آیا تا به حال در مورد انتقال برق بدون سیم شنیده اید؟ این یک ایده بسیار جذاب است …

تصور کنید برق را از شهری به شهر دیگر بدون نیاز به دکل های فشار قوی و کیلومترها کابل انتقال دهید. بنابراین، برق را می توان به تمام مناطق دورافتاده و محروم جهان عرضه کرد.

تصور کنید بتوانید تمام تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی خانه خود را از سیم های برق جدا کنید. رویایی که امروز به واقعیت تبدیل شده است.

انتقال برق بدون سیم

تقریباً در همه مکان ها می توانید شبکه برق را با استفاده از سیم و کابل مشاهده کنید.

انتقال بی سیم برق از دیرباز آرزوی بشر بوده است.

اگر بتوان سیم کشی برق را حتی در فواصل بسیار کوتاه حذف کرد، تحول بزرگی را در صنعت و زندگی روزمره تجربه خواهید کرد.

انتقال بی سیم نیرو یا الکتریسیته به شکلی گفته می شود که در آن انرژی الکتریکی بدون هیچ گونه ارتباطی از منبعی به مقصد مورد نظر منتقل می شود.

این فناوری اغلب زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که انتقال نیرو باید پیوسته باشد و استفاده از سیم و کابل ایده ای پرخطر و نامناسب است.

نکته مهم در استفاده از این تکنولوژی این است که انتقال اطلاعات باید کامل، بدون نویز و بازده بالایی داشته باشد.

رایج ترین راه برای فرستادن الکتریسیته بدون کابل از طریق استفاده از لیزر، مایکروویو، القای الکترومغناطیسی، امواج رادیویی و غیره است.

تاریخچه انتقال برق بی سیم

اولین کسی که مخترع انتقال بی سیم برق بود، نیکولا تسلا دانشمند، مخترع مشهور آمریکایی قرن نوزدهم است.

حدود 100 سال پیش، او موفق شد دستگاهی بسازد که برق را به صورت بی سیم انتقال می دهد و برج تسلا را اختراع کرد.

برج 29 متری و برج برق تسلا به عنوان صخره واردن شناخته می شود.

به دلیل مشکلات مالی جدی و خروج تنها سرمایه گذار تسلا، پروژه ارسال برق بی سیم تسلا با شکست مواجه شد و رقابت را به رقیب ثروتمندش توماس ادیسون واگذار کرد.

بنابراین، همه به خطوط برق DC ادیسون روی آوردند و انتقال برق بی سیم تسلا فراموش شد.

در سال 2007، برخی از فیزیکدانان دانشگاه MIT (موسسه فناوری ماساچوست)، با تحقیق در مورد ایده انتقال برق بی سیم، سرانجام موفق شدند یک لامپ 60 واتی را از فاصله حدود 2 متری روشن کنند.

WiTricity مخفف دو اصطلاح به نام های “بی سیم” و “الکتریسیته” است.

در این آزمایش از دو سیم پیچ مسی به قطر 60 سانتی متر استفاده شد که به منبع انتقال برق وصل شد و یک گیرنده نیز به لامپ متصل شد.

طی این آزمایش، محققان دریافتند که میزان انرژی منتقل شده و مفید بیش از 40 درصد است.

تجهیزات مورد نیاز برای انتقال برق بی سیم

آنچه واضح است این است که انتقال برق بی سیم به یک فرستنده و یک گیرنده نیاز دارد.

یک فرستنده به شکل دکل یا برج به یک منبع انرژی مانند نیروگاه متصل است.

در نیروگاه ها، ترانسفورماتور قدرت وظیفه انتقال انرژی را بر عهده دارد.

باید بپذیریم که این دکل ها مانند هر وسیله دیگری محدودیت جغرافیایی برای آنتن دهی دارند.

بنابراین ممکن است نصب چندین دکل یا دستگاه تقویت آنتن برای انتقال برق بین دو نقطه ضروری باشد.

به طور معمول گیرنده باید یک باتری قابل شارژ باشد.

این باتری متعلق به دستگاهی است که با برق کار می کند.

آموزش انتقال برق بی سیم

انتقال برق بی سیم برای دستگاه های خانگی یک فناوری جدید است، اما اصول اولیه و اجزای آن جدید نیستند.

معادلات اساسی ماکسول همچنان در هر جایی که الکتریسیته و مغناطیس وجود دارد اعمال می‌شود و فرستنده‌ها انرژی را در شکل دیگری از ارتباطات بی‌سیم به گیرنده‌ها منتقل می‌کنند.

همچنین احتمال تداخل میدان های تولید شده توسط فرستنده های انتقال برق بی سیم با دستگاه های پزشکی وجود دارد.

روش های انتقال برق بی سیم

در پاسخ به این سوال که چگونه برق را به صورت بی سیم انتقال دهیم، باید بگوییم که روش های زیر برای انتقال بی سیم برق وجود دارد.

به طور معمول، برای ارتباطات بی سیم و انتقال برق بی سیم، جریان مستقیم تولید شده توسط منبع توسط مدار الکترونیکی به جریان متناوب فرکانس بالا تبدیل می شود.

انتقال بی سیم برق با استفاده از امواج رادیویی یا مایکروویو

همانطور که از نام این روش پیداست، برای انتقال نیرو به بار از طریق امواج مایکروویو EMP استفاده می شود.

در این کار فرستنده یک بار برق را از پریز دریافت می کند و سپس برق متناوب را تنظیم می کند و امواج مایکروویو تولید می کند.

گیرنده های طرف دیگر این انتقال باید بتوانند امواج رادیویی و امواج مایکروویو را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند.

انتقال انرژی با استفاده از پرتو لیزر

هنگام انتقال توان لیزر، یک پرتو لیزر مادون قرمز قابل تنظیم به یک سلول فتوولتائیک هدایت می شود و پرتو لیزر را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

این روش قابلیت انتقال الکتریسیته در فواصل طولانی را دارد اما روشی پرهزینه است.

انتقال انرژی توسط القای مغناطیسی

روش القای مغناطیسی برای مسافت های طولانی استفاده می شود.

به طور معمول، برای ارتباطات بی سیم و انتقال برق بی سیم، جریان مستقیم تولید شده توسط منبع توسط مدار الکترونیکی به جریان متناوب فرکانس بالا تبدیل می شود.

انتقال امواج رادیویی از همان فرستنده و گیرنده ارتباط Wi-Fi استفاده می کند.

این روش برای تجهیزاتی که کمتر از 10 ولت برق مصرف می کنند مناسب است.

روش القای مغناطیسی نیز برای مسافت های طولانی استفاده می شود.

فرستنده و گیرنده در انتقال برق بی سیم

نوع طرح های تبدیل به نوع فناوری مورد استفاده بستگی دارد.

علاوه بر انتقال قدرت، یک سیستم انتقال برق بی سیم باید به فرستنده و گیرنده اجازه دهد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

این تضمین می کند که گیرنده می تواند شارژر را در صورت شارژ کامل باتری مطلع کند.

علاوه بر این، این لینک به فرستنده اجازه می دهد تا گیرنده را شناسایی کرده و میزان توان ارسالی را تنظیم کند.

علاوه بر این، فرستنده می تواند شرایطی مانند دمای باتری را نیز کنترل کند.

فاصله از فرستنده

مکان هایی که کمتر از یک طول موج از آنتن ها فاصله دارند در میدان نزدیک هستند.

انرژی در میدان نزدیک تشعشع نمی شود و میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی دارای نوسانات مستقل هستند.

کوپلینگ خازنی (الکتریکی) و القایی (مغناطیسی) می تواند برای انتقال نیرو به گیرنده ای که در میدان نزدیک قرار دارد استفاده شود.

مکان هایی که فاصله آنتن ها از دو طول موج بیشتر است در میدان بسیار دور هستند.

(بین میدان نزدیک و میدان دور یک منطقه گذار وجود دارد) انرژی در میدان بسیار دور معمولاً به صورت تابش الکترومغناطیسی است.

انتقال قدرت میدان در مدار را توان الکتریکی می گویند.

نمونه هایی از انتقال میدان دور سیستم هایی هستند که از لیزرهای پرقدرت یا امواج مایکروویو برای انتقال نیرو در فواصل طولانی استفاده می کنند.

کاربرد انتقال برق بی سیم

شاید تنها تجربه ای که مردم از ا  دارند استفاده از شارژرهای موبایل بی سیم یا فناوری شارژر بی سیم باشد.

اما این فقط یک کاربرد سطحی و ابتدایی است.

از طرفی استفاده از این روش باعث کاهش هزینه های نگهداری خطوط و انتقال ایمن برق می شود.

در زیر به برخی از کاربردهای این تکنولوژی اشاره می کنیم:

منبع تغذیه خودرو

تصور کنید در حال حرکت به صورت بی سیم باتری ماشین الکتریکی خود را شارژ می کنید.

این فقط در مورد خودروها صدق نمی کند. شاید بتوان پهپادها و هواپیماها را از راه دور شارژ کرد.

انتقال درون دستگاه

با استفاده از انتقال بی سیم می توان قسمت های داخلی دستگاهی مانند ربات و حتی وسایل ساده ای مانند رایانه های شخصی و تلفن های همراه را تغذیه کرد.

این موضوع به شدت بر وزن و هزینه ساخت این دستگاه ها تاثیر می گذارد.

انرژی خورشیدی

در سطح پیشرفته تر، می توان وسیله ای را بین خورشید و زمین قرار داد که بتواند انرژی خورشیدی را دریافت کرده و پس از تبدیل آن به برق، آن را به زمین ارسال کند.

برای مشاهده فیلم های آموزشی ما کانال آپاراتی ما را دنبال کنید.