül a NASA "Litehouse DEV" nevű részlege a Marylandi Egyetemmel együttműködve egy szembiztos lézeres energiarendszert fejleszt ki kis UAV -k számára.

2006 óta, a szembiztos lézertechnológia feltalálója, a PowerBeam kereskedelmi használatra kész alkatrészeket is fejleszt számos fogyasztói és ipari elektronikai eszközhöz.

2009-ben a NASA lézeres energiaátviteli versenyén az űrben az első helyet és a 900 000 dolláros díjat a LaserMotive kapta , miután bemutatta saját fejlesztését, amely képes egy kilométeres távolságban működni. A győztes lézer 500 W teljesítményt tudott továbbítani 1 km távolságon 10%-os hatásfokkal .

Föld vezetőképesség

A SWER egyvezetékes elektromos rendszer ( angolul single wire with  earth return ) a földáramon és egy szigetelt vezetéken alapul. Vészhelyzetben a nagyfeszültségű egyenáramú vezetékek SWER üzemmódban működhetnek. A szigetelt vezetékek légköri visszacsatolásra való cseréje nagy teljesítményű, nagyfrekvenciás váltóáram szállítására a vezeték nélküli energiaátvitel egyik módszerévé vált. Ezenkívül megvizsgálták az elektromos áram vezeték nélküli, csak a földön keresztül történő átvitelének lehetőségét.

Az alacsony frekvenciájú váltóáram kis földveszteséggel továbbítható, mivel a teljes testellenállás sokkal kisebb, mint 1 ohm [38] . Az elektromos indukció túlnyomórészt az óceánok, fémérctestek és hasonló földalatti szerkezetek elektromos vezetőképességéből adódik. Az elektromos indukciót a dielektromos területek elektrosztatikus indukciója is okozza, mint például a kvarchomok és más nem vezető ásványok lerakódása [39] [40] .

A váltakozó áram a légkör 135 Hgmm -nél kisebb légköri nyomású rétegein keresztül továbbítható . st [41] ( nyomás 13 km-es és magasabb magasságban). Az áram elektrosztatikus indukció útján áramlik át a légkör alsó rétegein körülbelül 3,2-4,8 kilométeres tengerszint feletti magasságban [42] , és az ionok áramlása, azaz az elektromos vezetés egy ionizált tartományon keresztül áramlik át a tengerszint felett. 5 km feletti magasságban . Az ultraibolya sugárzás intenzív függőleges nyalábjai segítségével közvetlenül a két megemelt terminál felett ionizálhatók a légköri gázok, így nagyfeszültségű plazmavezetékek képződnek, amelyek közvetlenül a légkör vezető rétegeibe vezetnek. Ennek eredményeként a két megemelt kapocs között elektromos áram alakul ki, amely a troposzférába jut, azon keresztül és vissza a másik kivezetésre. Az atmoszféra rétegein keresztüli elektromos vezetőképesség az ionizált atmoszférában a kapacitív plazma kisülés miatt válik lehetővé [43] [44] [45] [46] . Nikola Tesla felfedezte, hogy az elektromosság a földön és a légkörön keresztül is továbbítható. Kutatásai során elérte a lámpa mérsékelt távolságra történő begyújtását, és rögzítette az elektromosság terjedését nagy távolságokon. A Wardenclyffe-torony a transzatlanti vezeték nélküli telefonálás kereskedelmi projektjeként készült, és valóságos demonstrációja lett a vezeték nélküli villamosenergia-átvitel lehetőségének globális szinten. A telepítés a nem megfelelő finanszírozás miatt nem fejeződött be [47] .

A föld természetes vezető, és egyetlen vezető áramkört alkot. A visszatérő hurok a felső troposzférán és az alsó sztratoszférán keresztül valósul meg körülbelül 7,2 km magasságban [ 48] .

Nikola Tesla 1904 elején javasolta a plazma nagy elektromos vezetőképességén és a föld nagy elektromos vezetőképességén alapuló, vezeték nélküli, vezeték nélküli globális rendszert, az úgynevezett "Worldwide Wireless System"-et [49] [50 ]. ] .

Világszerte működő vezeték nélküli rendszer

Nikola Tesla híres szerb feltaláló korai kísérletei a közönséges rádióhullámok, azaz a hertzi hullámok, az űrben terjedő elektromágneses hullámok terjedésére vonatkoztak.

1919-ben Nikola Tesla ezt írta: „Állítólag 1893-ban kezdtem el a vezeték nélküli átvitellel foglalkozni, de valójában az előző két évet a készülékek kutatásával és tervezésével töltöttem. Kezdettől fogva világos volt számomra, hogy radikális döntések sorozatával lehet sikert elérni. Először nagyfrekvenciás generátorokat és elektromos oszcillátorokat kellett létrehozni. Energiájukat hatékony adóvá kellett alakítani, és megfelelő vevőkészülékekkel távolról vették. Egy ilyen rendszer akkor lenne hatékony, ha kizárnának bármilyen külső beavatkozást, és teljes kizárólagossága biztosított lenne. Idővel azonban rájöttem, hogy az ilyen típusú eszközök hatékony működéséhez bolygónk fizikai tulajdonságait figyelembe véve kell megtervezni őket.

A világméretű vezeték nélküli rendszer létrehozásának egyik feltétele a rezonáns vevőkészülékek felépítése. A Tesla tekercs földelt spirális rezonátora és a megemelt terminál ilyenként használható. A Tesla személyesen többször is bemutatta az elektromos energia vezeték nélküli átvitelét az adótól a fogadó Tesla tekercsig. Ez a vezeték nélküli átviteli rendszerének részévé vált (1,119,732 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom, 1902. január 18., "Apparatus for Transmitting Electrical Power").

A Tesla több mint harminc vevő- és adóállomás telepítését javasolta szerte a világon. Ebben a rendszerben a felvevő tekercs nagy kimeneti áramerősségű lecsökkentő transzformátorként működik. Az adótekercs paraméterei megegyeznek a vevőtekerccsel.

A Tesla Worldwide Wireless System célja az volt, hogy összekapcsolja az energiaátvitelt a műsorszórással és az irányított vezeték nélküli kommunikációval, ami megszüntetné a számos nagyfeszültségű vezetéket és megkönnyítené az elektromos generátorok összekapcsolását globális szinten.

Lásd még

• AM vevő tápegység nélkül
• LaserMotive
• Qi (teljesítmény szabvány)
• WREL
• Orbitális energiarendszer
• plazma lámpa
• Rectenna
• Tesla transzformátor

Linkek

•  A vezeték nélküli villamosenergia-átvitel már itt van
• Kidolgoztak egy módszert az elektromosság vezeték nélküli átvitelére // Membrane , 2006. november 15.
• membrana.ru Elindult az elektromosság vezeték nélküli átvitelének új módszere // Membrane , 2007. június 18.
• Natalja Kovalevszkaja . "Holders of Plasma" // Pénz hatalma No. 123, 2007. március  (elérhetetlen link)
• Shamil Gareev . "Az elektromosságot vezetékek nélkül továbbítják" // The Epoch Times, 2007. június 12.
• Vlagyimir Zamanszkij . "Kiev Tesla" - Egy cikk egy mérnökről, aki megismételte a Tesla tapasztalatait a vezeték nélküli villamosenergia-átvitel terén. // "Újság Kijevben" 2007.09.15. / webarchívum /
• Vezeték nélküli energiaátvitel erősen csatolt mágneses rezonanciákon keresztül // Science  Magazine
• "Goodbye wires..." // MIT News Office, 2007. június 7.  (eng.)
• Az uBeam vezeték nélküli tápellátás indítása a prototípust mutatja a D9 -ben // 2011. június 2

Megjegyzések

1. ↑ Gribachev P. Vezeték nélkül : A Scania vezeték nélküli töltéssel ellátott hibrid buszt dobott piacra Svédországban
2. ↑ Davydov S. Elektromos buszok érintésmentes töltése 2019. augusztus 12-i archív példány a Wayback Machine -en // TransSpot, 2014.06.05.
3. ↑ Ivanov S. 200 kilowattos vezeték nélküli töltés elektromos buszokhoz az USA -ban
4. ↑ "Elektromos energia a kolumbiai kiállításon", John Patrick Barrett. 1894, pp. 168-169_  _
5. ↑ Kísérletek nagyon nagy frekvenciájú váltakozó áramokkal és alkalmazásuk mesterséges megvilágítási módszerekre, AIEE, Columbia College, NY, 1891. május 20. Archiválva : 2019. április 22. a Wayback Machine -nél 
6. ↑ Kísérletek nagy potenciálú és nagyfrekvenciás váltakozó áramokkal, IEE-cím, London, 1892. február Archiválva : 2015. szeptember 19. a Wayback Machine -nél 
7. ↑ On Light and Other High Frequency Phenomena, Franklin Institute, Philadelphia, 1893. február és National Electric Light Association, St. Louis, 1893. március Archiválva : 2015. március 10. a Wayback Machine -nél 
8. ↑ 1 2 Jagdish Chandra Bose munkája: 100 éves mm-hullámkutatás Archiválva : 2012. március 20. a Wayback Machine -nél 
9. ↑ 1 2 Jagadish Chandra Bose archiválva : 2014. október 8. a Wayback Machine -nél 
10. ↑ Shapkin V. I. Rádió: felfedezés és találmány. - Moszkva: DMK PRESS, 2005. - 190 p. — ISBN 5-9706-0002-4 .
11. ↑ Nikola Tesla a váltakozó áramokkal végzett munkájáról és alkalmazásukról a vezeték nélküli távírásra, telefonálásra és energiaátvitelre, pp. 26-29. (Angol)
12. ↑ 1899. június 5., Nikola Tesla Colorado Spring Notes 1899-1900, Nolit, 1978 Archiválva : 2010. március 17. a Wayback Machine -nél 
13. ↑ Nikola Tesla : Irányított fegyverek és számítástechnika 
14. ↑ A villanyszerelő (London ) , 1904 
15. ↑ A múlt pásztázása: Az elektrotechnika története a múltból, Hidetsugu Yagi Archiválva : 2009. június 11.
16. ↑ 1 2 Tetelbaum S. I. Az elektromosság vezeték nélküli, nagy távolságokra történő átviteléről rádióhullámok segítségével // Villamosenergia. - 1945. - 5. sz . - S. 43-46 .
17. ↑ 1 2 Kostenko A. A. Kvázioptika: történelmi háttér és modern fejlődési irányzatok  // Radio Physics and Radio Astronomy . - 2000. - V. 5 , 3. sz . - S. 231 .
18. ↑ A mikrohullámú sugárnyalábbal történő erőátvitel elemeinek felmérése, 1961-ben IRE Int. Konf. Rec., vol.9, part 3, pp.93-105 Archivált : 2011. augusztus 10. a Wayback Machine -nél 
19. ↑ IEEE Microwave Theory and Techniques, Bill Brown's Distinguished Career Archiválva : 2009. augusztus 2.  (Angol)
20. ↑ Erő a napból: annak jövője, Science Vol. 162, pp. 957-961 (1968)
21. ↑ Solar Power Satellite szabadalom archiválva 2022. április 17-én a Wayback Machine -nél 
22. ↑ Az RFID története Archiválva : 2009. március 27.  (Angol)
23. ↑ Space Solar Energy Initiative archiválva : 2010. július 28. a Wayback Machine -nél 
24. ↑ Wireless Power Transmission for Solar Power Satellite (SPS) (második vázlat, N. Shinohara), Space Solar Workshop, Georgia Institute of Technology Archiválva 2021. április 20-án a Wayback Machine -nél 
25. ↑ WC Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on September, 1984, v. 32. (9), pp. 1230-1242 Archiválva : 2021. április 20. a Wayback Machine -nél 
26. ↑ Vezeték nélküli energiaátvitel erősen csatolt mágneses  rezonanciákon keresztül . Tudomány (2007. június 7.). Hozzáférés dátuma: 2010. szeptember 6. Az eredetiből archiválva : 2012. február 29. ,
    Szerzett egy új módszer a vezeték nélküli villamosenergia-átvitel . MEMBRANA.RU (2007. június 8.). Letöltve: 2010. szeptember 6. Az eredetiből archiválva : 2011. december 19.. (Orosz)
27. ↑ Bombardier PRIMOVE technológia . Letöltve: 2010. március 18. Az eredetiből archiválva : 2010. február 17. (határozatlan)
28. ↑ Az Intel vezeték nélküli tápellátást képzel el laptopjához Archiválva : 2009. július 14.  (Angol)
29. ↑ a vezeték nélküli villamosenergia-specifikáció a végéhez közeledik . Letöltve: 2010. március 18. Az eredetiből archiválva : 2012. március 18.. (határozatlan)
30. ↑ A globális Qi szabvány bekapcsolja a vezeték nélküli töltést – HONGKONG Az eredetiből archiválva 2013. április 7-én. // PRNewswire, szept. 2
31. ↑ TX40 és CX40, Ex jóváhagyott zseblámpa és töltő archiválva 2017. augusztus 27-én a Wayback Machine -nél 
32. ↑ A Haier vezeték nélküli HDTV-jéből hiányoznak a vezetékek, karcsú profil (videó) Archivált 2017. augusztus 29. a Wayback Machine-nál , A vezeték nélküli elektromosság elérte  alkotóit ( a link nem elérhető) . MEMBRANA.RU (2010. február 16.). Letöltve: 2010. szeptember 6. Az eredetiből archiválva : 2012. március 10.
     (Orosz) 
33. ↑ Eric Giler bemutatók vezeték nélküli elektromosságról Archiválva : 2014. február 18. a Wayback Machine -nél // TED.com
34. ↑ A Wi-Fi útválasztó vezeték nélküli áramforrássá változott. Archiválva : 2016. december 20. a Wayback Machine -en // nplus1.ru
35. ↑ Létrehozott egy akkumulátor nélküli mobiltelefont A Wayback Machine 2017. június 29-i archív példánya // Popular Mechanics
36. ↑ Az okostelefonok infravörös töltést kapnak A Wayback Machine 2021. február 28-i archív másolata // Sibnet.ru, 20.11.24.
37. ↑ Az uBeam GYIK . www.evblog.com. Letöltve: 2017. augusztus 12. Az eredetiből archiválva : 2017. augusztus 12.. (határozatlan)
38. ↑ "Nikola Tesla és a Föld átmérője: Beszélgetés a Wardenclyffe-torony számos működési módjának egyikéről", KL Corum és JF Corum, Ph.D. 1996
39. ↑ William Beaty, Yahoo Wireless Energy Transmission Tech Group Üzenet #787 Archiválva 2011. szeptember 3-án a Wayback Machine -nél , újranyomva a WIRELESS TRANSMISSION THEORY -ban. Archiválva : 2012. január 13-án a Wayback Machine -nél .
40. ↑ Wait, James R., The Ancient and Modern History of EM Ground-Wave Propagation, IEEE Antennas and Propagation Magazine , 40. kötet, 5. szám, 1998. október.
41. ↑ ELEKTROMOS ENERGIA ÁTVITELI RENDSZERE Archiválva : 2011. november 28., a Wayback Machine , szept. 2, 1897, US szabadalom No. 645.576, márc. 1900. 20.
42. ↑ Nikola Tesla a váltakozó árammal végzett munkájáról és alkalmazásukról a vezeték nélküli távírásra, telefonálásra és energiaátvitelre

    Itt el kell mondanom, hogy amikor 1897. szeptember 2-án benyújtottam az energiaátviteli kérelmeket, amelyekben ezt a módszert ismertették, akkor már világos volt számomra, hogy nem kell ilyen magasan a terminálok, de Az aláírásomon felül soha nem jelentettek be semmit, amit ne én bizonyítottam volna először. Ez az oka annak, hogy egyetlen állításomat sem cáfolták, és nem is hiszem, hogy ez lesz az oka, mert amikor publikálok valamit, először kísérlettel megyek át, majd kísérletből számolok, és amikor találkozik az elmélet és a gyakorlat. kihirdetem az eredményeket.

    Abban az időben teljesen biztos voltam benne, hogy fel tudok építeni egy kereskedelmi üzemet, ha nem tehetek mást, csak azt, amit a Houston Street-i laboratóriumomban csináltam; de már kiszámoltam és megállapítottam, hogy ennek a módszernek az alkalmazásához nincs szükségem nagy magasságokra. A szabadalmam szerint lebontom a légkört "a terminálnál vagy annak közelében". Ha a vezető atmoszférám 2 vagy 3 mérföldre van az erőmű felett, akkor ezt a terminálhoz nagyon közelinek tekintem, összehasonlítva a fogadó terminálom távolságával, amely a Csendes-óceán túloldalán lehet. Ez csak egy kifejezés....

43. ↑ Nikola Tesla a váltakozó árammal végzett munkájáról és alkalmazásukról a vezeték nélküli távírásra, telefonálásra és energiaátvitelre

    ... Láttam, hogy képes leszek energiát továbbítani, feltéve, ha meg tudok építeni egy bizonyos berendezést -- és meg is tettem, ahogy később megmutatom. Megszerkesztettem és szabadalmaztattam egy olyan berendezést, amely mérsékelt, néhány száz láb magassággal képes lebontani a légréteget. Ekkor valami aurora borealishoz hasonlót fog látni az égen, és az energia a távoli helyre megy.

    Ez nagyon egyszerű. Az a berendezés, amely lehetővé teszi bizonyos mennyiségű villamos energia kiszorítását a terminálban – mondjuk így sok egységet – 5 mérföld távolságban elektromos potenciált termel, és az elektromos potenciál centiméterenkénti esése megegyezik a villamos energia mennyiségével. osztva a távolság négyzetével.

    Most megbizonyosodtam arról, hogy olyan üzemeket építhetek, amelyekben a légkör egy kilométerére körülbelül 50 000 vagy 60 000 voltos elektromos potenciálkülönbséget produkálhatok, és 50 000 vagy 60 000 voltnál a légkörnek le kell esnie, és vezetőképessé válik. .

    Így aztán, amikor elmagyaráztam ezt az elvet Lord Kelvinnek, teljesen meg volt győződve arról, hogy meg tudom csinálni; de Helmholtz a kezdetektől meg volt győződve arról, hogy meg tudom csinálni. Érvelésre és kísérletekkel való demonstrációra volt azonban szükség Lord Kelvin meggyőzéséhez.

44. ↑ Rauscher, Elizabeth A. , Elektromágneses jelenségek komplex geometriákban és nemlineáris jelenségekben, nem herczi hullámok és mágneses monopólusok, Tesla Book Company.
45. ↑ KÉSZÜLÉK ELEKTROMOS ENERGIA átvitelére, 1897. szeptember 2., US szabadalom. 649 621, 1900. május 15
46. ↑ Nikola Tesla a váltakozó áramokkal végzett munkájáról és alkalmazásukról a vezeték nélküli távírásra, telefonálásra és energiaátvitelre, pp. 126, 127.
47. ↑ "A vezeték nélküli művészet jövője", Wireless Telegraphy and Telephony, Walter W. Massie & Charles R. Underhill, 1908, pp. 67-71

    Célja ezen elvek gyakorlati bemutatása a növény illusztrálásával. Amint elkészül, egy New York-i üzletember utasításokat diktálhat, és azonnal megjelenhet géppel a londoni irodájában vagy máshol. Képes lesz felhívni az asztalától, és beszélni bármely telefon-előfizetővel a világon, anélkül, hogy a meglévő berendezésen bármit is változtatna. Egy olcsó hangszer, amely nem nagyobb, mint egy óra, lehetővé teszi, hogy hordozója bárhol, tengeren vagy szárazföldön halljon zenét vagy dalt, egy politikai vezető beszédét, a tudomány kiváló emberének beszédét vagy egy ékesszóló pap prédikációját. , más helyre szállítva, bármilyen távoli is. Ugyanígy bármely kép, karakter, rajz vagy nyomat átvihető egyik helyről a másikra. Több millió ilyen műszert csak egy ilyen üzemből lehet üzemeltetni. Ennél azonban fontosabb lesz az erőátvitel, vezetékek nélkül, ami elég nagy léptékben lesz látható ahhoz, hogy meggyőződjék.

48. ↑ Tesla, Nikola, Systems of Transmission of Electrical Energy Archiválva : 2011. november 28., a Wayback Machine , szept. 2, 1897, US szabadalom No. 645.576, márc. 1900. 20.
49. ↑ The Transmission of Electrical Energy Without Wires," Electrical World, 1904. március 5. 21st Century Books (1904. március 5.). Letöltve: 2009. június 4. Az eredetiből archiválva : 2012. február 29 (határozatlan) .."
50. ↑ Nikola Tesla a váltakozó áramokkal végzett munkájáról és alkalmazásukról a vezeték nélküli távírásra, telefonálásra és energiaátvitelre, pp. 128-130.

    "A Föld 4000 mérföld sugarú. A vezető föld körül egy atmoszféra van. A föld egy vezető; a fenti légkör egy vezető, csak van egy kis réteg a vezető légkör és a vezető föld között, amely szigetel… azonnal rájössz, hogy ha egy ponton potenciálkülönbségeket állítasz fel, akkor a médiában megfelelő potenciál-ingadozásokat fogsz létrehozni. De mivel a távolság a földfelszíntől a vezető légkörig kicsi a távolsághoz képest. a vevő 4000 mérföldes magasságában, mondjuk, könnyen láthatja, hogy az energia nem tud ezen a görbén haladni és odajutni, hanem azonnal vezetési áramokká alakul át, és ezek az áramok úgy haladnak, mint az áramok egy vezetéken visszafelé. visszanyerjük az áramkörben, nem egy sugár által, amely áthalad ezen a görbén, és visszaverődik és elnyelődik… hanem vezetés útján halad, és így lesz visszanyerve

Bibliográfiai katalógusokban	J9U : 987007572812605171 LCCN : sh2013002131