बिजली पहुंचाने के लिए वायरलेस ट्रांसमिशन में उद्योगों और अनुप्रयोगों में प्रमुख प्रगति देने की क्षमता है जो कनेक्टर के भौतिक संपर्क पर निर्भर करते हैं। यह, बदले में, अविश्वसनीय हो सकता है और विफलता का कारण बन सकता है। 1890 के दशक में पहली बार निकोला टेस्ला द्वारा वायरलेस बिजली के प्रसारण का प्रदर्शन किया गया था। हालांकि, यह केवल पिछले दशक में ही रहा है कि प्रौद्योगिकी का उपयोग उस बिंदु तक किया गया है जहां यह वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों के लिए वास्तविक, ठोस लाभ प्रदान करता है। विशेष रूप से, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार के लिए एक अनुनाद वायरलेस पावर सिस्टम के विकास ने दिखाया है कि आगमनात्मक चार्जिंग लाखों दैनिक उपकरणों के लिए सुविधा के नए स्तर लाती है।
प्रश्न की शक्ति को आमतौर पर कई शब्दों से जाना जाता है। आगमनात्मक संचरण, संचार, गुंजयमान वायरलेस नेटवर्क और समान वोल्टेज रिटर्न सहित। इनमें से प्रत्येक स्थिति अनिवार्य रूप से एक ही मौलिक प्रक्रिया का वर्णन करती है। एक हवा के अंतराल के माध्यम से कनेक्टर्स के बिना वोल्टेज लोड करने के लिए बिजली स्रोत से बिजली या बिजली का वायरलेस ट्रांसमिशन। आधार दो कुंडल है- ट्रांसमीटर और रिसीवर। पहला चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने के लिए एक प्रत्यावर्ती धारा द्वारा सक्रिय होता है, जो बदले में दूसरे में वोल्टेज उत्पन्न करता है।
प्रश्न में सिस्टम कैसे काम करता है
वायरलेस पावर की मूल बातें एक ट्रांसमीटर से एक रिसीवर को एक दोलन चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से बिजली वितरित करना शामिल है। इसे प्राप्त करने के लिए, बिजली की आपूर्ति द्वारा आपूर्ति की जाने वाली प्रत्यक्ष धारा को उच्च आवृत्ति वाले प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित किया जाता है। ट्रांसमीटर में निर्मित विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ। प्रत्यावर्ती धारा डिस्पेंसर में तांबे के तार का एक तार सक्रिय करती है, जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है। जब दूसरी (प्राप्त) वाइंडिंग को निकटता में रखा जाता है। चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त करने वाली कुंडली में एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न कर सकता है। पहले डिवाइस में इलेक्ट्रॉनिक्स फिर एसी को वापस डीसी में बदल देता है, जो बिजली की खपत बन जाता है।
वायरलेस विद्युत पारेषण योजना
"मेन्स" वोल्टेज को एक एसी सिग्नल में बदल दिया जाता है, जिसे बाद में एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के माध्यम से ट्रांसमीटर कॉइल में भेजा जाता है। वितरक की वाइंडिंग के माध्यम से बहते हुए, एक चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करता है। यह, बदले में, रिसीवर कॉइल में फैल सकता है, जो सापेक्ष निकटता में है। चुंबकीय क्षेत्र तब प्राप्त करने वाले उपकरण की वाइंडिंग के माध्यम से बहने वाली एक धारा उत्पन्न करता है। जिस प्रक्रिया द्वारा संचारण और प्राप्त करने वाले कॉइल के बीच ऊर्जा वितरित की जाती है, उसे चुंबकीय या गुंजयमान युग्मन भी कहा जाता है। और यह एक ही आवृत्ति पर काम कर रहे दोनों वाइंडिंग की मदद से हासिल किया जाता है। रिसीवर कॉइल में बहने वाली धारा,रिसीवर सर्किट्री द्वारा डीसी में परिवर्तित। इसके बाद इसका उपयोग डिवाइस को पावर देने के लिए किया जा सकता है।
प्रतिध्वनि का क्या अर्थ है
वह दूरी जिस पर ऊर्जा (या शक्ति) का संचार किया जा सकता है यदि ट्रांसमीटर और रिसीवर कॉइल एक ही आवृत्ति पर प्रतिध्वनित होते हैं। जैसे ट्यूनिंग कांटा एक निश्चित ऊंचाई पर दोलन करता है और अपने अधिकतम आयाम तक पहुंच सकता है। यह उस आवृत्ति को संदर्भित करता है जिस पर कोई वस्तु स्वाभाविक रूप से कंपन करती है।
वायरलेस ट्रांसमिशन के लाभ
क्या फायदे हैं? पेशेवरों:
- सीधे कनेक्टर्स को बनाए रखने से जुड़ी लागत को कम करता है (उदाहरण के लिए एक पारंपरिक औद्योगिक स्लिप रिंग में);
- सामान्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को चार्ज करने की अधिक सुविधा;
- ऐप्लिकेशन के लिए सुरक्षित स्थानांतरण जिन्हें भली भांति बंद करके रखा जाना चाहिए;
- इलेक्ट्रॉनिक्स को पूरी तरह छुपाया जा सकता है, ऑक्सीजन और पानी जैसे तत्वों के कारण जंग के जोखिम को कम किया जा सकता है;
- घूर्णन के लिए विश्वसनीय और लगातार बिजली की आपूर्ति, अत्यधिक मोबाइल औद्योगिक उपकरण;
- गीले, गंदे और गतिशील वातावरण में महत्वपूर्ण प्रणालियों के लिए विश्वसनीय विद्युत संचरण सुनिश्चित करता है।
आवेदन की परवाह किए बिना, भौतिक कनेक्शन को समाप्त करने से पारंपरिक केबल पावर कनेक्टर पर कई लाभ मिलते हैं।
प्रश्न में ऊर्जा हस्तांतरण की क्षमता
एक वायरलेस पावर सिस्टम की समग्र दक्षता इसके निर्धारण में सबसे महत्वपूर्ण कारक हैप्रदर्शन। सिस्टम दक्षता शक्ति स्रोत (यानी दीवार आउटलेट) और प्राप्त करने वाले उपकरण के बीच स्थानांतरित शक्ति की मात्रा को मापती है। यह, बदले में, चार्जिंग गति और प्रसार सीमा जैसे पहलुओं को निर्धारित करता है।
वायरलेस संचार प्रणालियां कॉइल कॉन्फ़िगरेशन और डिज़ाइन, ट्रांसमिशन दूरी जैसे कारकों के आधार पर दक्षता के स्तर में भिन्न होती हैं। एक कम कुशल उपकरण अधिक उत्सर्जन उत्पन्न करेगा और परिणाम प्राप्त करने वाले उपकरण से कम बिजली गुजरेगी। आमतौर पर, स्मार्टफ़ोन जैसे उपकरणों के लिए वायरलेस पॉवर ट्रांसमिशन तकनीक 70% प्रदर्शन तक पहुँच सकती है।
प्रदर्शन कैसे मापा जाता है
मतलब, शक्ति की मात्रा (प्रतिशत में) के रूप में जो शक्ति स्रोत से प्राप्त करने वाले उपकरण को प्रेषित की जाती है। यानी, 80% की दक्षता वाले स्मार्टफोन के लिए वायरलेस पावर ट्रांसमिशन का मतलब है कि वॉल आउटलेट और गैजेट के चार्ज होने की बैटरी के बीच 20% इनपुट पावर खो जाती है। कार्य कुशलता को मापने का सूत्र है: प्रदर्शन=डीसी आउटपुट को इनपुट से विभाजित करके, परिणाम को 100% से गुणा करें।
बिजली का वायरलेस ट्रांसमिशन
विद्यमान नेटवर्क पर लगभग सभी गैर-धातु सामग्री के माध्यम से बिजली वितरित की जा सकती है, जिसमें शामिल है, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं है। ये लकड़ी, प्लास्टिक, कपड़ा, कांच और ईंटों के साथ-साथ गैस और तरल पदार्थ जैसे ठोस पदार्थ हैं। जब धातु याएक विद्युत प्रवाहकीय सामग्री (यानी, कार्बन फाइबर) को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के करीब रखा जाता है, वस्तु इससे शक्ति को अवशोषित करती है और परिणामस्वरूप गर्म हो जाती है। यह बदले में, सिस्टम की दक्षता को प्रभावित करता है। इस तरह से इंडक्शन कुकिंग काम करती है, उदाहरण के लिए, हॉब से अकुशल बिजली हस्तांतरण खाना पकाने के लिए गर्मी पैदा करता है।
वायरलेस पॉवर ट्रांसमिशन सिस्टम बनाने के लिए, आपको विषय के मूल में वापस जाना होगा। या बल्कि, सफल वैज्ञानिक और आविष्कारक निकोला टेस्ला के लिए, जिन्होंने एक जनरेटर बनाया और पेटेंट कराया जो विभिन्न भौतिकवादी कंडक्टरों के बिना शक्ति ले सकता है। तो, एक वायरलेस सिस्टम को लागू करने के लिए, सभी महत्वपूर्ण तत्वों और भागों को इकट्ठा करना आवश्यक है, परिणामस्वरूप, एक छोटा टेस्ला कॉइल लागू किया जाएगा। यह एक ऐसा उपकरण है जो अपने चारों ओर की हवा में एक उच्च वोल्टेज विद्युत क्षेत्र बनाता है। इसकी एक छोटी इनपुट शक्ति है, यह दूरी पर वायरलेस पावर ट्रांसमिशन प्रदान करती है।
ऊर्जा स्थानांतरित करने के सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक आगमनात्मक युग्मन है। यह मुख्य रूप से निकट क्षेत्र के लिए उपयोग किया जाता है। यह इस तथ्य की विशेषता है कि जब एक तार से करंट गुजरता है, तो दूसरे के सिरों पर एक वोल्टेज प्रेरित होता है। शक्ति हस्तांतरण दो सामग्रियों के बीच पारस्परिकता द्वारा किया जाता है। एक सामान्य उदाहरण एक ट्रांसफार्मर है। माइक्रोवेव ऊर्जा हस्तांतरण, एक विचार के रूप में, विलियम ब्राउन द्वारा विकसित किया गया था। पूरी अवधारणा में एसी पावर को आरएफ पावर में परिवर्तित करना और इसे अंतरिक्ष के माध्यम से प्रसारित करना और फिर से शामिल करना शामिल हैरिसीवर पर परिवर्तनीय शक्ति। इस प्रणाली में, माइक्रोवेव ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करके वोल्टेज उत्पन्न किया जाता है। जैसे कि क्लिस्ट्रॉन। और यह शक्ति वेवगाइड के माध्यम से संचारण एंटेना को प्रेषित होती है, जो परावर्तित शक्ति से रक्षा करती है। साथ ही एक ट्यूनर जो अन्य तत्वों के साथ माइक्रोवेव स्रोत के प्रतिबाधा से मेल खाता है। प्राप्त करने वाले खंड में एक एंटीना होता है। यह माइक्रोवेव पावर और एक प्रतिबाधा मिलान सर्किट और एक फिल्टर को स्वीकार करता है। यह प्राप्त करने वाला एंटीना, सुधारक उपकरण के साथ, एक द्विध्रुवीय हो सकता है। रेक्टिफायर यूनिट के समान ध्वनि अलर्ट के साथ आउटपुट सिग्नल के अनुरूप है। रिसीवर ब्लॉक में डायोड से युक्त एक समान खंड होता है जो सिग्नल को डीसी अलर्ट में बदलने के लिए उपयोग किया जाता है। यह संचरण प्रणाली 2 GHz और 6 GHz के बीच आवृत्तियों का उपयोग करती है।
ब्रोविन के ड्राइवर की मदद से बिजली का वायरलेस ट्रांसमिशन, जिसने समान चुंबकीय दोलनों का उपयोग करके जनरेटर को लागू किया। लब्बोलुआब यह है कि इस उपकरण ने तीन ट्रांजिस्टर की बदौलत काम किया।
प्रकाश ऊर्जा के रूप में शक्ति संचारित करने के लिए लेजर बीम का उपयोग करना, जिसे प्राप्त करने वाले छोर पर विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। सामग्री स्वयं सूर्य या किसी बिजली जनरेटर जैसे स्रोतों का उपयोग करके सीधे संचालित होती है। और, तदनुसार, उच्च तीव्रता का एक केंद्रित प्रकाश लागू करता है। बीम का आकार और आकार प्रकाशिकी के सेट द्वारा निर्धारित किया जाता है। और यह प्रेषित लेजर प्रकाश फोटोवोल्टिक कोशिकाओं द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो इसे विद्युत संकेतों में परिवर्तित करते हैं। वह आमतौर पर उपयोग करता हैसंचरण के लिए फाइबर ऑप्टिक केबल। बुनियादी सौर ऊर्जा प्रणाली की तरह, लेजर-आधारित प्रसार में उपयोग किया जाने वाला रिसीवर फोटोवोल्टिक कोशिकाओं या सौर पैनल की एक सरणी है। वे, बदले में, असंगत मोनोक्रोमैटिक प्रकाश को बिजली में बदल सकते हैं।
डिवाइस की आवश्यक विशेषताएं
टेस्ला कॉइल की शक्ति विद्युत चुम्बकीय प्रेरण नामक प्रक्रिया में निहित है। यानी बदलते क्षेत्र से संभावनाएं पैदा होती हैं। इससे करंट प्रवाहित होता है। जब तार के तार के माध्यम से बिजली प्रवाहित होती है, तो यह एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है जो कुंडली के आसपास के क्षेत्र को एक निश्चित तरीके से भर देती है। कुछ अन्य उच्च वोल्टेज प्रयोगों के विपरीत, टेस्ला कॉइल ने कई परीक्षणों और परीक्षणों का सामना किया है। प्रक्रिया काफी श्रमसाध्य और लंबी थी, लेकिन परिणाम सफल रहा, और इसलिए वैज्ञानिक द्वारा सफलतापूर्वक पेटेंट कराया गया। आप कुछ घटकों की उपस्थिति में ऐसा कुंडल बना सकते हैं। कार्यान्वयन के लिए निम्नलिखित सामग्रियों की आवश्यकता होगी:
- लंबाई 30 सेमी पीवीसी (जितना अधिक बेहतर);
- एनामेल्ड कॉपर वायर (सेकेंडरी वायर);
- आधार के लिए सन्टी बोर्ड;
- 2222A ट्रांजिस्टर;
- कनेक्टिंग (प्राथमिक) तार;
- प्रतिरोधक 22 kΩ;
- स्विच और कनेक्टिंग वायर;
- 9 वोल्ट की बैटरी।
टेस्ला डिवाइस कार्यान्वयन चरण
सबसे पहले आपको तार के एक सिरे को लपेटने के लिए पाइप के ऊपर एक छोटा सा स्लॉट लगाना होगाचारों ओर। कॉइल को धीरे-धीरे और सावधानी से हवा दें, सावधान रहें कि तारों को ओवरलैप न करें या अंतराल न बनाएं। यह कदम सबसे कठिन और थकाऊ हिस्सा है, लेकिन बिताया गया समय बहुत ही उच्च गुणवत्ता और अच्छी कुंडल देगा। हर 20 या इतने मोड़ पर, वाइंडिंग के चारों ओर मास्किंग टेप के छल्ले लगाए जाते हैं। वे एक बाधा के रूप में कार्य करते हैं। मामले में कुंडल सुलझना शुरू हो जाता है। समाप्त होने पर, घुमावदार के ऊपर और नीचे के चारों ओर भारी टेप लपेटें और इसे तामचीनी के 2 या 3 कोट के साथ स्प्रे करें।
फिर आपको प्राइमरी और सेकेंडरी बैटरी को बैटरी से कनेक्ट करना होगा। के बाद - ट्रांजिस्टर और रोकनेवाला चालू करें। छोटी वाइंडिंग प्राथमिक है और लंबी वाइंडिंग द्वितीयक है। आप वैकल्पिक रूप से पाइप के ऊपर एक एल्यूमीनियम क्षेत्र स्थापित कर सकते हैं। इसके अलावा, सेकेंडरी के खुले सिरे को जोड़े गए एक से कनेक्ट करें, जो एक एंटीना के रूप में कार्य करेगा। बिजली चालू होने पर सेकेंडरी डिवाइस को न छूने का ध्यान रखा जाना चाहिए।
खुद बेचने से आग लगने का खतरा रहता है। आपको स्विच को फ़्लिप करना होगा, वायरलेस पावर ट्रांसमिशन डिवाइस के बगल में एक गरमागरम लैंप स्थापित करना होगा और लाइट शो का आनंद लेना होगा।
सौर ऊर्जा प्रणाली के माध्यम से वायरलेस ट्रांसमिशन
पारंपरिक वायर्ड बिजली वितरण विन्यास में आमतौर पर वितरित उपकरणों और उपभोक्ता इकाइयों के बीच तारों की आवश्यकता होती है। यह सिस्टम की लागत के रूप में बहुत सारे प्रतिबंध बनाता हैकेबल की लागत। संचरण में होने वाली हानियाँ। साथ ही वितरण में कचरा। अकेले ट्रांसमिशन लाइन प्रतिरोध से उत्पन्न ऊर्जा का लगभग 20-30% नुकसान होता है।
सबसे आधुनिक वायरलेस पावर ट्रांसमिशन सिस्टम में से एक माइक्रोवेव ओवन या लेजर बीम का उपयोग करके सौर ऊर्जा के संचरण पर आधारित है। उपग्रह को भूस्थिर कक्षा में रखा गया है और इसमें फोटोवोल्टिक कोशिकाएं हैं। वे सूर्य के प्रकाश को विद्युत धारा में परिवर्तित करते हैं, जिसका उपयोग माइक्रोवेव जनरेटर को बिजली देने के लिए किया जाता है। और, तदनुसार, माइक्रोवेव की शक्ति का एहसास करता है। यह वोल्टेज रेडियो संचार का उपयोग करके प्रेषित होता है और बेस स्टेशन पर प्राप्त होता है। यह एंटीना और रेक्टिफायर का संयोजन है। और इसे वापस बिजली में बदल दिया जाता है। एसी या डीसी पावर की आवश्यकता है। उपग्रह 10 मेगावाट तक आरएफ शक्ति संचारित कर सकता है।
डीसी वितरण प्रणाली की बात करें तो यह भी असंभव है। चूंकि इसे बिजली की आपूर्ति और डिवाइस के बीच एक कनेक्टर की आवश्यकता होती है। ऐसी तस्वीर है: सिस्टम पूरी तरह से तारों से रहित है, जहां आप बिना किसी अतिरिक्त डिवाइस के घरों में एसी बिजली प्राप्त कर सकते हैं। जहां बिना सॉकेट से जुड़े अपने मोबाइल फोन को चार्ज करना संभव है। बेशक, ऐसी प्रणाली संभव है। और बहुत से आधुनिक शोधकर्ता दूर से बिजली के वायरलेस ट्रांसमिशन के नए तरीकों को विकसित करने की भूमिका का अध्ययन करते हुए कुछ आधुनिक बनाने की कोशिश कर रहे हैं। हालांकि, आर्थिक घटक की दृष्टि से राज्यों के लिए यह नहीं होगायह काफी लाभदायक है यदि इस तरह के उपकरणों को हर जगह पेश किया जाता है, और मानक बिजली को प्राकृतिक बिजली से बदल दिया जाता है।
वायरलेस सिस्टम की उत्पत्ति और उदाहरण
यह अवधारणा वास्तव में नई नहीं है। इस पूरे विचार को निकोलस टेस्ला ने 1893 में विकसित किया था। जब उन्होंने वायरलेस ट्रांसमिशन तकनीकों का उपयोग करके वैक्यूम ट्यूबों को रोशन करने की एक प्रणाली विकसित की। यह कल्पना करना असंभव है कि दुनिया चार्जिंग के विभिन्न स्रोतों के बिना मौजूद है, जो भौतिक रूप में व्यक्त की जाती हैं। मोबाइल फोन, होम रोबोट, एमपी3 प्लेयर, कंप्यूटर, लैपटॉप और अन्य परिवहन योग्य गैजेट्स को बिना किसी अतिरिक्त कनेक्शन के अपने आप चार्ज करना संभव बनाने के लिए, उपयोगकर्ताओं को निरंतर तारों से मुक्त करना। इनमें से कुछ उपकरणों को बड़ी संख्या में तत्वों की आवश्यकता भी नहीं हो सकती है। वायरलेस पावर ट्रांसमिशन का इतिहास काफी समृद्ध है, और, मुख्य रूप से, टेस्ला, वोल्टा, आदि के विकास के लिए धन्यवाद। लेकिन, आज यह केवल भौतिक विज्ञान में डेटा है।
मूल सिद्धांत रेक्टिफायर और फिल्टर का उपयोग करके एसी पावर को डीसी वोल्टेज में बदलना है। और फिर - इनवर्टर का उपयोग करके उच्च आवृत्ति पर मूल मूल्य की वापसी में। यह कम वोल्टेज, अत्यधिक दोलन करने वाली एसी शक्ति को फिर प्राथमिक ट्रांसफार्मर से सेकेंडरी में भेज दिया जाता है। एक रेक्टिफायर, फिल्टर और रेगुलेटर का उपयोग करके डीसी वोल्टेज में परिवर्तित। एसी सिग्नल प्रत्यक्ष हो जाता हैकरंट की आवाज के लिए धन्यवाद। साथ ही ब्रिज रेक्टिफायर सेक्शन का उपयोग करना। प्राप्त डीसी सिग्नल एक फीडबैक वाइंडिंग के माध्यम से पारित किया जाता है जो एक ऑसीलेटर सर्किट के रूप में कार्य करता है। साथ ही, यह ट्रांजिस्टर को बाएं से दाएं दिशा में प्राथमिक कनवर्टर में संचालित करने के लिए मजबूर करता है। जब करंट फीडबैक वाइंडिंग से होकर गुजरता है, तो संबंधित करंट ट्रांसफॉर्मर के प्राथमिक हिस्से में दाएं से बाएं ओर प्रवाहित होता है।
ऊर्जा हस्तांतरण की अल्ट्रासोनिक विधि इस प्रकार काम करती है। एसी अलर्ट के दोनों आधे चक्रों के लिए सेंसर के माध्यम से सिग्नल उत्पन्न होता है। ध्वनि आवृत्ति जनरेटर सर्किट के कंपन के मात्रात्मक संकेतकों पर निर्भर करती है। यह एसी सिग्नल ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग पर दिखाई देता है। और जब इसे किसी अन्य वस्तु के ट्रांसड्यूसर से जोड़ा जाता है, तो एसी वोल्टेज 25 kHz होता है। स्टेप डाउन ट्रांसफॉर्मर में इसके माध्यम से एक रीडिंग दिखाई देती है।
इस एसी वोल्टेज को ब्रिज रेक्टिफायर द्वारा बराबर किया जाता है। और फिर एलईडी को चलाने के लिए 5V आउटपुट प्राप्त करने के लिए फ़िल्टर और विनियमित किया गया। कैपेसिटर से 12V आउटपुट वोल्टेज का उपयोग डीसी फैन मोटर को चलाने के लिए किया जाता है। अतः भौतिकी की दृष्टि से विद्युत का संचरण काफी विकसित क्षेत्र है। हालांकि, जैसा कि अभ्यास से पता चलता है, वायरलेस सिस्टम पूरी तरह से विकसित और बेहतर नहीं हुए हैं।
