Передача электроэнергии без проводов, это способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи.
В конце XIX века открытие того, что при помощи электричества можно заставить светиться лампочку, вызвало взрыв исследований, целью которых было найти наилучший способ передачи электроэнергии.
Активно изучалась беспроводная передача энергии и в начале 20го века, когда ученые уделяли большое внимание поиску различных путей беспроводной передачи энергии. Цель исследований была проста – генерировать электрическое поле в одном месте так, чтобы затем можно было его приборами обнаружить на расстоянии. В то же время были предприняты попытки снабжения энергией на расстоянии не только высокочувствительных датчиков для регистрации напряжения, а и значительных потребителей энергии. Так, в 1904 году на выставке St. Louis World’s Fair был вручен приз за успешный запуск самолетного двигателя мощностью 0,1 лошадиной силы, осуществленный на расстоянии 30 м.
Гуру «электричества» известны многим (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas и др.), но мало кто знает, что японский исследователь Hidetsugu Yagi для передачи энергии использовал собственной разработки антенну. В феврале 1926 г. он опубликовал результаты своих исследований, в которых описал строение и способ настройки антенны Yagi.
Прим: про Никола Тесла (Nikola Tesla) я не упомянул сознательно: написано много и многими.
Очень серьёзные работы и проекты велись в СССР в период 1930-1941 гг и параллельно в Drittes Reich. Естественно, в основном, военного назначения. Естественно, в основном, военного назначения: поражение живой силы противника, уничтожение военной и промышленной инфраструктуры и т.д.
В СССР велись так же серьёзные работы по использованию СВЧ излучения для предотвращения поверхностной коррозии металлических конструкций и изделий.
Но это отдельная история. Опять надо лезть на пыльный чердак.
Один из крупнейших российских физиков прошлого столетия, лауреат Нобелевской премии, академик Пётр Леонидович Капица посвятил часть своей творческой биографии исследованию перспектив использования СВЧ-колебаний и волн для создания новых и высокоэффективных систем передачи энергии. В 1962 году в предисловии к своей монографии он писал
"… я хочу напомнить, что электротехника, прежде чем прийти на службу энергетике, в прошлом веке занималась широко только вопросами электросвязи (телеграф, сигнализация и пр.). Вполне вероятно, что история повторится: теперь электроника используется главным образом для целей радиосвязи, но её будущее лежит в решении крупнейших проблем энергетики".
Из длинного перечня фантастических технических идей, реализованных в ХХ веке, только мечта о беспроводной передаче электрической энергии продолжала оставаться нереализованной. Подробные описания энергетических лучей в фантастических романах дразнили инженеров своей очевидной потребностью, и при этом практической сложностью реализации.
Но ситуация постепенно стала меняться к лучшему.
В 1964 году эксперт в области СВЧ-электроники William C.Brown впервые испытал устройство (модель вертолета) способное принимать и использовать энергию СВЧ пучка в виде постоянного тока, благодаря антенной решётке, состоящей из полуволновых диполей, каждый из которых нагружен на высокоэффективные диоды Шоттки.
В 1964 г. William C. Brown продемонстрировал на канале CBS в программе Walter Cronkite News свою модель вертолета, получавшую достаточную для полета энергию от микроволнового излучателя.
Уже к 1976 году Вильям Браун осуществил передачу СВЧ-пучком мощности в 30 кВт на расстояние в 1,6 км с КПД превышающим 80%.
Испытания проводились в лаборатории и по заказу Raytheon Co.
Подробно (на английском) читать:
Microwave Power Transmission — IOSR Journals
The microwave powered Helicopter. William C. Brown. Raytheon Company.
В 1968 году американский специалист в области космических исследований Питер Е. Глэйзер (Peter E. Glaser) предложил размещать крупные панели солнечных батарей на геостационарной орбите, а вырабатываемую ими энергию (уровня 5-10 ГВт) передавать на поверхность Земли хорошо сфокусированным пучком СВЧ-излучения, преобразовывать её затем в энергию постоянного или переменного тока технической частоты и раздавать потребителям.
Такая схема позволяла использовать интенсивный поток солнечного излучения, существующий на геостационарной орбите (~ 1,4 кВт/кв.м.), и передавать полученную энергию на поверхность Земли непрерывно, вне зависимости от времени суток и погодных условий [2-12]. За счёт естественного наклона экваториальной плоскости к плоскости эклиптики с углом 23,5 град., спутник, расположенный на геостационарной орбите, освещён потоком солнечной радиации практически непрерывно за исключением небольших отрезков времени вблизи дней весеннего и осеннего равноденствия, когда этот спутник попадает в тень Земли. Эти промежутки времени могут точно предсказываться, а в сумме они не превышают 1% от общей продолжительности года.
Частота электромагнитных колебаний СВЧ-пучка должна соответствовать тем диапазонам, которые выделены для использования в промышленности, научных исследованиях и медицине. Если эта частота выбрана равной 2,45 ГГц, то метеорологические условия, включая густую облачность и интенсивные осадки, практически не влияют на КПД передачи энергии. Диапазон 5,8 ГГц заманчив, поскольку дает возможность уменьшить размеры передающей и приемной антенн. Однако влияние метеорологических условий здесь уже требует дополнительного изучения.
Современный уровень развития СВЧ-электроники позволяет говорить о довольно высоком значении КПД передачи энергии СВЧ пучком с геостационарной орбиты на поверхность Земли — порядка 70-75%. При этом диаметр передающей антенны обычно бывает выбран равным 1 км, а наземная ректенна имеет размеры 10 км х 13 км для широты местности 35 град. СКЭС с уровнем выходной мощности 5 ГВт имеет плотность излучаемой мощности в центре передающей антенны 23 кВт/кв.м., в центре приемной – 230 Вт/кв.м.
Были исследованы различные типы твёрдотельных и вакуумных СВЧ-генераторов для передающей антенны СКЭС. Вильям Браун показал, в частности, что хорошо освоенные промышленностью магнетроны, предназначенные для СВЧ-печей, могут быть использованы также и в передающих антенных решётках СКЭС, если каждый из них снабдить собственной цепью отрицательной обратной связи по фазе по отношению к внешнему синхронизирующему сигналу (так называемый, Magnetron Directional Amplifier — MDA).
Ректенна – высокоэффективная приёмно-преобразующая система, однако низковольтность диодов и необходимость их последовательной коммутации, может приводить к лавинообразным пробоям. Циклотронный преобразователь энергии позволяет в значительной мере устранить эту проблему.
Передающая антенна СКЭС может представлять собой обратно-переизлучающую активную антенную решётку на основе щелевых волноводов. Её грубая ориентация осуществляется механическим путём, для точного наведения СВЧ-пучка используется пилот-сигнал, излучаемый из центра приёмной ректенны и анализируемый на поверхности передающей антенны сетью соответствующих датчиков.
С 1965 по 1975 гг. была успешно завершена научная программа, руководимая Bill Brown, продемонстрировавшая возможность передачи энергии мощностью 30 кВт на расстояние более 1 мили с эффективностью 84%.
В 1978–1979 годах в США под руководством Министерства энергетики (Department of Energy – DOE) и НАСА (NASA) была выполнена первая государственная научно-исследовательская программа, направленная на определение перспектив СКЭС.
В 1995–1997 годах НАСА вновь вернулось к обсуждению перспектив СКЭС, опираясь на прогресс технологий, достигнутый к тому времени.
Исследования были продолжены в 1999–2000 годах (Space Solar Power (SSP) Strategic Research & Technology Program).
Наиболее активно и планомерно исследования в области СКЭС проводила Япония. В 1981 году под руководством профессоров М.Нагатомо (Makoto Nagatomo) и С.Сасаки (Susumu Sasaki) в Институте космических исследований Японии были начаты исследования по разработке прототипа СКЭС с уровнем мощности 10 МВт, который мог бы быть создан с использованием существующих ракетоносителей. Создание такого прототипа позволяет накопить технологический опыт и подготовить основу для формирования коммерческих систем.
Проект был назван СКЭС2000 (SPS2000) и получил признание во многих странах мира.
В 2008 доцент кафедры физики Массачусетского Технологического Института (МИТ) Марин Солджачич (Marin Soljacic) был пробуждён от сладкого сна настойчивым пиканьем мобильного телефона. «Телефон не умолкал, требуя, чтобы я поставил его заряжаться», — рассказывает Солджачич. Уставший и не собиравшийся вставать, он стал мечтать о том, чтобы телефон, оказавшись дома, начинал заряжаться сам по себе.
Так появился WiTricity и WiTricity corporation.
В июне 2007 г. Marin Soljacic и еще несколько исследователей Массачусетского технологического института сообщили о разработке системы, в которой 60 Вт лампочка снабжалась от источника, располагавшегося на расстоянии 2 м, причем эффективность составила 40%.
По заявлению авторов изобретения, это не «чистый» резонанс связанных контуров и не трансформатор Теслы, с индуктивной связью. Радиус передачи энергии на сегодня составляет чуть больше двух метров, в перспективе – до 5-7 метров.
В целом, учеными испытывались две принципиально отличающиеся схемы.
1. В индукционной катушке или электрическом трансформаторе, которые имеют металлический или воздушный сердечник, передача энергии осуществляется путем простого электромагнитного соединения, называемого магнитной индукцией. С использованием этого метода передача и получение энергии стали осуществимы на значительном расстоянии, но для получения значительного напряжения подобным путем необходимо было расположить две катушки очень близко.
2. Если же используется магнитное резонансное сцепление, где оба индуктора настроены на взаимную частоту, значительная энергия может быть передана на немалое расстояние.
Сходные технологии лихорадочно разрабатываются и другими фирмами: компания Intel демонстрировала свою технологию WREL с КПД передачи энергии до 75%. В 2009 году фирма Sony продемонстрировала работу телевизора без сетевого подключения. Настораживает только одно обстоятельство: независимо от способа передачи и технических ухищрений, плотность энергии и напряженность поля в помещениях должна быть достаточно высокой, чтоб питать устройства мощностью несколько десятков ватт. По признанию самих разработчиков, информации о биологическом воздействии на человека подобных систем пока нет. Учитывая недавнее появление, и разный подход к реализации устройств передачи энергии, подобные исследования еще только предстоят, а результаты появятся не скоро. А мы сможем судить об их негативном воздействии только косвенно. Что-то опять исчезнет из наших жилищ, как, например, тараканы.
В 2010 году Haier Group, китайский производитель бытовой техники, представила на всеобщее обозрение на выставке CES 2010 свой уникальный продукт — полностью беспроводной LCD телевизор, основанный на исследованиях профессора Марина Солячича по беспроводной передаче энергии и беспроводном домашнем цифровом интерфейсе (WHDI).
В 2012-2015 гг. инженеры Вашингтонского университета разработали технологию, позволяющую использовать Wi-Fi в качестве источника энергии для питания портативных устройств и зарядки гаджетов. Технология уже признана журналом Popular Science как одна из лучших инноваций 2015 года. Повсеместное распространение технологии беспроводной передачи данных само по себе произвело настоящую революцию. И вот теперь настала очередь беспроводной передачи энергии по воздуху, которую разработчики из Вашингтонского университета назвали PoWiFi (от Power Over WiFi).
На стадии тестирования исследователи сумели успешно заряжать литий-ионные и никель-металл-гидридные аккумуляторы небольшой емкости. Используя роутер Asus RT-AC68U и несколько сенсоров, расположенных на расстоянии 8,5 метров от него. Эти сенсоры как раз и преобразуют энергию электромагнитной волны в постоянный ток напряжением от 1,8 до 2,4 вольта, необходимых для питания микроконтроллеров и сенсорных систем. Особенность технологии в том, что качество рабочего сигнала при этом не ухудшается. Достаточно лишь перепрошить роутер, и можно будет пользоваться им как обычно, плюс подавать питание к маломощным устройствам. На одной из демонстраций была успешно запитана небольшая камера скрытого наблюдения с низким разрешением, расположенная на расстоянии более 5 метров от роутера. Затем на 41% был заряжен фитнес-трекер Jawbone Up24, на это ушло 2,5 часа.
На каверзные вопросы о том, почему эти процессы не сказываются негативно на качестве работы сетевого канала связи, разработчики ответили, что это становится возможным благодаря тому, что перепрошитый роутер, во время своей работы, по незанятым передачей информации каналам рассылает пакеты энергии. К этому решению пришли когда обнаружили, что в периоды молчания энергия попросту утекает из системы, а ведь ее можно направить для питания маломощных устройств.
Во время исследований систему PoWiFi разместили в шести домах, и предложили жильцам пользоваться интернетом как обычно. Загружать веб-страницы, смотреть потоковое видео, а потом рассказать, что изменилось. В результате оказалось, что производительность сети не изменилась никак. То есть интернет работал как обычно, и присутствие добавленной опции не было заметным. И это были лишь первые тесты, когда по Wi-Fi собиралось относительно небольшое количество энергии.
В перспективе технология PoWiFi вполне сможет послужить для питания датчиков, встроенных в бытовую технику и военную технику, чтобы управлять ими беспроводным способом и осуществлять дистанционную зарядку/подзарядку.
Актуальным является передача энергии для БПЛА (вероятнее всего уже по технологии PoWiMax или от радиолокатора самолёта носителя):
> LOCUST — Swarming Navy Drones
> Пентагон успешно испытал рой из 103 беспилотников
> Intel управляла шоу беспилотников во время выступления Леди Гаги в перерыве Суперкубка США
Для БПЛА негатив от закона обратных квадратов (изотропно-излучающая антенна) частично «компенсирует» ширина луча антенны и диаграмма направленности:
Ведь БРЛС ЛА в импульсе может выдавать под 17 кВт энергии ЭМИ.
Это не сотовая связь -где ячейка должна обеспечить связь конечным элементам на 360 градусов.
Допустим такая вариация:
Самолёт носитель ( для Perdix) это F-18 обладает (сейчас) БРЛС AN/APG-65:
максимальная средняя излучаемая мощность по 12000 Вт
или в перспективе будет иметь AN/APG-79 AESA:
в импульсе должен выдавать под 15 кВт энергии ЭМИ
Этого вполне достаточно, что бы продлить активную жизнь Perdix Micro-Drones с нынешних 20 минут до часа, а может и больше.
Скорее всего будет использоваться промежуточный дрон Perdix Middle, которого будет облучать на достаточном расстоянии БРЛС истребителя, а он в свою очередь осуществит «раздачу» энергии для младших братьев Perdix Micro-Drones по PoWiFi/PoWiMax, параллельно обмениваясь с ними информацией (полётно -пилотажной, целевыми задачами, координацией роя).
Возможно вскоре дело дойдет и до зарядки сотовых телефонов, и других мобильных устройств, которые находятся в зоне действия Wi-Fi, Wi-Max или 5G?
Послесловие: 10-20 лет, после широкого внедрения в повседневную жизнь многочисленных электромагнитных излучателей СВЧ (Мобильные телефоны, Микроволновые печи, Компьютеры,WiFi,Blu tools и т.д.) внезапно тараканы в больших городах вдруг превратились в раритет! Теперь таракан- насекомое, которое можно встретить разве что в зоопарке. Они неожиданно исчезли из домов, которые раньше так любили.
ТАРАКАНЫ КАРЛ!
Эти монстры лидеры списка «радиорезистентных организмов» бесстыдно капитулировали!
Справка
LD 50 — средняя летальная доза, то есть доза убивает половину организмов в эксперименте; LD 100 — летальная доза убивает всех организмов в эксперименте.
Кто следующий на очереди?
Допустимые уровни излучения базовых станций мобильной связи (900 и 1800 МГц, суммарный уровень от всех источников) в санитарно-селитебной зоне в некоторых странах заметно различаются:
Украина: 2,5 мкВт/см?. (самая жесткая санитарная норма в Европе)
Россия, Венгрия: 10 мкВт/см?.
Москва: 2,0 мкВт/см?. (норма существовала до конца 2009 года)
США, Скандинавские страны: 100 мкВт/см?.
Временно допустимый уровень (ВДУ) от мобильных радиотелефонов (МРТ) для пользователей радиотелефонов в РФ определён 10 мкВт/см? (Раздел IV — Гигиенические требования к подвижным станциям сухопутной радиосвязи СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 «Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи» ).
В США Сертификат выдается Федеральной комиссией по связи (FCC) на сотовые аппараты, максимальный уровень SAR которых не превышает 1,6 Вт/кг (причем поглощенная мощность излучения приводится к 1 грамму ткани органов человека).
В Европе, согласно международной директиве Комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP), значение SAR мобильного телефона не должно превышать 2 Вт/кг (при этом поглощенная мощность излучения приводится к 10 граммам ткани органов человека).
Сравнительно недавно в Великобритании безопасным уровнем SAR считался уровень равный 10 Вт/кг. Такая же примерно картина наблюдалась и в других странах.
Принятую в стандарте максимальную величину SAR (1,6 Вт/кг) даже нельзя с уверенностью отнести к «жестким» или к «мягким» нормам.
Принятые и в США и в Европе стандарты определения величины SAR (все нормирование микроволнового излучения от сотовых телефонов, о котором идет речь базируется только на термическом эффекте, то есть связанном с нагреванием тканей органов человека).
ПОЛНЫЙ ХАОС.
Медицина до сих пор пока не дала внятного ответа на вопрос: вреден ли мобильный/WiFi и насколько?
А как будет с беспроводной передачей электроэнергии СВЧ технологиями?
Тут мощности не ватты и мили ватты, а уже кВт…
Прим: Типичная WiMAX базовая станция излучает мощность на уровне приблизительно +43 дБм (20 Вт), а станция мобильной связи обычно передает на +23 дБм (200 мВт).
«СВЧ-электроника –перспективы в космической энергетике» В.Ванке, д.ф.-м.н.
www.nasa.gov
www.whdi.org
www.defense.gov
www.witricity.com
www.ru.pinterest.com
www.raytheon.com
www.ausairpower.net
www.wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
www.powercoup.by
www.researchgate.net
www.proelectro.info
www.youtube.com
Комментарии (75)
vagran
19.02.2017 10:49Луч с орбиты смущает тем, что в случае технических проблем и непредвиденных отклонений его направления какой-нибудь населённый район может превратиться в большую микроволновку.
grekmipt
19.02.2017 11:02+2C учетом постоянно и быстро растущего объема космического мусора на орбитах, такие проблемы в целом неизбежны. Особенно при массовом использовании таких систем… Ну и очень теоретически, перехват управления такой штукой какими нибудь нехорошими людьми для нехороших целей тоже возможен. Так что вряд ли это когда-то будет применяться в реальности. Надеюсь ))).
Desprit
19.02.2017 12:35-1Я очень надеюсь, что подобные мысли никогда не станут решающим факторам, сдерживающим развитие технологии.
Как будто «нехорошим людям» сейчас нечего перехватывать для «нехороших целей».
AntoBro
19.02.2017 13:21район может превратиться в большую микроволновку.
Капустин Яр — ракетный военный полигон в северо-западной части Астраханской области. Официальное название: 4-й Государственный центральный межвидовой полигон Российской Федерации (4 ГЦМП). Условное наименование: войсковая часть 15644.
Площадь полигона около 650 км? (занимал площадь до 0,40 млн га).
Проводили и будут проводить еще горячие и бросковые испытания:A-4 (V-2),«Изделие Т» (копия V-2), С-25 «Беркут», Р-1, Р-11ФМ, Р-5М, Р-5М со штатной БЧ, Р-12, Р-13, Р-14, Р-14У-«Чусовая»,11К63 «Космос», РТ-21М РСД-10 «Пионер», ЗРС С-400 «Триумф», Тополь-М[9], Искандер-М, Р-500, Тополь-М
----------------------На Земле столько пустующей территорииvagran
19.02.2017 18:33Не совсем уловил аналогию. Орбитальный луч может при малейшем отклонении ориентации излучателя с одной стороны шарика на другую скакать.
AntoBro
19.02.2017 18:54Не совсем уловил аналогию.
Сколько нештатаных ситуаций было: Тополь м/у прочим МБР, дальность от 7000 км до 11000км.
Однако с КапЯра пускают
Орбитальный луч может при малейшем отклонении ориентации излучателя с одной стороны шарика на другую скакать
Не может, вы просто не внимательно прочитали.
1. Это не НОО (LEO), а ГЕО стационарный спутник.
В 1968 году американский специалист в области космических исследований Питер Е.Глейзер (Peter E.Glaser) предложил размещать крупные панели солнечных батарей на геостационарной орбите, а вырабатываемую ими энергию (уровня 5–10ГВт) передавать на поверхность Земли хорошо сфокусированным пучком СВЧ-излучения, преобразовывать в энергию постоянного или переменного тока технической частоты и раздавать потребителям
флюктуации мизерные
2. Смотрите внимательно
vagran
19.02.2017 19:05Ну так то, что он геостационарный никак не мешает ему поворачиваться, водя лучом по шарику.
AntoBro
19.02.2017 19:13а зачем ему (спутнику) это надо?
Антенна то остронаправленная.
Гироскопы:
Для ориентации и стабилизации массивных космических аппаратов на стационарных орбитах используются инерционные маховики и гиродины. Вращение маховика обычно обеспечивается электродвигателем.
Система на базе инерционных маховиков особенно эффективна при знакопеременных возмущениях, если же возмущения однонаправлены, то через некоторое время достигается предел управляемости и необходимо вмешательство с помощью какой-либо ещё системы стабилизации, например, включение ракетного двигателя («разгрузка»).vagran
19.02.2017 19:20Ну так всегда что-то может пойти не так, гироскоп сломаться. Пару градусов отклонение и луч уже на полконтинента сместился.
Stalker_RED
20.02.2017 03:03Вы так говорите, будто направленные антенны изобрели только вчера и никто не умеет контролировать куда именно они направлены. Черт, да вояджер уже границу гелиосферы пересекает, 40 лет как летит, а вы тут про неожиданное отклонение на пару градусов.
Akon32
19.02.2017 21:35Могут быть сбои стабилизации и внешние воздействия (например, метеорит). Лучше дополнительно перестраховаться, предусмотрев возможность быстрого отключения луча в случае ЧП.
cheburen
20.02.2017 07:18меня больше напрягает вообще вся эта возня с микроволнами, почему просто зеркало в космос не вывести и не направить "солнечный зайчик" на СЭС, тут и плотности энергии выше будут и проблем в случае сбоя меньше, сама установка проще, дешевле и надежнее, и никакого излучения.
allcreater
20.02.2017 16:39Потому, что СВЧ не так рассеивается в атмосфере, как видимый свет, и облачность не мешает передаче энергии.
Это как это — «проблем меньше»? Представьте себе зайчик с плотностью мощности под 10000Вт/м2 (для сравнения: Солнце в идеальных условиях на поверхности выдаёт что-то наподобие 1000) При такой плотности мощностей что СВЧ, что видимый свет, что ИК приведут к одним и тем же последствиям. И то, СВЧ — самое длинноволновое излучение, и, таким образом, для человека самое безопасное. Особенно если частота не такая, как в микроволновках (специально подобранная для разогрева молекул воды).cheburen
27.02.2017 03:56представьте себе луч СВЧ с плотностью 10000ВТ/м2 его не видно, а прилетит — и тело человека через пару минут варёная тушка, любая радиоаппаратура будет просто выгорать, не забываем об отражениях от любого проводящего предмета и спцэфектах из «горца» на них-же.
световое излучение — его видно, облачность при повышенных плотностях энергий будет разгонятся «по ходу дела», можно строить наземные СЭС в местах где облачность редкое явление, у обоих видов излучения, не обязательно концентрировать в 10 раз, хватит и раза в 3, это будет опасно но не до такой степени как при 10-ти кратном увеличении, простота и дешевизна строительства орбитальной части системы, возможность использования просто солнечного зайчика низкой мощности для освещения городов и посевов. Систему с гигантским зеркалом можно построить уже сегодня, космическую СЭС с СВЧ передатчиком — очень не скоро.
Akon32
27.02.2017 11:11В диапазоне, в котором успешно фокусирует хрусталик глаза, передавать большие мощности тоже опасно — взгляда на "солнечный зайчик" будет достаточно, чтобы необратимо сжечь сетчатку.
Можно сделать как с природным газом — примешивать к основной невидимой мощности небольшую часть видимой. Эффективность, вероятно, упадёт.
grekmipt
19.02.2017 10:52+1С 1965 по 1975 гг. была успешно завершена научная программа, руководимая Bill Brown, продемонстрировавшая возможность передачи энергии мощностью 30 кВт на расстояние более 1 мили с эффективностью 84%.
В целом, учеными испытывались две принципиально отличающиеся схемы.
1. В индукционной катушке или электрическом трансформаторе, которые имеют металлический или воздушный сердечник, передача энергии осуществляется путем простого электромагнитного соединения, называемого магнитной индукцией. С использованием этого метода передача и получение энергии стали осуществимы на значительном расстоянии, но для получения значительного напряжения подобным путем необходимо было расположить две катушки очень близко.
2. Если же используется магнитное резонансное сцепление, где оба индуктора настроены на взаимную частоту, значительная энергия может быть передана на немалое расстояние.
В статье 90% информации касается передачи энергии пучком электромагнитного излучения. Однако как понимать цитату выше? Я правильно понимаю, что есть подтвержденные эксперименты когда на резонансных связанных контурах перебрасывали энергию на дистанцию в мили с КПД 84? )) Или же эти два пункта не имеют вообще никакого отношения к тексту перед ними и тексту после них, и вставлены попросту не туда? Поправьте пожалуйста.AntoBro
19.02.2017 13:24Или же эти два пункта не имеют вообще никакого отношения к тексту перед ними и тексту после них, и вставлены попросту не туда? Поправьте пожалуйста.
Всё верно, спасибо.Это я накосячил.
Эти 2 пункта к " Marin Soljacic и еще несколько исследователей Массачусетского технологического "
c412ce
19.02.2017 11:05-12Экскурс в историю освежил мои познания. Передача энергии в виде электро-магнитных волн применялась и в древние времена: пирамиды, расположенные в разных частях Земли, служили, как пишут знатоки, именно для этого. Там, скорее всего, использовалась энергия видимого и околовидимого спектра (УФ и ИК). В этой области к.п.д. заметно выше.
Serge78rus
19.02.2017 13:57+5А не поделитесь знаниями, энергию какого участка спектра использовал Чумак для «зарядки» банок с водой, стоящих перед телевизором?
UJIb9I4AnJIbIrUH
19.02.2017 15:27+4Там зарядка торсионным биополем происходит, стыдно не знать =)
(шутка)
grekmipt
19.02.2017 11:09Актуальным является передача энергии для БПЛА (вероятнее всего уже по технологии PoWiMax):
Насчет PoWiMax для БПЛА это вряд ли. Одно дело запитывать датчики и фитнес трекеры потребляющие милливатты. И другое дело дроны, которые потребляют сотни ватт-киловатты. Сложности соответствующих технических решений космически несопоставимы, да и пучок энергии в пару-тройку киловатт (типовое потребление промышленного дрона) внутри городского периметра — это, кхм, конечно дааа… В общем этого не будет, ибо никто не разрешит.
А вот резонансные связанные контуры для такой задачи это другое дело — наш прототип соответствующей системы показывает и отличную дистанцию, и высокую мощность+КПД, и по нормам безопасности всё ОК. Таки да.leocat33
19.02.2017 11:50Есть есть физико-математическая теория, позволяющая рассчитывать резонансные связанные контуры?
Ссылку, пожалуйста. А то я может опять в этой жизни что-то пропустил…
red75prim
19.02.2017 12:04Вот, например: https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/18036 расчет фазированной решетки катушек Тесла для передачи энергии в резонансно-связанных системах (английский).
grekmipt
19.02.2017 13:10Да той теории уж сотня лет почти. В любом учебнике по основам электротехнике есть, сложность теории там оклонулевая — первый курс техвуза…
Например, при быстром гуглении, вот и вот (начиная со стр. 40)leocat33
19.02.2017 13:28Позвольте уточнить, у трансформатора тесла с разнесенными на несколько сот миль катушками какая добротность? Это при быстром чтении статьи 2 со стр 40…
grekmipt
19.02.2017 15:18Добротность она определена у контуров (первичного и вторичного), то бишь в случае транса Тесла — катушек с конденсаторами. От того что вы разнесете контуры (катушки), их добротность в общем никак не изменится. Изменится лишь их коэффициент связи (который станет исчезающе малым). Так что и мощность передачи и КПД передачи устремятся в нуль.
В то же время, если дистанция между первичкой и вторичкой порядка размеров оных (т.е. не более чем в 2-4 раза выше характерных размеров контуров) то даже при слабой связи контуров, но высокой их добротности и высокой частоте — КПД передачи энергии оказывается большим. У ребят из Witricity размер источника (первички) менее 10 см, так что и дистанция эффективной передачи у них — это те же 10-20 см, не более…leocat33
19.02.2017 15:35Так Тесла из штата Нью-Йорк через свой трансформатор освещал парижскую выставку! В этом случае как оценить добротность системы? Каждой катушки в отдельности — да, можно. А трансформатора?
grekmipt
19.02.2017 16:28Во первых, насчет того что он докидывал энергию до Парижа из Нью-Йорка — это были лишь его намерения которые он не реализовал, т.е. такого факта не было.
Во вторых, даже то что он реально демонстрировал (десятки миль дистанции от его мега-конструкции в Уорденклифе) — в этом случае уже не приходится говорить о в чистом виде резонансных связанных контурах. Частота на которой работа Тесла в диапазоне 1-15 кГц (об этом есть в его записях). Так что длина волны — от десятков до сотен километров. И тут уже начинается физика связанная с волноводом Земля-Ионосфера (высота до проводящих слоев ионосферы порядка 100 км). Т.е. это резонансные контуры, связанные не через непосредственно своё ближнее поле, а через поле радиоизлучения «зажатое» между границами волновода. Т.е. всё сильно сложнее. Ну и достоверных данных по этим демонстрациям (какая именно энергия была передана, на какую именно дистанцию, с каким хотя-бы ориентировочным КПД и т.п.) нет вообще, так что можно лишь догадываться и строить свои собственные модели этого дела.leocat33
19.02.2017 17:23Ну я про это в общем то и говорил, что теория передачи энергии по Тесла отсутствует напрочь. Если бы все было просто, то наверное технологии Тесла по передаче энергии без проводов использовали бы вовсю…
grekmipt
19.02.2017 17:33Ну я про то, что сама по себе теория резонансных связанных контуров в чистом виде есть в учебниках очень давно, что я вам и привел по ссылкам. А то что такой подход можно использовать как-то более хитро, что, возможно, и делал Тесла — это уже другой разговор.
redpax
19.02.2017 12:41Вращающаяся направленная антенна на дрон не сможет передать киловаты?
grekmipt
19.02.2017 13:14Сможет конечно. Но техническая сложность такого решения мягко говоря сильно выше нежели для милливатт. Кроме того, нафиг она нужна — для одного дрона то. Если дроны — то нужно чтобы один источник заряжал десяток дронов. А это уже полноценный ФАР без всякого вращения, с созданием множества параллельно работающих пучков. И это уже ну совсем неприлично дорого будет на такие мощности. К томуж — ну какой нафиг пучок в 2-3 киловата в городе, только сумасшедший разрешит использовать такое. Промахнулся, влепил в самолет. Или кому-нить в кардиостимулятор. Или еще куда. В общем, такое нельзя, без вариантов… Итого — полноценный вариант эт дико дорого и совершенно неприемлемо по безопасности.
AntoBro
19.02.2017 13:39Кроме того, нафиг она нужна — для одного дрона то.
для стаи
grekmipt
19.02.2017 15:11Понятно что для военных применений никаких ограничения по безопасности преградой не являются, равно как и стоимость тоже не особо важна. Я же речь веду про гражданское коммерческое применение. Мониторинг там, доставка грузов, и т.п. Вот для этого всего — вариант СВЧ-пучка ИМХО исключен.
AntoBro
19.02.2017 15:301.Я то на военное заточен(так обучен), мыслю сугубо «специфически»
2.Для гражданки: если будет выделен эшелон пролётов дронов( доставка пицы, товаров, почта и тд) где- нить на уровне 15-50 этажа( в зависимости от застройки) думаю вполне применимо: там куча халявной энергии передаётся: 2G,3G,4G,5G, Wi-Fi, WiMax и тд
redpax
19.02.2017 15:40Я вообщем тоже мыслил в разрезе военного применения, вспоминая одну авторскую идею для НАТО суть которой заключается в постоянном воздушном патрулировании Ирака дронами с камерами и нейросетью распознающией лица в режиме 24/7 террористов.
AntoBro
19.02.2017 13:28да и пучок энергии в пару-тройку киловатт (типовое потребление промышленного дрона) внутри городского периметра — это, кхм, конечно дааа…
1.Ну если подпитывать(подзаряжать) то время нахождения в воздухе увеличится с нынешних 20 мин, до 30-40мин. А это уже +
2.Если облучать БРЛС(локатор авианосителя), то это уже 10-15 кВт, посерьёзнее
3.Если с Земли РЛС (МРЛС) 92Н6Е -то это сотня кВт
А ДОн-2 это десятки мегават.grekmipt
19.02.2017 15:12Боевые применения не рассматриваю, для таковых действительно совсем другая логика.
emagdnim
19.02.2017 11:52А есть новости от тех ребят, которые пару лет назад проводили краудфандинг на постройку аналога тесловской башни Вандерклиф? Они ведь тоже хотели передавать энергию без проводов.
av_in
19.02.2017 13:12+2Думаю, для спутников направленной передачи энергии потребуются новые сложные методы/системы коррекции орбиты. И всё равно принимающие антенны нужно будет размещать подальше от человеческого жилья. И, скорее всего, их будут размещать ближе к границам (можно направить поток излучения на расположение противника)
Serge78rus
19.02.2017 13:12а станция мобильной связи обычно передает на +23 дБм (200 мВт).
То есть передатчик соты имеет мощность меньше, чем передатчик мобильного терминала (телефона)?AntoBro
19.02.2017 13:42То есть передатчик соты имеет мощность меньше, чем передатчик мобильного терминала (телефона)?
О базовых станциях, излучении и шапочках из фольги
Излучение телефонов: мифы и легенды — и отчего зависит мощность передатчика телефонаSerge78rus
19.02.2017 13:54Открываю первую Вашу ссылку и читаю:
На вход антенны, предположим, с БС идёт целых 40 Вт (редко такое используется, обычно не выше 20 Вт, но для оценки можно и преувеличить).
Поэтому я и усомнился в достоверности цифры 200мВтAntoBro
19.02.2017 14:10Поэтому я и усомнился в достоверности цифры 200мВт
в ссылках же не WiMax!!!
Там 2G,3G,4G! это к вопросу очем передатчик мобильного терминала (телефона)?
HiperMAX Максимальная мощность передаваемого сигнала — 40 дБм.
Samsung U-RAS Premium-F, по моему -20дБ
WiMax
Operates in all WiMAX / WLAN frequency ranges
2.5, 3.5, and 5.5 GHz
Pave @ 2% EVM up to +29.5 dBm @ 3.5 GHz
P-1dB options; +36.5dBm, +33dBm, and +30dBm
Two gain configurations; Single and dual stageSerge78rus
19.02.2017 14:32Из Вашей фразы в статье:
Прим: Типичная WiMAX базовая станция излучает мощность на уровне приблизительно +43 дБм (20 Вт), а станция мобильной связи обычно передает на +23 дБм (200 мВт).
а именно из последней ее части после "), а" я предположил, что под «станцией мобильной связи» подразумевается базовая станция сотовой связи (GSM, UMTS etc).
GrayM
19.02.2017 13:13Рассказать историю безпроводной передачи энергии и Теслу упомянуть только в связке «трансформатор Теслы» — это надо постараться ;-)
А в остальном, любопытная, заметка :-)AntoBro
19.02.2017 13:43и Теслу упомянуть только в связке «трансформатор Теслы»
Про Теслу уже столько написано и копий наломано.
Гуру «электричества» известны многим (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas и др.),
lv333
19.02.2017 13:29Мене одному кажется это несколько странным?
Уже к 1976 году Вильям Браун осуществил передачу СВЧ-пучком мощности в 30 кВт на расстояние в 1,6 км с КПД превышающим 80%.
При том что в 2017 мобильный телефон надо обязательно красть на коврик, что бы он находился не далее пары сантиметров от передающего контура? И что то мне подсказывает что КПД там очень далеко от 80% =)AntoBro
19.02.2017 13:34При том что в 2017 мобильный телефон надо обязательно красть на коврик
30 кВт и 7,5 Вт (5 В *1,5 А)
почувствуйте разницу! в 1000 раз (три порядка)
1.Мощность БПЗ падает обратно пропорционально квадрату расстояния( закон обратных квадратов)
2.Скорость зарядки зависит от тока зарядки
И что то мне подсказывает что КПД там очень далеко от 80% =)
под 90%isden
19.02.2017 15:36> под 90%
Это если прямо точно положить (т.е. чтобы катушки были соосны, плюс-минус в стороны чуть-чуть).
Если сдвинуть примерно на треть и далее (но без потери коннекта) — энергия начинает очень резво уходить в тепло.
avost
19.02.2017 15:50+1Мене одному кажется это несколько странным?
Уже к 1976 году Вильям Браун осуществил передачу СВЧ-пучком мощности в 30 кВт на расстояние в 1,6 км с КПД превышающим 80%.
Так это… Бывают пассивные метеозонды. Им тоже сто лет в обед. Питание получают по свч от наземной тарелки. Зазевавшуюся птичку, попавшую в пучок, могут поджарить.
При том что в 2017 мобильный телефон надо обязательно красть на коврик, что бы он находился не далее пары сантиметров от передающего контура?
Там другой принцип. Сделать из квартиры микроволновку для зарядки мобильников по свч в принципе, нет проблемы. Но… вы точно согласитесь жить (медленно поджариваться) внутри постоянно действующей микроволновки? Зато мобилу не надо на коврик класть — красота же!
Gryphon88
19.02.2017 16:22//Offtop
Не подскажете, как выводились цифры для безопасности по мощности излучения? Т.е. есть у нас, допустим, вышка мобильной связи, она не должна быть мощнее стольки-то и стоять не ближе от жилых домов. Я полез искать, но утоп в перекрестных ссылках, уходящих во времена наркоматов.AntoBro
19.02.2017 16:47Не подскажете, как выводились цифры для безопасности по мощности излучения?
Допустимые уровни излучения базовых станций мобильной связи (900 и 1800 МГц, суммарный уровень от всех источников) в санитарно-селитебной зоне в некоторых странах заметно различаются:
Украина: 2,5 мкВт/см?. (самая жесткая санитарная норма в Европе)
Россия, Венгрия: 10 мкВт/см?.
Москва: 2,0 мкВт/см?. (норма существовала до конца 2009 года)
США, Скандинавские страны: 100 мкВт/см?.
Временно допустимый уровень (ВДУ) от мобильных радиотелефонов (МРТ) для пользователей радиотелефонов в РФ определён 10 мкВт/см? (Раздел IV — Гигиенические требования к подвижным станциям сухопутной радиосвязи СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 «Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи» ).
В США Сертификат выдается Федеральной комиссией по связи (FCC) на сотовые аппараты, максимальный уровень SAR которых не превышает 1,6 Вт/кг (причем поглощенная мощность излучения приводится к 1 грамму ткани органов человека).
В Европе, согласно международной директиве Комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP), значение SAR мобильного телефона не должно превышать 2 Вт/кг (при этом поглощенная мощность излучения приводится к 10 граммам ткани органов человека).
Сравнительно недавно в Великобритании безопасным уровнем SAR считался уровень равный 10 Вт/кг. Такая же примерно картина наблюдалась и в других странах.
Принятую в стандарте максимальную величину SAR (1,6 Вт/кг) даже нельзя с уверенностью отнести к «жестким» или к «мягким» нормам.
Принятые и в США и в Европе стандарты определения величины SAR (все нормирование микроволнового излучения от сотовых телефонов, о котором идет речь базируется только на термическом эффекте, то есть связанном с нагреванием тканей органов человека).
ПОЛНЫЙ ХАОС.
медицина до сих пор пока не дала внятного ответа на вопрос: вреден ли мобильный и насколько?Gryphon88
19.02.2017 17:19Я не понимаю, откуда берутся эти цифры и почему они разные. Решение принимается только на основе термического эффекта, или ещё на каких-то основаниях?
Как установить влияние потенциально ядовитых веществ, я понимаю: раститровка в клеточную культуру, протокол испытания на мышках поколений хоть на 5 — в общем, стандартная схема для испытания лекарств и токсинов, — а такие работы для излучений вне военки проводились?AntoBro
19.02.2017 17:48Я не понимаю, откуда берутся эти цифры и почему они разные.
Я не в курсе…
Могу предположить, что там такой же бардак, как описан в «Сильнодействующее лекарство» Артур Хейли.
Предположу, что на «решение» влияют не забота о здоровье, а прибыль корпораций.
Почитайте Юрист, ставший кошмаром компании DuPont
Меня точно «проняло».
arheops
19.02.2017 18:51+1Сколько можно уже мучать тараканов? Тараканы ушли, ибо за малую часть зарплаты любой пользователь может купить сильнейший инсектицид. И ЖЕКи тоже за малую денежку потравить могут.
GoldenStar
20.02.2017 00:49Согласен полностью насчет тараканов. Травят их теперь грамотно. Но все же и СВЧ облучение видимо помогает понемногу. Частоты такие сейчас, что длина таракана равна равна четверти длины волны WiFi связи (29мм). Таракан тупо поджаривается возле антенн не замечая данного факта. ЕСли массово внедрить связь на частотах 10ГГц, то погибнут комары (8мм). СЕйчас на частотах 5ГГц на прицеле пчелы, которые массово исчезают (15мм).
arheops
20.02.2017 01:12шутите? А когда будет 25ггц, насекомыхм больше 3мм не останется, поскольку они подохнут, пока маленькие личинки в 3мм и дальше не будут расти?
Посчитайте, сколько энергии на таракана приходится с его размерами от сотовой связи и сравните с теплым летним днем солнышком. Там даже не порядок, порядков 5 будет разница.GoldenStar
20.02.2017 01:29Нет не шучу. Возможно страдает так же как и у людей только репродуктивная функция. Об радиоактивном облучении почитайте. Почему его измеряют не в рентгенах, а в зивертах?
arheops
20.02.2017 01:31Так репродуктивная функция у тараканов улучшается от нагрева. Они ж холоднокровные. Короче, пипец тараканам, я понял.
arheops
20.02.2017 01:37Тараканы очень уважают любые нагревающие эффекты. ИХ даже радиактивность не сильно то берет. Инсектициды убивают, ибо они уж сильно отличаются от природных веществ и действуют за секунды, не дни. Инсектициды — это силнейшие яды, слабо действующие на теплокровных исключительно потому, что теплокровные их разлагают(температурой в основном).
Hellsy22
20.02.2017 07:10Потому что не только гамма-излучение является ионизирующим, а Рентген — вообще несистемная единица.
allcreater
20.02.2017 16:23А как связано радиоактивное(ионизирующее) облучение с WiFi? СВЧ — радиодиапазон, энергия фотонов меньше, чем у видимого света.
Konachan700
20.02.2017 12:11+1Эх, если бы это было правдой…
А тараканы ушли, во-первых, потому что жрать нечего стало. Раньше было много разлагающихся пищевых отходов, сейчас — одни полуфабрикаты. Мусору стало больше, выносят его чаще — загнивать не успевает. В итоге тараканы просто не находят мусорки по запаху. Там, где живут бомжи\алкаши\прочие личности, накапливающие гниющие отходы, тараканы живут и процветают до сих пор. Во-вторых, современные ядохимикаты не оставляют шансов.
leocat33
Когда вдруг данные технологии примут массовый характер, воровать энергию уж точно никто не будет…
Zzzz9
Они будут передавать шифрованную энергию и для каждого потребителя свое напряжение.
vagran
Хм, интересно, можно ли сделать что-то по принципу CDMA, используемому в мобильной связи, чтоб не зная кодовой последовательности, используемой при модуляции, было невозможно извлечь полезную мощность.