แบบดั้งเดิม ระบบส่งกำลังแบบมีสาย โดยปกติจะต้องวางสายส่งระหว่างหน่วยกระจายและหน่วยบริโภค สิ่งนี้ก่อให้เกิดข้อ จำกัด มากมายเนื่องจากต้นทุนของระบบ - ต้นทุนของสายเคเบิลความสูญเสียที่เกิดขึ้นในการส่งผ่านและในการจัดจำหน่าย ลองนึกดูมีเพียงความต้านทานของสายส่งเท่านั้นที่ทำให้สูญเสียพลังงานประมาณ 20-30% ของพลังงานที่สร้างขึ้น

“เฟสเดียวหมายความว่าอย่างไร ”

หากคุณพูดถึงระบบส่งกำลัง DC แม้ว่าจะไม่สามารถทำได้เนื่องจากต้องใช้ตัวเชื่อมต่อระหว่างแหล่งจ่ายไฟ DC และอุปกรณ์

ลองนึกภาพระบบที่ไม่มีสายไฟซึ่งคุณสามารถรับไฟฟ้ากระแสสลับไปยังบ้านได้โดยไม่ต้องใช้สายไฟ ที่คุณสามารถชาร์จมือถือได้โดยไม่ต้องเสียบปลั๊กเข้ากับเต้ารับ ในกรณีที่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ของเครื่องกระตุ้นหัวใจ (อยู่ในหัวใจมนุษย์) ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ แน่นอนว่าระบบดังกล่าวเป็นไปได้และนั่นคือที่มาของบทบาทของ Wireless Power Transmission

แนวคิดนี้ไม่ใช่แนวคิดใหม่ แนวคิดทั้งหมดนี้ได้รับการพัฒนาโดย Nicolas Tesla ในปี พ.ศ. 2436 ซึ่งเขาได้พัฒนาระบบหลอดสุญญากาศที่ส่องสว่างโดยใช้เทคนิคการส่งสัญญาณไร้สาย

“ผลรวมของผลิตภัณฑ์เครื่องคิดเลข ”

เราไม่สามารถจินตนาการถึงโลกที่ปราศจาก พลังงานไร้สาย การถ่ายโอนทำได้: โทรศัพท์มือถือหุ่นยนต์ในบ้านเครื่องเล่น MP3 คอมพิวเตอร์แล็ปท็อปและอุปกรณ์พกพาอื่น ๆ ที่เหมาะสำหรับการชาร์จตัวเองในขณะที่ไม่เคยเชื่อมต่อกับปลดปล่อยเราจากสายไฟขั้นสุดท้ายและแพร่หลาย บางหน่วยอาจไม่จำเป็นต้องใช้เซลล์ไฟฟ้า / แบตเตอรี่จำนวนมากในการทำงาน

วิธีการถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย 3 ประเภท:

การเชื่อมต่อแบบอุปนัย : วิธีการถ่ายโอนพลังงานที่โดดเด่นที่สุดวิธีหนึ่งคือการมีเพศสัมพันธ์แบบอุปนัย โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการส่งกำลังสนามใกล้ ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าเมื่อกระแสไหลผ่านสายหนึ่งแรงดันไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำที่ปลายสายอีกเส้นหนึ่ง การส่งกำลังเกิดขึ้นโดยการเหนี่ยวนำร่วมกันระหว่างวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทั้งสอง ตัวอย่างทั่วไปคือหม้อแปลงไฟฟ้า

การส่งกำลังโดยใช้ Inductive Coupling

ระบบส่งกำลังไมโครเวฟ: แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาโดย William C Brown แนวคิดทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการแปลงไฟ AC เป็นพลังงาน RF และส่งผ่านอวกาศและแปลงกลับเป็นไฟ AC ที่เครื่องรับอีกครั้ง ในระบบนี้พลังงานถูกสร้างขึ้นโดยใช้แหล่งพลังงานไมโครเวฟเช่น klystron และพลังงานที่สร้างขึ้นนี้จะมอบให้กับเสาอากาศส่งผ่านท่อนำคลื่น (ซึ่งป้องกันพลังงานไมโครเวฟจากพลังงานสะท้อน) และจูนเนอร์ (ซึ่งตรงกับอิมพีแดนซ์ของแหล่งไมโครเวฟด้วย ของเสาอากาศ) ส่วนรับสัญญาณประกอบด้วยเสาอากาศรับซึ่งรับพลังงานไมโครเวฟและวงจรจับคู่อิมพีแดนซ์และตัวกรองซึ่งจับคู่อิมพีแดนซ์เอาต์พุตของสัญญาณกับหน่วยแก้ไข เสาอากาศรับพร้อมกับหน่วยแก้ไขนี้เรียกว่า Rectenna เสาอากาศที่ใช้อาจเป็นไดโพลหรือเสาอากาศยางิอุดะ หน่วยรับยังประกอบด้วยส่วนเรียงกระแสซึ่งประกอบด้วยไดโอด Schottky ซึ่งใช้ในการแปลงสัญญาณไมโครเวฟเป็นสัญญาณ DC ระบบส่งนี้ใช้ความถี่ในช่วง 2GHz ถึง 6GHz

การส่งพลังงานแบบไร้สายโดยใช้ไมโครเวฟ

การส่งกำลังด้วยเลเซอร์: มันเกี่ยวข้องกับการใช้ลำแสง LASER เพื่อถ่ายโอนพลังงานในรูปแบบของพลังงานแสงซึ่งจะถูกแปลงเป็น พลังงานไฟฟ้าที่ปลายเครื่องรับ เลเซอร์ได้รับการขับเคลื่อนโดยใช้แหล่งกำเนิดเช่นดวงอาทิตย์หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใด ๆ และสร้างแสงที่เน้นความเข้มสูง ขนาดและรูปร่างของลำแสงถูกกำหนดโดยชุดของเลนส์และแสงเลเซอร์ที่ส่งผ่านนี้ได้รับจากเซลล์โฟโตโวลเทอิกซึ่งจะแปลงแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า โดยทั่วไปจะใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงในการส่งผ่าน เช่นเดียวกับในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ขั้นพื้นฐานเครื่องรับที่ใช้ในการส่งแบบ LASER คืออาร์เรย์ของเซลล์แสงอาทิตย์หรือแผงโซลาร์เซลล์ซึ่งสามารถเปลี่ยนแสงสีเดียวที่ไม่ต่อเนื่องกันเป็นไฟฟ้าได้

ระบบส่งกำลังด้วยเลเซอร์

การถ่ายโอนพลังงานแสงอาทิตย์แบบไร้สาย

หนึ่งในระบบถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สายที่ทันสมัยที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับการถ่ายโอนพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้ไมโครเวฟหรือลำแสง LASER ดาวเทียมประจำการอยู่ในวงโคจร geostationary และประกอบด้วยเซลล์โฟโตโวลเทอิกที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นกระแสไฟฟ้าซึ่งใช้ในการขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไมโครเวฟและสร้างพลังงานไมโครเวฟตามลำดับ พลังงานไมโครเวฟนี้ถูกส่งโดยใช้การสื่อสาร RF และรับที่สถานีฐานโดยใช้ Rectenna ซึ่งเป็นการรวมกันของเสาอากาศและวงจรเรียงกระแสและแปลงกลับเป็นไฟฟ้าหรือไฟฟ้ากระแสสลับหรือ DC ที่ต้องการ ดาวเทียมสามารถส่งพลังงาน RF ได้ถึง 10MW

ตัวอย่างการทำงานของ Wireless Power Transfer

หลักการพื้นฐานเกี่ยวข้องกับการแปลงไฟ AC เป็นไฟ DC โดยใช้วงจรเรียงกระแสและตัวกรองจากนั้นแปลงกลับเป็น AC ที่ความถี่สูงอีกครั้งโดยใช้อินเวอร์เตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูงแรงดันต่ำนี้จะส่งผ่านจากหม้อแปลงหลักไปยังตัวรองและถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงโดยใช้วงจรเรียงกระแสตัวกรองและการจัดเรียงตัวควบคุม

แผนภาพบล็อกแสดงการส่งพลังงานแบบไร้สาย

“หลักการทำงานของปั๊มหอยโข่ง ”

สัญญาณ AC ถูกแก้ไขเป็นสัญญาณ DC โดยใช้ส่วนวงจรเรียงกระแสสะพาน
สัญญาณ DC ที่ได้รับจะส่งผ่านข้อเสนอแนะที่คดเคี้ยว 1 ซึ่งทำหน้าที่เป็นวงจรออสซิลเลเตอร์
กระแสที่ไหลผ่านข้อเสนอแนะที่คดเคี้ยว 1 ทำให้ทรานซิสเตอร์ 1 ดำเนินการทำให้กระแสไฟฟ้ากระแสตรงไหลผ่านทรานซิสเตอร์ไปยังหลักของหม้อแปลงจะอยู่ทางซ้ายในทิศทางที่ถูกต้อง
เมื่อกระแสไหลผ่านข้อเสนอแนะที่คดเคี้ยว 2 ทรานซิสเตอร์ที่เกี่ยวข้องจะเริ่มดำเนินการและกระแสไฟฟ้ากระแสตรงจะไหลผ่านทรานซิสเตอร์ไปยังหลักของหม้อแปลงในทิศทางขวาไปซ้าย
ด้วยเหตุนี้สัญญาณ AC จึงถูกพัฒนาขึ้นในส่วนหลักของหม้อแปลงสำหรับทั้งครึ่งรอบของสัญญาณ AC ความถี่ของสัญญาณขึ้นอยู่กับความถี่การสั่นของวงจรออสซิลเลเตอร์
สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับนี้จะปรากฏขึ้นที่ด้านที่สองของหม้อแปลงและในขณะที่ตัวรองเชื่อมต่อกับหม้อแปลงหลักของหม้อแปลงอื่นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 25 kHz จะปรากฏขึ้นที่ส่วนหลักของหม้อแปลงแบบ step-down
แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับนี้ได้รับการแก้ไขโดยใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์จากนั้นจะถูกกรองและควบคุมโดยใช้ LM7805 เพื่อให้ได้เอาต์พุต 5V เพื่อขับเคลื่อน LED
เอาท์พุทแรงดันไฟฟ้า 12 V จากตัวเก็บประจุใช้เพื่อจ่ายไฟให้มอเตอร์พัดลม DC เพื่อสั่งงานพัดลม

นี่คือภาพรวมพื้นฐานของการส่งพลังงานแบบไร้สาย อย่างไรก็ตามเรื่องนี้เคยสงสัยหรือไม่ว่าทำไมระบบเกียร์พื้นฐานถึงยังเป็นแบบไร้สาย หากมีข้อสงสัยเกี่ยวกับแนวคิดนี้หรือเกี่ยวกับระบบไฟฟ้าและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ แสดงความคิดเห็นของคุณด้านล่าง

เครดิตภาพ: