Ryska forskare har utvecklat ett mycket effektivt trådlöst kraftöverföringssystem. Det kan användas för att skapa rum där mobiltelefoner och surfplattor debiteras automatiskt "från luften".
I början av 1900-talet testade Nikola Tesla först möjligheterna till trådlös överföring av el, men tills nyligen användes eller förbättrades tekniken praktiskt taget inte.
2007 testade ett team av forskare vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) WPT-tekniken igen: de slog på en 60-watts glödlampa från två meters avstånd. Effektöverföringseffektiviteten var 45 procent.
Senare försökte tekniken upprepade gånger att tänka om och förbättra, i synnerhet för att öka effektiviteten för energileverans "genom luften".
Baserat på samma principer har ett team av ryska forskare under ledning av Polina Kapitanova från St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics och Elizaveta Nenasheva från Girikond Research Institute skapat ett förbättrat trådlöst kraftöverföringssystem baserat på resonant kommunikation. Effektiviteten hos denna metod, enligt numeriska simuleringar, är 80 procent på ett avstånd av 20 centimeter och minskar något med ökande avstånd.
Låt oss förklara den allmänna driftsprincipen för ett sådant system. Den första kopparspolen överför energi till den andra spolen, som arbetar med den på samma resonansfrekvens, precis som en operasångare kan överföra tillräckligt med energi med sin röst för att bryta ett glas (röstens resonansfrekvens sammanfaller med frekvensen som förstör fartyget).
Vanligtvis används magnetfält för att överföra energi, eftersom de svagt interagerar med de flesta omgivande föremål, inklusive människokroppen.
Ryska forskare har något modifierat det ursprungligen utvecklade systemet. I stället för vanliga magnetiska spolar används därför speciella dielektriska resonatorer i form av keramiska sfärer med en hög dielektrisk konstant. Sådana keramiska sfärer kan minska överföringsenergiförluster och därmed öka effektiviteten.
Kampanjvideo:
Dessutom har materialet från vilka sfärerna är tillverkade ett högt brytningsindex, vilket innebär att elektromagnetiska vågor i sfärerna bromsas kraftigt. Denna funktion hjälper till att förbättra magnetisk resonans och som ett resultat öka effektiviteten vid överföring av energi.
En annan innovation för att minska förluster och öka effektiviteten: övergången till en resonansfrekvens med högre ordning.”Vi föreslår att man använder den magnetiska kvadrupolmetoden snarare än den magnetiska dipolmetoden,” sade Kapitonova i en intervju med phys.org. De skiljer sig i form och styrka på det genererade magnetfältet.
Det bör noteras att sändaren och mottagaren i detta fall inte behöver vara exakt i linje med varandra för bättre energiöverföring.
Vi lägger till att andra föremål som kommer att vara i "laddningsrummet" har helt olika resonansfrekvenser, på grund av vilka de inte kommer att kunna ta emot den överförda energin. Följaktligen kommer en sådan universalladdning att vara säker för de omgivande föremålen.
I framtiden planerar ryska forskare för praktisk användning att minska resonatorernas storlek.”Vi arbetar för närvarande med att skapa och experimentell studie av ett urval av nästa version av WPT-systemet. Vi har utvecklat nya keramiska resonatorer med en högre dielektrisk konstant. Vi tror att denna prototyp kommer att vara mycket nära praktisk användning, tillägger Kapitonova.
En artikel i den vetenskapliga tidskriften Applied Physics Letters berättar om forskningen i detalj.
Observera att forskare länge försökt förbättra laddningen av en mobiltelefon, utan vilken ingen modern person kan göra. Så kinesiska utvecklare har skapat en enhet som laddar en smartphone med ljus.
