Kablosuz Güç Aktarımı: Elektrikli araçları yoldayken şarj etmek

By Fouad Sabry

Kablosuz Güç Aktarımı Nedir?

Kabloların yokluğunda elektrik enerjisinin fiziksel bir bağlantı olarak iletimi, çeşitli şekillerde kablosuz güç aktarımı (WPT), kablosuz güç olarak adlandırılır. iletim (WPT), kablosuz enerji iletimi (WET) veya elektromanyetik güç aktarımı (EPT). Gücü kablosuz olarak iletmek için bir sistemde, bir verici cihaz, bir güç kaynağından elde edilen elektrik gücüyle hareket ettirilir. Bu, cihazı zamanla değişen bir elektromanyetik alan üretmeye yönlendirir ve bu da, gücü uzay boyunca bir alıcı cihaza iletir. Alıcı cihaz daha sonra alandan güç çeker ve bunu bir elektrik yüküne besler. Kablosuz güç aktarımı teknolojisi, kablolara ve pillere olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, bir elektronik aygıtın tüm kullanıcıları için taşınabilirliğini, rahatlığını ve güvenliğini artırabilir. Kabloların fiziksel olarak bağlanmasının zor, zararlı veya başka türlü imkansız olduğu durumlarda elektrikli ekipmana güç sağlamak için kablosuz güç iletimini kullanmak yararlıdır.

Nasıl Yararlanacaksınız

(I) Aşağıdaki konular hakkında içgörüler ve doğrulamalar:

Bölüm 1: Kablosuz güç aktarımı

Bölüm 2: Mikrodalga

Bölüm 3 : Elektromanyetik uyumluluk

Bölüm 4: Anten (radyo)

Bölüm 5: Klystron

Bölüm 6: Yakın ve uzak alan

Bölüm 7: Elektronik makaleler dizini

Bölüm 8: Rezonatör

Bölüm 9: Kıvılcım aralıklı verici

Bölüm 10: Döngü anteni

Bölüm 11: Elektrik mühendisliği makaleleri dizini

Bölüm 12: Şebekeye dayalı osilatör

Bölüm 13: Kuplaj (elektronik)

Bölüm 14: Endüktif şarj

Bölüm 15: Dielektrik rezonatör anten

Bölüm 16: WREL (teknoloji)

Bölüm 17: Rezonans endüktif kuplaj

Bölüm 18: Qi (standart )

Ch apt 19: Manyetoquasistatic field

Bölüm 20: Elektrik ve elektronik mühendisliği sözlüğü

Bölüm 21: Tesla bobininin tarihi

(II) Herkese açık yanıtlar üst kablosuz güç aktarımı ile ilgili sorular.

(III) Kablosuz güç aktarımının birçok alanda kullanımına ilişkin gerçek dünyadan örnekler.

(IV) Gelişmekte olan teknolojileri kısaca açıklamak için 17 ek her sektörde 360 ​​derece kablosuz güç aktarımı teknolojisi anlayışına sahip olmak.

Bu Kitap Kimler İçin

Profesyoneller, lisans ve yüksek lisans öğrencileri, meraklılar, hobiler ve her türlü kablosuz güç aktarımı için temel bilgilerin veya bilgilerin ötesine geçmek isteyenler.

• Language: Türkçe
• Publisher: Bir Milyar Bilgili [Turkish]
• Release date: Nov 9, 2022

Book preview

Telif hakkı

Kablosuz Güç Aktarımı Telif Hakkı © 2022 Fouad Sabry tarafından. Tüm Hakları Saklıdır.

Tüm hakları saklıdır. Bu kitabın hiçbir bölümü, yazarın yazılı izni olmaksızın, herhangi bir biçimde veya bilgi depolama ve alma sistemleri de dahil olmak üzere herhangi bir elektronik veya mekanik yolla çoğaltılamaz. Bunun tek istisnası, bir incelemede kısa alıntılar yapabilen bir hakem tarafından yapılır.

Fouad Sabry tarafından tasarlanan kapak.

Bu kitap bir kurgu eseridir. İsimler, karakterler, yerler ve olaylar ya yazarın hayal gücünün ürünleridir ya da kurgusal olarak kullanılır. Gerçek kişilere, yaşayan veya ölülere, olaylara veya mekanlara herhangi bir benzerlik tamamen tesadüfidir.

Bonus

[e-mail] adresine Kablosuz Güç Aktarımı: Elektrikli araçları yoldayken şarj etme konu satırıyla bir e-posta gönderebilirsiniz ve bu kitabın ilk birkaç bölümünü içeren bir e-posta alacaksınız.

Fouad Sabry

1BK web sitesini ziyaret edin

www.1BKOfficial.org

Önsöz

Bu kitabı neden yazdım?

Bu kitabı yazma hikayesi 1989 yılında İleri Düzey Öğrenciler Ortaokulu'nda öğrenciyken başladı.

Şu anda birçok gelişmiş ülkede mevcut olan STEM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) Okulları gibidir.

STEM, öğrencileri dört özel disiplinde (bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik) disiplinlerarası ve uygulamalı bir yaklaşımla eğitme fikrine dayanan bir müfredattır. Bu terim genellikle okullarda bir eğitim politikasını veya müfredat seçimini ele almak için kullanılır. İşgücünün gelişimi, ulusal güvenlik endişeleri ve göç politikası üzerinde etkileri vardır.

Kütüphanede, her öğrencinin herhangi bir kitabı seçmekte ve 1 saat boyunca okumakta özgür olduğu haftalık bir ders vardı. Sınıfın amacı, öğrencileri eğitim müfredatı dışındaki konuları okumaya teşvik etmektir.

Kütüphanede, raflardaki kitaplara bakarken, 5 bölümden oluşan toplam 5.000 sayfalık devasa kitaplar fark ettim. Kitapların adı Teknoloji Ansiklopedisi, etrafımızdaki her şeyi tarif eden,yarı iletkenlere mutlak sıfır, o zamanlar hemen hemen her teknoloji, renkli illüstrasyonlar ve basit kelimelerle anlatıldı. Ansiklopediyi okumaya başladım ve tabii ki haftalık 1 saatlik derste bitiremedim.

Bu yüzden babamı ansiklopediyi satın almaya ikna ettim. Babam hayatımın başında benim için tüm teknoloji araçlarını, ilk bilgisayarı ve ilk teknoloji ansiklopedisini satın aldı ve her ikisinin de kendim ve kariyerim üzerinde büyük etkisi oldu.

Tüm ansiklopediyi bu yılın aynı yaz tatilinde bitirdim ve sonra evrenin nasıl çalıştığını ve bu bilgiyi günlük sorunlara nasıl uygulayacağımı görmeye başladım.

Teknolojiye olan tutkum 30 yıldan daha uzun bir süre önce başladı ve hala yolculuk devam ediyor.

Bu kitap, okuyuculara lisedeyken yaşadığım aynı şaşırtıcı deneyimi verme girişimim olan Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi nin bir parçası, ancak 20. yüzyıl teknolojileri yerine, 21.  yüzyılın gelişmekte olan teknolojileri, uygulamaları ve endüstri çözümleriyle daha çok ilgileniyorum.

Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi 365 kitaptan oluşacak, her kitap tek bir gelişen teknolojiye odaklanacak. Gelişmekte olan teknolojilerin listesini ve endüstriye göre kategorize edilmelerini kitabın sonundaki Çok Yakında bölümünde okuyabilirsiniz.

365 kitap, okuyuculara bir yıllık süre içinde her gün gelişen tek bir teknoloji hakkındaki bilgilerini artırma şansı veriyor.

Giriş

Bu kitabı nasıl yazdım?

Yükselen Teknolojiler Ansiklopedisinin her kitabında, insanların zihinlerinden anında, ham arama içgörüleri elde etmeye çalışıyorum, ortaya çıkan teknoloji hakkındaki sorularını cevaplamaya çalışıyorum.

Her gün 3 milyar Google araması var ve bunların% 20'si daha önce hiç görülmedi. İnsanların düşüncelerine doğrudan bir çizgi gibidirler.

Bazen bu 'Kağıt sıkışmasını nasıl gideririm' şeklindedir. Diğer zamanlarda, yalnızca Google ile paylaşmaya cesaret edebilecekleri can sıkıcı korkular ve gizli özlemlerdir.

Kablosuz Güç Aktarımı hakkında kullanılmayan bir içerik altın madeni fikri keşfetme arayışımda, Google gibi arama motorlarından otomatik tamamlama verilerini dinlemek için birçok araç kullanıyorum, ardından insanlar Kablosuz Güç Aktarımı anahtar kelimesi etrafında soruyorlar.

İnsanların içgörüsü olan bir altın madeni, taze, ultra yararlı içerik, ürün ve hizmetler oluşturmak için kullanabilirim. Sizin gibi nazik insanlar gerçekten istiyor.

İnsan aramaları, insan ruhunda şimdiye kadar toplanan en önemli veri kümesidir. Bu nedenle, bu kitap canlı bir üründür ve tıpkı sizin ve benim gibi, bu yeni ortaya çıkan teknolojiyi merak eden ve bu konuda daha fazla bilgi edinmek isteyen insanlar tarafından sorulan Kablosuz Güç Aktarımı ile ilgili yeni sorular için giderek daha fazla cevapla sürekli güncellenmektedir.

Bu kitabı yazmanın yaklaşımı, insanların Kablosuz Güç Aktarımı etrafında nasıl arama yaptıklarını, kafamın tepesinden düşünmeyeceğim soruları ve sorguları ortaya çıkardıklarını ve bu soruları süper kolay ve sindirilebilir kelimelerle cevapladıklarını daha derin bir anlayış seviyesine getirmek ve kitapta basit bir şekilde gezinmektir.

Bu yüzden, bu kitabı yazmaya gelince, mümkün olduğunca optimize edilmiş ve hedeflenmiş olmasını sağladım. Bu kitabın amacı, insanların Kablosuz Güç Aktarımı hakkındaki bilgilerini daha iyi anlamalarına ve büyütmelerine yardımcı olmaktır. İnsanların sorularını mümkün olduğunca yakından cevaplamaya ve çok daha fazlasını göstermeye çalışıyorum.

İnsanların sahip olduğu soruları ve sorunları keşfetmenin ve onlara doğrudan cevap vermenin ve kitabın içeriğine içgörü, onaylama ve yaratıcılık eklemenin harika ve güzel bir yoludur - hatta sahalar ve teklifler. Kitap, başka türlü ulaşamayacağım zengin, daha az kalabalık ve bazen şaşırtıcı araştırma taleplerini ortaya çıkarıyor. Hiç şüphe yok ki, bu yaklaşımı kullanarak kitabı okuduktan sonra, potansiyel okuyucuların zihinlerinin bilgisini arttırması beklenmektedir.

Bu kitabın içeriğini her zaman taze kılmak için benzersiz bir yaklaşım uyguladım. Bu yaklaşım, arama dinleme araçlarını kullanarak insanların zihinlerini dinlemeye bağlıdır. Bu yaklaşım bana şu konularda yardımcı oldu:

Okuyucularla tam olarak bulundukları yerde tanışın, böylece bir akor vuran ve konuya daha fazla anlayış kazandıran alakalı içerik oluşturabilirim.

Parmağımı sıkıca nabızda tutun, böylece insanlar bu gelişmekte olan teknoloji hakkında yeni yollarla konuştuklarında güncellemeler alabilir ve zaman içindeki eğilimleri izleyebilirim.

İçeriğin alaka düzeyini artıran ve kazanan bir avantaj sağlayan beklenmedik içgörüleri ve gizli nişleri keşfetmek için ortaya çıkan teknoloji hakkında cevaplara ihtiyaç duyan soruların gizli hazinelerini ortaya çıkarın.

Bu kitabı yazmak için yapı taşı aşağıdakileri içerir:

(1) Okuyucuların istediği içerikle ilgili cesaret ve tahminde bulunmak için zaman harcamayı bıraktım, kitap içeriğini insanların ihtiyaç duyduğu şeylerle doldurdum ve spekülasyonlara dayanan sonsuz içerik fikirlerine veda ettim.

(2) İnsanların okumak istedikleri ve bilmek istedikleri şeylere - gerçek zamanlı olarak - ön sıralarda yer almak için sağlam kararlar aldım ve daha az risk aldım ve hangi konuların dahil edileceği ve hangi konuların hariç tutulacağı konusunda cesur kararlar almak için arama verilerini kullandım.

(3) Günlerce ve hatta haftalarca zaman kazanmak için bireysel görüşleri manuel olarak elemek zorunda kalmadan içerik fikirlerini tanımlamak için içerik üretimimi kolaylaştırdım.

İnsanların sadece sorularını cevaplayarak bilgilerini basit bir şekilde artırmalarına yardımcı olmak harikadır.

Bu kitabın yazma yaklaşımının harmanlandığı ve okuyucular tarafından arama motorlarında sorulan önemli soruları izlediği için benzersiz olduğunu düşünüyorum.

Teşekkür

Bir kitap yazmak düşündüğümden daha zor ve hayal edebileceğimden daha ödüllendirici. Bunların hiçbiri prestijli araştırmacılar tarafından tamamlanan çalışmalar olmadan mümkün olmazdı ve halkın bu gelişen teknoloji hakkındaki bilgisini artırma çabalarını kabul etmek isterim.

Özveri

Aydınlanmışlara, olayları farklı gören ve dünyanın daha iyi olmasını isteyenlere göre, statükoya veya mevcut devlete düşkün değiller. Onlarla çok fazla aynı fikirde olmayabilirsiniz ve onlarla daha da fazla tartışabilirsiniz, ancak onları görmezden gelemezsiniz ve onları küçümseyemezsiniz, çünkü her zaman bir şeyleri değiştirirler ... insan ırkını ileriye doğru iterler ve bazıları onları çılgın veya amatör olarak görürken, diğerleri dahi ve yenilikçiler olarak görür, çünkü dünyayı değiştirebileceklerini düşünecek kadar aydınlanmış olanlar, bunu yapan ve insanları aydınlanmaya yönlendirenlerdir.

Epigraf

Kabloların yokluğunda elektrik enerjisinin fiziksel bir bağlantı olarak iletilmesi, kablosuz güç aktarımı (WPT), kablosuz güç iletimi (WPT), kablosuz enerji iletimi (WET) veya elektromanyetik güç aktarımı (EPT) olarak çeşitli şekillerde adlandırılır. Kablosuz olarak güç iletmek için bir sistemde, bir verici cihazı bir güç kaynağından türetilen elektrik gücü ile tahrik edilir. Bu, cihazı zaman içinde değişen bir elektromanyetik alan üretmeye yönlendirir ve bu da gücü uzay boyunca bir alıcı cihaza iletir. Alıcı cihaz daha sonra sahadan güç çıkarır ve bir elektrik yüküne besler. Kablo ve pil ihtiyacını ortadan kaldırarak, kablosuz güç aktarımı teknolojisi, tüm kullanıcıları için bir elektronik cihazın taşınabilirliğini, rahatlığını ve güvenliğini artırabilir  . Fiziksel  olarak kabloların zor, zararlı veya başka bir şekilde imkansız olacağı durumlarda elektrikli ekipmana güç sağlamak için kablosuz güç iletiminin kullanılması yararlıdır.

İçindekiler

Telif hakkı

Bonus

Önsöz

Giriş

Teşekkür

Özveri

Epigraf

İçindekiler

Bölüm 1: Kablosuz güç aktarımı

Bölüm 2: Mikrodalga

Bölüm 3: Elektromanyetik uyumluluk

Bölüm 4: Radyo dalgası

Bölüm 5: Çok düşük frekans

Bölüm 6: Anten (radyo)

Bölüm 7: Klystron

Bölüm 8: Yakın ve uzak alan

Bölüm 9: Elektronik eşyaların indeksi

Bölüm 10: Rezonatör

Bölüm 11: Elektrik mühendisliği makaleleri dizini

Bölüm 12: Döngü anten

Bölüm 13: Izgara daldırma osilatör

Bölüm 14: Kaplin (elektronik)

Bölüm 15: Endüktif şarj

Bölüm 16: WREL (teknoloji)

Bölüm 17: Rezonans endüktif bağlantı

Bölüm 18: Qi (standart)

Bölüm 19: Manyetoyarıstatik alan

Bölüm 20: Elektrik-elektronik mühendisliği sözlüğü

Bölüm 21: Tesla bobininin tarihi

Epilogue

Yazar Hakkında

Çok yakında

Ekler: Her Sektörde Gelişen Teknolojiler

Bölüm 1: Kablosuz güç aktarımı

Kabloların yokluğunda elektrik enerjisinin fiziksel bir bağlantı olarak iletilmesi, kablosuz güç aktarımı (WPT), kablosuz güç iletimi (WPT), kablosuz enerji iletimi (WET) veya elektromanyetik güç aktarımı (EPT) olarak çeşitli şekillerde adlandırılır. Kablosuz olarak güç iletmek için bir sistemde, bir verici cihazı bir güç kaynağından türetilen elektrik gücü ile tahrik edilir. Bu, cihazı zaman içinde değişen bir elektromanyetik alan üretmeye yönlendirir ve bu da gücü uzay boyunca bir alıcı cihaza iletir. Alıcı cihaz daha sonra sahadan güç çıkarır ve bir elektrik yüküne besler. Kablosuz güç aktarımı kavramı, kablo ve pil ihtiyacını ortadan kaldırarak, elektronik cihazların son kullanıcıları için taşınabilirliğini, rahatlığını ve güvenliğini önemli ölçüde artırma potansiyeline sahiptir. Fiziksel olarak kabloların zor, zararlı veya başka bir şekilde imkansız olacağı durumlarda elektrikli ekipmana güç sağlamak için kablosuz güç iletiminin kullanılması yararlıdır.

Yakın alan ve uzak alan, elektriği kablosuz olarak iletme yöntemlerinde kullanılabilecek iki ana sınıflandırmadır. Endüktif kavrama, en sık kullanılan kablosuz teknolojidir; uygulamaları arasında telefonlar ve elektrikli diş fırçaları gibi el tipi cihazların şarj edilmesi, RFID etiketleri, indüksiyonla pişirme ve yapay kalp pilleri veya elektrikli araçlar gibi implante edilebilir tıbbi cihazlarda kablosuz olarak şarj etme veya sürekli kablosuz güç aktarımı bulunmaktadır. Endüktif kavrama, en yaygın kullanılan kablosuz teknolojidir.

Mikrodalgalar gibi elektromanyetik radyasyon ışınları, genellikle güç ışınlaması olarak adlandırılan uzak alan veya radyasyon yöntemlerinde kullanılır. Bu teknikler gücü iletmek için kullanılır.

Kablosuz güç aktarımı ifadesi, elektromanyetik alanların kullanımı yoluyla enerjinin iletilmesi için çeşitli farklı yöntemleri kapsayan bir şemsiye kelimeyi ifade eder. Gelen gücü salınımlı bir elektromanyetik alana dönüştürmek için vericide bir tür anten cihazı kullanılır. Burada anten terimi genel anlamda kullanılmaktadır; manyetik alan üreten bir tel bobinine, elektrik alanı üreten metal bir plakaya, radyo dalgaları yayan bir antene, ışık üreten bir lazere veya bunların herhangi bir kombinasyonuna atıfta bulunabilir. Alıcıda, sinyali iletmek için kullanılana benzer bir anten veya bağlantı cihazı, salınımlı alanları bir elektrik akımına dönüştürür. Dalga boyunu etkileyen frekans, yayılan dalgaların türünü tanımlamada çok önemli bir faktördür.

Kablosuz güç teknolojileri, radyo gibi kablosuz iletişim cihazlarıyla aynı alanları ve dalgaları kullandığından, kablosuz güç teknolojilerinin mesafe açısından kablosuz iletişim teknolojilerinden daha fazla sınırlamaya sahip olacağı öngörülmektedir.

Kablosuz bilgilerin iletimi veya alımı, kablosuz güç aktarımı kullanılarak çalıştırılabilir. Kablosuz destekli iletişim terimi bu tür bir iletimi (WPC) ifade eder. Toplanan güç, kablosuz bilgi vericileri (SWIPT) tarafından ihtiyaç duyulan gücü sağlamak için kullanıldığında ağ, Eşzamanlı Kablosuz Bilgi ve Güç Aktarımı ağı olarak adlandırılır; Elektronlar gibi maddedeki yüklü parçacıklar, elektrik ve manyetik kuvvetlerin oluşturulmasından sorumludur. Sabit kalan bir yükün etrafındaki bölgede elektrostatik bir alan üretilir. Genellikle doğru akım veya DC olarak bilinen sabit bir yük akışı, etrafındaki her yerde statik olan bir manyetik alan üretecektir. Yukarıdaki alanlar enerji içerir, ancak statik oldukları için güç taşıyamazlar. Bununla birlikte, zamanla değişen alanlar güç taşıyabilir. Değişen elektrik ve manyetik alanlar, bir teldeki elektronların alternatif akımında (AC) bulunanlar gibi hızlanan elektrik yükleri mevcut olduğunda çevredeki alanda üretilir. Bu alanlar zaman değişkenliği gösterir. Bu alanlar, elektronların ileri geri hareket etmesine neden olacak bir alıcı anten deki elektronlara salınımlı basınçlar uygulama potansiyeline sahiptir. Bunlar, gerekirse bir yüke elektrik sağlayabilen alternatif akım örnekleridir.

Bir anten cihazındaki hareketli elektrik yüklerini çevreleyen salınımlı elektrik ve manyetik alanlar arasında,  antenden Dmesafesine bağlı olarak ayırt edilebilecek iki ayrı alan vardır.

Bu çeşitli alanlarda, alanlar çeşitli özellikler sergiler, Ek olarak, güç iletimi sürecinde çeşitli yöntemler ve aparatlar kullanılır:

Yakın alan veya ışınımsal olmayan bölge – Bu, antenin yaklaşık 1 dalga boyu (λ) içindeki alan anlamına gelir.

alanların katlanarak küçülmeye devam etmesine rağmen.

Sonuç olarak, yakın alan cihazlarının çeşitliliği geleneksel olarak iki gruba ayrılır:

Kısa menzil – yaklaşık bir anten çapına kadar: D aralığı ≤ Dkarıncası.

Bu, geleneksel rezonans olmayan kapasitif veya endüktif kaplinin kullanılabilir miktarda elektrik iletebileceği aralıktır.

Orta menzil – anten çapının 10 katına kadar: D aralığı ≤ 10 Dkarınca.

Büyük göreceli mesafede, elektrik ve manyetik alanların yakın alan bileşenlerinin, yarı-statik salınımlı dipol alanlarına neredeyse eşdeğer olduğu düşünülebilir.

Bu alanlar mesafe küpü ile azalır: (D aralığı / Dkarınca) - on yılda 3 veya 60 dB.

Başka bir deyişle, eğer birbirinden uzaksa, iki anten arasındaki mesafeyi iki katına çıkarmak, alınan gücün 2⁶ = 64 faktörü azalmasına neden olur.

Sonuç olarak, anten cihazı Dkarıncasının çapının birkaç katı içinde endüktif ve kapasitif kavrama kullanılarak yalnızca kısa mesafelerde güç iletimi gerçekleştirilebilir.

Maksimum radyasyon çıkışının yalnızca dipol antenler yayılma yönüne dik bir yönde hizalandığında gerçekleştiği ışınımsal bir sistemin aksine, akustik bir sistemin maksimum radyasyon çıkışı ancak elde edilebilir, Dipol alanları söz konusu olduğunda, en büyük bağlantı miktarı dipoller uzunlamasına hizalandığında gerçekleşir.

Endüktif kaplinde (elektromanyetik indüksiyon ve bobinler arasındaki karşılıklı endüktans, geometrilerine ve aralarındaki mesafeye bağlıdır. M {\displaystyle D_{\text{range}}}

Yaygın olarak kullanılan bir liyakat rakamı, bağlantı katsayısıdır. {\displaystyle k\;=\;M/{\sqrt {L_{1}L_{2}}}}

Bu boyutsuz parametre, L2 açık devre yapıldığında alıcı bobininden geçen verici bobinden geçen manyetik akının fraksiyonuna eşittir. L1 L2

İki bobin aynı eksende ise ve birbirine yakınsa, böylece gelen tüm manyetik akı geçer ve bağlantı verimliliği% 100'e yaklaşır. L1 L2 k=1

Bobinler ne kadar ayrı olursa, aralarında o kadar fazla boşluk olur, ilk bobin tarafından üretilen ve ikinci tarafından alınmayan manyetik alanın oranı o kadar büyük olur ve daha düşük ve bağlantı verimliliği, büyük mesafelerle ayrıldığında sıfıra yaklaşır. k

Bağlantı verimliliği ve aktarılan güç kabaca . k^2

Yüksek verimlilik seviyelerine ulaşmak için, Bobinler birbirine oldukça yakın olmalı, bobin çapının bir kısmı , Bununla birlikte, ağırlıkları ve boyutları nedeniyle, küçük kablosuz cihazlar neredeyse her zaman hava çekirdekli bobinler kullanır. {\displaystyle D_{\text{ant}}}

Sıradan bir endüktif kaplin sisteminin bobinleri, yalnızca birbirlerine nispeten yakın olduklarında, daha spesifik olarak komşu olduklarında yüksek verimlilik elde edebilirler. Günümüzün endüktif sistemlerinin çoğu, bu bölümde daha ayrıntılı olarak tartışılacak olan rezonans endüktif kuplajdan yararlanmaktadır. Bu tür endüktif kaplin, rezonans devreleri kullanarak verimliliği arttırır. Bu, daha büyük mesafelerde yüksek verimliliklere ulaşma kabiliyeti açısından rezonans olmayan endüktif kuplajdan daha üstündür.

Rezonans endüktif kuplaj, Rezonans endüktif kuplaj olarak da bilinir, Her rezonans devresi, bir kapasitöre, kendinden rezonanslı bir bobine veya kendi iç kapasitansına sahip başka bir tür rezonatöre bağlı bir tel bobinden oluşur. Her ikisi de aynı frekansta aynı anda rezonansa girecek şekilde ayarlanır. Titreşimli bir ayar çatalının aynı perdeye ayarlanmış uzak bir çatalda sempatik titreşime neden olabileceği bir şekilde, bobinler arasındaki rezonans, güç iletiminin yanı sıra kuplajın da önemli ölçüde artırılması potansiyeline sahiptir.

20. yüzyılın başlarında, Nikola Tesla kablosuz güç iletimi alanındaki ilk araştırmalardan bazılarını gerçekleştirdi. Bu çalışmalar sırasında Tesla, rezonans kuplajının ilk keşfini yaptı, Elektrik bağlantısı olarak da bilinen kapasitif kaplinde, güç elektrik alanları vasıtasıyla iki elektrot (bir anot ve bir katot) arasında aktarılır. Bu elektrotlar, gücün iletilmesine izin veren bir kapasitans üretir. Kapasitif kaplin, elektrikli kaplin olarak da bilinir.

Önemli miktarda güç aktarmak için elektrotlarda bulunması gereken çok yüksek voltajlar tehlikeli olabileceğinden, kapasitif kavrama sadece az güç kullanan birkaç uygulamada gerçekçi bir şekilde kullanılmıştır, Kullanılan iki farklı devre türü vardır:

Enine (bipolar) tasarım:

Uzunlamasına (tek kutuplu) tasarım:

Menzil, kapasitif kavrama ile birlikte rezonans kullanılarak da arttırılabilir. Nikola Tesla, 20. yüzyılın başında rezonans endüktif ve kapasitif kavrama ile deneyler yapan ilk kişiydi.

Bir elektrodinamik kablosuz güç aktarımı (EWPT) sisteminin düzgün çalışması için mekanik olarak rezonanslı veya dönen kalıcı mıknatısla donatılmış bir alıcı gereklidir.

biyomedikal implantların kablosuz olarak şarj edilmesinde kullanım potansiyeli sergilemek ve bu konuda umut vaat etmek.

Benzer rezonans frekanslarına sahip EWPT cihazları için, Önemli bağlantı katsayısı, verici ve alıcı olarak işlev gören cihazlar arasında aktarılan ve gösterilen güç miktarının belirlenmesinde belirleyici bir role sahiptir. k

Aynı rezonans frekanslarına sahip bağlı rezonatörlere uygulandığında, verici ve alıcı arasında meydana gelen üç farklı kablosuz güç iletim rejimi vardır: az bağlanmış, birleştirilmiş ve bağlanmamış, kritik olarak bağlanmış ve çok bağlı olan rejimler.

Kritik bağlantı katsayısı, az bağlanmış bir rejimden ( ) kritik kuplajlı rejime yükseldikçe, optimum voltaj kazancı eğrisi büyüklükte büyür (alıcıda ölçülür) ve zirve ve daha sonra aşırı bağlı rejime girdiğinde ve daha sonra zirvenin ikiye bölündüğü zaman zirveye ulaşır. {\displaystyle kk_{crit}}

Güç, bu yaklaşımla, biri vericide diğeri alıcıda bulunan iki döner armatür arasında aktarılır. Bu armatürler birbirleriyle senkronize olarak döner ve armatürler üzerinde bulunan kalıcı mıknatıslar tarafından üretilen manyetik bir alanla birbirine bağlanır. Ayrı bir elektrik jeneratörünü döndürerek veya alıcı armatürünün kendisini bir jeneratördeki rotor olarak kullanarak, alıcı armatürü yükü sürmek için güç üretir. Bu iki yoldan biriyle gerçekleştirilebilir.

Bu aparatın, elektrikli otomobillerin doğrudan dokunmadan şarj edilmesi için endüktif güç iletimine alternatif olarak hizmet edebileceği öne sürülmüştür.

Oruganti ve ark., Zenneck tipi dalgaları kullanan yeni bir sistem biçimi sundular. Araştırmalarında, yazarlar Zenneck dalga tipi dalgaları düz metal-hava arayüzlerinde uyarmanın ve gücü metal bariyerlerden geçirmenin mümkün olduğunu gösterdiler. Bunun amacı, metal-hava arayüzünde lokalize bir yük salınımını uyarmaktır ve bu işlem tarafından üretilen modlar metal-hava arayüzü boyunca yayılacaktır.

Uzak alan teknolojileri, genellikle kilometrenin katları olarak ölçülen ve mesafe cihazın çapından (çaplarından) çok daha büyük olduğunda ortaya çıkan daha geniş aralıklara ulaşabilir. Yüksek yönlülüklü antenler veya iyi kolimasyonlu lazer ışığı tarafından bir enerji demeti üretilebilir ve bu enerji demeti alıcı bölgenin konturlarına uyacak şekilde kalıplanabilir. Kırınım, antenler tarafından elde edilebilecek en yüksek yönlülüğe fiziksel bir kısıtlama getirir.

Genel olarak, enerji iletimi için en uygun elektromanyetik radyasyon türleri, lazerlerden gelen görünür ışık ve özellikle amaç için geliştirilen antenlerden gelen mikrodalgalardır.

Verici ve alıcı arasındaki mesafe, dalga boyu ve kırınım sınırı olarak da bilinen Rayleigh kriteri, bileşenlerin boyutları üzerinde etkili olabilecek faktörlerdir. Bu faktörlerin tümü, lazerler için de geçerli olan standart radyo frekansı anten tasarımında kullanılır. Diyafram açıklığından keyfi bir mesafede yaklaşık bir nokta boyutu oluşturmak için Airy'nin kırınım sınırını kullanmak da yaygın bir uygulamadır. Daha kısa dalga boylarına (daha yüksek frekanslara) sahip elektromanyetik radyasyon, daha uzun dalga boylarına (daha düşük frekanslar) sahip radyasyondan daha az kırınıma maruz kalır. Örnek olarak, mavi bir lazer, kırmızı bir lazerden daha az kırınıma maruz kalır.

Başlangıçta görüntü çözünürlüğüne uygulanmış olmasına rağmen, Rayleigh sınırı (Abbe kırınım sınırı olarak da bilinir) tersine görülebilir ve herhangi bir elektromanyetik dalganın (mikrodalga veya lazer ışını gibi) ışınlanmasının (veya yoğunluğunun), ışın diyafram açıklığı boyutuyla ters orantılı minimum bir hızda mesafe boyunca uzaklaştıkça azaltılacağını belirtir. Başlangıçta görüntü çözünürlüğüne uygulanmış olmasına rağmen, Rayleigh sınırı ters olarak görüntülenebilir. Bir verici antenin açıklığının veya bir lazerin çıkış açıklığının radyasyonun dalga boyuna oranı, radyasyonun dar bir ışında odaklanabileceği dereceyi belirler.

Mikrodalgaları kullanarak güç ışınlaması, lazerlerden daha etkili olma potansiyeline sahiptir, çünkü toz veya sis gibi aerosoller tarafından üretilebilecek atmosferik zayıflamaya karşı daha az hassastır.

Sürecin bu aşamasında, güç seviyeleri, önce yukarıda tartışılan faktörlerin birleştirilmesi ve daha sonra antenin özelliklerinin neden olduğu kazanç ve kayıpların yanı sıra radyasyonun içinden geçtiği ortamın şeffaflığı ve dağılımı eklenerek belirlenir. Bir bağlantı bütçesinin hesaplanması, bu özel işleme verilen addır.

Elektromanyetik radyasyonun daha kısa dalga boylarıyla, genellikle mikrodalga bölgesinde, radyo dalgaları yoluyla güç iletimi daha yönlendirilebilir ve daha uzun mesafeli güç ışınlamasına izin verilebilir. Bu, mikrodalgaların kullanılmasıyla mümkün olmaktadır. Daha kısa dalga boylarının kullanılması, bu boyutlarda biraz azalmaya izin verir; Bununla birlikte, daha kısa dalga boyları kullanıldığında hava emiliminden ve yağış veya su damlacıkları ile ışın blokajından kaynaklanan girişim olasılığı vardır. İnceltme dizisinin laneti olarak bilinen bir fenomen nedeniyle, birden fazla küçük uydunun ışınlarını birleştirerek daha dar bir ışın üretmek mümkün değildir.

Yeryüzünde topraklanmış uygulamalar için, 10 kilometre çapında geniş bir yüzey alanına sahip bir alıcı dizisi sayesinde insan elektromanyetik maruz kalma güvenliği için belirtilen düşük güç yoğunluğunda çalışmaya devam ederken Geniş genel güç seviyeleri kullanılabilir.

10 km çapında bir alana dağılmış 1 mW /cm2'lik bir insan güvenli güç yoğunluğu, 750 megawatt'lık toplam güç seviyesine karşılık gelir.

Bu, çağdaş elektrik santrallerinin çoğunda bulunabilecek güç seviyesidir.

Karşılaştırma için, ideal koşullar altında ve gündüz saatlerinde, karşılaştırılabilir ölçekte bir güneş PV çiftliğinin güç çıkışı kolayca 10.000 megawatt'ı (yuvarlak) aşabilir.

II. Dünya Savaşı'ndan sonra, boşluk magnetronları olarak bilinen yüksek güçlü mikrodalga yayıcılar geliştirildiğinde, gücü iletmek için mikrodalgaların kullanılması olasılığı üzerine çalışma yapıldı. Bu yüksek güçlü mikrodalga yayıcılar geliştirildi. 1964 yılına gelindiğinde, mikrodalgalarla çalışan küçük bir helikopter kullanılarak bir gösteri gerçekleştirildi. Bir kilometre mertebesindeki mesafeler bu teknikler kullanılarak kapatılabilir.

Mikrodalga dönüşüm verimliliğinin, test koşulları altında bir metre boyunca yaklaşık% 54 olduğu ölçülmüştür.

LED'lere benzer mikrodalga yayıcıların, Gunn veya IMPATT diyotları gibi negatif dirençten yararlanılarak çok yüksek kuantum verimlilikleriyle yaratılmış olması nedeniyle 24 GHz'e bir geçiş önerilmiştir. Bu, bu frekansı kullanarak kısa menzilli bağlantılar kurmayı mümkün kılacaktır.

2013 yılında, mucit Hatem Zeine, 30 feet'e kadar elektrik gücü sağlayabilen fazlı dizi antenleri kullanarak kablosuz güç iletiminin fizibilitesini kanıtladı. WiFi'ye benzer şekilde, aynı radyo frekanslarında çalışır. 6 metreye (20 fit) kadar olan mesafelerde, Wi-Fi sinyallerinin pilsiz sıcaklık ve kamera sensörlerine güç sağlayabileceği gösterilmiştir. Ek olarak, nikel-metal hidrit ve lityum-iyon madeni para hücreli pilleri 8,5 metreye (28 fit) kadar bir mesafede kablosuz olarak damlatmak için Wi-Fi kullanmanın mümkün olduğu gösterilmiştir.

Kablosuz gücün ilk orta saha radyo frekansı (RF) vericisine 2017 yılında Federal İletişim Komisyonu (FCC) tarafından sertifika verildi.

Spektrumun görünür kısmına (0.2 ila 2 mikrometre) daha yakın bulunan elektromanyetik radyasyon durumunda, elektriğin daha sonra alınan ve fotovoltaik hücrelere (güneş pilleri) odaklanan bir lazer ışınına dönüştürülmesi yoluyla güç aktarmak mümkündür.

Küçük bir ışın kesit bölgesinin uzun mesafeler boyunca iletilmesi, kolimasyonlu monokromatik dalga cephesi yayılım tekniği ile mümkün kılınmıştır. Bunun bir sonucu olarak, verici ile alıcı arasındaki mesafe arttığında az miktarda veya hiç güç kaybı olmaz.

Katı hal lazerleri, küçük boyutlarından dolayı, çeşitli mallara entegre edilebilir.

Wi-Fi ve cep telefonları gibi önceden var olan radyo iletişiminin neden olduğu radyo frekanslarıyla parazit olmayacaktır.

Erişim kontrolü: Sadece lazer tarafından vurulan alıcılar güç alacaktır.

Dezavantajları şunlardır:

Lazer radyasyonundan ne pahasına olursa olsun kaçınılmalıdır. Düşük güç seviyeleri, yeterli bir güvenlik sistemi yoksa insanlarda ve diğer hayvanlarda körlüğe neden olabilir. Yüksek güç seviyelerinin neden olduğu lokalize, yoğun ısıtma ölümcül olabilir.

Elektriği ışığa dönüştürmek için sadece sınırlı bir kapasite vardır. Fotovoltaik hücreler mutlak zirvelerinde sadece yüzde 40-50'lik bir verimliliğe ulaşabilirler.

Atmosfer tarafından emilimin yanı sıra bulutlar, sis, yağmur ve benzeri şeylerin neden olduğu emilim ve saçılma, yüzde yüze varan kayıplara neden olabilir.

Her zaman önünüzdeki hedef hakkında net bir görüşe sahip olmanızı gerektirir. (Lazer ışığı, doğrudan alıcıya vurulmaya alternatif olarak bir optik fiber üzerinden yönlendirilebilir.) Fiber üzerinden güç teknolojisi kavramı daha sonra öne sürülür.)

Lazer 'powerbeaming' kavramı askeri silahlarda kullanılmak üzere araştırıldı. Bir lazer ışını sisteminin kullanılmasıyla, bu kavram kanıtı periyodik şarj yapmanın mümkün olduğunu kanıtlar.

Çin Bilimler Akademisi'ne bağlı araştırmacılar tarafından taşınabilir cihazları veya insansız hava araçlarını (İHA) kablosuz olarak şarj etmek için çift dalga boylu bir lazer kullanmak için bir kavram kanıtı oluşturulmuştur.

Atmosferik plazma kanallarının bağlantısı ile ilgili olarak, Elektrik iletimi, iki elektrot arasında enerji iletimini kolaylaştırmak için iyonize hava yoluyla gerçekleşir.

Lazerden gelen enerji, atmosferin dielektrik bozulma voltajını düşürmeye yardımcı olur ve aşırı ısınmış hava, atmosferi daha az yalıtkan hale getirir, bu da hava filamentinin yoğunluğunu ( ) azaltır. p

Güç toplama veya enerji süpürme olarak da bilinen enerji hasadı, ortam enerjisinin çevreden elektrik enerjisine dönüştürülmesini ifade eden bir işlemdir. Bu, kablosuz güç bağlamında yapılır ve birincil amacı, küçük özerk kablosuz elektronik cihazlara güç sağlamaktır.

19. yüzyıl, önemli bir teorik ilerlemenin yanı sıra, elektrik enerjisinin olası iletimi konusunda rakip hipotezlerin olduğu bir zamandı.

1826'da André-Marie Ampère, akım ve mıknatıslar arasında bir bağlantı keşfetti.

1831'de Michael Faraday, zamanla değişen bir manyetik akı mevcut olduğunda bir akımı bir iletken döngüden geçiren elektromotor kuvveti açıklamak için kullandığı indüksiyon teorisini geliştirdi.

Çok sayıda yenilikçi ve deneyci, elektrik enerjisinin tellere ihtiyaç duymadan iletildiğini bağımsız olarak fark etti, 1890 yılından sonra, mucit Nikola Tesla, şimdi Tesla bobinleri olarak bilinen kıvılcım uyarılı radyo frekansı rezonans transformatörlerini kullanarak endüktif ve kapasitif bağlantı yoluyla gücün iletimi üzerine deneyler yaptı. Bu transformatörler yüksek alternatif akım voltajları oluşturdu.

Bunu takiben, Tesla, elektriği geniş mesafelerden doğrudan evlere ve endüstrilere aktarabileceğini düşündüğü kablosuz bir güç dağıtım sistemi kurmaya devam etti. Başlangıçta, Mahlon Loomis'ten fikir alıyormuş gibi görünüyordu, 1901 yılına yakın, New York, Shoreham'da büyük bir yüksek voltajlı kablosuz elektrik santrali inşa etmek için çaba sarf etti. Bu istasyon şimdi Wardenclyffe Kulesi olarak biliniyor. Ancak, 1904 yılına gelindiğinde, finansman kurudu ve tesis asla bitmedi.

Transformatörün 1800'lerde icadından bu yana, komşu tel bobinleri arasındaki endüktif güç aktarımı, yaratılacak ilk kablosuz güç iletim teknolojilerinden biri olmuştur. 1900'lerin başından beri (1975), indüksiyonlu ısıtma kullanılmaktadır. 1990'lı yıllara gelindiğinde, yakınlık kartlarında ve temassız akıllı kartlarda kullanılıyordu.

Son birkaç on yılda, cep telefonları, tabletler ve dizüstü bilgisayarlar gibi taşınabilir kablosuz iletişim aygıtlarının çoğalması, orta sınıf kablosuz güç ve şarj teknolojisinin gelişimini sağlamıştır. Bu teknoloji, bu cihazların şarj olurken duvar fişlerine bağlanma ihtiyacını ortadan kaldırmayı amaçlamaktadır.

II. Dünya Savaşı'ndan önce, Brown'un çalışmasının finanse edildiği kablosuz güç iletimi alanında çok fazla ilerleme kaydedilmedi. Sabit Yüksek İrtifa Röle Platformu (SHARP), 1987 yılında Kanada İletişim Araştırma Merkezi tarafından inşa edilen küçük bir prototip uçaktı. Amacı, telekomünikasyon verilerini dünyadaki siteler arasında bir iletişim uydusununkine benzer şekilde aktarmaktı. Bir rektenna tarafından tahrik edildi ve uzun bir süre havada kalan 21 kilometre (13 mil) yüksekliğe kadar uçma yeteneğine sahipti. 1992 yılında, Kyoto Üniversitesi'nden bir grup araştırmacı, MILAX (MIcrowave Lifted Airplane eXperiment) olarak bilinen daha sofistike bir araç yarattı.

2003 yılında NASA, lazerlerle çalışan ilk uçağı başarıyla kullandı. Minyatür model uçağın motoru, yer tabanlı bir lazerden gelen kızılötesi ışık demetinden fotoseller tarafından üretilen enerji tarafından tahrik edilirken, bir kontrol sistemi lazerin her zaman uçağa odaklanmasını sağladı.

{Bölüm 1'i Sonlandır}

Bölüm 2: Mikrodalga

Mikrodalga olarak bilinen elektromanyetik radyasyon, sırasıyla 300 MHz ve 300 GHz arasında değişen frekanslara karşılık gelen yaklaşık bir metreden bir milimetreye kadar değişen dalga boylarına sahiptir.

Her koşulda, Tüm SHF spektrumu, 3 ila 30 GHz arasında, mikrodalgalara veya en az 10 ila 1 cm) dahil edilir.

Mikrodalga spektrumundaki frekanslara kendi IEEE