Резонансный трансформатор

Резонансный трансформатор является формой индуктивной связи, в которой мощность передаются с помощью магнитных полей (B, зеленый) между двумя резонансными контурами (настроенные цепями), один в передатчике и один в приемнике. Каждый резонансный контур состоит из проволочной катушки, соединенной с конденсатором, настроенный на резонансную частоту катушки, или другой резонатор с внутренней емкостью. Оба контура настроены так, чтобы резонировать на одной и той же частоте. Резонанс между катушками может значительно увеличить сцепление и передачу мощности, аналогично тому, как вибрирующий камертон может вызвать ответную вибрацию в далекой вилке, настроенной на то же поле.

Никола Тесла первым обнаружил резонансную связь во время его экспериментов в беспроводной передачи энергии на рубеже 20-го века, но возможности использования резонансной связи для увеличения дальности передачи были изучены только недавно. В 2007 году команда под руководством Марины Солжасик в MIT использовали две соединенные настроенные цепи, катушка в каждой из которых имела диаметр 25 см, собственная резонансная частота 10 МГц для достижения передачи 60 Вт мощности на расстояние в 2 метра (6,6 футов) (8 раз больше диаметра катушки) при эффективности около 40%.

Концепция резонансных индуктивных систем связи заключается в том, что резонаторы обмениваются энергией на гораздо более высокой скоростью, чем они теряют энергию за счет внутреннего демпфирования (искусственное подавление колебаний в механических, электрических и других системах). Поэтому, используя резонанс, то же самое количество энергии, может быть передано на больших расстояниях, используя гораздо более слабые магнитные поля вне в периферийных областях («хвосты») от ближних полей. Резонансный трансформатор может обеспечить высокую эффективность при диапазонах от 4 до 10 раз превышает диаметр катушки. Это называется «средний диапазон» передачи, в отличии от «короткого диапазона» нерезонансной индуктивной передачи, который может достичь аналогичной эффективности только тогда, когда катушки являются смежными. Еще одно преимущества заключается в том, что резонансные контуры взаимодействуют друг с другом гораздо сильнее, чем они делают это с нерезонансными объектами, потеря мощности из-за поглощения в блуждающих близлежащих объектах ничтожна.

Недостатком резонансной теории сцепления является то, что на близких расстояниях, когда два резонансных контура тесно связаны между собой, резонансная частота системы больше не является постоянной, а «расколота» в двух резонансных пиках, так что максимальная передача мощности больше не происходит, в оригинале резонансная частота и частота генератора должны быть настроены на новый резонансном пик.

Резонансная технология в настоящее время широко включена в современных индукционных беспроводных системах питания. Одна из возможностей, предусмотренных для данной технологии является зона покрытия беспроводной мощности. Катушка в стене или потолке помещения может быть в рабочем состоянии, по беспроводной сети индикатора питания мобильные устройства в любом месте в комнате будут работать с приемлемой эффективностью. Экологические и экономические выгоды от беспроводной сети, питающих небольших устройств, таких как часы, радиоприемники, музыкальные плееры и пульты дистанционного управления является то, что она может резко сократить на 6 млрд батареи, которые утилизируются каждый год, большой источник токсичных отходов и загрязнения подземных вод.

Итог:

1.    Плюсы