電気を遠くまで送ること。電気をワイヤレスで遠くまで送る

消費の生態学: アメリカのディズニー研究所の科学者が手法を開発しました。ワイヤレス充電、ワイヤーや充電器が不要になります。

今日のスマートフォン、タブレット、ラップトップ、その他のポータブルデバイスは、膨大なパワーとパフォーマンスを備えています。しかし、モバイルエレクトロニクスのすべての利点に加えて、次のような利点もあります。裏– 常に有線で充電する必要があります。新しいバッテリー技術にもかかわらず、その必要性によりデバイスの利便性が低下し、動作が制限されます。

アメリカのディズニー研究所の科学者たちは、この問題の解決策を発見しました。彼らは、ワイヤーや充電器を不要にするワイヤレス充電方法を開発しました。さらに、彼らの方法では、ガジェットだけでなく、たとえば、家庭用電化製品そして照明。

"私たちの革新的な手法します電流「Wi-Fi と同じくらいユビキタスです」と、研究所の所長の 1 人であり、研究の第一人者であるアランソン・サンプル氏は言います。「これまではバッテリー容量によって制限されていたロボット工学のさらなる発展への道が開かれます。これまでのところ、私たちは小さな部屋での設置の動作を実証してきましたが、倉庫のサイズまで容量を増やすことに障害はありません。」

無線電力伝送システムは 1890 年代に有名な科学者ニコラテスラによって開発されましたが、この発明は大量に普及することはありませんでした。今日のワイヤレス電力伝送システムは、主に非常に限られた空間で動作します。

準静的空洞共鳴（QSCR）と呼ばれるこの方法では、部屋の壁、床、天井に電流を流す必要があります。次に、充電されるデバイスに接続されたコイルを含む受信機に作用する磁場を生成します。このようにして生成された電気は、他の電界の影響を排除するコンデンサーを通過した後、バッテリーに送られます。

テストでは、このようにして、従来の電気ネットワーク最大1.9キロワットの電力を伝送できます。このエネルギーは最大 320 台のスマートフォンを同時に充電するのに十分です。さらに、科学者によれば、そのような技術は高価ではなく、商業生産は容易に確立できるとのことです。

テストは特別に作成された環境で行われました。アルミニウム構造物 5×5メートルの部屋。サンプル氏は、将来的には金属壁は必要なくなるかもしれないと強調した。導電性パネルや特殊塗料の使用も可能となります。

開発者らは、空気を介してエネルギーを伝達する彼らの方法は人間の健康や他の生物にいかなる脅威も及ぼさないと主張している。それらの安全性は、潜在的に危険な電界に対して絶縁体として機能する個別コンデンサによって確保されています。出版された

電気を供給するためのワイヤレス伝送は、コネクタの物理的接触に依存する産業やアプリケーションに大きな進歩をもたらす能力を持っています。これは、信頼性が低くなり、失敗につながる可能性があります。無線電力伝送は、1890 年代にニコラテスラによって初めて実証されました。ただし、このテクノロジーがアプリケーションに実際の具体的なメリットを提供するまでに使用されるようになったのは、ここ 10 年間のことです。現実世界。特に、家庭用電化製品市場向けの共振ワイヤレス電力システムの開発は、電磁誘導充電が何百万もの日常のデバイスに新たなレベルの利便性をもたらすことを示しています。

問題となっている力は、さまざまな用語で広く知られています。誘導伝送、結合、共振を含むワイヤレスネットワーク同じ電圧が戻ります。これらの各条件は、本質的に同じ基本プロセスを表します。コネクタを使用せずに、エアギャップを介して電源から負荷電圧まで電気または電力をワイヤレス伝送します。基本は送信機と受信機の 2 つのコイルです。 1 つ目は交流で励起されて生成されます。磁場、それが今度は2番目の緊張を引き起こします。

問題のシステムはどのように機能するのでしょうか?

ワイヤレス電力の基本には、振動磁場を介して送信機から受信機にエネルギーを分配することが含まれます。これを達成するために、電源によって供給される直流電流が高周波交流電流に変換されます。送信機に組み込まれた特別に設計された電子機器を使用します。交流によりディスペンサー内の銅線のコイルが作動し、磁場が発生します。 2 番目の (受信) 巻線が近接して配置されている場合。磁場により、受信コイルに交流電流が誘導されることがあります。次に、最初のデバイスの電子機器が AC を DC に変換し、これが電源入力になります。

ワイヤレス電力伝送回路

「主電源」電圧が信号に変換されます。交流、その後、電子回路を通じて送信コイルに送信されます。ディストリビュータ巻線を流れる電流により磁界が誘導されます。これは、比較的近くにある受信コイルに広がる可能性があります。次に、磁場によって電流が発生し、受信機巻線に流れます。エネルギーが送信コイルと受信コイルの間で伝播するプロセスは、磁気結合または共鳴結合とも呼ばれます。これは、同じ周波数で動作する両方の巻線を使用して実現されます。受信コイルに流れる電流は受信回路によって直流電流に変換されます。その後、デバイスに電力を供給するために使用できます。

共鳴とはどういう意味ですか？

送信コイルと受信コイルが同じ周波数で共振すると、エネルギー (または電力) を送信できる距離が長くなります。音叉が特定の高さで振動し、最大振幅に達するのと同じです。これは、物体が自然に振動する周波数を指します。

無線伝送のメリット

メリットは何ですか? 長所:

ストレートコネクタ (従来の産業用スリップリングなど) の維持に関連するコストを削減します。
従来の充電の利便性が向上電子機器;
密封された状態を維持する必要があるアプリケーションへの安全な転送。
電子機器を完全に隠すことができるため、酸素や水などの要素による腐食のリスクが軽減されます。
回転する移動性の高い産業用機器に、信頼性が高く一貫した電力を供給します。
濡れた環境、汚れた環境、移動環境において重要なシステムに信頼性の高い電力伝送を提供します。

アプリケーションに関係なく、物理的な接続を排除することで、従来のケーブル電源コネクタに比べて多くの利点が得られます。

問題のエネルギー伝達効率

ワイヤレス給電システムの全体的な効率は、その性能を決定する最も重要な要素です。システム効率は、電源 (壁のコンセントなど) と受信デバイスの間で転送される電力の量を測定します。これにより、充電速度や伝播範囲などの側面が決まります。

無線通信システムは、コイルの構成や設計、伝送距離などの要因に基づく効率のレベルに応じて異なります。効率の低いデバイスはより多くのエミッションを生成し、受信デバイスを通過する電力が少なくなります。通常、スマートフォンなどのデバイス向けのワイヤレス電力伝送技術は 70% のパフォーマンスを達成できます。

効率はどのように測定されますか?

つまり、電源から受信デバイスに転送される電力量 (パーセント) として表されます。つまり、スマートフォンのワイヤレス電力伝送の効率が 80% であるということは、入力電力の 20% がコンセントと充電中のガジェットのバッテリーの間で失われることを意味します。動作効率を測定するための式は次のとおりです。生産性 = 直流送電量を入力で割って、得られた結果に 100% を掛けます。

ワイヤレスで電力を伝送する方法

電力は、問題のネットワークを介して、これに限定されないほぼすべての非金属材料に伝播する可能性があります。これらには、木材、プラスチック、繊維、ガラス、レンガなどの固体のほか、気体や液体が含まれます。金属や導電性の物質が近くに置かれた場合、電磁場、物体はそこから力を吸収し、その結果として発熱します。これは、システムの効率にも影響を及ぼします。これが電磁調理器の仕組みです。たとえば、電力の非効率的な伝達が挙げられます。ホブ調理のための熱を発生させます。

ワイヤレス電力伝送システムを実現するには、原点に立ち返る必要があります。あるいは、より正確には、さまざまな物質的な導体なしで電力を供給できる発電機を開発し、特許を取得した成功した科学者であり発明家のニコラ・テスラに。したがって、ワイヤレスシステムを実装するには、すべてを収集する必要があります重要な要素とパーツを組み合わせて、結果的に小さなことを実現する装置です。電界彼の周囲の空気には高電圧が流れています。同時に、入力電力が小さいため、長距離にわたるワイヤレスエネルギー伝送が可能になります。

エネルギー伝達の最も重要な方法の 1 つは誘導結合です。主にニアフィールドで使用されます。これは、電流が一方のワイヤを通過すると、もう一方のワイヤの端に電圧が誘導されるという事実によって特徴付けられます。電力伝達は、2 つの材料間の相互作用によって発生します。一般的な例- これは変圧器です。アイデアとしてのマイクロ波エネルギー伝送は、ウィリアムブラウンによって開発されました。全体の概念には、AC 電力を RF 電力に変換して空間に送信し、受信機で AC 電力に再送信することが含まれます。このシステムでは、マイクロ波エネルギー源を使用して電圧が生成されます。クライストロンとか。そして、この電力は導波管を通して伝送され、反射電力から保護されます。また、マイクロ波源のインピーダンスを他の要素と整合させるチューナーも備えています。受信部はアンテナで構成されます。マイクロ波電力、インピーダンスおよびフィルター整合回路を受け入れます。これ受信アンテナ整流デバイスと組み合わせるとダイポールになる可能性があります。整流部の出力信号と同様の音声通知に対応します。受信機ブロックも、信号を警報に変換するために使用されるダイオードで構成される同様のセクションで構成されています。直流。この伝送システムは 2 GHz ～ 6 GHz の範囲の周波数を使用します。

同様の磁気振動を利用した発電機を使用した無線電力伝送。要するに、このデバイスは 3 つのトランジスタのおかげで機能したということです。

レーザービームを使用して光エネルギーの形で電力を送信し、受信端で電気エネルギーに変換されます。材料自体は、太陽や発電機などの電源を使用して電力を受け取ります。これにより、高強度の集光光を実現します。ビームのサイズと形状は、光学系のセットによって決まります。そして、この送信されたレーザー光は太陽電池によって受信され、電気信号に変換されます。通常、伝送には光ファイバーケーブルを使用します。基本的な太陽光発電システムと同様に、レーザーベースの伝播で使用される受信機は、太陽電池のアレイまたはソーラーパネル。これらは、とりとめのない音を電気に変換することができます。

デバイスの基本的な機能

テスラコイルの電力は、電磁誘導と呼ばれるプロセスから得られます。つまり、変化するフィールドが可能性を生み出すのです。それにより電流が流れます。電気がワイヤのコイルを流れると、磁場が発生し、コイルの周囲の領域が特定の方法で満たされます。他のいくつかの実験とは異なり、高電圧、テスラコイルは多くのテストとテストに耐えました。このプロセスは非常に労力と時間がかかりましたが、結果は成功したため、科学者によって無事に特許が取得されました。特定のコンポーネントがあれば、このようなコイルを作成できます。実装するには、次の資料が必要です。

長さ30cm PVC（長ければ長いほど良い）。
エナメル銅線（二次線）；
ベースには樺の板。
2222Aトランジスタ。
接続（一次）ワイヤ。
抵抗22kΩ;
スイッチと接続線。
バッテリー9ボルト。

テスラデバイスの実装段階

まず、パイプの上部に小さなスロットを配置して、ワイヤーの一端を巻き付ける必要があります。コイル同士が重なったり、隙間ができたりしないように注意しながらゆっくりと丁寧に巻きます。この工程が最も難しく面倒な作業ですが、時間をかけて作ることで非常に高品質で良いリールが出来上がります。約 20 回転ごとに、マスキングテープの輪が巻き線の周りに配置されます。それらは障壁として機能します。コイルが解け始めた場合。完成したら、ラップの上下に厚手のテープを巻き、エナメルを2、3回スプレーします。

次に、一次電池と二次電池をバッテリーに接続する必要があります。その後、トランジスタと抵抗をオンにします。小さい巻線が一次巻線、長い巻線が二次巻線です。パイプの上部にアルミニウム球を追加で取り付けることもできます。また、二次側の開放端を追加した側に接続します。これがアンテナとして機能します。電源投入時にセカンダリデバイスに触れないようにするために、すべてを細心の注意を払って構築する必要があります。

単独で使用すると火災の危険があります。スイッチを入れてワイヤレス電力伝送装置の横に白熱電球を設置し、光のショーを楽しむだけ。

太陽光発電システムによる無線伝送

従来の有線エネルギー実装構成では、通常、分散型デバイスと消費者ユニットの間に配線が必要です。これにより、システムケーブルのコストなど、多くの制限が生じます。伝送時に発生する損失。そして流通の無駄も。伝送線路の抵抗だけでも、生成されたエネルギーの約 20 ～ 30% が失われます。

最も現代的なものの 1 つ無線システムエネルギー伝達は伝達に基づいています太陽エネルギー使用して電子レンジまたはレーザー光線。衛星は静止軌道上に配置され、太陽電池で構成されています。彼らは変身する日光マイクロ波発生器に電力を供給するために使用される電流に変換されます。それに応じて、マイクロ波の威力を実感します。この電圧は無線通信を利用して送信され、基地局で受信されます。アンテナと整流器を組み合わせたものです。そして再び電気に変換されます。 ACまたはDC電源が必要です。衛星は最大 10 MW の無線周波数電力を送信できます。

直流配電システムについて言えば、これさえも不可能です。これには、電源とデバイスの間にコネクタが必要になるためです。そこには、配線がまったくなく、追加のデバイスなしで家庭に AC 電力を供給できるシステムというイメージがあります。物理的にソケットに接続せずに携帯電話を充電できる場所。もちろん、そのようなシステムも可能です。そして、現代の研究者の多くは、電気を遠くにワイヤレスで伝送する新しい方法の開発の役割を研究しながら、現代化されたものを作成しようとしています。ただし、経済的要素の観点から見ると、そのような装置があらゆる場所に導入され、標準電力が自然電力に置き換えられたとしても、州にとって完全に利益になるわけではありません。

無線システムの起源と事例

この概念は実際には新しいものではありません。このアイデア全体は、1893 年にニコラステスラによって開発されました。彼が無線伝送技術を使用して真空管を照明するシステムを開発したとき。物質的な形で表現されるさまざまな充電源なしで世界が存在することは想像できません。携帯電話、ホームロボット、MP3 プレーヤー、コンピュータ、ラップトップ、その他の持ち運び可能な機器を追加の接続なしで独立して充電できるようにし、ユーザーを常時配線から解放します。これらのデバイスの中には、大量要素。無線エネルギー伝送の歴史は、主にテスラ、ボルタなどの開発のおかげで非常に豊かですが、今日では物理科学のデータにすぎません。

基本原理は交流電力を電力に変換することです。定電圧整流器とフィルターを使用します。そして、インバータを使って高周波で元の値に戻す。この低電圧で変動の大きい AC 電力は、一次変圧器から二次変圧器に伝送されます。整流器、フィルタ、レギュレータを使用して DC 電圧に変換します。交流信号は電流の音によりダイレクトになります。そしてブリッジ整流器セクションの使用。結果として生じる DC 信号は巻線を通過します。フィードバック、発振回路として機能します。同時に、トランジスタが左から右の方向に一次コンバータに導通するように強制されます。電流が帰還巻線を通過すると、対応する電流が変圧器の一次側に右から左の方向に流れます。

これが超音波によるエネルギー伝達の仕組みです。信号は、AC アラームの両方の半サイクルに対して一次コンバータを通じて生成されます。音の周波数は、発電機回路の振動の定量的指標に依存します。この AC 信号は変圧器の 2 次巻線に現れます。また、別の物品の一次コンバータに接続した場合、交流電圧は25kHzとなります。降圧トランスを介して読み取り値が表示されます。

この AC 電圧はブリッジ整流器を使用して等化されます。その後、フィルタリングおよび調整されて、LED を駆動するための 5V 出力が生成されます。コンデンサからの 12V 出力電圧は、DC ファンモーターに電力を供給して動作させるために使用されます。したがって、物理学の観点から見ると、送電はかなり発達した分野です。しかし、実践が示すように、ワイヤレスシステムは完全には開発および改善されていません。

前のトピックの 1 つでは、有名なセルビアの科学者ニコラテスラが、彼自身の発明である共鳴発電機 (テスラコイル) を使用してどのように電力を伝送したかについて説明しました。また、彼がこれをどのように行ったかについて詳しく説明します。テスラは非常に長距離にわたって電流を伝送することができましたが、テスラが提案した方法の他に、誘導という別の方法があります。もちろん、この方法は長距離の電流伝送を目的としたものではありません。

誘導方式は、変調電流の損失が非常に大きいため（損失が60％に達する）、科学技術の分野では広く使用されておらず、さらに、この方式を使用して1メートルを超える電流を伝送することはできません（もちろん理論的には、可能ですが、場散乱が強いため意味がありません）。

このような送信のための装置は非常に単純です - 2つの回路があり、そのうちの1つは高周波発生器（数キロヘルツ）に接続されています。同様の装置は家庭でも簡単に作ることができ、20〜50キロヘルツ用に設計された単純なマルチバイブレータが増幅段に接続され、10〜100巻を含む回路が後者に接続されます。2番目の回路は最初の回路に似ています。電流伝達の誘導原理で最も重要なことは、回路に磁気コアがないこと、つまり回路が互いに接続されておらず、電流が誘導によって空気中を伝達されることです。

実際には、前述したように、この方法が使用されることはほとんどありません。この伝達原理は、マイケル・ファラデーの時代から（すでに200年）長い間知られていました。そして私たちの時代では、ノキア社はこの方法を使用することを決定し、充電ポートのないコンセプト携帯電話を作成しました。電話はまだ量産されていませんが、購入者は間違いなくそのような携帯電話を気に入るでしょう。受信回路を内蔵しており、送信回路はスタンド内に隠されています。すべては非常に簡単に機能します。電話をスタンドに置くと、電話が充電されます。

しかし、ミラクルフォンの利点はこれだけではありません。電話機は別の方法で充電できます。テレビ局やラジオ局が電波を変調し、電話機が受信機で電波を収集し、電流に変えて電話機を充電することが知られています。他のメーカーもこの原理と誘導電流伝達の原理を使い始めました。携帯電話そして今では、そのような奇跡のデバイスが市場で見つかるようになりました。

誘導法によるワイヤを使用しない電流の伝達に関する記事について説明します

これ簡単な回路、ほぼ 2.5 cm の距離で、ワイヤーなしで電球に電力を供給できます。この回路は、昇圧電圧コンバーターとワイヤレス電力送受信機の両方として機能します。作り方はとても簡単なので改良すれば使えますさまざまな方法で。それでは始めましょう!

ステップ1. 必要な材料そして道具。

NPNトランジスタ。私は 2N3904 を使用しましたが、BC337、BC547 などの NPN トランジスタを使用することもできます。 (どの PNP トランジスタでも動作しますが、接続の極性を必ず守ってください。)
巻いたり、絶縁電線。ワイヤーの長さは約 3 ～ 4 メートルで十分です（ワイヤーを巻くだけで十分です）銅線非常に薄いエナメル絶縁体を使用)。変圧器、スピーカー、電気モーター、リレーなど、ほとんどの電子機器からのワイヤーが機能します。
抵抗値が 1 kΩ の抵抗器。この抵抗は、過負荷または過熱の場合にトランジスタを焼損から保護するために使用されます。最大 4 ～ 5 kOhm のより高い抵抗値を使用できます。抵抗を省略することもできますが、バッテリーの消耗が早くなるリスクがあります。
導かれた 2mmの超高輝度白色LEDを使用しました。任意の LED を使用できます。実際、ここでの LED の目的は、回路の機能を示すことだけです。
電圧 1.5 ボルトの単 3 形電池。 (トランジスタを損傷したくない場合を除き、高電圧バッテリーは使用しないでください。)

必要なツール:

1) ハサミまたはナイフ。

2) はんだごて (オプション)。はんだごてがない場合は、ワイヤーをねじるだけで済みます。はんだごてがないときにやりました。はんだレス回路を試してみたい場合は、大歓迎です。

3) ライター (オプション)。ライターを使ってワイヤーの絶縁体を焼き、ハサミやナイフを使って残った絶縁体を削り取ります。

ステップ 2: ビデオを見てその方法を学びましょう

ステップ 3: すべてのステップを簡単に確認します。

したがって、まずワイヤーを用意し、丸い円筒形の物体の周りに 30 回巻いてコイルを作成する必要があります。このコイルを A と呼びます。同じ丸い物体を使用して、2 番目のコイルを作り始めます。 15 ターン巻いた後、ワイヤーからループ状の枝を作成し、コイルにさらに 15 ターン巻きます。これで、2 つの端と 1 つの分岐を持つコイルが完成しました。このコイルを B と呼びます。ワイヤーが自然に解けないように、ワイヤーの端に結び目を作ります。ワイヤの端と両方のコイルのタップの絶縁体を焼きます。ハサミやストリッパーを使用することもできます。両方のコイルの直径と巻き数が等しいことを確認してください。

送信機を作成します。トランジスタを取り出し、平らな面が上を向き、自分の方を向くように配置します。左側のピンはエミッタに接続され、中央のピンはベースピンになり、右側のピンはコレクタに接続されます。抵抗を用意し、その端の一方をトランジスタのベース端子に接続します。抵抗器のもう一方の端をコイル B の一方の端 (タップではない) に接続します。コイル B のもう一方の端をトランジスタのコレクタに接続します。必要に応じて、小さなワイヤをトランジスタのエミッタに接続できます (エミッタの延長として機能します)。

受信機を設定します。レシーバーを作成するには、コイル A を取り出し、その端を LED の別のピンに接続します。

図が完成しました。

ステップ4: 回路図。

ここでわかります模式図私たちのつながり。図上の記号の一部が分からなくても、心配する必要はありません。次の画像はすべてを示しています。

ステップ 5: 回路接続を描画します。

ここに回路の接続の説明図があります。

ステップ 6. 図を使用する。

コイルBを取り出してバッテリーのプラス端に接続するだけです。バッテリーのマイナス端子をトランジスタのエミッタに接続します。ここで、LED コイルをコイル B に近づけると、LED が点灯します。

ステップ 7: これは科学的にどのように説明されますか?

(この現象の背後にある科学を説明してみます簡単な言葉で言うとそして、私が間違っている可能性があることは承知しています。この現象を適切に説明するには、詳細をすべて説明する必要がありますが、私にはそれができません。そのため、回路を説明するために一般的な類似点を示したいだけです)。

先ほど作成した送信回路は発振回路です。いわゆる Thief Joule 回路について聞いたことがあるかもしれませんが、これは私たちが作成した回路と非常によく似ています。 Joule Thief 回路は、1.5 ボルトのバッテリーから電力を受け取り、より高い電圧で電力を出力しますが、その間には数千の間隔があります。 LED は点灯するのに 3 ボルトしか必要としませんが、この回路では 1.5 ボルトのバッテリーで簡単に点灯できます。したがって、Joule Thief 回路は、エミッタであるだけでなく、昇圧コンバータとしても知られています。私たちが作成した回路は、電圧を高めるエミッターとコンバーターでもあります。しかし、「遠くから LED を点灯するにはどうすればよいですか?」という疑問が生じるかもしれません。これは誘導によって起こります。これには、たとえば変圧器を使用できます。標準的なトランスには両側にコアがあります。変圧器の両側のワイヤのサイズが等しいと仮定します。 1つのコイルに電流が流れると、変圧器のコイルは電磁石になります。コイルに交流電流が流れると、電圧は正弦波に沿って振動します。したがって、コイルに交流電流が流れると、ワイヤは電磁石の性質を獲得し、電圧が低下すると再び電磁石を失います。ワイヤのコイルは電磁石になり、その後、磁石が 2 番目のコイルから移動するのと同じ速度で電磁特性を失います。磁石がワイヤのコイル内を高速で移動すると電気が生成され、変圧器の一方のコイルの振動電圧がもう一方のワイヤのコイルに電気を誘導し、ワイヤなしで一方のコイルから他方のコイルに電気が伝達されます。私たちの回路では、コイルのコアは空気であり、AC電圧が最初のコイルを通過するため、2番目のコイルに電圧が誘導され、電球が点灯します。

ステップ 8. 利点と改善のためのヒント。

したがって、私たちの回路では、回路の効果を示すために単純に LED を使用しました。しかし、私たちにはもっとできることがあります! 受信回路は交流電流から電気を受け取るので、それを使って照明をすることができます。蛍光灯！また、私たちの回路を使って、面白いトリックや面白いプレゼントなどを作ることもできます。結果を最大限に高めるために、コイルの直径とコイルの巻き数を実験してみることができます。コイルを平らにして、何が起こるか試してみることもできます。可能性は無限大です！！

ステップ 9. 回路が機能しない理由。

発生する可能性のある問題とその解決方法:

トランジスタが熱くなりすぎています！

解決策: 必要なパラメータを備えた抵抗器を使用しましたか? 初めて抵抗を使用しなかったので、トランジスタが発煙しました。それでもうまくいかない場合は、熱収縮を使用するか、よりグレードの高いトランジスタを使用してみてください。

LEDが点灯しない！

解決策: 多くの理由が考えられます。まず、すべての接続を確認します。接続部のベースとマニホールドを誤って交換してしまい、大きな問題になりました。したがって、最初にすべての接続を確認してください。マルチメーターなどのデバイスをお持ちの場合は、それを使用してすべての接続を確認できます。また、両方のコイルの直径が同じであることを確認してください。ネットワークに短絡がないか確認してください。

他の問題は知りません。でも、もし遭遇したら、知らせてください！できる限りお手伝いさせていただきます。さらに、私は学校の 9 年生です。科学的知識非常に限られているため、私の作業に間違いを見つけた場合は、お知らせください。改善のための提案は大歓迎です。あなたのプロジェクトの幸運を祈ります!

無線電気は、マイケルファラデーが電磁誘導現象を発見した 1831 年以来知られていました。彼は、電流によって生成される変化する磁場が別の導体に電流を誘導する可能性があることを実験的に確立しました。多くの実験が行われ、そのおかげで最初の変圧器が登場しました。しかし、電気を遠くまで送るというアイデアを完全に実用化できたのはニコラ・テスラだけでした。

1893 年のシカゴ万国博覧会で、彼は間隔をあけて並べたリン球を点灯することにより、無線電力伝送を実証しました。テスラは、電線を使わない電気伝送のさまざまなバリエーションを実証し、将来この技術によって大気中を長距離にわたってエネルギーを伝送できるようになるだろうと夢見ていました。しかし、現時点では、この科学者の発明は請求されていないことが判明しました。わずか 1 世紀後、インテルとソニー、さらには他の企業もニコラテスラのテクノロジーに興味を持つようになりました。

これはどのように作動しますか

ワイヤレス電気は文字通り伝送を表します電気エネルギーワイヤーなしで。このテクノロジーは、Wi-Fi などの情報転送とよく比較されます。携帯電話そしてラジオ。ワイヤレス電力は比較的新しく、動的に開発されているテクノロジーです。現在、エネルギーを途切れることなく長距離にわたって安全かつ効率的に伝送する方法が開発されています。

この技術は磁気と電磁気をベースにしており、多くの単純な動作原理に基づいています。まず第一に、これはシステム内に 2 つのコイルが存在することに関するものです。

このシステムは、非直流の交流磁場を生成する送信機と受信機で構成されます。
この場は、たとえばバッテリーを充電したり、モバイルデバイスに電力を供給したりするために、受信コイルに電圧を生成します。
ワイヤに電流を流すと、ケーブルの周囲に円形の磁場が発生します。
電流を直接受け取っていないワイヤのコイルでは、電流は最初のコイルから磁場を通って流れ始め、2 番目のコイルも含めて誘導結合が生じます。

移転の原則

最近まで、2007 年にマサチューセッツ工科大学で開発された磁気共鳴システム CMRS は、送電のための最も先進的な技術とみなされていました。この技術により、最大 2.1 メートルの距離にわたる電流伝送が保証されました。しかし、送信周波数が高い、大きいサイズ、複雑なコイル構成、および高感度人の存在を含む外部干渉。

しかし、韓国の科学者たちは、最大 5 メートルまでエネルギーを伝送できる新しい送電装置を開発しました。また、部屋内のすべてのデバイスは単一のハブから電力を供給されます。 DCRS ダイポールコイルの共振システムは、最大 5 メートルまで動作できます。このシステムには、アパートの壁に目立たずに設置できる10x20x300 cmのかなりコンパクトなコイルの使用を含む、CMRSの多くの欠点がありません。

この実験により、20 kHz の周波数で送信することが可能になりました。

5mで209W。
4mで471W。
3mで1403W。

ワイヤレス電力を使用すると、40 W を必要とする最新の大型液晶テレビに 5 メートル離れた場所から電力を供給できます。電気ネットワークから「汲み出される」のは 400 ワットだけですが、配線はありません。電磁誘導により、高効率、しかし、近い距離にあります。

ワイヤレスで電力を伝送できる技術は他にもあります。その中で最も有望なものは次のとおりです。

レーザー照射 。ネットワークセキュリティとより広い範囲を提供します。ただし、受信機と送信機の間に見通し線が必要です。レーザービーム出力を使用する実用的な設備はすでに作成されています。アメリカの軍用機器および航空機メーカーであるロッキード・マーティンは、レーザー光線を動力源とし、48時間空中に留まる無人航空機ストーカーをテストした。
マイクロ波放射 。射程は長いが、装備コストが高い。無線アンテナは電力の送信機として使用され、マイクロ波放射が発生します。受信機デバイスにはレクテナがあり、受信したマイクロ波放射を電流に変換します。

この技術により、受信機を送信機から大幅に遠ざけることが可能になり、視線が直接必要なくなります。しかし、航続距離が長くなると、機器のコストとサイズも比例して増加します。同時にマイクロ波放射もハイパワー設置によって生成される物質は環境に有害である可能性があります。

特徴

最も現実的な技術は、電磁誘導を利用したワイヤレス電力です。しかし、限界もあります。この技術を拡張するための作業が進行中ですが、ここで健康安全上の問題が発生します。
超音波、レーザー、マイクロ波放射を使用して電力を伝送する技術も開発され、そのニッチな分野も見つかるでしょう。
巨大な衛星を周回するソーラーパネル別のアプローチが必要な場合は、目標を絞った送電が必要になります。ここではレーザーとマイクロ波が適切です。現時点では完璧な解決策はありませんが、長所と短所のある多くの選択肢があります。
現在、最大手の通信機器メーカーが協力して、ワイヤレスの世界標準を作成することを目的としたワイヤレス電磁エネルギーコンソーシアムを設立しています。充電器、電磁誘導の原理で動作します。主要メーカーのうち、Sony、Samsung、Nokia、Motorola Mobility、LG Electronics、Huawei、および HTC は、多くのモデルで QI 標準のサポートを提供しています。すぐに QI がそのようなデバイスの統一標準になるでしょう。このおかげで、カフェ、交通ハブ、その他の公共の場所にガジェット用のワイヤレス充電ゾーンを作成することが可能になります。

応用

マイクロ波ヘリコプター。ヘリコプターのモデルにはレクテナが付いており、高さは 15 メートルまで上昇しました。
ワイヤレス電力は電動歯ブラシの電力供給に使用されます。歯ブラシハウジングは完全に密閉されており、コネクタがないため、感電を防ぎます。
レーザーを使用して航空機に電力を供給します。
ワイヤレス充電システムが販売開始されましたモバイルデバイス毎日使えるもの。それらは電磁誘導に基づいて動作します。
ユニバーサル充電パッド。彼らはエネルギーを提供しますほとんどの通常の電話機など、ワイヤレス充電モジュールを搭載していない一般的なスマートフォンのモデル。充電パッド自体に加えて、ガジェット用のレシーバーケースを購入する必要があります。 USBポート経由でスマートフォンに接続し、そこから充電します。
現在、QI 規格をサポートする最大 5 ワットまでのデバイスが 150 を超えるデバイスが世界市場で販売されています。装備は今後登場予定中出力最大120ワット。

展望

現在、ワイヤレス電力を使用する大規模プロジェクトの作業が進行中です。これは、電気自動車と家庭用電気ネットワークの「無線」用の電源です。

自動車の充電ポイントの密集したネットワークにより、バッテリーを削減し、電気自動車のコストを大幅に削減することが可能になります。
電源は各部屋に設置され、適切なアダプターを備えたオーディオおよびビデオ機器、ガジェット、家電製品に電力を供給します。

メリットとデメリット

ワイヤレス電力には次のような利点があります。

電源は必要ありません。
ワイヤーが完全に存在しない。
電池の必要性を排除します。
メンテナンスの必要性が少なくなります。
大きな展望。

デメリットには次のようなものもあります。

技術開発が不十分。
距離によって制限されます。
磁場は人間にとって完全に安全というわけではありません。
設備費が高い。

電気を遠くまで送ること。 電気をワイヤレスで遠くまで送る