ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.04.2024
Просмотров: 75
Скачиваний: 0
Введение.
Потребители электроэнергии есть повсюду. Производиться же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливо и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния. Передача энергии связана с заметными потерями. Дело в том, что при передаче электроэнергии по проводам часть электрической энергии теряется, расходуется на нагревание проводников. Потери можно несколько уменьшить, увеличивая сечения проводов, сокращая тем самым их сопротивление. Кроме тепловых потерь, в линии возможны потери вследствие излучения радиоволн проводами длинной линии. Эти потери проявляют тем сильней, чем больше отношение расстояния между проводами к длине волны. Для уменьшения потерь на излучение применяют металлические трубы, называемые волноводами.
Однако, идя таким путем, нельзя разрешить проблему экономичности передач большой мощности. Это сильно тормозило и продолжает тормозить развитие промышленности, транспорта, поскольку потребность в электроэнергии постоянно увеличивается. Удовлетворить эту потребность можно с помощью строительства новых мощных электростанций. Однако строительство новой электростанции требует несколько лет и больших затрат. При этом тепловые электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы: уголь, нефть и газ. Одновременно они наносят ущерб экологическому равновесию на нашей планете.
Питающиеся неосязаемым способом бытовые приборы, освобождённые от электрических проводов, не первый раз будоражат умы изобретателей. Но именно теперь специалисты подошли к тому, чтобы научить серийные пылесосы, торшеры, телевизоры, автомобили, имплантаты, мобильные роботы и лэптопы эффективно и безопасно получать ток из беспроводного источника.
В отношении высоких технологий слово «беспроводные» уже никого не удивляет, и, создается впечатление, что подходит оно чуть ли не для любого термина, который касается компьютера. Но несмотря на обилие wireless-усовершенствований, одно из ключевых явлений по-прежнему неизменно: не работать компьютеру без аккумулятора или розетки. Это ученые пытались изменить еще до эпохи создания ПК, но в наши дни, похоже, это им действительно удалось – всерьез стало осуществимым беспроводное энергоснабжение.
Беспроводное электричество (беспроводная передача энергии) – процесс, который происходит в электрических системах, где энергия передается от ее источника к потребителю без участия соединяющих проводов. Беспроводная передача является оптимальным вариантом в случае, когда необходима продолжительная или кратковременная передача энергии, но применение соединительных проводов является неудобным, опасным или вовсе невозможным.
Существуют два направления применения энергии: передача энергии как способ доставки информации, как в случае с радио, и для энергоснабжения. В первом случае процент переданной энергии сказывается лишь на степени успешности восстановления передаваемого сигнала. Во втором же количество передаваемой энергии имеет более важное значение: ее либо достаточно, либо недостаточно для работы устройства - в этом заключается большая разница двух упомянутых путей.
Размер компонентов системы определяется дистанцией от источника до получателя, длиной волны излучения, а также законом дифракции волн, гласящим, что с увеличением расстояния волновое излучение становится менее мощным из-за рассеивания.
Потому, чем больше антенна передатчика (а значит сфокусированнее излучение), тем меньше оно рассеивается с увеличением расстояния.
Уровень возможной передаваемой энергии определяется с учетом этих двух параметров, а также характеристик антенны и прозрачности вещества, через которое волны излучения будут проходить.
Эффективность энергопередающей системы – это процент переданной энергии, достигшей получателя (энергия полученная/энергий выделенная)*100. Беспроводная передача не очень эффективна, так как большая часть энергии либо проходит мимо приемника, либо теряется в виде тепла, в то время как соединительные провода ограничивают поток энергии и точно направляют его. Беспроводная передача эффективнее на коротком расстоянии, хотя на длинных дистанциях также осуществима, если передатчик и приемник больших размеров или энерговолны формируют узкий пучок наподобие лазерного. Минимальная ширина пучка ограничена вновь все той же дифракцией.
Всем известно, что Никола Тесла является изобретателем таких повсеместно используемых вещей как переменный ток и трансформатор. Но далеко не все ученые знакомы с другими изобретениями Теслы.
Мы используем переменный ток. Мы используем трансформаторы. В любой квартире. Трудно представить как можно обходиться без этих изобретений. Но КАК мы их используем? Тесла использовал эти известные нам (как нам кажется) вещи совсем по-другому. Как мы подключаем любой электроприбор в сеть? Вилкой - т.е. двумя проводниками. Если мы подключим только один проводник, тока не будет - цепь не замкнута.
Тесла демонстрировал эффект передачи мощности по одному проводнику. Более того, в других экспериментах он передавал мощность вообще без проводов. Великий изобретатель смог в конце XIX века передать без проводов электрическую энергию на расстояние свыше 40 километров. Поскольку этот широко известный эксперимент Теслы до сих пор не повторен.
История становления теории.
Открытия и изобретения, опередившие свое время и непонятые современниками, часто остаются известными лишь узкому кругу людей. Если в изобретении присутствует значительная доля чего-то необъяснимого, не укладывающегося в мировоззрении среднего человека, то пресса предпочитает об этом не распространяться, а «приличные» учебники и энциклопедии старательно обходят стороной «неудобные» вопросы. Такова судьба большинства изобретений Николы Теслы — они были встречены с восторгом, граничащим иногда с суеверным ужасом, обсуждены в научных кругах и забыты.
Наиболее выдающиеся из всех известных изобретений Теслы связаны с понятием резонанса. Тесла считал резонанс ключом к пониманию и управлению любой системой, природной или рукотворной. Каждая система, по его мнению, обладает некой «собственной частотой колебания». Таких частот может быть несколько, они являются своего рода «паспортом», «удостоверением личности» любой системы. Любые системы могут взаимодействовать, будучи настроенными друг на друга. Это очень легко объяснить на примере человеческих отношений: два человека, желающие понять друг друга (то есть «настроенные в резонанс» друг к другу), потратят гораздо меньше времени и сил на решение какой-то проблемы, чем те же два человека, не желающие понимать или просто безразличные. Таким образом, задача человека — не «брать силой» у Природы ее богатства, а уметь настраивать свою технику в резонанс с природными явлениями, чтобы взаимодействие было максимально естественным и эффективным. По этому пути и шел сам Тесла, поражая современников результатами.
В 1901 году Никола Тесла начал строительство лаборатории Ворден-Клиф на Лонг-Айленде близ Нью-Йорка. Эта лаборатория должна была стать первым звеном во всемирной системе беспроволочной передачи энергии. Подобные башни должны были появиться в Амстердаме, Китае и на Северном и Южном полюсах — всего пять башен. Замысел Теслы поражает своим масштабом. Он задумал превратить земной шар вместе с ионосферой Земли в единую резонансную систему, способную передавать электромагнитные колебания на любые расстояния без потерь. Для этого пять башен-резонаторов должны были возбудить колебания определенной частоты в ионосфере, а расположенные в земле под башнями каналы, заполненные маслом, с помощью специальных насосов возбуждали колебания внутри земного шара.
Но этим проект Теслы не ограничивался, ведь эта система была не целью, а лишь средством для того, чтобы раз и навсегда решить мировую энергетическую проблему вместе с проблемой коммуникации. Электричество Тесла собирался добывать, разряжая в нужных количествах огромный «конденсатор», обкладками которого являлись поверхность Земли и ее ионосфера. В самом деле, насколько проще использовать накопленный и постоянно возобновляемый Природой запас «уже готовой» электрической энергии, чем превращать в нее энергию падающей воды или горящего угля! С помощью своих пяти башен Тесла хотел возбудить стоячую электромагнитную волну, охватывающую весь земной шар. Для того чтобы получить электроэнергию в любой точке мира, необходимо было бы тогда просто включить небольшой приемник электроэнергии, настроенный в резонанс с излучателями. Электроэнергия становилась практически бесплатной и неограниченной! Первые опыты по беспроволочной передаче электричества Тесла успешно провел в Колорадо-Спрингс в 1900 году.
Но и это еще не все. На основе своей системы резонаторов Тесла разработал проект «Мировой системы», опубликованный в 1900 году. Суть этой, телекоммуникационной по сути, системы Тесла свел к 12 позициям (многие из этих пунктов сейчас реализованы, но не забывайте, что все это писалось больше века тому назад):
установление связи между существующими телеграфическими станциями или центрами всего мира,
организация тайной государственной телеграфической службы без возможности ее «глушить»*,
установление связи между существующими телефонными центрами или станциями на Земле,
единое распространение общих газетных известий с помощью телеграфа и телефона,
создание службы на принципах «Мировой системы» для передачи сведений с исключительно частной целью**,
установление взаимосвязи всех телеграфических аппаратов в мире,
единая отметка времени с помощью часов, которые с астрономической точностью отмечают секунды,
передача знаков, слов, звуковых сигналов, а также машинописных и рукописных текстов***,
создание службы для записи музыки,
создание общемировой службы для нужд торгового флота, помогающей в навигации, в безупречных бескомпасных рейсах, в определении местонахождения и даже скорости, в предотвращении столкновений и катастроф****,
введение общемировой службы печатания,
репродуцирование фотографий и всех видов чертежей или рукописных текстов с возможностью их пересылки во все концы света.