Почему мы не используем беспроводное электричество сегодня?

Я читал о Николае Тесле сегодня (через Овсянка ) и читал о башне Варденклиффа, которая (среди прочего) была предназначенный для передачи электроэнергии по беспроводной сети. Простите наивность вопроса, но если технологии, способные передавать электрический ток по беспроводной сети, были изобретены более 100 лет назад, почему бы нам не использовать беспроводное электричество в наши повседневные жизни сегодня? Другими словами, почему мы должны физически подключать наши электрические устройства (телефоны /компьютер и т. Д.), Если есть такая вещь, как беспроводное электричество? Если это вопрос эффективности /стоимости, то я бы предположил, что некоторые богатые люди все равно не возражают платить дополнительно, с учетом отходов, для дополнительного удобства.

Пожалуйста, объясните в терминах непрофессионала (хотя достаточно простого ответа).

43 голоса | спросил n00b 17 PM00000080000000831 2012, 20:57:08

5 ответов


37

Я использую беспроводное электричество каждый день.

В моей зубной щетке:

зубная щетка

И в моем мобильном телефоне:

qi phone

Метод, используемый в моих устройствах, называется Индуктивная зарядка . Я больше об этом расскажу в своем ответе на этот вопрос . Это самая распространенная и наиболее практичная форма передачи энергии по беспроводной сети в настоящий момент. Но, как отмечали многие комментарии, это считается ближней полевой трансмиссией. И с эффективным диапазоном в несколько миллиметров, это very рядом с полем.

количество переданной энергии и эффективность передачи могут быть увеличены вполне бит (хотя он все еще считается близким к полю), добавляя конденсатор к каждой из катушек индуктивности и настраивая результирующие сети RLC на высокий коэффициент Q на той же (резонансной) частоте. Команда из MIT провела исследование использования индуктивного резонанса в качестве беспроводной мощности системы передачи.

резонансная индукционная подзарядка

С тех пор исследователи создали компанию WiTricity для дальнейшего развития технологии. Хотя они до сих пор не вывели товар на коммерческий рынок, они сделали несколько впечатляющих демонстраций

  

Термин WiTricity использовался для проекта, который проводился в Массачусетском технологическом институте, возглавлял   Марин Сольядж в 2007 году. Исследователи Массачусетского технологического института успешно   продемонстрировала возможность беспроводной беспроводной лампы мощностью 60 Вт,   используя две 5-оборотные медные катушки диаметром 60 см (24 дюйма), которые составляли 2 м   (7 футов), при примерно 45% эффективности. Катушки были разработаны для   резонировать вместе на частоте 9,9 МГц (длина волны 30 м) и были ориентированы   вдоль той же оси. Один из них был индуктивно подключен к источнику питания,   а другой - лампочке. Настройка включала лампочку, даже когда   прямая видимость была заблокирована с помощью деревянной панели. Исследователи   были способны подавать 60-ваттную лампочку при примерно 90% эффективности при   расстояние 3 фута. Исследовательский проект был выделен в частную   компании, также называемой WiTricity.

Важно отметить, что расстояние между передатчиком и приемником играет решающий фактор в определении того, сколько энергии может быть надежно передано. Как видно из этой статьи , основанной на проекте MIT, распад напряжения по отношению к расстоянию между катушками экспоненциальный:

экспоненциальный распад

Но существует много других методов , таких как микроволновая печь и лазер, которые способны значительно увеличить расстояния. Однако эти методы очень ориентированы и поэтому применимы в гораздо меньшей области, чем предлагаемая Тесла башня Варденклиффа, которая была бы всенаправленной. При реализации одного из этих методов необходимо учитывать и другие факторы:

  

Микроволновая печь:

     

Передача энергии по радиоволнам может быть более направленной,   обеспечивая более сильное синусоидальное излучение с более короткой длиной волны   электромагнитное излучение, как правило, в микроволновом диапазоне.rectenna может использоваться для преобразования энергии СВЧ в   электричество. Эффективность преобразования Rectenna, превышающая 95%, была   понял. Было предложено силовое излучение с использованием микроволн   передача энергии с орбитальных спутников солнечной энергии на Землю   и сияние мощности на орбиту, выходящее на орбиту, было   считается.
  ...
  Для применений с землей большой площадью 10 км   массив позволяет использовать большие уровни мощности во время работы при   низкая плотность мощности, предложенная для электромагнитного воздействия человека   безопасность. Плотность энергии человека 1 мВт /см2, распределенная по 10   км, соответствует общему уровню мощности 750 мегаватт. Эта   это уровень мощности, обнаруженный во многих современных электростанциях.
  ...
  Хорошо зарекомендовала себя беспроводная передача высокой мощности с использованием микроволн.   Эксперименты в десятках киловатт были проведены в Голдстоуне   в Калифорнии в 1975 году и совсем недавно (1997 год) в Гранд-Бассине   Остров Реюньон. Эти методы достигают расстояний порядка   км.

     

Лазерная

     

Преимущества передачи энергии на основе лазера по сравнению с другими беспроводными   методы:

     
  1. коллимированное монохроматическое распространение волнового фронта позволяет обладать узким поперечным сечением пучка для передачи энергии на больших расстояниях.
  2.   
  3. компактный размер полупроводниковых диодов твердотельных лазеров-фотоэлектрических полупроводников вписывается в небольшие продукты.
  4.   
  5. нет радиочастотных помех для существующей радиосвязи, таких как Wi-Fi и сотовые телефоны.
  6.   
  7. контроль доступа; только приемники, освещаемые мощностью приема лазера.
  8.   

Его недостатки:

     
  1. Лазерное излучение опасно, даже при низких уровнях мощности он может ослепить людей и животных, а при высоких уровнях мощности он может убить   локальное обогревание мест.
  2.   
  3. Конверсия на свет, например, с помощью лазера, неэффективна.
  4.   
  5. Преобразование обратно в электричество неэффективно, при этом фотогальванические элементы достигают 40% -ной эффективности 50%. (Обратите внимание, что эффективность преобразования   является более высоким с монохроматическим светом, чем при инсоляции   солнечные панели).
  6.   
  7. Атмосферное поглощение, поглощение и рассеяние облаками, туманом, дождем и т. д. вызывает потери, которые могут достигать 100% потерь
  8.   
  9. Как и для микроволнового излучения, этот метод требует прямой видимости с целью.
  10.   

И, конечно, существует «нарушенный заряд земли и воздуха», используемый Теслой. Что касается системы Tesla, она закрылась, потому что закончилось финансирование и акции рынок разбился . Что касается того, почему это не испробовалось с тех пор, это связано прежде всего с тем, что такая система не может быть строго измерена. Поэтому энергетические компании не могли взимать плату за использование и зарабатывать много денег. Без способа монетизации технологии инвестиции в исследования и разработки никогда не будут сделаны. Так или иначе, это теория (заговор). Хотя есть многие другие причины , почему это метод является либо неосуществимым, либо просто откровенным не будет работать.

Я не мог найти статью с окончательными цифрами относительно эффективности. Но я полагаю, что эффективность является основной причиной, по которой вы не видите эту технологию в более широком распространении. Тем не менее, он существует, люди, подобные мне (читай: не богатые), имеют к нему доступ, и он работает достаточно хорошо.

Edit:

Я нашел пример из практики , сделанный Wireless Power Consortium, создатели зарядного устройства qi для моего телефона, в котором говорится (внимание мое):

  

В этом разделе мы сравниваем общую потребляемую мощность в 5-летнем   Период

     

Пример:

     

Средняяэффективность системы беспроводной зарядное устройство N sys-wireless = 0.50 (50%)

     

Средняя эффективность системы проводного адаптера питания N sys-wired = 0,72 (72%)   Предположим, что средняя зарядная мощность составляет 2 Вт.

Таким образом, проводная часть их системы имеет эффективность 72%, а беспроводная часть - 50%. Это использует индуктивный метод, когда катушки находятся на расстоянии нескольких миллиметров друг от друга. Сравните это с WiTricity от Joel, который утверждает эффективность 40% на 2 метра.

Фактор дополнительных затрат, связанных с дополнительной циркуляцией и компонентами для беспроводной системы, по сравнению со стоимостью длины медного провода, и вы можете видеть, почему перенос беспроводной передачи на большие расстояния по-прежнему считается нецелесообразным для массового использования рынка.

ответил embedded.kyle 17 PM00000090000001131 2012, 21:52:11
10

Если вы излучаете энергию сферически (равную во всех направлениях), мощность, полученная на другом конце, будет пропорциональна проценту сферы, покрываемой приемником. Чем дальше вы получаете, тем меньше энергии вы захватываете для антенны того же размера, пропорциональной 1 /r ^ 2. Остальная энергия теряется в свободном пространстве. Разумеется, это очень упрощенная модель. Если вы знаете, где находится ресивер, вы должны сделать передатчик направленным, использовать резонанс и т. Д., Но вы получите эту идею. Беспроводная энергия не волшебным образом находит свой путь к вашему приемнику со 100% -ной эффективностью. Кроме того, у вас есть схема преобразования мощности, которая также не эффективна на 100%.

Если send & получают миллиметры друг от друга, а уровни мощности низки, как в зубной щетке или док-станции для телефона, тогда эффективность является допустимой, а потерянная мощность не стоит дорого. Зубная щетка покрывает только гроши в год, чтобы сохранить заряд, поэтому стоит потратить на нее дополнительные затраты энергии на водонепроницаемость продукта для ванной комнаты. Прокладка под вашим электромобилем, передающая тысячи ватт над футом дорожного просвета, будет тратить десятки долларов в месяц на стоимость энергии по сравнению с подключением. Пытаясь запустить сушилку для белья прямо от электрической башни компании на вершине холма, просто не сработает.

Мы пока можем видеть, что беспроводная или окружающая среда становятся популярными для крошечных встроенных устройств, таких как микроконтроллер с низким энергопотреблением, который контролирует что-то. Если потребляемая мощность микроконтроллера становится достаточно низкой, она может непрерывно работать от крошечной панели солнечных батарей, катушки провода, как в значке RFID, пьезоэлектрическом устройстве или так далее. Энергия может быть собрана из сигналов Wi-Fi, тепла, механического движения или других способов, которые сегодня не используются, потому что уровни мощности слишком низки, чтобы быть полезными. Передача собранных данных, скажем, Bluetooth LE требует гораздо больше энергии, чем просто запуск микроконтроллера, поэтому пакеты передачи должны быть короткими и нечастыми, при этом некоторое количество энергии (конденсатор) медленно заполняется между ними. Это область микроветтов или, возможно, нановатт, поэтому забывайте о том, что ваш мобильный телефон заряжается непрерывно, когда вы ходите по нему. Texas Instruments, похоже, обращает внимание на сбор энергии, если вы хотите получить дополнительную информацию об этом.

ответил Matt B. 20 PM000000100000001631 2012, 22:39:16
9

Причина, по которой мы не распространяем власть, как пытался Тесла, заключается в том, что она не работает. Это в основном немая идея, потому что:

  1. Мощность, доступная в любом фиксированном объеме, уменьшается с кубом на расстоянии от передатчика. Например, можно сказать, что вы можете извлечь 100 кВт из кубического метра в 10 метрах от передатчика. На 100 метров это будет 100 Вт. На 200 метров 12,5 Вт, что едва хватает для питания света.

  2. Нет способа измерить индивидуальное использование, так как вы берете людей? Вы не можете ожидать, что я заплачу только за то, что вы подняли башню. Я могу утверждать, что я никогда не использовал какую-либо власть, и вы не можете доказать обратное.

  3. Мы не знаем, какое влияние на здоровье оказывают долгосрочные воздействия на значительно мощные электрические поля. Думаю об этом. Если лампочка должна перехватить власть от этого поля, чтобы зажечь себя, как именно ваше тело не должно перехватывать какую-то силу?

  4. Как вы держите обычный объект, который имеет правильные электрические свойства, от перехвата мощности и нагрева? Вы должны быть очень осторожны с использованием любого материала, который не является хорошим изолятором. Вы должны тщательно следить за своими размерами, ориентацией и полным сопротивлением, чтобы избежать захвата власти из поля E вокруг него. Подумайте обо всех металлических предметах, которые вы считаете само собой разумеющимися. Даже алюминиевая банка соды может быть проблемой.

  5. Это ужасно неэффективно, даже если оно действительно работает. Будет много обычных объектов, как в № 4 выше. Не говоря уже о том, что происходит с этими объектами, когда они перехватывают эту власть, но думают об огромной трате энергии со стороны производителя. Каждая ветвь мокрого дерева, земля и всевозможные вещи выйдут из этого поля E.

Как я уже сказал, это глупая идея, и это была глупая идея, когда Тесла тоже это испробовала, поскольку некоторые из его собственных уравнений должны были сказать ему.

ответил Olin Lathrop 21 MaramThu, 21 Mar 2013 00:00:32 +04002013-03-21T00:00:32+04:0012 2013, 00:00:32
3

Адвокат:

  

Давайте посмотрим, правильно ли я это понимаю. Если у вас есть излучение или электромагнитные волны, идущие из вашей системы, энергия теряется?

Тесла:

  

Абсолютно расточительно. Из моей схемы вы можете получить электромагнитные волны, 90 процентов электромагнитных волн, если хотите, и 10 процентов в текущей энергии, которая проходит через землю. Или вы можете изменить процесс и получить 10 процентов энергии в электромагнитных волнах и 90 процентов энергии тока, который проходит через землю.

     

Это так: я изобрел нож. Нож может резать острым краем. Я говорю человеку, который применяет мое изобретение, вы должны резать острым краем. Я прекрасно знаю, что вы можете нарезать масло тупым краем, но мой нож не предназначен для этого. Вы не должны заставлять антенну отбрасывать 90 процентов в электромагнитном и 10 процентах в текущих волнах, потому что электромагнитные волны теряются к тому времени, когда вы несколько дуг по всей планете, в то время как ток движется на крайнее расстояние земного шара и может быть восстановленным.

     

Это мнение, кстати, теперь подтверждено. Обратите внимание, например, на математический трактат Зоммерфельда [*], который показывает, что моя теория верна, что я был прав в своих объяснениях явлений и что профессия была полностью введена в заблуждение. Именно по этой причине мои последователи в высокочастотных токах допустили ошибку. Они хотели сделать высокочастотные генераторы 200 000 циклов с идеей, что они будут производить электромагнитные волны, 90 процентов - в электромагнитных волнах, а остальные - в текущей энергии. Я использовал только низкие чередования, и я произвел 90 процентов в текущей энергии и только 10 процентов в электромагнитных волнах, которые теряются, и именно поэтому я получил свои результаты. , , .

     

Понимаете, устройство, которое я разработал, было аппаратом, позволяющим производить огромные различия в потенциале и токах в антенной схеме. Эти требования должны выполняться, независимо от того, передаете ли вы токи проводимости или передаете ли вы электромагнитными волнами. Вы хотите высокие потенциальные токи, вы хотите иметь большую вибрационную энергию; но вы можете выпустить эту вибрационную энергию. Благодаря правильному дизайну и выбору длин волн вы можете организовать его так, чтобы вы получили, например, 5 процентов в этих электромагнитных волнах и 95 процентов в токе, который проходит по земле. Это то, что я делаю. Или вы можете получить, как эти радиолюбители, 95 процентов энергии электромагнитных волн и только 5 процентов в энергии тока. , , , Устройство подходит для одного или другого метода. Я не излучаю свою систему; Я подавляю электромагнитные волны. , , , В моей системе вы должны освободиться от идеи, что есть излучение, излучаемое энергией. Он не излучается; он сохраняется. , , .

Тесла не была глупой!

:)

ответил NBK 24 MaramSun, 24 Mar 2013 10:08:47 +04002013-03-24T10:08:47+04:0010 2013, 10:08:47
-1

Я где-то читал, что он остановил его из-за опасений физических эффектов, которые система может иметь на нас. В конце концов, я думаю, если он скажет, что это сработает, это сработает ... нужно пойти с парнем, который изобрел электричество, когда мы его используем по сей день .... и радио ... и рентгеновские снимки .. Плохо, что он еще не вокруг, успехи, которые он сделает сегодня!

ответил davd 1 Mayam13 2013, 04:58:49

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132