วิธีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในการถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย

วิธีการส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังระยะไกลโดยไม่ใช้สื่อนำไฟฟ้าเรียกว่าการส่งไฟฟ้าแบบไร้สาย ในปี 2554 การทดลองที่ประสบความสำเร็จหลายครั้งได้ดำเนินการในช่วงไมโครเวฟที่มีความจุหลายสิบกิโลวัตต์ในขณะที่ประสิทธิภาพนั้นอยู่ที่ประมาณ 40%

เรื่องนี้เกิดขึ้นครั้งแรกในปี 2518 ในแคลิฟอร์เนียและครั้งที่สองในปี 1997 บนเกาะเรอูนียง ระยะทางที่ยาวที่สุดคือประมาณ 1 กิโลเมตรทำการทดลองเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการประหยัดพลังงานของหมู่บ้านหนึ่งโดยไม่ต้องใช้สายเคเบิลแบบดั้งเดิม

เทคโนโลยีหลักการของการส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะทางรวมขึ้นอยู่กับระยะการส่งต่อไปนี้ ในระยะทางสั้น ๆ ที่กำลังต่ำ - วิธีการเหนี่ยวนำและการสั่นพ้องเช่น ในแท็ก RFID และสมาร์ทการ์ด ในระยะทางไกลและในระดับสูง - วิธีการของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทิศทางในช่วงจากรังสียูวีถึงไมโครเวฟ

ลองมาดูวิธีการเหนี่ยวนำให้ละเอียดยิ่งขึ้น การส่งพลังงานแบบไร้สายผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าหมายถึงการใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าระยะใกล้ที่ระยะทางเทียบเท่ากับ 17% ของความยาวคลื่น บรรทัดล่างคือพลังงานของสนามใกล้ไม่ได้แผ่รังสีในตัวมันเองมีเพียงรังสีเล็ก ๆ และการสูญเสียความต้านทาน

การเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าทำงานเช่นนี้ เมื่อกระแสไฟฟ้าสลับผ่านขดลวดปฐมภูมิจะมีสนามแม่เหล็กสลับอยู่รอบ ๆ ซึ่งจะทำงานพร้อมกันกับขดลวดทุติยภูมิทำให้เกิดตัวแปร EMF และทำให้เกิดกระแสสลับในนั้น

เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นตำแหน่งสัมพัทธ์ของขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิควรอยู่ใกล้พอ หากภายใต้เงื่อนไขการทดลองขดลวดทุติยภูมิเริ่มเคลื่อนตัวออกจากปฐมภูมิจากนั้นส่วนของสนามแม่เหล็กที่ถึงขดลวดทุติยภูมิและข้ามแยกจะกลายเป็นเล็กกว่า

ในขณะที่ขดลวดทุติยภูมิถูกถอดออกแม้ในระยะทางไกล ๆ การเหนี่ยวนำการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างขดลวดในที่สุดก็จะกลายเป็นน้อยมากจนพลังงานส่วนใหญ่ที่ส่งผ่านจากสนามแม่เหล็กจะถูกใช้อย่างไม่มีประสิทธิภาพและโดยทั่วไปจะไร้ประโยชน์

ระบบที่คล้ายกันจะถูกนำเสนอในรูปแบบที่ง่ายที่สุด ในหม้อแปลงไฟฟ้าคลาสสิก. ท้ายที่สุดแล้วหม้อแปลงเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดสำหรับการส่งพลังงานแบบไร้สายเนื่องจากขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิไม่ได้เชื่อมต่อกันด้วยไฟฟ้า การถ่ายโอนพลังงานจากปฐมภูมิไปยังรองถูกนำมาใช้ในกระบวนการผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการเหนี่ยวนำร่วม หน้าที่หลักของหม้อแปลงคือการเพิ่มหรือลดแรงดันที่จ่ายให้กับขดลวดปฐมภูมิ

ในอุปกรณ์ชาร์จแบบไม่สัมผัสสำหรับอุปกรณ์มือถือสำหรับแปรงสีฟันไฟฟ้าและในเตาแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีการใช้วิธีการเหนี่ยวนำไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ ข้อเสียในการถ่ายโอนพลังงานด้วยวิธีนี้คือการกระทำที่มีประสิทธิภาพมีขนาดเล็กมาก เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพที่เหมาะสมเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณจะต้องวางไว้ใกล้กันมากและเกือบจะใกล้เคียงกับหลักการที่พวกเขาสามารถโต้ตอบกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวิธีการเหนี่ยวนำจะมีประโยชน์ในการแนะนำปรากฏการณ์ของการกำทอนด้วยไฟฟ้าเข้าสู่ระบบซึ่งจะเพิ่มระยะการส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ ด้วยการเพิ่มของวงจรออสซิลเลชันให้กับวงจรเรโซแนนซ์โดยการกระทำของมันในระดับหนึ่งจะเพิ่มระยะการส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ เพื่อให้เกิดการสั่นพ้องตัวส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณต้องถูกปรับเป็นความถี่ทั่วไปเดียวกัน

ประสิทธิภาพของระบบดังกล่าวสามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้โดยการแก้ไขรูปคลื่นของกระแสควบคุมโดยเบี่ยงเบนไปจากไซน์ไซด์ถึงไซน์ที่ไม่ใช่ไซน์

การถ่ายโอนพลังงานพัลส์จะดำเนินการในหลายรอบและพลังงานที่สำคัญสามารถถ่ายโอนภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวจากวงจร LC หนึ่งไปยังอีกและมีค่าสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ต่ำกว่าโดยไม่ต้องใช้วงจรเรโซแนนท์ รูปร่างของขดลวดไม่เปลี่ยนแปลงและในกรณีใด ๆ พวกเขาเป็นเกลียวแบนหรือโซเลนอยด์ชั้นเดียวกับตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกับพวกเขาจำเป็นต้องปรับแต่งองค์ประกอบที่ได้รับกับความถี่เรโซแนนของเครื่องส่งสัญญาณ

ตามเนื้อผ้าการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยเรโซนันท์ถูกนำมาใช้ในเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ไร้สายของอุปกรณ์มือถือเช่นโทรศัพท์มือถือและการปลูกถ่ายทางการแพทย์เช่นเดียวกับในยานพาหนะไฟฟ้า อุปกรณ์การชาร์จที่มีการแปลใช้การเลือกขดลวดเครื่องส่งสัญญาณที่เฉพาะเจาะจงจากชุดของขดลวดหลายชั้น

ในกรณีนี้ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ทำงานได้ทั้งในแผงวงจรของตัวส่งสัญญาณของเครื่องชาร์จและในวงจรตัวรับของโมดูลชาร์จที่ติดตั้งบนอุปกรณ์ชาร์จเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการส่งและรับพลังงาน เทคโนโลยีของการกำหนดค่านี้เป็นสากลและสามารถใช้ในการชาร์จอุปกรณ์ต่างๆที่มีตัวรับสัญญาณเรโซแนนท์ที่เหมาะสม

เทคนิคของแผนนี้ถูกนำมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของมาตรฐานการชาร์จแบบไร้สาย Qi มาตรฐานนี้มีสองตัวเลือกสำหรับการถ่ายโอนพลังงาน: พลังงานต่ำ - จาก 0 ถึง 5 วัตต์และกำลังปานกลาง - สูงถึง 10 วัตต์ มาตรฐานดังกล่าวได้รับการพัฒนาหลังจากปี 2008 โดย Wireless Power Consortium (WPC) สำหรับการถ่ายโอนพลังงานสูงถึง 4 ซม.

อุปกรณ์ที่รองรับ Qi นั้นรวมถึงเครื่องส่งสัญญาณที่มีขดลวดแบน (อยู่ด้านหลังแผ่น) เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานที่อยู่กับที่และเครื่องรับสัญญาณที่เข้ากันได้ซึ่งติดตั้งอยู่ภายในอุปกรณ์ชาร์จ (เช่นในรูปของขดลวดแบน) Pเมื่อใช้อุปกรณ์ชาร์จอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อจะถูกวางไว้บนแผ่นส่งสัญญาณ ในกรณีนี้จะใช้หลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างขดลวดแบนสองตัวดังเช่นในหม้อแปลง

Qi ใช้ในอุปกรณ์บางอย่างในปัจจุบัน: Apple, Asus, HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Xiaomi, Sony, Yota Devices เป้าหมายของกลุ่มคือการสร้างมาตรฐานเดียวสำหรับเทคโนโลยีการชาร์จแบบเหนี่ยวนำเพื่อให้เครื่องชาร์จไร้สายเป็นคุณสมบัติที่คุ้นเคยของสถานที่สาธารณะเช่นร้านกาแฟสนามบินสนามกีฬา ฯลฯ

การเหนี่ยวนำด้วยคลื่นเสียงด้วยเรโซแนนซ์ยังใช้เพื่ออุปกรณ์พลังงานแบบไร้สายโดยตรงที่ไม่มีแบตเตอรี่อยู่ภายใน เหล่านี้รวมถึงแท็ก RFID และสมาร์ทการ์ดแบบไม่สัมผัส ใช้หลักการที่คล้ายกันสำหรับการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้า ในหม้อแปลงเทสลา - จากวงจรหลัก - ตัวเหนี่ยวนำ - ไปยังตัวสะท้อนที่อยู่ภายใน ในทางกลับกันหม้อแปลงของเทสลาก็ทำหน้าที่เป็นตัวส่งพลังงานไร้สายมีเพียงไฟฟ้าสถิตมากกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า