انتقال بی سیم برق

هر آنچه باید درباره انتقال بی سیم برق بدانید

انتقال بی سیم برق را تا به حال شنیده اید؟ ایده بسیار جذابی است…

تصور کنید برق را از شهری به شهر دیگر بدون نیاز به دکل های فشار قوی و کابل کشی در طول چندین کیلومتری منتقل کنید. بدین ترتیب می شود به همه مناطق دوردست و محروم جهان نیز برق رساند. تصور کنید که بتوانید تمامی تجهیزات برقی و الکترونیکی منزل خود را از سیم های برق جدا کنید. رؤیایی که امروزه رنگ و بوی واقعیت گرفته است.

در این مقاله شما با تاریخچه انتقال برق بدون سیم آشنا خواهید شد و یاد خواهید گرفت که امروزه به چه روش هایی می توان بدون استفاده از سیم و کابل، برق را از نقطه ای به نقطه ای دیگر منتقل کرد. برای خرید مستقیم کالای برقی همین حالا اقدام نمایید.

آنچه در ادامه می خوانیم:

تاریخچه انتقال برق بدون سیم

اولین کسی که مبتکر و مخترع انتقال بی سیم برق بود، نیکولا تسلا داشمند و مخترع شهیر آمریکایی است. او حدود 100 پیش با اختراع برج تسلا موفق شد دستگاهی بسازد که برق را به طور بی سیم منتقل کند ولی بدلیل مشکلات شدید مالی و جدا شدن تنها سرمایه گذارش، رقابت را به رقیب ثروتمندش یعنی توماس ادیسون واگذار کرد. بدین ترتیب همه روی به خطوط برق DC ادیسون آوردند.

در سال 2007 چند فیزیکدان دانشگاه MIT با تحقیق بر روی ایده انتقال وایرلس برق یا برق بیسیم نهایتاً موفق شدند که یک لامپ 60 وات را از فاصله تقریباً 2 متری روشن کنند.

تجهیزات مورد نیاز انتقال برق بیسیم

آنچه که واضح است، انتقال بدون سیم برق به یک فرستنده و یک گیرنده احتیاج دارد. فرستنده که به شکل یک دکل یا برج است، به یک منبع انرژی همچون یک نیروگاه برق متصل است. در نیروگاه های برق ترانسفورماتور قدرت وظیفه انتقال انرژی را به عهده دارد.

باید بپذیریم که این دکل ها مثل هر دستگاه دیگری، دارای محدودیت جغرافیایی آنتن دهی هستند. پس ممکن است که برای انتقال برق بین دو نقطه، نیاز به نصب چندین دکل یا دستگاه تقویت آنتن دهی باشد.

گیرنده قاعدتاً باید یک باتری قابل شارژ باشد. این باتری متعلق به دستگاهی است که با برق کار می کند.

آموزش انتقال برق بیسیم

انتقال بی سیم برق برای دستگاه‌های مصرف‌کننده یک تکنولوژی نوظهور است اما اصول و اجزای اساسی آن جدید نیست. معادلات ماکسول حاکم بر هر جایی که برق و مغناطیس وجود دارد، هنوز صدق می کند و فرستنده‌ ها برای دریافت کنندگان تنها به شکل دیگر ارتباطات بی‌ سیم، انرژی می‌ فرستند. با این حال، انتقال بی سیم برق متفاوت است. در آن هدف اولیه، انتقال خود انرژی به جای اطلاعات کدگذاری شده است.

میدان مغناطیسی درگیر در انتقال بدون سیم برق می‌تواند بسیار قوی باشد و ایمنی باید در نظر گرفته شود. قرار گرفتن در معرض تابش الکترومغناطیسی می‌ تواند یک نگرانی ایجاد کند.

این احتمال نیز وجود دارد که میدان های تولیدشده توسط فرستنده‌ های انتقال بی سیم برق در دستگاه‌های پزشکی اختلال ایجاد کنند.

روش های انتقال بی سیم برق

در پاسخ به سؤال چگونه برق را بدون سیم انتقال دهیم باید بگوییم برای انتقال برق وایرلس، روش های زیر وجود دارد:

  1. انتقال وایرلس برق با استفاده از امواج رادیویی
  2. انتقال برق با استفاده از پرتو لیزر فروسرخ
  3. انتقال برق با روش القای مغناطیسی

به طور کلی برای برقراری ارتباط وایرلس و انتقال بدون سیم انرژی، جریان DC که از یک منبع تولید می شود، توسط یک مدار الکترونیکی به یک جریان AC فرکانس بالا تبدیل می شود.

در انتقال با استفاده از امواج رادیویی، از همان فرستنده و گیرنده ای که در مخابرات وای فای کاربرد دارد، استفاده می شود. در انتقال برق با لیزر یک پرتور لیزر فروسرخ تنظیم شده به یک سلول فتوولتائیک تابیده می شود و پرتو را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این روش مناسب تجهیزاتی است که کمتر از 10 ولت برق مصرف می کنند.

روش القای مغناطیسی نیز برای فواصل دورتر کاربرد دارد.

انتقال بی سیم برق

فرستنده و گیرنده در انتقال برق بیسیم

فرستنده و گیرنده در دستگاه‌های انتقال بی سیم برق جاسازی می‌شوند، مثل باتری شارژی. نوع مدارهای تبدیل به نوع تکنولوژی مورد استفاده بستگی خواهند داشت. علاوه بر انتقال انرژی، سیستم انتقال بی سیم برق باید به فرستنده و گیرنده اجازه دهند تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

این امر تضمین می‌کند که زمانی که باتری به طور کامل شارژ شد، گیرنده بتواند به دستگاه مورد شارژ اطلاع دهد. همچنین این ارتباط به یک فرستنده اجازه می‌ دهد تا گیرنده را شناسایی کند و میزان انرژی منتقل‌ شده را تنظیم نماید. علاوه بر این، فرستنده می تواند شرایطی مانند دمای باتری را نیز تحت نظر داشته باشد.

فاصله از فرستنده

مکان‌ هایی که فاصله آنها از آنتن‌ ها کم‌ تر از یک طول‌ موج است، در میدان نزدیک قرار دارند. انرژی در میدان نزدیک تشعشع ندارد و میدان مغناطیسی و میدان الکتریکی دارای نوسان مستقل از هم هستند. اتصال خازنی (الکتریکی) و القایی (مغناطیسی) را می‌ توان برای انتقال قدرت به گیرنده واقع در میدان نزدیک، مورد استفاده قرار داد.

مکان‌ هایی که در آن فاصله از آنتن‌ ها بیشتر از دو طول ‌موج است، در میدان بسیار دور هستند. (یک منطقه گذار بین میدان نزدیک و میدان دور وجود دارد) انرژی در میدان بسیار دور به صورت تابش الکترومغناطیسی معمول است. انتقال قدرت میدان به دور هم به عنوان نیروی برق مورد اشاره قرار می‌ گیرد.

مثال‌ هایی از انتقال میدان دور، سیستم‌ هایی هستند که از لیزر با قدرت بالا یا تابش مایکروویو استفاده می‌ کنند تا انرژی را در فواصل طولانی انتقال دهند.

کاربردهای انتقال برق بی سیم

شاید تنها تجربه مردم از انتقال بی سیم برق، شارژرهای موبایل بی سیم یا تکنولوژی شارژر وایرلس است. اما این تنها یک کاربرد سطحی و ابتدایی است. در جاهایی که استفاده از سیم های برق خطرساز و یا غیر ممکن باشد، انتقال وایرلس برق، راه حل مناسبی خواهد بود.

از طرفی استفاده از این روش، موجب کاهش هزینه های نگهداری خطوط و انتقال امن برق می شود. در ادامه به مواردی از کاربردهای اتنقال برق بی سیم اشاره می کنیم:

انتقال برق مناطق دوردست

با استفاده از انتقال بدون سیم برق می توان به مناطقی که در مسیرهای دشوارگذار قرار دارند نیز، برق رسانی کرد. مثلاً روستاهایی که در کوهستان، جنگل یا بیابان قرار دارند.

انتقال برق بی سیم به خانه ها

با انتقال بی سیم برق به یک خانه می‌ توان برق مورد نیاز همه تجهیزات و دستگاهای داخل خانه مثل یخچال، تلویزیون، وسایل روشنایی و تهویه مطبوع را تأمین کرد و این دستگاه ها نیز می توانند بصورت بی سیم کار کنند.

تأمین برق وسایل نقلیه

تصور کنید که باتری خودروی برقی شما در حین حرکت به طور بی سیم شارژ شود. این محدود به ماشین نیست. شاید بتوان پهبادها و هواپیما را هم از راه دور شارژ کرد.

انتقال درون دستگاهی

با استفاده از انتقال بدون سیم برق می توان به قطعات داخلی یک دستگاه مثل ربات و حتی دستگاه های ساده مثل کامپیوترهای شخصی و گوشی موبایل برق رسانی کرد. این موضوع بر وزن و هزینه ساخت این دستگاها تأثیر زیادی می گذارد.

انرژی خورشیدی

در سطح پیشرفته تر، می توان دستگاهی را بین خورشید و زمین قرار داد که بتواند انرژی خورشید را دریافت کند و بعد از تبدیل کردن آن به برق، آن را به زمین ارسال کند.

موانع و مشکلاتی که در راه انتقال برق وایرلس و بدون سیم قرار دارند

  1. قدرت: هنوز راهی برای اتنقال برق به میزان مورد نیاز گیرنده های مختلف پیدا نشده است و تمامی آزمایش ها فقط موفق به روشن کردن چند لامپ شده اند.
  2. مسافت: انتقال بی سیم برق بین دو نقطه فعلاً در فواصل بسیار نزدیک ممکن است.
  3. صرفه اقتصادی: انتقال بی سیم برق به علت هزینه بسیار زیاد در تولید تجهیزات این انتقال و همچنین بازدهی پایین این روش، بسیار غیر اقتصادی است. هنوز انتقال برق بوسیله سیم بسیار ارزان تر است.
همچنین بخوانید: بیت کوین چیست و رابطه استخراج آن با مصرف برق چگونه است؟