Hoe Wireless Power Transfer werkt

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





Draadloze energieoverdracht is een proces waarbij elektrische energie van het ene systeem naar het andere systeem wordt overgedragen via elektromagnetische golven zonder gebruik te maken van draden of enig fysiek contact.

In dit bericht bespreken we hoe draadloze energieoverdracht werkt of de overdracht van elektriciteit door de lucht zonder draden.



Misschien ben je deze technologie al tegengekomen en heb je er misschien veel meegemaakt gerelateerde theorieën op het internet.

Hoewel het internet vol kan staan ​​met dergelijke artikelen waarin het concept wordt uitgelegd met voorbeelden en video's, begrijpt de lezer meestal het kernprincipe van de technologie en de toekomstperspectieven niet.



Hoe draadloze elektriciteitsoverdracht werkt

In dit artikel zullen we grofweg proberen een idee te krijgen van hoe een draadloze elektriciteitsoverdracht plaatsvindt of werkt of geleiding plaatsvindt en waarom het idee zo moeilijk te implementeren is over grote afstanden.

Het meest voorkomende en klassieke voorbeeld van draadloze stroomoverdracht is onze oude radio- en tv-technologie die werkt door elektrische golven (RF) van het ene punt naar het andere te sturen zonder kabels, voor de beoogde gegevensoverdracht.

De moeilijkheid

Het nadeel van deze technologie is echter dat het niet in staat is om de golven met hoge stroom over te dragen, zodat het uitgezonden vermogen zinvol en bruikbaar wordt aan de ontvangende kant voor het aandrijven van een potentiële elektrische belasting.

Dit probleem wordt moeilijk omdat de weerstand van lucht in het bereik van miljoenen mega-ohm kan liggen en dus buitengewoon moeilijk door te snijden is.

Een ander gedoe dat de overdracht over lange afstanden nog moeilijker maakt, is de haalbaarheid van het scherpstellen van de stroom naar de bestemming.

Als de verzonden stroom zich over een brede hoek kan verspreiden, kan de bestemmingsontvanger het verzonden vermogen mogelijk niet ontvangen en mogelijk slechts een fractie ervan verwerven, waardoor de operatie buitengewoon inefficiënt wordt.

Het overbrengen van elektriciteit over korte afstanden zonder kabels ziet er echter veel gemakkelijker uit en is door velen met succes geïmplementeerd, simpelweg omdat voor korte afstanden de hierboven besproken beperkingen nooit een probleem worden.

Voor een draadloze vermogensoverdracht op korte afstand is de luchtweerstand die wordt aangetroffen veel kleiner, binnen een bereik van enkele 1000 meg ohm (of zelfs minder afhankelijk van het nabijheidsniveau), en de overdracht wordt tamelijk efficiënt haalbaar met de integratie van hoge stroom en hoge frequentie.

Optimaal bereik verwerven

Om een ​​optimale afstand tot stroomrendement te verkrijgen, wordt de transmissiefrequentie de belangrijkste parameter in de operatie.

Hogere frequenties maken het mogelijk om grotere afstanden effectiever af te leggen, en daarom is dit een element dat moet worden gevolgd bij het ontwerpen van een draadloos apparaat voor energieoverdracht.

Een andere parameter die de overdracht gemakkelijker maakt, is het spanningsniveau, hogere spanningen zorgen voor een lagere stroomsterkte en om het apparaat compact te houden.

Laten we nu proberen het concept te begrijpen via een eenvoudige schakeling:

Het circuit opgezet

Onderdelen lijst

R1 = 10 ohm
L1 = 9-0-9 slagen, dat wil zeggen 18 slagen met een middenaftap met een 30 SWG super geëmailleerde koperdraad.
L2 = 18 windingen met 30 SWG super geëmailleerde koperdraad.
T1 = 2N2222
D1 ---- D4 = 1N4007
C1 = 100uF / 25V
3V = 2 AAA 1.5V-cellen in serie

De afbeelding hierboven toont een eenvoudig draadloos stroomoverdrachtcircuit dat bestaat uit de zendertrap aan de linkerkant en de ontvangertrap aan de rechterkant van het ontwerp.

Beide fasen zijn gescheiden te zien met een aanzienlijke luchtspleet voor de beoogde verschuiving van elektriciteit.

Hoe het werkt

De trap van de vermogenszender ziet eruit als een oscillatorcircuit gemaakt door een feedbacknetwerkcircuit over een NPN-transistor en een inductor.

Ja dat klopt, de zender is inderdaad een oscillatortrap die push-pull werkt voor het opwekken van een pulserende hoogfrequente stroom in de bijbehorende spoel (L1).

De geïnduceerde hoogfrequente stroom ontwikkelt een overeenkomstige hoeveelheid elektromagnetische golven rond de spoel.

Omdat het een hoge frequentie heeft, kan dit elektromagnetische veld uit elkaar scheuren door de luchtspleet eromheen en zich uitstrekken tot een afstand die toelaatbaar is, afhankelijk van de huidige classificatie.

De ontvangerstrap kan worden gezien bestaande uit alleen een complementaire inductor L2 die vrij veel lijkt op L1, die de enige rol heeft om de uitgezonden elektromagnetische golven te accepteren en deze weer om te zetten in een potentiaalverschil of elektriciteit, zij het op een lager vermogensniveau vanwege de betrokken transmissie verliezen door de lucht.

De elektromagnetische golven die door L1 worden gegenereerd, worden rondom uitgestraald en L2 wordt ergens in de lijn geraakt door deze EM-golven. Wanneer dit gebeurt, worden de elektronen in de L2-draden gedwongen om met dezelfde snelheid te oscilleren als de EM-golven, wat uiteindelijk ook resulteert in een geïnduceerde elektriciteit over L2.

De elektriciteit wordt op de juiste wijze gelijkgericht en gefilterd door de aangesloten bruggelijkrichter en C1 vormt een gelijkwaardige gelijkstroomuitgang over de weergegeven uitgangsklemmen.

Als we het werkingsprincipe van draadloze stroomoverdracht zorgvuldig bekijken, ontdekken we dat het niets nieuws is dan onze eeuwenoude transformatortechnologie die we normaal gesproken gebruiken in onze voedingen, SMPS-eenheden enz.

Het enige verschil is de afwezigheid van de kern die we normaal vinden in onze reguliere voedingstransformatoren. De kern helpt om het stroomoverdrachtproces te maximaliseren (concentreren) en minimale verliezen te introduceren, wat op zijn beurt de efficiëntie in grote mate verhoogt

Inductor Core Selectie

De kern maakt ook het gebruik van relatief lagere frequenties voor het proces mogelijk, om precies te zijn rond 50 tot 100 Hz voor ijzerkerntransformatoren, terwijl binnen 100 kHz voor ferrietkerntransformatoren.

In ons voorgestelde artikel over hoe draadloze energieoverdracht functioneert, wordt het gebruik van een kern echter uitgesloten, aangezien de twee secties volledig van elkaar verwijderd moeten zijn, en wordt het systeem gedwongen te werken zonder het comfort van een ondersteunende kern.

Zonder een kern wordt het essentieel dat een relatief hogere frequentie en ook een hogere stroom wordt gebruikt, zodat de overdracht kan beginnen, wat direct afhankelijk kan zijn van de afstand tussen de zendende en de ontvangende trappen.

Samenvattend het concept

Samenvattend kunnen we uit de bovenstaande discussie aannemen dat om een ​​optimale krachtoverdracht door de lucht te realiseren, we de volgende parameters in het ontwerp moeten hebben opgenomen:

Een correct afgestemde spoelverhouding met betrekking tot de beoogde spanningsinductie.

Een hoge frequentie in de orde van 200 kHz tot 500 kHz of hoger voor de zenderspoel.

En een hoge stroom voor de zenderspoel, afhankelijk van hoeveel afstand de uitgestraalde elektromagnetische golven moeten worden overgedragen.

Voor meer informatie over hoe draadloze overdracht werkt, kunt u reageren.




Een paar: CDI-testcircuit voor auto's Volgende: Draadloze oplader voor mobiele telefoons