วิธีการส่งกำลังแบบไร้สาย

กฎของการทำงานร่วมกันของกระแสไฟฟ้าที่ค้นพบโดย Andre Marie Ampere ในปี 1820 วางรากฐานสำหรับการพัฒนาต่อไปของวิทยาศาสตร์ไฟฟ้าและแม่เหล็ก หลังจาก 11 ปีที่ผ่านมา Michael Faraday ได้ทำการทดลองว่าสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสไฟฟ้านั้นสามารถเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในตัวนำอื่นได้ ดังนั้นมันถูกสร้างขึ้น หม้อแปลงไฟฟ้าตัวแรก.

ในปี ค.ศ. 1864 James Clerk Maxwell ได้จัดระบบข้อมูลการทดลองของฟาราเดย์ในที่สุดทำให้พวกเขามีรูปแบบของสมการทางคณิตศาสตร์ที่แน่นอนขอบคุณที่สร้างพื้นฐานของไฟฟ้ากระแสคลาสสิกเนื่องจากสมการเหล่านี้อธิบายความสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้าและประจุไฟฟ้า

ในปี 1888 เฮ็นเฮิร์ตซ์ยืนยันการทดลองการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ Maxwell ทำนายไว้ เครื่องส่งประกายของเขาที่มีตัวสับบนพื้นฐานของขดลวด Rumkorff สามารถผลิตคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงถึง 0.5 กิกะเฮิร์ตซ์ซึ่งสามารถรับได้จากเครื่องรับหลายเครื่องที่ปรับด้วยคลื่นวิทยุ

เครื่องรับอาจอยู่ในระยะไม่เกิน 3 เมตรและเมื่อเกิดประกายไฟในเครื่องส่งสัญญาณประกายไฟก็ปรากฏในเครื่องรับด้วยเช่นกัน ดังนั้นถูกจัดขึ้น การทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการส่งพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สาย ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

2434 ใน Nikola Teslaในขณะที่ศึกษากระแสสลับของไฟฟ้าแรงสูงและความถี่สูงเขาสรุปว่ามันเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการเลือกทั้งความยาวคลื่นและแรงดันไฟฟ้าของเครื่องส่งสัญญาณสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะและไม่จำเป็นต้องทำให้ความถี่สูงเกินไป

นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่าขีด จำกัด ความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าซึ่งในเวลานั้นเขาสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่ดีที่สุดจากความผันผวน 15,000 ถึง 20,000 ต่อวินาทีที่มีศักยภาพ 20,000 โวลต์ Tesla ได้รับกระแสไฟฟ้าความถี่สูงและแรงดันสูงโดยใช้ตัวเก็บประจุแบบ oscillatory discharge (ดู - เทสลาหม้อแปลง) เขาตั้งข้อสังเกตว่าเครื่องส่งสัญญาณไฟฟ้าชนิดนี้เหมาะสำหรับการผลิตแสงและการส่งกระแสไฟฟ้าสำหรับการผลิตแสง

ในช่วงปี ค.ศ. 1891 ถึง 1894 นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นถึงการส่งสัญญาณไร้สายและหลอดสุญญากาศซ้ำ ๆ ในสนามไฟฟ้าสถิตที่มีความถี่สูงขณะที่สังเกตว่าพลังงานของสนามไฟฟ้าสถิตถูกดูดกลืนโดยหลอดไฟแปลงเป็นแสงและพลังงานสนามแม่เหล็กที่ใช้สำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ผลลัพธ์จะถูกสะท้อนส่วนใหญ่และมีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ถูกแปลงเป็นแสง

แม้การใช้เรโซแนนซ์ในการส่งด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ก็ไม่สามารถส่งพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากได้ เป้าหมายของเขาในช่วงเวลานี้คือการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากแบบไร้สายอย่างแม่นยำ

จนกระทั่งปี 1897 พร้อมกับงานของ Tesla การวิจัยเกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดำเนินการโดย: Jagdish Boche ในอินเดีย Alexander Popov ในรัสเซียและ Guglielmo Marconi ในอิตาลี

หลังจากการบรรยายสาธารณะของเทสลา Jagdish Bose พูดในเดือนพฤศจิกายนปี 1894 ที่เมืองกัลกัตตาด้วยการสาธิตการส่งสัญญาณไฟฟ้าแบบไร้สายซึ่งเขาจุดประกายดินปืนดินปืนและส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังระยะไกล

หลังจาก Boche คือวันที่ 25 เมษายน 2438 อเล็กซานเดอร์โปปอฟใช้รหัสมอร์สออกอากาศข้อความวิทยุครั้งแรกและวันนี้ (7 พ. ค. ในรูปแบบใหม่) ฉลองวันนี้ในรัสเซียเป็นวันวิทยุประจำปี

ในปีพ. ศ. 2439 มาร์โคนีเดินทางมาถึงสหราชอาณาจักรแสดงอุปกรณ์ของเขาโดยส่งสัญญาณ 1.5 กิโลเมตรจากหลังคาอาคารที่ทำการไปรษณีย์ในลอนดอนไปยังอาคารอื่นโดยใช้รหัสมอร์สหลังจากนั้นเขาปรับปรุงสิ่งประดิษฐ์ของเขาและจัดการเพื่อส่งสัญญาณไปตามที่ราบ Salisbury แล้วในระยะ 3 กิโลเมตร

เทสลาในปี 1896 ประสบความสำเร็จในการส่งและรับสัญญาณที่ระยะห่างระหว่างเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณประมาณ 48 กิโลเมตร อย่างไรก็ตามจนถึงขณะนี้ยังไม่มีนักวิจัยใดประสบความสำเร็จในการส่งพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากไปยังระยะทางไกล

การทดลองในโคโลราโดสปริงส์ในปี ค.ศ. 1899 เทสลาเขียนว่า: "ความล้มเหลวของวิธีการเหนี่ยวนำนั้นดูใหญ่มากเมื่อเทียบกับวิธีการที่น่าตื่นเต้นในการชาร์จประจุของโลกและอากาศ" นี่จะเป็นจุดเริ่มต้นของการวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ที่มุ่งส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกล ๆ โดยไม่ต้องใช้สายไฟ ในเดือนมกราคมปี 1900 เทสลาจะจดบันทึกลงในสมุดบันทึกของเขาเกี่ยวกับการถ่ายโอนพลังงานที่ประสบความสำเร็จไปยังขดลวด "ถูกพาไปที่สนาม" ซึ่งหลอดกำลังขับเคลื่อน

และความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของนักวิทยาศาสตร์จะเปิดตัวในวันที่ 15 มิถุนายน 2446 ของหอ Vordencliff บนลองไอส์แลนด์ออกแบบมาเพื่อส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะไกลในปริมาณมากโดยไม่ต้องใช้สายไฟ ขดลวดทุติยภูมิที่มีการต่อสายดินของหม้อแปลงเรโซแนนท์ซึ่งถูกราดด้วยโดมทรงกลมทองแดงควรที่จะกระตุ้นประจุไฟฟ้าของโลกและชั้นอากาศที่นำไฟฟ้าเพื่อที่จะกลายเป็นองค์ประกอบของวงจรเรโซแนนขนาดใหญ่

ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงสามารถใช้พลังงาน 200 หลอด 50 วัตต์ที่ระยะทางประมาณ 40 กิโลเมตรจากเครื่องส่งสัญญาณ อย่างไรก็ตามบนพื้นฐานของความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจการจัดหาเงินทุนของโครงการถูกหยุดโดย Morgan ผู้เริ่มต้นลงทุนเงินในโครงการโดยมีเป้าหมายในการรับการสื่อสารไร้สายและการถ่ายโอนพลังงานฟรีในระดับอุตสาหกรรมไปยังระยะทาง ในปี 1917 หอคอยถูกออกแบบมาเพื่อส่งพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายถูกทำลาย

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดลองของ Nikola Tesla ได้ที่นี่:วิธีการสั่นพ้องของการส่งพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายโดย Nikola Tesla

ต่อมาจากปี 1961 ถึง 1964 ผู้เชี่ยวชาญในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ไมโครเวฟ William Brown ได้ทำการทดลองในสหรัฐอเมริกาด้วยเส้นทางการส่งพลังงานไมโครเวฟ

ในปีพ. ศ. 2507 เขาได้ทำการทดสอบอุปกรณ์ (เฮลิคอปเตอร์จำลอง) ที่สามารถรับและใช้พลังงานไมโครเวฟในรูปแบบของกระแสตรงด้วยเสาอากาศที่ประกอบด้วยไดโพลครึ่งคลื่นซึ่งแต่ละตัวเต็มไปด้วยไดโอด Schottky ที่มีประสิทธิภาพสูง ในปี 1976 William Brown ได้ถ่ายโอนพลังงานไมโครเวฟ 30 kW ไปเป็นระยะทาง 1.6 กม. ที่มีประสิทธิภาพเกิน 80%

ในปี 2550 ทีมวิจัยของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ภายใต้การดูแลของศาสตราจารย์มารีน่าโซโลยาชิชสามารถส่งพลังงานแบบไร้สายได้ในระยะ 2 เมตร กำลังส่งก็เพียงพอที่จะให้กำลังหลอดไฟขนาด 60 วัตต์

เป็นหัวใจของเทคโนโลยี (เรียกว่า WiTricity) ปรากฏการณ์การสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวส่งและตัวรับเป็นขดลวดทองแดงสองเส้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 60 ซม. ที่ความถี่เดียวกัน เครื่องส่งสัญญาณเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานและตัวรับสัญญาณเชื่อมต่อกับหลอดไส้ วงจรถูกปรับให้มีความถี่ 10 MHz ผู้รับในกรณีนี้รับเพียง 40-45% ของกระแสไฟฟ้าที่ส่ง

ในช่วงเวลาเดียวกันนั้น Intel ได้สาธิตเทคโนโลยีที่คล้ายคลึงกันสำหรับการส่งพลังงานแบบไร้สาย

ในปี 2010 กลุ่ม บริษัท ไฮเออร์ซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องใช้ในครัวเรือนของจีนได้นำเสนอผลิตภัณฑ์ที่เป็นเอกลักษณ์ในงาน CES 2010 ซึ่งเป็นแอลซีดีทีวีไร้สายที่ใช้เทคโนโลยีนี้

อ่านเพิ่มเติมในหัวข้อนี้:Qi Electronic Power ไร้สายมาตรฐาน