Transferência de Energia Sem Fio: Fundamentos e Benefícios

Sobre Circuito de Transferência de Energia Sem Fio, inegavelmente, alguns de nós já enfrentaram perdas de potência ao transmitir energia elétrica. A perda, que às vezes aproxima 24% (segundo Instituto de Recursos Mundiais), ocorre devido à resistência nos fios da rede. O conceito de sistema de Transferência de Energia Sem Fio (WPT) (como introduzido por Nikola Tesla) visa transmitir eletricidade via método de indução eletromagnética. No processo, você combaterá perda de energia elétrica e atingirá transferência de energia eficiente.

A tecnologia WPT usa três sistemas, nomeadamente, ressonância, células solares e transmissão de potência por micro-ondas.

1. O que é um Circuito de Transferência de Energia Sem Fio?

Uma transmissão de energia sem fio / transferência de energia sem fio refere-se à transmissão de energia elétrica de uma fonte de energia para uma carga elétrica ou dispositivo receptor sem usar fios de conexão ou link físico. Não apenas é rápido e confiável, mas você também pode usá-lo para transmissões de curto ou longo alcance.

A tecnologia de transferência de energia sem fio é recomendável para carregar aparelhos como dispositivos sem fio, ex: laptops, já que tem isolamento galvânico. Assim, há menor risco de choque elétrico.

Princípio de funcionamento

Os sistemas de transferência de energia sem fio compreendem um transmissor, meio e receptor trabalhando sob princípio de transmissão de potência por acoplamento indutivo.

(sistema de transferência de energia sem fio)

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/

Transmissor; Majoritariamente, aplicamos energia elétrica (na forma de energia eletromagnética em ondas, luz ou campo magnético variável). Então, o transmissor transmite a energia elétrica para outra forma de energia, resultando em nível de potência elétrica adequado.

Meio; Em segundo lugar, temos o meio que permite passagem da energia transmitida. Pode ser tanto em vácuo, ar ou forma sólida. Por favor, não use meio metálico porque não permitirá passagem de energia elétrica para geração de calor.

Receptor; Finalmente, o receptor receberá a potência transmitida então a converterá em eletricidade. E agora, seu dispositivo de energia sem fio está pronto para uso.

Um circuito de transferência de energia sem fio

Componentes necessários

• 20-30 linha eletromagnética (fio de cobre)

Você pode formar a bobina eletromagnética (com fios de cobre) enrolando um condutor em torno de um núcleo. Frequentemente, funciona usando acoplamento magnético para transferência de energia dentro de circuitos elétricos. Além disso, você pode encontrar várias bobinas elétricas como bobina Maxwell, Tesla, Choke e Barker, que correspondem aos parâmetros de circuito recomendados.

• Uma bateria - 1,5V
• Transistor (2N2222)
• LED
• Resistores – 1,2k
• Protoboards

Algumas dicas sobre projetar o circuito de transmissão de energia sem fio;

Primeiro e acima de tudo, ao lidar com o transmissor, você deve ter enrolamento de 17 voltas de fio, um laço para conexão de derivação central então mais 17 voltas de enrolamento de fio. Ao contrário, o receptor deve ter apenas 34 voltas de enrolamento de bobina mas sem conexão de derivação central.

A estrutura do circuito

O circuito simples abaixo tem duas partes; receptor e transmissor.

Circuito transmissor e funcionamento

Um circuito transmissor

Uma fonte CA é a alimentação que aciona a bobina transmissora a criar um campo eletromagnético ao redor dela. Mais tarde, quando a bobina de cobre deriva centralizada, ambos os lados começarão a ter alguma carga. Do diagrama, você pode ver que um lado da bobina de cobre tem conexão ao terminal de coletor do transistor NPN enquanto o outro liga com o resistor.

Quando o sistema está carregando, o resistor de base começará a conduzir então ligará o transistor. Subsequentemente, o transistor descarrega o indutor durante a conexão do emissor ao terra.

A carga e descarga simultâneas geram sinal AC/oscilação de alta frequência, levando a transmissão de campo magnético.

Circuito receptor e funcionamento

Um circuito receptor

A bobina receptora examina o campo magnético de alta frequência do transmissor. Posteriormente, começa a gerar tensão FEM que eventualmente acende a lâmpada LED. A lei de indução de Faraday governa a operação da bobina receptora.

2. Circuito de Transferência de Energia Sem Fio — Eficiência da Transmissão de Energia Sem Fio

Quando se trata de eficiência, um WPT tem estimativa de 10% ou menos eficiência. A fórmula para calcular a eficiência é:

Eficiência = (Potência de saída / Potência de entrada) x 100%

Potência = Volt x Corrente

A enorme perda de eficiência explica por que é fácil aplicar circuitos de transmissão de energia sem fio em aplicações de baixa potência, como escova de dente elétrica, e não em máquinas de alta potência, como carros elétricos. Além disso, dispositivos tecnológicos sem fio não são ecológicos se grande público os usa constantemente. Você precisará aplicar até 10 vezes a potência para iniciar o dispositivo elétrico. Consequentemente, a produção de energia elétrica aumentará então se tornará perigosa para o planeta e corpo humano.

Felizmente, todos os tipos de transmissão de energia sem fio têm regulamentações que favorecem o uso por seres humanos.

3. Vantagens e Desvantagens do Circuito de Transmissão de Energia Sem Fio

Vantagens

Os méritos de uma transferência de energia sem fio são:

• Primeiro, é custo-efetiva.
• Então, você pode facilmente projetar o circuito já que é processo simples.
• Também, sua corrente de frequência de operação é baixa.
• Além disso, o WPT permite fazer produto à prova d'água já que não precisará de porta de energia para carregar seu dispositivo.
• Novamente, você pode aumentar a longevidade do seu produto com WPT. É porque evitará qualquer dano físico direto aos produtos via inserção de carregador em portas ou conectores.
• Finalmente, seu projeto de circuito serve distâncias curtas (comunicação de campo próximo).

Deficiências

Como com qualquer conceito tecnológico, o WPT também tem deméritos. Incluem:

• Infelizmente, é ineficiente para distâncias maiores. No entanto, para eliminar o desafio de distância, você pode aumentar o número de voltas da bobina.
• Também tem baixa eficiência que você pode resolver usando melhores Circuitos Integrados drivers de transmissão sem fio. Alternativamente, pode usar MOSFETs ou transistores para construir topologias push-pull.
• Adicionalmente, você experimentará alta perda de potência/energia, o que não é seguro para o meio ambiente.
• Por fim, suas características são de não-direcionalidade / paridade-tempo não-linear.

4. Aplicação do Circuito de Transmissão de Energia Sem Fio

O circuito de transmissão de energia sem fio tem ampla gama de aplicações. Incluem o seguinte:

• Engenharia de modelos,
• Indústria de transporte, por exemplo em veículos elétricos,
• Engenharia industrial,
• Dispositivos médicos / implantes biomédicos,
• Aplicações de prótese retiniana,
• Eletrônicos de consumo, e
• Setor de aquecimento e ventilação.

(carregamento indutivo sem fio de um telefone móvel)

Conclusão

Para concluir, o post de hoje foca nos fundamentos de uma transferência de energia sem fio junto com alguns de seus desafios, aplicações e benefícios. Você pode usar o WPT em vários sistemas tecnológicos como carregamento de veículos elétricos, dispositivos portáteis e dispositivos móveis como celulares.

O mais, alcançar uma transmissão de energia sem fio eficiente e robusta é possível devido ao amplificador switch-mode eficiente em potência. O amplificador tem realimentação de detecção de corrente em poderosa simetria paridade-tempo. Portanto, ajuda na resolução da não-direcionalidade.

Precisa de ajuda técnica sobre WPT? Entre em contato conosco, e responderemos o mais breve possível.