تقليدي أنظمة نقل الطاقة السلكية تتطلب عادةً كذب أسلاك النقل بين الوحدات الموزعة والوحدات الاستهلاكية. ينتج عن هذا الكثير من القيود مثل تكلفة النظام - تكلفة الكابلات ، والخسائر المتكبدة في النقل وكذلك في التوزيع. فقط تخيل أن مقاومة خط النقل فقط هي التي تؤدي إلى فقدان حوالي 20-30٪ من الطاقة المولدة.

“أنواع مضخة الإزاحة الإيجابية ”

إذا كنت تتحدث عن نظام نقل طاقة التيار المستمر ، فحتى هذا غير ممكن لأنه يتطلب موصلًا بين مصدر طاقة التيار المستمر والجهاز.

تخيل نظامًا خاليًا تمامًا من الأسلاك ، حيث يمكنك توصيل طاقة التيار المتردد إلى منزلك دون أي أسلاك. حيث يمكنك إعادة شحن هاتفك المحمول دون الحاجة إلى توصيله فعليًا بالمقبس. حيث يمكن إعادة شحن بطارية جهاز تنظيم ضربات القلب (الموضوعة داخل قلب الإنسان) دون الحاجة إلى استبدال البطارية. بالطبع ، مثل هذا النظام ممكن وهنا يأتي دور نقل الطاقة اللاسلكي.

هذا المفهوم ليس مفهومًا جديدًا في الواقع. تم تطوير هذه الفكرة بأكملها بواسطة Nicolas Tesla في عام 1893 ، حيث طور نظامًا لإضاءة المصابيح الفراغية باستخدام تقنيات الإرسال اللاسلكي.

“كيف تعمل دائرة العداد ”

لا يمكننا تخيل عالم بدون طاقة لاسلكية النقل ممكن: الهواتف المحمولة ، والروبوتات المحلية ، ومشغلات MP3 ، وأجهزة الكمبيوتر ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وغيرها من الأدوات القابلة للنقل المناسبة لشحن نفسها أثناء عدم الاتصال بها ، مما يحررنا من سلك الطاقة النهائي والشامل. قد لا تتطلب بعض هذه الوحدات عددًا كبيرًا من الخلايا / البطاريات الكهربائية للعمل.

3 أنواع من طرق نقل الطاقة اللاسلكية:

اقتران حثي : من أبرز طرق نقل الطاقة من خلال الاقتران الاستقرائي. يتم استخدامه بشكل أساسي لنقل الطاقة في المجال القريب. يعتمد على حقيقة أنه عندما يتدفق التيار عبر سلك واحد ، يتم تحفيز الجهد عبر أطراف السلك الآخر. يتم نقل الطاقة من خلال الحث المتبادل بين المادتين الموصلة. مثال عام هو محول.

نقل الطاقة باستخدام اقتران حثي

نقل طاقة الميكروويف: تم تطوير هذه الفكرة بواسطة William C Brown. تتضمن الفكرة بأكملها تحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة RF ونقلها عبر الفضاء وإعادة تحويلها مرة أخرى إلى طاقة التيار المتردد في جهاز الاستقبال. في هذا النظام ، يتم توليد الطاقة باستخدام مصادر طاقة الميكروويف مثل klystron ، ويتم إعطاء هذه الطاقة المولدة لهوائي الإرسال عبر الدليل الموجي (الذي يحمي طاقة الميكروويف من الطاقة المنعكسة) والموالف (الذي يطابق مقاومة مصدر الميكروويف مع أن الهوائي). يتكون قسم الاستقبال من هوائي الاستقبال الذي يستقبل طاقة الميكروويف ودائرة مطابقة الممانعة والمرشح التي تتطابق مع معاوقة خرج الإشارة مع تلك الخاصة بوحدة التصحيح. يُعرف هوائي الاستقبال هذا جنبًا إلى جنب مع وحدة التصحيح باسم Rectenna. يمكن أن يكون الهوائي المستخدم ثنائي القطب أو هوائي Yagi-Uda. تتكون وحدة الاستقبال أيضًا من قسم المعدل المكون من ثنائيات شوتكي التي تستخدم لتحويل إشارة الميكروويف إلى إشارة تيار مستمر. يستخدم نظام الإرسال هذا ترددات في نطاق 2 جيجاهرتز إلى 6 جيجاهرتز.

نقل الطاقة اللاسلكي باستخدام الميكروويف

نقل طاقة الليزر: يتضمن استخدام شعاع الليزر لنقل الطاقة في شكل طاقة ضوئية ، والتي يتم تحويلها إلى الطاقة الكهربائية في نهاية المستقبل. يتم تشغيل LASER باستخدام مصادر مثل الشمس أو أي مولد كهرباء ، وبالتالي يولد ضوءًا مركّزًا عالي الكثافة. يتم تحديد حجم الحزمة وشكلها من خلال مجموعة من البصريات ويتم استقبال ضوء الليزر المرسل بواسطة الخلايا الكهروضوئية ، والتي تحول الضوء إلى إشارات كهربائية. يستخدم بشكل عام كبلات الألياف الضوئية للنقل. كما هو الحال في نظام الطاقة الشمسية الأساسي ، فإن جهاز الاستقبال المستخدم في النقل القائم على الليزر هو مجموعة من الخلايا الكهروضوئية أو الألواح الشمسية التي يمكنها تحويل الضوء أحادي اللون غير المتماسك إلى كهرباء.

نظام نقل الطاقة بالليزر

النقل اللاسلكي للطاقة الشمسية

يعتمد أحد أنظمة نقل الطاقة اللاسلكية الأكثر تقدمًا على نقل الطاقة الشمسية باستخدام الموجات الدقيقة أو شعاع الليزر. يتمركز القمر الصناعي في المدار الثابت بالنسبة للأرض ويتكون من الخلايا الكهروضوئية التي تحول ضوء الشمس إلى تيار كهربائي يستخدم لتشغيل مولد الميكروويف وبالتالي توليد طاقة الميكروويف. يتم إرسال طاقة الموجات الصغرية هذه باستخدام اتصال RF ويتم استقبالها في المحطة القائمة باستخدام Rectenna ، وهو مزيج من هوائي ومُقَوِّم ويتم تحويله مرة أخرى إلى كهرباء أو طاقة AC أو DC مطلوبة. يمكن للقمر الصناعي إرسال ما يصل إلى 10 ميجاوات من طاقة التردد اللاسلكي.

مثال عملي على نقل الطاقة اللاسلكي

يتضمن المبدأ الأساسي تحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر باستخدام مقومات ومرشحات ثم إعادة تحويلها مرة أخرى إلى تيار متردد بتردد عالٍ باستخدام محولات. ثم تنتقل طاقة التيار المتردد عالية التردد منخفضة الجهد من المحول الأولي إلى الثانوي الخاص بها ويتم تحويلها إلى طاقة التيار المستمر باستخدام مقوم وترشيح ومنظم.

رسم تخطيطي يوضح نقل الطاقة اللاسلكي

“أفضل مكان لشراء مكونات الإلكترونيات ”

يتم تصحيح إشارة التيار المتردد إلى إشارة DC باستخدام قسم مقوم الجسر.
تمر إشارة التيار المستمر التي تم الحصول عليها عبر ملف التغذية المرتدة 1 ، والذي يعمل كدائرة مذبذب.
يتسبب التيار الذي يمر عبر ملف التغذية المرتدة 1 في إجراء الترانزستور 1 ، مما يسمح للتيار المستمر بالتدفق عبر الترانزستور إلى الجزء الأساسي من المحول في الاتجاه الصحيح.
عندما يمر التيار عبر ملف التغذية المرتدة 2 ، يبدأ الترانزستور المقابل في التوصيل ويتدفق تيار التيار المستمر عبر الترانزستور ، إلى الجزء الأساسي من المحول في الاتجاه من اليمين إلى اليسار.
وبالتالي ، يتم تطوير إشارة التيار المتردد عبر المرحلة الأولية من المحول ، لكل من نصف دورتين لإشارة التيار المتردد. يعتمد تردد الإشارة على تردد التذبذب لدارات المذبذب.
تظهر إشارة التيار المتردد هذه عبر المحول الثانوي وعندما تكون المرحلة الثانوية متصلة بالمحول الأولي لمحول آخر ، يظهر جهد تيار متردد يبلغ 25 كيلو هرتز عبر المحول الأساسي للمحول التدريجي.
يتم تصحيح جهد التيار المتردد باستخدام مقوم الجسر ثم يتم ترشيحه وتنظيمه باستخدام LM7805 للحصول على خرج 5 فولت لقيادة مؤشر LED.
يستخدم خرج الجهد 12 فولت من المكثف لتشغيل محرك مروحة التيار المستمر لتشغيل المروحة.

إذن هذه نظرة عامة أساسية على نقل الطاقة اللاسلكية. على الرغم من ذلك ، هل تساءلت يومًا لماذا لا يزال نظام النقل الأساسي لاسلكيًا؟ إذا كانت هناك أي استفسارات حول هذا المفهوم أو على الكهرباء و المشاريع الالكترونية اترك قسم التعليقات أدناه

مصدر الصورة: