Bezprzewodowa transmisja energii

Bezprzewodowa transmisja energii (ang. Wireless power transfer – WPT) – transmisja energii elektrycznej bez użycia przewodów jako łącza fizycznego[1]. Urządzenie nadawcze, napędzane energią elektryczną ze źródła zasilania, generuje zmienne w czasie pole elektromagnetyczne, które przekazuje moc w przestrzeni do urządzenia odbiorczego, które pobiera energię z pola i dostarcza ją do urządzenia elektrycznego. Technologia WPT może wyeliminować użycie przewodów i baterii, zwiększając w ten sposób mobilność, wygodę i bezpieczeństwo urządzenia elektronicznego dla wszystkich użytkowników.

HistoriaEdytuj

System bezprzewodowej transmisji energii mógł zostać zrealizowany dzięki pracom Jamesa C. Maxwella oraz Heinricha Hertza. W 1864 Maxwell opisał zależności matematyczne między polem elektrycznym i polem magnetycznym. Hertz zbudował jako pierwszy oscylator częstotliwościowy, dzięki któremu wytworzył falę elektromagnetyczną. Badania nad tą technologią zostały zapoczątkowane ponad sto lat temu pracami Nikoli Tesli[2][3]. Prowadził on eksperymenty nad przekazywaniem energii za pomocą indukcji elektromagnetycznej oraz fal elektromagnetycznych.

W latach 70. NASA prowadziła badania nad możliwością przesyłania energii z orbitalnych paneli fotowoltaicznych na Ziemię za pomocą mikrofal[4]. Pierwsze komercyjne zastosowanie bezprzewodowego przekazywania energii miało miejsce około 1990 roku, kiedy to firma Oral-B wydała elektryczną szczoteczkę z ładowarką indukcyjną.

Budowa WPTEdytuj

Do bezprzewodowego transferu energii stosowana jest metoda wykorzystująca sprzężone cewki indukcyjne. Układ WPT zawiera trzy elementy: nadajnik (TX pad), sprzężone magnetycznie cewki nadawcza (TX coil) i odbiorcza (RX coil) oraz odbiornik (RX pad). Nadajnik przetwarza energię z typowego zasilacza DC, na energię pola elektromagnetycznego wysokiej częstotliwości generowanego przez cewkę nadawczą. Częstotliwość pracy układu zależy od konkretnego rozwiązania i mieści się w zakresie od kilkunastu kHz do kilku MHz. Pomiędzy cewkami, poprzez sprzężenie magnetyczne, następuje transfer energii z układu nadawczego do układu odbiorczego. Wyróżnia się dwa sposoby przekazu energii: indukcyjny (bazujący na silnym sprzężeniu cewek) oraz przekaz opierający się na rezonansie magnetycznym. Układ odbiornika odpowiada za przetworzenie energii "odebranej" z cewki na prąd stały, którym zasilane jest urządzenie lub na prąd zasilający obwody ładowarki wbudowanego ogniwa[2].

PrzypisyEdytuj

  1. Wyzwania i możliwości zasilania bezprzewodowego, elektronikab2b.pl [dostęp 2022-04-03] (pol.).
  2. a b Ładowanie bezprzewodowe, ep.com.pl [dostęp 2022-04-04] (pol.).
  3. Wireless Power Transmission - energypedia, energypedia.info [dostęp 2022-04-04].
  4. W.Brown, The History of Power Transmission by Radio Waves, „IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques”, 1984, s. 1230 - 1242, DOI10.1109/TMTT.1984.1132833, ISSN 1557-9670.