무선 전력 전송의 작동 원리

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무선 전력 전송은 전선이나 물리적 접촉을 사용하지 않고 전자파를 통해 한 시스템에서 다른 시스템으로 전기 에너지를 전송하는 프로세스입니다.

이 게시물에서는 무선 전력 전송이 어떻게 작동하는지 또는 유선을 사용하지 않고 공기를 통한 전기 전송에 대해 논의합니다.



이미이 기술을 접했을 수도 있고 관련 이론 인터넷에서.

인터넷은 예와 비디오로 개념을 설명하는 기사로 가득 차있을 수 있지만 독자는 대부분 기술을 지배하는 핵심 원칙과 미래 전망을 이해하지 못합니다.



무선 전기 전송의 작동 원리

이 기사에서는 무선 전기 전송이 어떻게 발생하는지, 작동 또는 전도가 발생하는지, 그리고이 아이디어가 먼 거리에서 구현하기 어려운 이유에 대한 아이디어를 대략적으로 알아 보려고합니다.

무선 전력 전송의 가장 일반적이고 고전적인 예는 의도 된 데이터 전송을 위해 케이블없이 한 지점에서 다른 지점으로 전파 (RF)를 전송하는 방식으로 작동하는 오래된 라디오 및 TV 기술입니다.

어려움

그러나이 기술의 단점은 전송 된 전력이 의미 있고 잠재적 인 전기 부하를 구동하기 위해 수신 측에서 사용할 수 있도록 높은 전류로 파동을 전송할 수 없다는 것입니다.

이 문제는 공기의 저항이 수백만 메가 옴 범위에있을 수 있고 따라서 절단하기가 극히 어렵 기 때문에 어려워집니다.

장거리 전송을 더욱 어렵게 만드는 또 다른 번거 로움은 목적지에 전력의 초점을 맞추는 것입니다.

전송 된 전류가 광각으로 분산되도록 허용되면 대상 수신기가 전송 된 전력을 수신하지 못할 수 있으며 전력의 일부만 획득 할 수 있으므로 작업이 매우 비효율적입니다.

그러나 전선없이 단거리로 전기를 전송하는 것은 훨씬 쉬워 보이고 많은 사람들이 성공적으로 구현했습니다. 단거리에서는 위에서 논의한 제약이 문제가되지 않기 때문입니다.

근거리 무선 전력 전송의 경우 발생하는 공기 저항은 수 1000 메가 옴 (또는 근접 수준에 따라 더 적음) 범위 내에서 훨씬 더 작으며 고전류 및 고주파.

최적 범위 획득

최적의 거리-전류 효율을 얻기 위해서는 전송 주파수가 작동에서 가장 중요한 매개 변수가됩니다.

주파수가 높을수록 더 먼 거리를보다 효과적으로 커버 할 수 있으므로 무선 전력 전송 장치를 고안 할 때 따라야 할 요소 중 하나입니다.

더 쉽게 전송하는 데 도움이되는 또 다른 매개 변수는 전압 레벨이며, 더 높은 전압은 더 낮은 전류를 포함하고 장치를 컴팩트하게 유지하도록 허용합니다.

이제 간단한 회로 설정을 통해 개념을 파악해 보겠습니다.

회로 설정

부품 목록

R1 = 10 옴
L1 = 9-0-9 회전, 즉 30 SWG 슈퍼 에나멜 구리선을 사용하는 중앙 탭으로 18 회 회전합니다.
L2 = 30 SWG 슈퍼 에나멜 구리선을 사용하여 18 회 회전.
T1 = 2N2222
D1 ---- D4 = 1N4007
C1 = 100uF / 25V
3V = 직렬로 연결된 2 개의 AAA 1.5V 셀

위의 이미지는 설계의 왼쪽에있는 송신기 단계와 오른쪽에있는 수신기 단계로 구성된 간단한 무선 전력 전송 회로를 보여줍니다.

두 단계 모두 의도 된 전기 이동을위한 상당한 공극으로 분리 된 것으로 볼 수 있습니다.

작동 원리

전력 송신기 단계는 NPN 트랜지스터와 인덕터에 걸쳐 피드백 네트워크 회로를 통해 만들어진 발진기 회로처럼 보입니다.

그렇습니다. 송신기는 실제로 관련 코일 (L1)에서 맥동 고주파 전류를 유도하기 위해 푸시-풀 방식으로 작동하는 발진기 단계입니다.

유도 된 고주파 전류는 코일 주위에 상응하는 양의 전자기파를 발생시킵니다.

고주파에 있기 때문에이 전자기장은 주변의 공극을 통해 찢어지고 전류 정격에 따라 허용되는 거리까지 도달 할 수 있습니다.

수신기 단계는 L1과 매우 유사한 보완 인덕터 L2로만 구성되는 것으로 볼 수 있으며, 이는 전송 된 전자기파를 수용하고 관련 전송으로 인해 더 낮은 전력 수준에서 전위차 또는 전기로 다시 변환하는 유일한 역할을합니다. 공기를 통한 손실.

L1에서 생성 된 전자파는 사방으로 방사되고, 라인 어딘가에있는 L2는이 EM 파에 부딪 힙니다. 이런 일이 발생하면 L2 와이어 내부의 전자가 EM 파와 동일한 속도로 진동하도록하여 결국 L2에 유도 된 전기를 발생시킵니다.

전기는 연결된 브리지 정류기와 C1에 의해 적절히 정류되고 필터링되어 표시된 출력 단자에 걸쳐 등가 DC 출력을 구성합니다.

실제로 무선 전력 전송의 작동 원리를주의 깊게 살펴보면 전원 공급 장치, SMPS 장치 등에서 일반적으로 사용하는 오래된 변압기 기술 외에는 새로운 것이 아닙니다.

유일한 차이점은 일반 전원 공급 변압기에서 일반적으로 발견되는 코어가 없다는 것입니다. 코어는 전력 전송 프로세스를 최대화 (집중)하고 손실을 최소화하여 효율성을 크게 향상시킵니다.

인덕터 코어 선택

코어는 또한 공정에 상대적으로 낮은 주파수를 사용할 수있게하여 철심 변압기의 경우 약 50 ~ 100Hz, 페라이트 코어 변압기의 경우 100kHz 이내로 정확합니다.

그러나 무선 전력 전송 기능에 관한 우리의 제안 된 기사에서는 두 섹션이 서로 완전히 분리되어 있어야하므로 코어 사용은 의문의 여지가 없으며 시스템은 보조 코어의 편의없이 작동해야합니다.

코어가 없으면 전송이 시작될 수 있도록 상대적으로 더 높은 주파수와 더 높은 전류를 사용하는 것이 필수적이며, 이는 전송 단계와 수신 단계 사이의 거리에 직접적으로 의존 할 수 있습니다.

개념 요약

요약하자면 위의 논의에서 공기를 통한 최적의 전력 전달을 구현하려면 설계에 다음 매개 변수가 포함되어야한다고 가정 할 수 있습니다.

의도 된 전압 유도와 관련하여 정확하게 일치하는 코일 비율.

송신기 코일에 대해 200kHz ~ 500kHz 또는 그 이상의 높은 주파수.

그리고 방사 된 전자파가 전송되는 데 필요한 거리에 따라 송신기 코일에 대한 높은 전류.

무선 전송 작동 방식에 대한 자세한 내용은 언제든지 의견을 보내주십시오.




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