Министерство по развитию информационных технологий и связи республики узбекистан

МИНИСТЕРСТВО ПО РАЗВИТИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ МУХАММАДА АЛ-ХОРЕЗМИ

Разрешение на защиту
____________
___________
_______________________
«____» ________2022 г.


Моделирование беспроводной передачи энергии между катушками

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Выпускник__________ А.В.Эсанмуродов
Руководитель __________
Рецензент __________
Консультант HFXE __________

ТАШКЕНТ-2022
Тема: Моделирование беспроводной передачи энергии между катушками
Введение.
I Глава. Беспроводной передаcи энергии
1.1. Метод электромагнитной индукции.
1.2. Метод магнитно-резонансной индукции.
1.3. Сферы применения беспроводной передачи энергии

1.1.Метод электромагнитной индукции В этом случае используется электромагнитное поле. Благодаря явлению взаимной индукции, на вторичной обмотке устройства создается наведенный ток с первичной обмотки. Для эффективного взаимодействия необходимо близкое расположение обмоток, так как в противном случае большая часть энергии поля тратится впустую. Описанное устройство представляет собой знакомый всем трансформатор. Действительно, раз обмотки не связаны физически, то электричество передается беспроводным способом . Применяется данный способ для зарядки мобильных устройств, медицинских имплантатов и электромобилей. Кроме того, метод нашел применение в технологиях радиочастотной идентификации (RFID).

Рисунок 1.1.1 - Схема передачи энергии методом магнитной индукции
Метод электромагнитной индукции
Техника беспроводной передачи методом электромагнитной индукции использует ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей, однако некоторые радиационные потери всё же происходят. Кроме того, как правило, имеют место и резистивные потери. Благодаря электродинамической индукции, переменный электрический ток, протекающий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле, которое действует на вторичную обмотку, индуцируя в ней электрический ток. Для достижения высокой эффективности взаимодействие должно быть достаточно тесным. По мере удаления вторичной обмотки от первичной, все большая часть магнитного поля не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно небольших расстояниях индуктивная связь становится крайне неэффективной, расходуя большую часть передаваемой энергии впустую.
Электрический трансформатор является простейшим устройством для беспроводной передачи энергии. Первичная и вторичная обмотки трансформатора прямо не связаны. Передача энергии осуществляется посредством процесса, известного как взаимная индукция. Основной функцией трансформатора является увеличение или уменьшение первичного напряжения. Бесконтактные зарядные устройства мобильных телефонов и электрических зубных щеток являются примерами использования принципа электродинамической индукции. Индукционные плиты также используют этот метод. Основным недостатком метода беспроводной передачи является крайне небольшое расстояние его действия. Приемник должен находиться в непосредственной близости к передатчику для того, чтобы эффективно с ним взаимодействовать.
Использование резонанса несколько увеличивает дальность передачи. При резонансной индукции передатчик и приемник настроены на одну частоту. Производительность может быть улучшена ещё больше путем изменения формы волны управляющего тока от синусоидальных до несинусоидальных переходных формы волны. Импульсная передача энергии происходит в течение нескольких циклов. Таким образом, значительная мощность может быть передана между двумя взаимно настроенными LC-цепями с относительно невысоким коэффициентом связи. Передающая и приемная катушки, как правило, представляют собой однослойные соленоиды или плоскую спираль с набором конденсаторов, которые позволяют настроить принимающий элемент на частоту передатчика.
Обычным применением резонансной электродинамической индукции является зарядка аккумуляторных батарей портативных устройств, таких, как портативные компьютеры и сотовые телефоны, медицинские имплантаты и электромобили. Техника локализованной зарядки использует выбор соответствующей передающей катушки в структуре массива многослойных обмоток. Резонанс используется как в панели беспроводной зарядки (передающем контуре), так и в модуле приемника (встроенного в нагрузку) для обеспечения максимальной эффективности передачи энергии. Такая техника передачи подходит универсальным беспроводным зарядным панелям для подзарядки портативной электроники, такой, например, как мобильные телефоны. Техника принята в качестве части стандарта беспроводной зарядки
Резонансная электродинамическая индукция также используется для питания устройств, не имеющих аккумуляторных батарей, таких, как RFID-метки и бесконтактные смарт-карты, а также для передачи электрической энергии от первичного индуктора винтовому резонатору трансформатора Тесла, также являющемуся беспроводным передатчиком электрической энергии.
Схема трансформатора Тесла
Для того чтобы собрать трансформатор Тесла необходимы следующие элементы:
- Дроссель от люминесцентной лампы
- Выпрямляющий диод на 500В(кд 202в)
- Конденсатор 400В, 100мкф
- Пару резисторов по 5 ват на 2ком и 56 ком
- Биполярный транзистор с пробоем до 1500В (кт 846)
- Намотать две обмотки 1 обмотка 6-8 витков, а вторая 800 витков
- Обязательно наматывать в одну сторону, иначе небудет работать


Рисунок 1.1.2

Схема беспроводного зарядного устройства

Для того чтобы зарядить свой смартфон емкостью 2000 mah и зажечь лампочку я собрал генератор прямоугольных импульсов на шим контроллере:

Рисунок 1.1.3

Метод электромагнитной индукции Электродинамическая индукция работает так. Когда через первичную обмотку проходит переменный электрический ток, вокруг нее существует переменное магнитное поле, которое одновременно действует и на вторичную обмотку, наводя в ней переменную ЭДС и соответственно переменный ток. Чтобы получить более высокую эффективность, взаимное расположение первичной и вторичной обмоток должно быть достаточно тесным.





ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
Система работает, используя тот факт, что определенные частоты электромагнитных волн облегчают передачу энергии, и 2 объекта, резонирующих на этой частоте, могут обменяться электроэнергией, даже при условии что они находятся на дистанции и сделаны из металла.
1 резонаненая модная катушка, подключеннаяк розетке
2. розетка
3. препятствие
4. резонансная медн кату капо наяклан