Kablosuz Güç Aktarımı Yarı Statik Boşluk Rezonansı Kablosuz Güç Aktarımı Yarı Statik Boşluk Rezonansı

Gönderen: Kaan   Tarih: 2018-11-02 16:59 Kategori: otonom | Okundu: 308

Tüm elektronik cihazlarınızın kablosuz bir şekilde otomatik olarak şarj olabilmesi hepimizin istediği güzel bir hayal olmaktan çıkıp gerçek olmak üzere. Bu yazımızda Disney Research'in yeni kablosuz güç dağıtım sistemi sayesinde mümkün olabilecek kablosuz güç aktarımını inceleyeceğiz.

 

Kablosuz Güç Aktarımı Nedir?

Kablosuz güç aktarımı, elektrik enerjisinin teller veya kablolar yerine elektrik, manyetik veya elektromanyetik alanlar yoluyla iletilmesidir. Kablosuz güç aktarımı, tehlikeli ya da birbirine bağlı kabloların kullanılmasının imkansız olduğu durumlarda cazip olarak kullanılabilir. Kablosuz güç aktarımı, yaygın olarak elektrikli diş fırçası şarj cihazlarında, suni kalp pilleri gibi implantatif tıbbi cihazlarda, RFID etiketlerinde ve daha birçok uygulamada kullanılmaktadır.

Kablosuz iletişim ve kablosuz güç iletiminin temel kavramları, aynı alan ve dalgaları kullanmaları açısından çok benzerdir fakat kablosuz iletişimde ana  hedef veriyi aktarmaktır.  Kablosuz iletişimde, alınan sinyalin sinyal-gürültü oranı kabul edilebilir olduğu sürece iletilen güç önemli değildir. Kablosuz güç aktarımı ise, genel halkın sağlık ve güvenliğini sağlarken, güç iletim verimliliğini ve/veya kapsama alanını maksimize etmeyi amaçlamaktadır.

Uzun Mesafelerde Kablosuz Güç Aktarımı

Kablosuz güç aktarımının ticari uygulamalarının çoğu günümüzde yakın temas aktarma mesafeleriyle sınırlıdır. Kapsama alanını artırmada, iletimlerin yönlendirilmesi ve yeterince güçlü elektrik alanlardan güvenle yararlanılması açısından iki ana zorluk vardır.

Öncelikle, gücü verimli bir şekilde sağlamak için, yüksek oranda yönlü vericiler uygulamamız gerekir. Aksi takdirde, çok yönlü bir iletimle, iletilen gücün yalnızca küçük bir kısmı alıcıya ulaşacaktır.

İkincisi, uzun mesafelerde güç dağıtımı yapmak için genellikle elektrik ve manyetik alanları sıkı bir şekilde birleştiren radyasyon transfer yöntemlerine başvurmamız gerekmektedir.. Maalesef, büyük elektrik alanlara uzun süre maruz kalma, canlı dokular üzerinde ciddi yaralanmalara neden olur. Dolayısıyla güvenlikle ilgili endişeler küçük elektrik alanlarını gerektirirken, uzun mesafeli iletimler, elektromanyetik dalgaların güçlü emisyonunu gerektirmektedir.

Kablosuz Güç Aktarımı Araştırma Bulguları

Disney Research mühendisleri, yukarıdaki sorunları aşmak için, yakın zamanda, bir odadaki kW seviyesindeki güçleri mobil aygıtlara güvenli bir şekilde aktarabilecek bir sistem önermişlerdir. Bu araştırmanın ana katkısı, güvenlik endişelerini dikkate alarak yeterli miktarda güç sağlamaktır. Bu amaçla, metalik bir odanın duvarları, tavanı ve zemininden akım akmasını sağlayarak yapının rezonans elektromanyetik modunu simule eden araştırmacılar, odanın içine nüfuz eden düzgün manyetik alanlar üretmişlerdir.

Üretilen alanlar düzgün olduğundan  den daha düşük bir oranda bozunurlar. (Şekil 1'de gösterilen merkezi direkten mesafedir) Bu nedenle, binadan 1000 kat daha küçük olan bobinler kullanmak güçlü bir bağ oluşturur ve gücü etkin bir şekilde alır.

Potansiyel olarak zararlı elektrik alanlarını manyetik alanlardan ayırmak için Disney mühendisleri, akımı bazı ayrık kondansatörler vasıtasıyla yönlendirir. Bu şekilde, odanın rezonants frekansı önemli ölçüde düşürülür ve böylece boşluk derin alt dalga boyu düzenine girer. Derin alt dalga boyu rejiminde çalışan boşluk üretilen elektrik alanlardan yüz kat daha güçlü manyetik alanlar üretir. Sonuç olarak, yeni yöntem, geniş elektrik alanlarının zararlı etkilerini iletim gücünden ödün vermeden başarıyla önlemektedir.

Aşağıdaki şekil, dikdörtgen bir boşluk için önerilen yöntemin konseptini göstermektedir. Merkezi direk, alt dalga boyu işlemini zorlamak için ayrık kondansatörleri akımın yoluna yerleştirir. Şekil,  mesafesi ile manyetik alanların değişimini de göstermektedir. Orta direğe yaklaştıkça manyetik alan daha da güçlenir. Bununla birlikte, geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında, üretilen manyetik alanlar standarttır.

 

Şekil 1. (a) Kuvasitik boşluk rezonansının ve (b) üretilen manyetik alanların (kırmızı, büyük, mavi, küçük) kavramsal temsili.  (Kaynak: PLOS ONE)

Şekil 2, disney deneyleri için test odasını göstermektedir. Zemin, tavan ve duvarlar boyalı alüminyum levhalarla yapılmış ve zemin gri bir halı ile kaplanmıştır. Deneysel sonuçlar araştırmanın teorik tahminleriyle iyi bir uyum içindedir.

Şekil 2 (b) toplam 7.3pF'lik ayrık kondansatörlerin test odasının merkezi bakır direğine dahil edilmesini göstermektedir. Bu kapasitörler rezonans frekansını 1.32 MHz'e düşürür. Kare bobin alıcı Şekil 2 (c) 'de gösterilmektedir.

Şekil 2. (a) devreye alınan test odası (b) merkezi direkte kullanılan ayrı kondansatörler (c) kare bobin alıcı. Kaynak :PLOS ONE

Önerilen tekniğin güvenilirliğini araştırmak için araştırma ekibi iki talimat izlemiştir. İlk kılavuz, 1.34 MHz'in altında frekanslar için ölçülen elektrik alanını 614 V / m'nin (RMS) altında tutmayı zorunlu kılmaktadır. İkinci güvenlik metriği, biyolojik dokular tarafından emilen enerjinin bir ölçüsü olan Özgül Soğurma Oranı (SAR) 'dır. SAR analizinin simülasyon sonuçları 320 tane USB ile çalışan cihazı aynı anda şarj etmek için 1.9 kW gücünü güvenle teslim etmenin fizibilitesini doğrulamaktadır.

Kablosuz güç aktarımındaki ilk çalışma 20. yüzyılın başında Nicola Tesla'ya atfedilmesine rağmen, teknolojinin ilerlemesi henüz yeterli değildir ve kullanıcılar, cihazlarını gerçek bir kablosuz sistem yoluyla her yerde şarj edememekteydi. Bununla birlikte Disney araştırma mühendisleri, bir odadaki mobil cihazlara kilovat seviyesinde güç aktarabilen kablosuz bir güç dağıtım sistemi geliştirdiler. Küçük bobin alıcıları kullanan yeni yöntem, 54  test odasında % 40 ila % 95 arasında bir verimlilik elde etmektedir. Araştırma ekibi 320 USB bağlantılı cihazları eş zamanlı olarak şarj etmek için 1,9 kilowatt gücünü güvenli bir şekilde sunmanın fizibilitesini göstermiştir.



Yorumlar: (0)

Henüz yorum yapılmamıştır.

Yorum:

CAPTCHA

Reklamlar

FACEBOOK'DA TAKİP ET

BUNLAR İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR

Reklam