Transmiterea fără fir a energiei electrice. Introducere în transmisia fără fir de energie electrică

Transmiterea fără fir a energiei electrice

Transmiterea fără fir a energiei electrice- o metodă de transmitere a energiei electrice fără utilizarea elementelor conductoare într-un circuit electric. Până la un an, au existat experimente de succes cu transmiterea energiei cu o putere de ordinul zecilor de kilowați în intervalul de microunde cu o eficiență de aproximativ 40% - în 1975 în Goldstone, California și în 1997 în Grand Bassin de pe Insula Reunion ( raza de acțiune de aproximativ un kilometru, cercetare în domeniul alimentării cu energie electrică a unui sat fără a pune o rețea electrică prin cablu). Principiile tehnologice ale unei astfel de transmisii includ inducția (la distanțe scurte și puteri relativ scăzute), rezonanța (folosită în cardurile inteligente fără contact și cipurile RFID) și electromagnetică direcțională pentru distanțe și puteri relativ mari (în intervalul de la ultraviolete la microunde).

Istoria transmisiei de putere fără fir

1820 : André Marie Ampère a descoperit o lege (după numită după descoperitorul său, legea lui Ampère) care arată că un curent electric produce un câmp magnetic.
1831 : Michael Faraday a descoperit legea inducției, o lege de bază importantă a electromagnetismului.
1862 : Carlo Matteuci a efectuat pentru prima dată experimente privind transmisia și recepția utilizării inducției electrice bobine spiralate plate.
1864 : James Maxwell a codificat toate observațiile, experimentele și ecuațiile anterioare în electricitate, magnetism și optică într-o teorie coerentă și o descriere matematică riguroasă a comportamentului câmpului electromagnetic.
1888 : Heinrich Hertz a confirmat existența câmpului electromagnetic. " Aparat pentru generarea unui câmp electromagnetic„Hertz” a fost un emițător de „unde radio” pentru microunde sau UHF.
1891 : Nikola Tesla a îmbunătățit transmițătorul de alimentare cu frecvență radio cu unde hertziene în brevetul său nr. 454.622, Sistem de iluminat electric.
1893 : Tesla demonstrează iluminarea fluorescentă fără fir într-un proiect pentru Expoziția Mondială Columbia din Chicago.
1894 : Tesla aprinde fără fir o lampă incandescentă în Fifth Avenue Laboratory, iar mai târziu în Houston Street Laboratory din New York, folosind „inducție electrodinamică”, adică prin inducție reciprocă rezonantă wireless.
1894 : Jagdish Chandra Bose aprinde de la distanță praful de pușcă și lovește un clopoțel folosind unde electromagnetice, arătând că semnalele de comunicare pot fi trimise fără fir.
1895 : A. S. Popov a demonstrat receptorul radio pe care l-a inventat la o întâlnire a departamentului de fizică al Societății Fizico-Chimice Ruse din 25 aprilie (7 mai)
1895 : Bose transmite un semnal pe o distanță de aproximativ o milă.
1896 : Guglielmo Marconi depune o revendicare pentru inventarea radioului la 2 iunie 1896.
1896 : Tesla transmite un semnal pe o distanță de aproximativ 48 de kilometri.
1897 : Guglielmo Marconi transmite un mesaj text în cod Morse pe o distanță de aproximativ 6 km folosind un transmițător radio.
1897 : Tesla depune primul dintre brevetele sale privind utilizarea transmisiei wireless.
1899 : În Colorado Springs, Tesla scrie: „Eșecul metodei de inducție pare enorm în comparație cu metoda de excitare a încărcăturii pământului și aerului».
1900 : Guglielmo Marconi nu a putut obține un brevet pentru invenția radioului în Statele Unite.
1901 : Marconi transmite un semnal peste Oceanul Atlantic folosind un aparat Tesla.
1902 : Tesla vs. Reginald Fessenden: Conflictul nr. de brevet american. 21.701 „Sistem de transmisie a semnalului (fără fir). Comutarea selectivă a lămpilor cu incandescență, elementelor logice electronice în general.”
1904 : La Târgul Mondial din St. Louis este oferit un premiu pentru încercarea reușită de a controla un motor de 0,1 CP al unui dirijabil. (75 W) din energia transmisă de la distanță pe o distanță mai mică de 100 de picioare (30 m).
1917 : Turnul Wardenclyffe, construit de Nikola Tesla pentru a efectua experimente privind transmisia fără fir de mare putere, este distrus.
1926 : Shintaro Uda și Hidetsugu Yagi publică primul articol " despre un canal de comunicare direcțional reglabil cu câștig ridicat”, bine cunoscut sub numele de „antena Yagi-Uda” sau antena „canal de undă”.
1961 : William Brown publică un articol care explorează posibilitatea transmiterii energiei prin microunde.
1964 : William Brown și Walter Kronikt arată pe canal Știri CBS un model de elicopter care primește toată energia de care are nevoie de la un fascicul cu microunde.
1968 : Peter Glaser propune transmiterea fără fir a energiei solare din spațiu folosind tehnologia Energy Beam. Aceasta este considerată prima descriere a unui sistem de putere orbital.
1973 : Primul sistem RFID pasiv din lume a fost demonstrat la Laboratorul Național Los Alamos.
1975 : Complexul de comunicații în spațiul adânc Goldstone efectuează experimente privind transmisia de putere a zeci de kilowați.
2007 : O echipă de cercetare condusă de profesorul Marin Soljačić de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts a transmis fără fir pe o distanță de 2 m puterea suficientă pentru a ilumina cu eficiență un bec de 60 W. 40%, folosind două bobine cu diametrul de 60 cm.
2008 : Bombardier oferă un nou produs de transmisie fără fir, PRIMOVE, un sistem puternic pentru aplicații de transport feroviar ușor și feroviar ușor.
2008 : Intel reproduce experimentele echipei Nikola Tesla din 1894 și ale lui John Brown din 1988 privind transmiterea fără fir a energiei către becuri cu incandescență eficiente. 75%.
2009 : Un consorțiu de companii interesate, numit Wireless Power Consortium, a anunțat finalizarea iminentă a unui nou standard industrial pentru încărcătoarele cu inducție de putere redusă.
2009 : Este prezentată o lanternă industrială care poate funcționa în siguranță și poate fi reîncărcată fără contact într-o atmosferă saturată cu gaz inflamabil. Acest produs a fost dezvoltat de compania norvegiană Wireless Power & Communication.
2009 : Grupul Haier a introdus primul televizor LCD complet wireless din lume, bazat pe cercetările profesorului Marin Soljačić privind transmisia de energie fără fir și interfața digitală wireless pentru acasă (WHDI).

Tehnologie (metoda cu ultrasunete)

Invenție de către studenții de la Universitatea din Pennsylvania. Instalația a fost prezentată pentru prima dată publicului larg la expoziția The All Things Digital (D9) în 2011. Ca și alte metode de transmitere fără fir a ceva, se folosesc un receptor și un transmițător. Emițătorul emite ultrasunete, receptorul, la rândul său, transformă ceea ce se aude în electricitate. În momentul prezentării, distanța de transmisie ajunge la 7-10 metri este necesară vizibilitatea directă a receptorului și emițătorului. Printre caracteristicile cunoscute, tensiunea transmisă ajunge la 8 volți, dar puterea curentului primit nu este raportată. Frecvențele ultrasonice utilizate nu au niciun efect asupra oamenilor. De asemenea, nu există informații despre efectele negative asupra animalelor.

Metoda inducției electromagnetice

Tehnica de transmisie fără fir cu inducție electromagnetică folosește un câmp electromagnetic în câmp apropiat la distanțe de aproximativ o șesime dintr-o lungime de undă. Energia câmpului apropiat în sine nu este radiativă, dar apar unele pierderi radiative. În plus, de regulă, apar și pierderi rezistive. Datorită inducției electrodinamice, un curent electric alternativ care circulă prin înfășurarea primară creează un câmp magnetic alternant, care acționează asupra înfășurării secundare, inducând un curent electric în acesta. Pentru a obține o eficiență ridicată, interacțiunea trebuie să fie destul de strânsă. Pe măsură ce înfășurarea secundară se îndepărtează de primar, tot mai mult câmp magnetic nu ajunge la înfășurarea secundară. Chiar și pe distanțe relativ scurte, cuplarea inductivă devine extrem de ineficientă, irosind cea mai mare parte a energiei transmise.

Un transformator electric este cel mai simplu dispozitiv pentru transferul de energie fără fir. Înfășurările primare și secundare ale transformatorului nu sunt conectate direct. Transferul de energie are loc printr-un proces cunoscut sub numele de inducție reciprocă. Funcția principală a unui transformator este de a crește sau scădea tensiunea primară. Încărcătoarele fără contact pentru telefoane mobile și periuțele de dinți electrice sunt exemple de utilizare a principiului inducției electrodinamice. Aragazele cu inducție folosesc și ele această metodă. Principalul dezavantaj al metodei de transmisie wireless este raza sa extrem de scurtă. Receptorul trebuie să fie în imediata apropiere a transmițătorului pentru a comunica eficient cu acesta.

Utilizarea rezonanței crește ușor raza de transmisie. Cu inducția rezonantă, emițătorul și receptorul sunt reglate pe aceeași frecvență. Performanța poate fi îmbunătățită în continuare prin schimbarea formei de undă a curentului de control de la forme de undă tranzitorii sinusoidale la nesinusoidale. Transferul de energie în impulsuri are loc pe parcursul mai multor cicluri. În acest fel, puterea semnificativă poate fi transferată între două circuite LC reglate reciproc, cu un coeficient de cuplare relativ scăzut. Bobinele de transmisie și recepție sunt de obicei solenoizi cu un singur strat sau o spirală plată cu un set de condensatori care permit ca elementul de recepție să fie reglat la frecvența emițătorului.

O aplicație comună a inducției electrodinamice rezonante este încărcarea bateriilor dispozitivelor portabile, cum ar fi computerele laptop și telefoanele mobile, implanturile medicale și vehiculele electrice. Tehnica de încărcare localizată folosește selecția unei bobine de transfer adecvate într-o structură de înfășurare multistrat. Rezonanța este utilizată atât în panoul de încărcare fără fir (circuitul de transmisie), cât și în modulul receptor (încorporat în sarcină) pentru a asigura eficiența maximă a transferului de putere. Această tehnică de transmisie este potrivită pentru plăcuțele universale de încărcare fără fir pentru reîncărcarea electronicelor portabile, cum ar fi telefoanele mobile. Tehnica a fost adoptată ca parte a standardului de încărcare wireless Qi.

Inducția electrodinamică rezonantă este, de asemenea, utilizată pentru alimentarea dispozitivelor care nu au baterii, cum ar fi etichetele RFID și cardurile inteligente fără contact, precum și pentru a transfera energie electrică de la inductorul primar la rezonatorul elicoidal al transformatorului Tesla, care este, de asemenea, un transmițător fără fir. a energiei electrice.

Inductie electrostatica

Curentul alternativ poate fi transmis prin straturi ale atmosferei cu o presiune atmosferică mai mică de 135 mm Hg. Artă. Curentul circulă prin inducție electrostatică prin atmosfera inferioară la aproximativ 2-3 mile deasupra nivelului mării și prin flux ionic, adică conducție electrică, prin regiunea ionizată situată peste 5 km. Fascicule verticale intense de radiații ultraviolete pot fi utilizate pentru a ioniza gazele atmosferice direct deasupra celor două terminale ridicate, rezultând în formarea liniilor electrice de înaltă tensiune cu plasmă care conduc direct la straturile conductoare ale atmosferei. Ca urmare, între cele două terminale ridicate se formează un flux de curent electric, trecând până în troposferă, prin aceasta și înapoi la celălalt terminal. Conductivitatea electrică prin straturile atmosferei este posibilă printr-o descărcare capacitivă a plasmei într-o atmosferă ionizată.

Nikola Tesla a descoperit că electricitatea poate fi transmisă atât prin pământ, cât și prin atmosferă. În cursul cercetărilor sale, a realizat aprinderea unei lămpi la distanțe moderate și a înregistrat transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi. Turnul Wardenclyffe a fost conceput ca un proiect comercial pentru telefonia wireless transatlantică și a devenit o adevărată demonstrație a posibilității de transmitere a energiei fără fir la scară globală. Instalația nu a fost finalizată din cauza finanțării insuficiente.

Pământul este un conductor natural și formează un singur circuit conductor. Bucla de întoarcere are loc prin troposfera superioară și stratosfera inferioară la o altitudine de aproximativ 4,5 mile (7,2 km).

Un sistem global de transmitere a energiei electrice fără fire, așa-numitul „Worldwide Wireless System”, bazat pe conductivitate electrică ridicată a plasmei și conductivitate electrică ridicată a pământului, a fost propus de Nikola Tesla la începutul anului 1904 și ar fi putut foarte bine să fie cauza meteoritului Tunguska, care a rezultat dintr-un „scurtcircuit” între o atmosferă încărcată și pământ.

Sistem wireless la nivel mondial

Primele experimente ale celebrului inventator sârb Nikola Tesla au vizat propagarea undelor radio obișnuite, adică unde Hertz, unde electromagnetice care se propagă prin spațiu.

În 1919, Nikola Tesla scria: „Se crede că am început să lucrez la transmisia fără fir în 1893, dar de fapt făcusem cercetări și construiam echipamente în ultimii doi ani. Mi-a fost clar încă de la început că succesul poate fi obținut printr-o serie de decizii radicale. Mai întâi trebuiau creați oscilatorii de înaltă frecvență și oscilatorii electrici. Energia lor trebuia transformată în transmițătoare eficiente și primită la distanță de receptoare adecvate. Un astfel de sistem ar fi eficient dacă ar exclude orice interferență din exterior și ar asigura exclusivitatea sa completă. De-a lungul timpului, însă, mi-am dat seama că pentru ca dispozitivele de acest fel să funcționeze eficient, ele trebuie proiectate ținând cont de proprietățile fizice ale planetei noastre.”

Una dintre condițiile pentru crearea unui sistem wireless la nivel mondial este construcția de receptoare rezonante. Rezonatorul elicoidal cu împământare și terminalul ridicat al bobinei Tesla pot fi utilizate ca atare. Tesla a demonstrat personal în mod repetat transmiterea fără fir a energiei electrice de la bobina Tesla de transmitere la recepție. Acesta a devenit parte a sistemului său de transmisie fără fir (brevet S.U.A. nr. 1119732, Aparat pentru transmiterea energiei electrice, 18 ianuarie 1902). Tesla a propus instalarea a peste treizeci de stații transceiver în întreaga lume. În acest sistem, bobina de preluare acționează ca un transformator coborâtor cu o ieșire de curent mare. Parametrii bobinei de transmisie sunt identici cu bobinei de recepție.

Scopul sistemului mondial fără fir Tesla a fost de a combina transmisia de energie cu transmisia radio și comunicațiile fără fir direcționale, ceea ce ar elimina nevoia de numeroase linii electrice de înaltă tensiune și ar facilita interconectarea instalațiilor de generare electrică la scară globală.

Vezi si

Fascicul de energie

Note

„Electricitate la Expoziția Columbian”, de John Patrick Barrett. 1894, pp. 168-169 (engleză)
Experimente cu curenți alternativi de foarte mare frecvență și aplicarea lor la metodele de iluminare artificială, AIEE, Columbia College, N.Y., 20 mai 1891 (engleză)
Experimente cu curenți alternativi de înaltă potențial și de înaltă frecvență, adresa IEE, Londra, februarie 1892
On Light and Other High Frequency Phenomena, Franklin Institute, Philadelphia, februarie 1893 și National Electric Light Association, St. Louis, martie 1893 (engleză)
Lucrarea lui Jagdish Chandra Bose: 100 de ani de cercetare a undelor mm (engleză)
Jagadish Chandra Bose
Nikola Tesla despre munca sa cu curenții alternativi și aplicarea lor la telegrafia fără fir, telefonie și transmisie de putere, pp. 26-29. (Engleză)
5 iunie 1899, Nikola Tesla Note de primăvară din Colorado 1899-1900, Nolit, 1978 (engleză)
Nikola Tesla: Arme ghidate și tehnologie computerizată (engleză)
Electricianul(Londra), 1904 (engleză)
Scanarea trecutului: o istorie a ingineriei electrice din trecut, Hidetsugu Yagi
Un studiu al elementelor de transmisie a puterii prin fascicul de microunde, în 1961 IRE Int. Conf. Rec., vol.9, partea 3, pp.93-105 (engleză)
Teoria și tehnicile IEEE cu microunde, Cariera distinsă a lui Bill Brown
Puterea de la soare: viitorul său, Science Vol. 162, pp. 957-961 (1968)
Brevet pentru satelit de energie solară
Istoria RFID
Inițiativa pentru energia solară spațială
Transmisia de energie fără fir pentru satelit de energie solară (SPS) (a doua versiune de N. Shinohara), Workshop de energie solară spațială, Institutul de Tehnologie din Georgia (engleză)
W. C. Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on September, 1984, v. 32(9), pp. 1230-1242 (engleză)
Transfer de putere fără fir prin rezonanțe magnetice puternic cuplate. Știință (7 iunie 2007). Arhivat,
A fost lansată o nouă metodă de transmitere fără fir a energiei electrice (rusă). MEMBRANA.RU (8 iunie 2007). Arhivat din original pe 29 februarie 2012. Consultat la 6 septembrie 2010.
Tehnologia Bombardier PRIMOVE
Intel își imaginează puterea wireless pentru laptopul tău
specificația pentru electricitate fără fir se apropie de finalizare
TX40 și CX40, lanternă și încărcător aprobate Ex (engleză)
Televizorul HDTV wireless al lui Haier nu are fire, profil svelt (video) (engleză),
Electricitatea wireless și-a uimit creatorii (ruși). MEMBRANA.RU (16 februarie 2010). Arhivat din original pe 26 februarie 2012. Consultat la 6 septembrie 2010.
Eric Giler demonstrează electricitate fără fir | Video pe TED.com
„Nikola Tesla și diametrul pământului: o discuție despre unul dintre multele moduri de funcționare ale turnului Wardenclyffe”, K. L. Corum și J. F. Corum, Ph.D. 1996
William Beaty, Yahoo Wireless Energy Transmission Tech Group Message #787, retipărit în TEORIA TRANSMISIEI FĂRĂ FĂRĂ.
Stai, James R., Istoria antică și modernă a propagării EM Ground-Wave," Revista IEEE Antene și Propagare, Vol. 40, nr. 5 octombrie 1998.
SISTEM DE TRANSMISIE A ENERGIEI ELECTRICE, sept. 2, 1897, S.U.A. Brevetul nr. 645.576, mar. 20, 1900.

Trebuie să spun aici că atunci când am depus cererile din 2 septembrie 1897, pentru transmiterea energiei în care era dezvăluită această metodă, mi-a fost deja clar că nu aveam nevoie să am terminale la o altitudine atât de mare, dar am Niciodată, deasupra semnăturii mele, nu am anunțat nimic despre care nu am dovedit mai întâi. Acesta este motivul pentru care nicio afirmație a mea nu a fost vreodată contrazisă, și nu cred că va fi, pentru că ori de câte ori public ceva îl parcurg mai întâi prin experiment, apoi din experiment calculez, iar când am teoria și practica se întâlnesc. Anunț rezultatele.

La vremea aceea eram absolut sigur că voi putea monta o fabrică comercială, dacă nu puteam face altceva decât ceea ce făcusem în laboratorul meu de pe strada Houston; dar calculasem deja și am constatat că nu am nevoie de înălțimi mari pentru a aplica această metodă. Brevetul meu spune că distrug atmosfera „la sau lângă” terminal. Dacă atmosfera mea conducătoare este la 2 sau 3 mile deasupra fabricii, consider că acest lucru este foarte aproape de terminal în comparație cu distanța terminalului meu de recepție, care poate fi peste Pacific. Aceasta este pur și simplu o expresie. . . .

Nikola Tesla despre munca sa cu curenții alternativi și aplicarea acestora la telegrafia fără fir, telefonie și transmisia de energie

În 1968, specialistul american în cercetare spațială Peter E. Glaser a propus plasarea unor panouri solare mari pe orbită geostaționară și transmiterea energiei pe care o generează (5-10 GW) la suprafața Pământului cu un fascicul bine focalizat de radiații cu microunde, apoi convertirea o în energie de curent continuu sau alternativ de frecvență tehnică și să o distribuie consumatorilor.

Această schemă a făcut posibilă utilizarea fluxului intens de radiație solară existent pe orbită geostaționară (~ 1,4 kW/mp) și transmiterea energiei rezultate la suprafața Pământului în mod continuu, indiferent de ora din zi și de condițiile meteo. Datorită înclinării naturale a planului ecuatorial față de planul ecliptic cu un unghi de 23,5 grade, un satelit situat pe o orbită geostaționară este iluminat de fluxul radiației solare aproape continuu, cu excepția unor perioade scurte de timp în apropierea zilelor de echinocțiul de primăvară și toamnă, când acest satelit cade în umbra Pământului. Aceste perioade de timp pot fi prezise cu acuratețe, iar în total nu depășesc 1% din durata totală a anului.

Frecvența oscilațiilor electromagnetice ale fasciculului cu microunde trebuie să corespundă acelor intervale care sunt alocate pentru utilizare în industrie, cercetare științifică și medicină. Dacă această frecvență este aleasă să fie de 2,45 GHz, atunci condițiile meteorologice, inclusiv nori groși și precipitații intense, nu au practic niciun efect asupra eficienței transmisiei de putere. Banda de 5,8 GHz este atractivă deoarece oferă posibilitatea de a reduce dimensiunea antenelor de transmisie și recepție. Cu toate acestea, influența condițiilor meteorologice aici necesită un studiu suplimentar.

Nivelul actual de dezvoltare a electronicii cu microunde ne permite să vorbim despre o eficiență destul de ridicată a transferului de energie printr-un fascicul de microunde de pe orbita geostaționară la suprafața Pământului - aproximativ 70-75%. În acest caz, diametrul antenei de transmisie este de obicei ales să fie de 1 km, iar rectena de la sol are dimensiuni de 10 km x 13 km pentru o latitudine de 35 de grade. Un SCES cu un nivel de putere de ieșire de 5 GW are o densitate de putere radiată în centrul antenei de transmisie de 23 kW/mp, iar în centrul antenei de recepție – 230 W/mp.

Au fost investigate diferite tipuri de generatoare de microunde în stare solidă și în vid pentru antena de transmisie SKES. William Brown a arătat, în special, că magnetronii, bine dezvoltati de industrie, destinati cuptoarelor cu microunde, pot fi, de asemenea, utilizați în antene de transmisie ale SKES, dacă fiecare dintre ele este echipat cu propriul circuit de feedback negativ în fază în raport cu semnal de sincronizare extern (așa numitul Magnetron Directional Amplifier - MDA).

Cea mai activă și sistematică cercetare în domeniul SCES a fost realizată de Japonia. În 1981, sub conducerea profesorilor M. Nagatomo și S. Sasaki de la Institutul de Cercetare Spațială din Japonia, au început cercetările privind dezvoltarea unui prototip SCES cu un nivel de putere de 10 MW, care ar putea fi creat folosind vehiculele de lansare existente. Crearea unui astfel de prototip permite acumularea de experiență tehnologică și pregătirea bazei pentru formarea sistemelor comerciale.

Proiectul a fost numit SKES2000 (SPS2000) și a primit recunoaștere în multe țări din întreaga lume.

În 2008, Marin Soljačić, profesor asistent de fizică la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), a fost trezit dintr-un somn dulce de sunetul persistent al telefonului său mobil. „Telefonul nu a încetat să vorbească, cerând să-l pun la încărcare”, spune Soljacic. Obosit și fără să se ridice, a început să viseze că telefonul, odată ajuns acasă, va începe să se încarce singur..

În 2012-2015 Inginerii de la Universitatea din Washington au dezvoltat o tehnologie care permite ca Wi-Fi să fie folosit ca sursă de energie pentru alimentarea dispozitivelor portabile și încărcarea gadgeturilor. Tehnologia a fost deja recunoscută de revista Popular Science drept una dintre cele mai bune inovații ale anului 2015. Ubicuitatea tehnologiei de transmitere a datelor fără fir a produs în sine o adevărată revoluție. Și acum este rândul transmisiei wireless de energie prin aer, pe care dezvoltatorii de la Universitatea din Washington au numit-o PoWiFi (de la Power Over WiFi).

În timpul fazei de testare, cercetătorii au reușit să încarce cu succes baterii cu litiu-ion și nichel-metal hidrură de capacitate mică. Folosind routerul Asus RT-AC68U si mai multi senzori situati la o distanta de 8,5 metri de acesta. Acești senzori transformă energia undei electromagnetice în curent continuu cu o tensiune de 1,8 până la 2,4 volți, care este necesar pentru alimentarea microcontrolerelor și sistemelor de senzori. Particularitatea tehnologiei este că calitatea semnalului de lucru nu se deteriorează. Trebuie doar să reîncărcați routerul și îl puteți utiliza ca de obicei, plus alimentarea dispozitivelor cu putere redusă. Într-o demonstrație, o cameră de supraveghere mică, de joasă rezoluție, situată la mai mult de 5 metri de router, a fost alimentată cu succes. Apoi trackerul de fitness Jawbone Up24 a fost încărcat la 41%, ceea ce a durat 2,5 ore.

La întrebări complicate despre motivul pentru care aceste procese nu afectează negativ calitatea canalului de comunicație în rețea, dezvoltatorii au răspuns că acest lucru devine posibil datorită faptului că routerul re-flashed, în timpul funcționării sale, trimite pachete de energie prin canale neocupate de transmiterea informațiilor. . Ei au ajuns la această decizie când au descoperit că, în perioadele de liniște, energia pur și simplu curge din sistem, dar poate fi folosită pentru alimentarea dispozitivelor cu putere redusă.

În timpul cercetării, sistemul PoWiFi a fost amplasat în șase case, iar rezidenții au fost rugați să folosească Internetul ca de obicei. Încărcați pagini web, vizionați videoclipuri în flux, apoi spuneți-ne ce s-a schimbat. Drept urmare, s-a dovedit că performanța rețelei nu s-a schimbat deloc. Adică, Internetul a funcționat ca de obicei, iar prezența opțiunii adăugate nu a fost remarcată. Și acestea au fost doar primele teste, când o cantitate relativ mică de energie a fost colectată prin Wi-Fi.

În viitor, tehnologia PoWiFi ar putea servi la alimentarea senzorilor încorporați în aparatele de uz casnic și echipamentele militare pentru a le controla fără fir și pentru a efectua încărcare/reîncărcare de la distanță.

Actual este transferul de energie pentru UAV-uri (cel mai probabil folosind tehnologia PoWiMax sau de la radarul aeronavei de transport):

Pentru un UAV, negativul din legea inversului pătratului (antena cu radiație izotropă) este parțial „compensat” de lățimea fasciculului antenei și modelul de radiație:

La urma urmei, radarul unei aeronave poate produce 17 kW de energie EMP într-un impuls.

Aceasta nu este o comunicare celulară - unde celula trebuie să furnizeze o comunicare la 360 de grade elementelor finale.
Să presupunem această variație:
Aeronava de transport (pentru Perdix) acest F-18 are (acum) radar AN/APG-65:

putere radiată medie maximă de 12000 W

Sau în viitor va avea AN/APG-79 AESA:

într-un impuls ar trebui să producă 15 kW de energie EMP

Acest lucru este suficient pentru a prelungi viața activă a micro-dronelor Perdix de la actualele 20 de minute la o oră și poate mai mult.

Cel mai probabil, va fi folosită o dronă intermediară Perdix Middle, care va fi iradiată la o distanță suficientă de radarul luptătorului și, la rândul său, va „distribui” energie fraților mai mici ai Perdix Micro-Drones prin PoWiFi/PoWiMax , în timp ce schimbă simultan informații cu aceștia (zbor, acrobație, sarcini țintă, coordonare roi).

Poate că în curând se va ajunge la încărcarea telefoanelor mobile și a altor dispozitive mobile care se află în raza Wi-Fi, Wi-Max sau 5G?

Postfață: 10-20 de ani, după introducerea pe scară largă a numeroase emițătoare electromagnetice de microunde în viața de zi cu zi (Telefoane mobile, Cuptoare cu microunde, Calculatoare, WiFi, instrumente Blu etc.), gândacii din marile orașe s-au transformat brusc într-o raritate! Acum gândacul este o insectă care poate fi găsită doar într-o grădină zoologică. Au dispărut brusc din casele pe care le-au iubit cândva atât de mult.

GANACI CARL!
Acești monștri, lideri ai listei „organismelor radiorezistente”, au capitulat fără rușine!
Referinţă
LD50 este doza letală medie, adică doza ucide jumătate din organismele din experiment; LD 100 - doza letală ucide toate organismele din experiment.

Cine este următorul la rând?

Nivelurile admisibile de radiații de la stațiile de bază de comunicații mobile (900 și 1800 MHz, nivel total din toate sursele) în zonele sanitare și rezidențiale din unele țări diferă semnificativ:
Ucraina: 2,5 µW/cm². (cel mai strict standard sanitar din Europa)
Rusia, Ungaria: 10 µW/cm².
Moscova: 2,0 µW/cm². (norma a existat până la sfârșitul anului 2009)
SUA, țările scandinave: 100 µW/cm².
Nivelul temporar admisibil (TLA) de la radiotelefoanele mobile (MRT) pentru utilizatorii de radiotelefoane din Federația Rusă este determinat a fi de 10 μW/cm² (Secțiunea IV - Cerințe de igienă pentru stațiile mobile de comunicații radio terestre SanPiN 2.1.8/2.2.4.1190-03 „Cerințe igienice pentru amplasarea și operarea mijloacelor de comunicații radio mobile terestre”).
În SUA, Certificatul este emis de Comisia Federală de Comunicații (FCC) pentru dispozitivele celulare al căror nivel maxim SAR nu depășește 1,6 W/kg (și puterea de radiație absorbită este redusă la 1 gram de țesut de organ uman).
În Europa, conform directivei internaționale a Comisiei pentru protecția împotriva radiațiilor neionizante (ICNIRP), valoarea SAR a unui telefon mobil nu trebuie să depășească 2 W/kg (puterea radiațiilor absorbite este redusă la 10 grame de țesut de organe umane) .
Mai recent, în Marea Britanie, un nivel SAR sigur a fost considerat a fi de 10 W/kg. O imagine similară a fost observată și în alte țări.
Valoarea maximă SAR adoptată în standard (1,6 W/kg) nici măcar nu poate fi atribuită cu încredere standardelor „dure” sau „moale”.
Standardele adoptate atât în SUA, cât și în Europa pentru determinarea valorii SAR (toată reglementarea radiației cu microunde de la telefoanele mobile, despre care se discută, se bazează numai pe efectul termic, adică asociat cu încălzirea țesuturilor organelor umane).
HASOS COMPLET.
Medicina nu a dat încă un răspuns clar la întrebarea: mobilul/WiFi-ul este dăunător și în ce măsură?
Ce se va întâmpla cu transmiterea fără fir a energiei electrice folosind tehnologii cu microunde?
Aici puterea nu este wați și mile de wați, ci kW...

Notă: O stație de bază WiMAX tipică emite putere la aproximativ +43 dBm (20 W), iar o stație mobilă transmite de obicei la +23 dBm (200 mW).

Etichete:

Electricitate
Cuptor cu microunde
PoWiFi
drone
UAV

Adaugă etichete

De mulți ani, oamenii de știință se luptă cu problema minimizării costurilor electrice. Există diferite metode și propuneri, dar cea mai cunoscută teorie este transmiterea fără fir a energiei electrice. Ne propunem să luăm în considerare modul în care se realizează, cine este inventatorul său și de ce nu a fost încă implementat.

Teorie

Electricitatea fără fir este literalmente transferul de energie electrică fără fire. Oamenii compară adesea transmisia fără fir de energie electrică cu transmiterea de informații, cum ar fi radiourile, telefoanele mobile sau accesul la internet Wi-Fi. Principala diferență este că transmisia radio sau cu microunde este o tehnologie care vizează restabilirea și transportul informațiilor, și nu energia care a fost cheltuită inițial pentru transmisie.

Electricitatea wireless este un domeniu relativ nou al tehnologiei, dar unul care se dezvoltă destul de dinamic. Acum sunt dezvoltate metode pentru a transmite eficient și în siguranță energie pe o distanță fără întrerupere.

Cum funcționează electricitatea wireless?

Lucrarea principală se bazează în special pe magnetism și electromagnetism, așa cum este cazul radiodifuziunii. Încărcarea fără fir, cunoscută și sub numele de încărcare inductivă, se bazează pe câteva principii simple de funcționare, în special tehnologia necesită două bobine. Un emițător și un receptor, care împreună generează un câmp magnetic alternativ de curent nedirect. La rândul său, acest câmp provoacă o tensiune în bobina receptorului; aceasta poate fi folosită pentru a alimenta un dispozitiv mobil sau pentru a încărca o baterie.

Dacă trimiteți curent electric printr-un fir, se creează un câmp magnetic circular în jurul cablului. În ciuda faptului că câmpul magnetic afectează atât bucla, cât și bobina, acesta este cel mai pronunțat pe cablu. Când luăm o a doua bobină de sârmă care nu primește nici un curent electric care trece prin ea și un loc în care plasăm o bobină în câmpul magnetic al primei bobine, curentul electric din prima bobină va fi transmis prin câmpul magnetic. iar prin a doua bobină, creând un cuplaj inductiv.

Să luăm ca exemplu o periuță de dinți electrică. În ea, încărcătorul este conectat la o priză, care trimite un curent electric către un fir răsucit din interiorul încărcătorului, care creează un câmp magnetic. Există o a doua bobină în interiorul periuței de dinți, când curentul începe să curgă și, datorită MF format, peria începe să se încarce fără a fi conectată direct la o sursă de alimentare de 220 V.

Poveste

Transmisia de energie fără fir, ca alternativă la transmisia și distribuția liniilor electrice, a fost propusă și demonstrată pentru prima dată de Nikola Tesla. În 1899, Tesla a prezentat transmisia fără fir a energiei către un câmp de lămpi fluorescente situate la douăzeci și cinci de mile de sursa de alimentare fără a folosi fire. Dar la acea vreme, era mai ieftin să cablați 25 de mile de sârmă de cupru decât să construiești generatoarele speciale de energie pe care le necesita expertiza Tesla. Nu i s-a acordat niciodată un brevet, iar invenția a rămas în adâncurile științei.

În timp ce Tesla a fost prima persoană care a demonstrat capacitățile practice ale comunicației fără fir încă din 1899, astăzi există foarte puține dispozitive la vânzare, cum ar fi perii wireless, căști, încărcătoare de telefon și altele asemenea.

Tehnologia wireless

Transferul de energie fără fir implică transferul de energie electrică sau putere pe o distanță fără fire. Astfel, tehnologia de bază se află pe conceptele de electricitate, magnetism și electromagnetism.

Magnetism

Este o forță fundamentală a naturii care face ca anumite tipuri de materiale să se atragă sau să se respingă unele pe altele. Singurii magneți permanenți sunt polii Pământului. Fluxul curent din buclă generează câmpuri magnetice care diferă de câmpurile magnetice oscilante în viteza și timpul necesar pentru a genera curent alternativ (AC). Forțele care apar în acest caz sunt reprezentate în diagrama de mai jos.

Așa apare magnetismul

Electromagnetismul este interdependența câmpurilor electrice și magnetice alternative.

Inductie magnetica

Dacă bucla conductivă este conectată la o sursă de curent alternativ, va genera un câmp magnetic oscilant în și în jurul buclei. Dacă al doilea circuit conductor este suficient de aproape, va capta o parte din acest câmp magnetic oscilant, care la rândul său generează sau induce un curent electric în a doua bobină.

Video: cum are loc transmisia wireless a electricității

Astfel, există un transfer electric de putere de la un ciclu sau bobină la alta, care este cunoscut sub numele de inducție magnetică. Exemple ale acestui fenomen sunt folosite la transformatoarele și generatoarele electrice. Acest concept se bazează pe legile lui Faraday ale inducției electromagnetice. Acolo, el afirmă că atunci când există o modificare a fluxului magnetic care se conectează la o bobină, fem indusă în bobină este egală cu produsul dintre numărul de spire ale bobinei și viteza de schimbare a fluxului.

Cuplaj de putere

Această componentă este necesară atunci când un dispozitiv nu poate transmite energie către alt dispozitiv.

Cuplarea magnetică este generată atunci când câmpul magnetic al unui obiect este capabil să inducă un curent electric către alte dispozitive din raza sa.

Se spune că două dispozitive sunt cuplate inductiv reciproc sau cuplate magnetic atunci când sunt aranjate astfel încât o schimbare a curentului, deoarece un fir induce o tensiune la capetele celuilalt fir prin intermediul inducției electromagnetice. Acest lucru se datorează inductanței reciproce

Tehnologie

Principiul cuplajului inductiv

Două dispozitive cuplate reciproc inductiv sau cuplate magnetic sunt proiectate astfel încât schimbarea curentului atunci când un fir induce o tensiune la capetele celuilalt fir să fie produsă prin inducție electromagnetică. Acest lucru se datorează inductanței reciproce.
Cuplajul inductiv este preferat datorită capacității sale de a funcționa fără fir, precum și rezistenței sale la șocuri.

Cuplarea inductivă rezonantă este o combinație de cuplare inductivă și rezonanță. Folosind conceptul de rezonanță, puteți face ca două obiecte să funcționeze în funcție de semnalele celuilalt.

După cum se poate vedea din diagrama de mai sus, rezonanța este asigurată de inductanța bobinei. Condensatorul este conectat în paralel cu înfășurarea. Energia se va mișca înainte și înapoi între câmpul magnetic din jurul bobinei și câmpul electric din jurul condensatorului. Aici, pierderile de radiații vor fi minime.

Există și conceptul de comunicare ionizată wireless.

Poate fi și implementat, dar necesită puțin mai mult efort. Această tehnică există deja în natură, dar nu este fezabilă implementarea ei, deoarece necesită un câmp magnetic ridicat, de la 2,11 M/m. A fost dezvoltat de genialul om de știință Richard Walras, dezvoltatorul unui generator de vortex care trimite și transmite energie termică pe distanțe mari, în special cu ajutorul unor colectoare speciali. Cel mai simplu exemplu de astfel de conexiune este fulgerul.

Avantaje și dezavantaje

Desigur, această invenție are avantajele și dezavantajele ei față de metodele cu fir. Vă invităm să le luați în considerare.

Avantajele includ:

Absența totală a firelor;
Nu sunt necesare surse de alimentare;
Este eliminată necesitatea unei baterii;
Energia este transferată mai eficient;
Necesită mult mai puțină întreținere.

Dezavantajele includ următoarele:

Distanța este limitată;
câmpurile magnetice nu sunt atât de sigure pentru oameni;
transmiterea fără fir a energiei electrice folosind microunde sau alte teorii este practic imposibilă acasă și cu propriile mâini;
cost ridicat de instalare.

Electricitatea wireless este cunoscută încă din 1831, când Michael Faraday a descoperit fenomenul inducției electromagnetice. El a stabilit experimental că un câmp magnetic în schimbare generat de un curent electric poate induce un curent electric într-un alt conductor. Au fost efectuate numeroase experimente, datorită cărora a apărut primul transformator electric. Cu toate acestea, doar Nikola Tesla a reușit să traducă pe deplin ideea de a transmite electricitate la distanță în aplicare practică.

La Târgul Mondial de la Chicago din 1893, el a demonstrat transmiterea fără fir a electricității prin aprinderea becurilor cu fosfor care erau distanțate. Tesla a demonstrat multe variații privind transmiterea energiei electrice fără fire, visând că în viitor această tehnologie va permite oamenilor să transmită energie pe distanțe mari în atmosferă. Dar în acest moment, această invenție a omului de știință s-a dovedit a fi nerevendicată. Abia un secol mai târziu, Intel și Sony, și apoi alte companii, au devenit interesate de tehnologiile lui Nikola Tesla.

Cum functioneaza

Electricitatea fără fir se referă literalmente la transmiterea energiei electrice fără fire. Această tehnologie este adesea comparată cu transmiterea de informații, cum ar fi Wi-Fi, telefoane mobile și radiouri. Electricitatea fără fir este o tehnologie relativ nouă și în dezvoltare dinamică. Astăzi, sunt dezvoltate metode pentru a transmite în siguranță și eficient energia la distanță, fără întrerupere.

Tehnologia se bazează pe magnetism și electromagnetism și se bazează pe o serie de principii simple de funcționare. În primul rând, aceasta se referă la prezența a două bobine în sistem.

Sistemul este format dintr-un transmițător și un receptor, care împreună generează un câmp magnetic alternativ de curent variabil.
Acest câmp creează tensiune în bobina receptorului, de exemplu, pentru a încărca o baterie sau a alimenta un dispozitiv mobil.
Când curentul electric este trimis printr-un fir, în jurul cablului apare un câmp magnetic circular.
Pe o bobină de sârmă care nu primește curent electric direct, curentul electric va începe să curgă din prima bobină prin câmpul magnetic, inclusiv prin a doua bobină, oferind cuplare inductivă.

Principii de transfer

Până de curând, sistemul de rezonanță magnetică CMRS, creat în 2007 la Massachusetts Institute of Technology, era considerată cea mai avansată tehnologie de transmitere a energiei electrice. Această tehnologie a asigurat transmisia curentului pe o distanță de până la 2,1 metri. Cu toate acestea, mai multe limitări au împiedicat lansarea sa în producția de masă, de exemplu, frecvența mare de transmisie, dimensiuni mari, configurația complexă a bobinei, precum și sensibilitatea ridicată la interferențe externe, inclusiv prezența umană.

Cu toate acestea, oamenii de știință din Coreea de Sud au creat un nou transmițător de energie electrică care va transmite energie până la 5 metri. Și toate dispozitivele din cameră vor fi alimentate de un singur hub. Sistemul rezonant al bobinelor dipol DCRS este capabil să funcționeze până la 5 metri. Sistemul nu are o serie de dezavantaje ale CMRS, inclusiv utilizarea unor bobine destul de compacte cu dimensiunile 10x20x300 cm, care pot fi instalate discret in peretii unui apartament.

Experimentul a făcut posibilă transmiterea la o frecvență de 20 kHz:

209 W la 5 m;
471 W la 4 m;
1403 W la 3 m.

Electricitatea wireless vă permite să alimentați televizoare LCD mari moderne, care necesită 40 W, la o distanță de 5 metri. Singurul lucru care va fi „pompat” din rețeaua electrică este 400 de wați, dar nu vor exista fire. Inducția electromagnetică oferă o eficiență ridicată, dar pe distanțe scurte.

Există și alte tehnologii care vă permit să transmiteți electricitate fără fir. Cele mai promițătoare dintre ele sunt:

Radiația laser . Oferă securitatea rețelei, precum și o rază mai mare. Cu toate acestea, este necesară o linie de vedere între receptor și transmițător. Au fost deja create instalații de lucru care utilizează puterea fasciculului laser. Lockheed Martin, un producător american de echipamente militare și avioane, a testat vehiculul aerian fără pilot Stalker, care este alimentat de un fascicul laser și rămâne în aer timp de 48 de ore.
Radiația cu microunde . Oferă o rază lungă de acțiune, dar are un cost de echipament ridicat. O antenă radio este folosită ca transmițător de electricitate, care creează radiații cu microunde. Dispozitivul receptor are o rectennă, care transformă radiația primită de microunde în curent electric.

Această tehnologie face posibilă distanțarea semnificativă a receptorului de transmițător și nu este nevoie directă de linie vizuală. Dar odată cu creșterea autonomiei, costul și dimensiunea echipamentului cresc proporțional. În același timp, radiațiile cu microunde de mare putere generate de instalație pot fi dăunătoare mediului.

Particularități

Cea mai realistă dintre tehnologii este electricitatea wireless bazată pe inducția electromagnetică. Dar există limitări. Se lucrează la scalarea tehnologiei, dar aici apar probleme de siguranță a sănătății.
Tehnologiile de transmitere a energiei electrice prin ultrasunete, laser și radiații cu microunde se vor dezvolta și își vor găsi, de asemenea, nișele.
Sateliții care orbitează cu panouri solare uriașe necesită o abordare diferită, necesitând transmiterea țintită a energiei electrice. Laserul și cuptorul cu microunde sunt potrivite aici. În prezent nu există o soluție perfectă, dar există multe opțiuni cu avantajele și dezavantajele lor.
În prezent, cei mai mari producători de echipamente de telecomunicații s-au unit în Consorțiul Wireless Electromagnetic Energy pentru a crea un standard mondial pentru încărcătoarele fără fir care funcționează pe principiul inducției electromagnetice. Dintre principalii producători, suportul pentru standardul QI pe o serie de modele ale acestora este oferit de Sony, Samsung, Nokia, Motorola Mobility, LG Electronics, Huawei și HTC. În curând, QI va deveni un standard unificat pentru orice astfel de dispozitive. Datorită acestui fapt, va fi posibilă crearea unor zone de încărcare wireless pentru gadget-uri în cafenele, centre de transport și alte locuri publice.

Aplicație

Elicopter cu microunde. Modelul de elicopter avea o rectennă și se ridica la o înălțime de 15 m.
Electricitatea fără fir este folosită pentru a alimenta periuțele de dinți electrice. Periuța de dinți are un corp complet etanș și nu are conectori, ceea ce evită șocurile electrice.
Alimentarea aeronavelor folosind lasere.
Sistemele de încărcare fără fir pentru dispozitivele mobile care pot fi folosite în fiecare zi au devenit disponibile la vânzare. Ele funcționează pe baza inducției electromagnetice.
Pad de încărcare universal. Acestea vă permit să alimentați cele mai populare modele de smartphone-uri care nu sunt echipate cu un modul de încărcare fără fir, inclusiv telefoane obișnuite. Pe lângă suportul de încărcare în sine, va trebui să cumpărați o carcasă pentru receptor pentru gadget. Se conectează la un smartphone printr-un port USB și se încarcă prin acesta.
În prezent, pe piața mondială sunt vândute peste 150 de dispozitive de până la 5 wați care acceptă standardul QI. În viitor, vor apărea echipamente cu putere medie de până la 120 Watt.

Perspective

Astăzi, se lucrează la proiecte mari care vor folosi electricitate wireless. Aceasta este sursa de alimentare pentru vehiculele electrice „over the air” și rețelele electrice de uz casnic:

O rețea densă de puncte de încărcare auto va face posibilă reducerea bateriilor și reducerea semnificativă a costurilor vehiculelor electrice.
În fiecare încăpere vor fi instalate surse de alimentare, care vor transmite energie electrică către echipamente audio și video, gadgeturi și electrocasnice dotate cu adaptoare adecvate.

Avantaje și dezavantaje

Electricitatea wireless are următoarele avantaje:

Nu sunt necesare surse de alimentare.
Absența totală a firelor.
Eliminați nevoia de baterii.
Mai puțină întreținere necesară.
Perspective uriașe.

Dezavantajele includ, de asemenea:

Dezvoltare insuficientă a tehnologiei.
Limitat de distanță.
Câmpurile magnetice nu sunt complet sigure pentru oameni.
Cost ridicat al echipamentelor.

Toată lumea știe că Nikola Tesla este inventatorul unor lucruri omniprezente precum curentul alternativ și transformatorul. Dar nu toți oamenii de știință sunt familiarizați cu celelalte invenții ale Tesla.

Folosim curent alternativ. Folosim transformatoare. În orice apartament. Este greu de imaginat cum se poate face fără aceste invenții. Dar CUM le folosim? Tesla a folosit aceste lucruri cunoscute nouă (după cum ni se pare) într-un mod complet diferit. Cum conectăm orice aparat electric la rețea? Cu o furculiță - adică. doi conductori. Dacă conectăm un singur conductor, nu va exista curent - circuitul nu este închis.

Tesla a demonstrat efectul transmiterii puterii printr-un singur conductor. Mai mult, în alte experimente a transmis putere fără fire deloc. La sfârșitul secolului al XIX-lea, marele inventator era capabil să transmită energie electrică fără fir pe o distanță de peste 40 de kilometri. Întrucât acest cunoscut experiment Tesla nu a fost încă repetat, cititorii noștri vor fi cu siguranță interesați de detaliile acestei povești, precum și de starea actuală a problemei transmiterii energiei electrice fără fire.

Biografia inventatorului american, sârb de naștere, Nikola Tesla este destul de cunoscută și nu ne vom opri asupra ei. Dar să lămurim imediat: înainte de a-și demonstra experimentul unic, Tesla, mai întâi în 1892 la Londra, și un an mai târziu în Philadelphia, în prezența specialiștilor, a demonstrat posibilitatea de a transmite energie electrică printr-un singur fir, fără a folosi împământarea celui de-al doilea pol. a sursei de energie.

Și apoi i-a venit ideea să folosească Pământul ca acest singur fir! Și în același an, la convenția Electric Lighting Association din St. Lewis, a demonstrat lămpile electrice care ardeau fără fire și un motor electric care funcționează fără a fi conectat la rețeaua electrică. El a comentat această expoziție neobișnuită astfel: „Câteva cuvinte despre o idee care îmi ocupă constant gândurile și ne preocupă pe toți. Mă refer la transmiterea semnalelor, precum și a energiei, pe orice distanță, fără fire. Știm deja că vibrațiile electrice pot fi transmise printr-un singur conductor. De ce să nu folosim Pământul în acest scop? Dacă putem stabili perioada de oscilație a sarcinii electrice a Pământului când aceasta este perturbată de acțiunea unui circuit încărcat opus, acesta va fi un fapt de o importanță extremă, care va servi în folosul întregii omeniri.”

Văzând o demonstrație atât de spectaculoasă, oligarhi atât de celebri precum J. Westinghouse și J. P. Morgan au investit peste un milion de dolari în această afacere promițătoare, cumpărându-și brevetele de la Tesla (bani uriași, de altfel, la vremea aceea!). Cu aceste fonduri, la sfârșitul anilor 90 ai secolului al XIX-lea, Tesla și-a construit laboratorul unic în Colorado Springs. Informații detaliate despre experimentele din laboratorul lui Tesla sunt prezentate în cartea biografului său John O'Neill, „Electric Prometheus” (în țara noastră, traducerea acesteia a fost publicată în revista „Inventor și Inovator” nr. 4-11 pentru 1979) . Vom oferi aici doar un scurt fragment din acesta, pentru a nu face referire la retipăriri ulterioare: „În Colorado Springs, Tesla a efectuat primele teste de transmisie wireless a energiei electrice. El a reușit să alimenteze 200 de becuri cu incandescență situate la 42 de kilometri de laboratorul său cu curentul tras de pe Pământ în timpul funcționării unui vibrator gigant. Fiecare putere era de 50 de wați, deci consumul total de energie a fost de 10 kW, sau 13 CP. Tesla era convins că, cu ajutorul unui vibrator mai puternic, putea aprinde o duzină de ghirlande electrice a câte 200 de becuri fiecare, împrăștiate pe tot globul.”

Tesla însuși a fost atât de inspirat de succesul acestor experimente încât a anunțat în presa generală că intenționează să lumineze Expoziția Industrială Mondială de la Paris, care trebuia să aibă loc în 1903, cu energie de la o centrală electrică situată la Cascada Niagara și transmisă la Paris fără fir. Din numeroasele fotografii și descrieri ale martorilor oculari și asistenților inventatorului se știe că a fost un generator de energie transmisă pe 42 de kilometri fără fire (cu toate acestea, acesta este un termen pur jurnalistic: un fir, care a fost Pământul, este prezent în acest circuit, iar acest lucru este declarat direct atât Tesla însuși, cât și biograful său).

Ceea ce Tesla a numit un vibrator era un transformator gigant al sistemului său, care avea o înfășurare primară de câteva spire de sârmă groasă înfășurată pe un gard cu un diametru de 25 de metri și o înfășurare secundară multi-turnări, cu un singur strat, plasată în interiorul acestuia pe un cilindru de dielectric. Înfășurarea primară, împreună cu un condensator, o bobină de inducție și un eclator de scânteie, au format un circuit oscilant-convertor de frecvență. Deasupra transformatorului, situat în centrul laboratorului, s-a ridicat un turn de lemn înalt de 60 de metri, încuiat cu o bilă mare de cupru. Un capăt al înfășurării secundare a transformatorului a fost conectat la această bilă, celălalt a fost împământat. Întregul dispozitiv era alimentat de un dinam separat de 300 CP. În el au fost excitate oscilații electromagnetice cu o frecvență de 150 kiloherți (lungime de undă 2000 de metri). Tensiunea de funcționare în circuitul de înaltă tensiune a fost de 30.000 V, iar potențialul de rezonanță al mingii a ajuns la 100.000.000 V, generând fulgere artificial de zeci de metri lungime! Așa explică biograful său munca vibratorului lui Tesla: „În esență, Tesla a „pompat” un flux de electroni în Pământ și a extras de acolo. Frecvența de pompare a fost de 150 kHz. Răspândindu-se în cercuri concentrice din ce în ce mai departe de Colorado Springs, undele electrice au converjat apoi într-un punct diametral opus de pe Pământ. Undele de amplitudine mare se ridicau și cădeau acolo la unison cu cele ridicate în Colorado. Când un astfel de val a căzut, a trimis un ecou electric înapoi în Colorado, unde un vibrator electric a amplificat valul și s-a repezit înapoi.

Dacă aducem întregul Pământ într-o stare de vibrație electrică, atunci în fiecare punct de pe suprafața lui ni se va asigura energie. Poate fi surprins din valurile care se repezi între stâlpii electrici cu dispozitive simple asemănătoare circuitelor oscilante din receptoarele radio, doar împământate și dotate cu antene mici de înălțimea unei cabane rurale. Această energie va încălzi și lumina casele folosind lămpile tubulare Tesla, care nu necesită fire. Motoarele de curent alternativ ar necesita doar convertoare de frecvență.”

Informațiile despre experimentele Tesla privind transmiterea electricității fără fire i-au inspirat pe alți cercetători să lucreze în acest domeniu. Rapoarte despre experimente similare au apărut adesea în presă la începutul secolului trecut. În acest sens, merită citat un fragment dintr-un articol al lui A.M. „Conversațiile despre meșteșuguri” ale lui Gorki, publicată în 1930: „Anul acesta, Marconi a transmis curent electric prin aer de la Genova în Australia și a aprins acolo lămpi electrice la o expoziție din Sydney. Același lucru a fost făcut acum 27 de ani aici, în Rusia, de scriitorul și omul de știință M.M. Filippov, care a lucrat câțiva ani la transmiterea curentului electric prin aer și în cele din urmă a aprins un candelabru din Sankt Petersburg în Tsarskoe Selo ( adica la o distanta de 27 de kilometri. -V.P.). La acel moment, nu a fost acordată atenția cuvenită acestui fapt, dar Filippov a fost găsit mort în apartamentul său câteva zile mai târziu, iar dispozitivele și hârtiile i-au fost confiscate de poliție.”

Experimentele lui Tesla au făcut o impresie grozavă și asupra unui alt scriitor, Alexei Tolstoi, care a fost inginer de pregătire. Și când Tesla, și apoi Marconi, au raportat în tipărire că dispozitivele lor primeau semnale ciudate de origine extraterestră, aparent marțiană, acest lucru l-a inspirat pe scriitor să scrie romanul științifico-fantastic „Aelita”. În roman, marțienii folosesc invenția lui Tesla și transmit fără fir energia de la centralele electrice situate la polii lui Marte către oriunde de pe planetă. Această energie alimentează motoarele navelor zburătoare și alte mecanisme. Cu toate acestea, Tesla nu a reușit să-și construiască „sistemul mondial” pentru a furniza energie electrică populației lumii fără utilizarea cablurilor.

De îndată ce în 1900 a început să construiască un oraș laborator de cercetare pentru 2000 de angajați și un turn uriaș de metal cu o placă uriașă de cupru deasupra, pe insula Long Island, lângă New York, oligarhii electrici „cu fir” și-au dat seama: la urma urmei, introducerea pe scară largă a sistemului Tesla i-a amenințat cu ruina.

Turnul Wardenclyffe (1902)

Pe miliardarul J.P. Morgan, care a finanțat construcția, a fost supus unor presiuni severe, inclusiv din partea oficialilor guvernamentali mituiți de concurenți.(sau a fost invers) Au fost întreruperi în furnizarea de echipamente, construcția s-a blocat, iar când Morgan, sub această presiune, a încetat finanțarea, s-a oprit cu totul. La începutul Primului Război Mondial, la instigarea acelorași concurenți, guvernul SUA a ordonat explozia unui turn gata făcut sub pretextul exagerat că ar putea fi folosit în scop de spionaj.

Ei bine, atunci ingineria electrică a mers pe calea obișnuită.

Multă vreme, nimeni nu a putut repeta experimentele lui Tesla, fie și doar pentru că ar fi necesitat crearea unei instalații similare ca mărime și putere. Dar nimeni nu s-a îndoit că Tesla a reușit să găsească o modalitate de a transmite energie electrică pe o distanță fără fire în urmă cu mai bine de o sută de ani. Autoritatea lui Tesla, care a fost evaluată drept al doilea inventator după Edison, a fost destul de ridicată în întreaga lume, iar contribuția sa la dezvoltarea ingineriei electrice cu curent alternativ (în sfidarea lui Edison, care a susținut curentul continuu) este fără îndoială. În timpul experimentelor sale au fost prezenți mulți specialiști, fără să socotească presa și nimeni nu a încercat vreodată să-l condamne pentru vreun truc sau manipulare a faptelor. Înalta autoritate a lui Tesla este evidențiată de numele unității de intensitate a câmpului magnetic după el. Dar concluzia lui Tesla că în timpul experimentului din Colorado Springs energia a fost transmisă pe o distanță de 42 de kilometri cu o eficiență de aproximativ 90% este prea optimistă. Să ne amintim că puterea totală a lămpilor aprinse la distanță era de 10 kW, sau 13 CP, în timp ce puterea dinamului care alimenta vibratorul ajungea la 300 CP. Adică putem vorbi despre eficiență. doar aproximativ 4-5%, deși această cifră este uimitoare. Justificarea fizică a experimentelor Tesla privind transmisia wireless a electricității încă îngrijorează mulți specialiști.
www.elec.ru/news/2003/03/14/1047627665.h tml

Specialiștii de la Massachusetts Institute of Technology au reușit să facă să ardă o lampă cu incandescență, aflată la o distanță de 2 metri de sursa de energie. rus.newsru.ua/world/08jun2007/tesla.html

Încărcătoare wireless de la Intel odessabuy.com/news/item-402.html

„Argumente și fapte” nr. 52, 2008 (24-30 decembrie):
STIINTA - Electricitate fara fire. Ei spun că oamenii de știință americani au fost capabili să transmită electricitate cu o putere de 800 W fără fire.