Transfert De Puissance Sans Fil: Recharger les véhicules électriques pendant qu'ils sont sur la route

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce que le transfert d'énergie sans fil

La transmission d'énergie électrique en l'absence de câbles en tant que connexion physique est appelée transfert d'énergie sans fil (WPT), alimentation sans fil transmission d'énergie sans fil (WPT), transmission d'énergie sans fil (WET) ou transfert de puissance électromagnétique (EPT). Dans un système de transmission d'énergie sans fil, un dispositif émetteur est propulsé par une énergie électrique dérivée d'une source d'alimentation. Cela conduit l'appareil à générer un champ électromagnétique variant dans le temps, qui à son tour transmet de l'énergie à travers l'espace à un appareil récepteur. Le dispositif récepteur extrait alors l'énergie du champ et la fournit à une charge électrique. En supprimant le besoin de câbles et de batteries, la technologie de transfert d'énergie sans fil peut augmenter la portabilité, la commodité et la sécurité d'un gadget électronique pour tous ses utilisateurs. Il est utile d'utiliser la transmission d'énergie sans fil afin d'alimenter l'équipement électrique dans des situations où la connexion physique des câbles serait difficile, nuisible ou autrement impossible.

Comment vous en bénéficierez

(I) Insights et validations sur les sujets suivants :

Chapitre 1 : Transfert d'énergie sans fil

Chapitre 2 : Micro-ondes

Chapitre 3 : Compatibilité électromagnétique

Chapitre 4 : Antenne (radio)

Chapitre 5 : Klystron

Chapitre 6 : Champ proche et lointain

Chapitre 7 : Index des articles électroniques

Chapitre 8 : Résonateur

Chapitre 9 : Émetteur à éclateur

Chapitre 10 : Antenne cadre

Chapitre 11 : Index des articles d'électrotechnique

Chapitre 12 : Oscillateur dip de réseau

Chapitre 13 : Couplage (électronique)

Chapitre 14 : Charge inductive

Chapitre 15 : Antenne à résonateur diélectrique

Chapitre 16 : WREL (technologie)

Chapitre 17 : Couplage inductif résonant

Chapitre 18 : Qi (standard )

Ch apter 19 : Champ magnétoquasistatique

Chapitre 20 : Glossaire du génie électrique et électronique

Chapitre 21 : Histoire de la bobine de Tesla

(II) Répondre au public top questions sur le transfert d'énergie sans fil.

(III) Exemples concrets d'utilisation du transfert d'énergie sans fil dans de nombreux domaines.

(IV) 17 annexes pour expliquer brièvement 266 technologies émergentes dans chaque industrie pour avoir une compréhension complète à 360 degrés des technologies de transfert d'énergie sans fil.

À qui s'adresse ce livre

Professionnels, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, les passionnés, les amateurs et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type de transfert d'énergie sans fil.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 18 oct. 2022

Aperçu du livre

Copyright

Transfert d’énergie sans fil Copyright © 2022 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.

Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme ou par quelque moyen électronique ou mécanique, y compris les systèmes de stockage et de récupération de l’information, sans l’autorisation écrite de l’auteur. La seule exception est faite par un examinateur, qui peut citer de courts extraits dans une critique.

Couverture dessinée par Fouad Sabry.

Ce livre est une œuvre de fiction. Les noms, les personnages, les lieux et les incidents sont soit des produits de l’imagination de l’auteur, soit utilisés de manière fictive. Toute ressemblance avec des personnes réelles, vivantes ou mortes, des événements ou des lieux est entièrement fortuite.

Bonus

Vous pouvez envoyer un e-mail à [e-mail] avec pour objet « Wireless Power Transfer: Charging electric vehicles while they are on the road », et vous recevrez un e-mail contenant les premiers chapitres de ce livre.

Fouad Sabry

Visitez le site Web de 1BK à l’adresse

www.1BKOfficial.org

Préface

Pourquoi ai-je écrit ce livre ?

L’histoire de l’écriture de ce livre a commencé en 1989, alors que j’étais étudiant à l’école secondaire des étudiants avancés.

C’est remarquablement comme les écoles STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), qui sont maintenant disponibles dans de nombreux pays avancés.

STEM est un programme basé sur l’idée d’éduquer les étudiants dans quatre disciplines spécifiques - science, technologie, ingénierie et mathématiques - dans une approche interdisciplinaire et appliquée. Ce terme est généralement utilisé pour désigner une politique éducative ou un choix de programme dans les écoles. Elle a des répercussions sur le perfectionnement de la main-d’œuvre, les préoccupations en matière de sécurité nationale et la politique d’immigration.

Il y avait un cours hebdomadaire dans la bibliothèque, où chaque élève est libre de choisir n’importe quel livre et de lire pendant 1 heure. L’objectif de la classe est d’encourager les élèves à lire des matières autres que le programme éducatif.

Dans la bibliothèque, alors que je regardais les livres sur les étagères, j’ai remarqué d’énormes livres, totalisant 5 000 pages en 5 parties. Le nom du livre est « L’Encyclopédie de la technologie », qui décrit tout ce qui nous entoure, duzéro absolu aux semi-conducteurs, presque toutes les technologies, à cette époque, ont été expliquées avec des illustrations colorées et des mots simples. J’ai commencé à lire l’encyclopédie, et bien sûr, je n’ai pas pu la terminer dans le cours hebdomadaire de 1 heure.

J’ai donc convaincu mon père d’acheter l’encyclopédie. Mon père m’a acheté tous les outils technologiques au début de ma vie, le premier ordinateur et la première encyclopédie technologique, et les deux ont un grand impact sur moi et ma carrière.

J’ai terminé toute l’encyclopédie pendant les mêmes vacances d’été de cette année, puis j’ai commencé à voir comment l’univers fonctionne et comment appliquer ces connaissances aux problèmes quotidiens.

Ma passion pour la technologie a commencé il y a plus de 30 ans et le voyage continue.

Ce livre fait partie de « L’Encyclopédie des technologies émergentes » qui est ma tentative de donner aux lecteurs la même expérience étonnante que j’ai eue quand j’étais au lycée, mais au lieu des technologies du 20ème siècle, je suis plus intéressé par les technologies émergentes du 21ème siècle, les applications et les solutions industrielles.

« L’Encyclopédie des technologies émergentes » sera composée de 365 livres, chaque livre sera axé sur une seule technologie émergente. Vous pouvez lire la liste des technologies émergentes et leur catégorisation par industrie dans la partie « Bientôt disponible », à la fin du livre.

365 livres pour donner aux lecteurs la possibilité d’accroître leurs connaissances sur une seule technologie émergente chaque jour au cours d’une période d’un an.

Introduction

Comment ai-je écrit ce livre ?

Dans chaque livre de « The Encyclopedia of Emerging Technologies », j’essaie d’obtenir des informations de recherche instantanées et brutes, directement de l’esprit des gens, en essayant de répondre à leurs questions sur la technologie émergente.

Il y a 3 milliards de recherches Google chaque jour, et 20% d’entre elles n’ont jamais été vues auparavant. Ils sont comme une ligne directe vers les pensées des gens.

Parfois, c’est 'Comment puis-je enlever le bourrage papier'. D’autres fois, ce sont les peurs déchirantes et les désirs secrets qu’ils n’oseraient jamais partager qu’avec Google.

Dans ma quête pour découvrir une mine d’or inexploitée d’idées de contenu sur le « transfert d’énergie sans fil », j’utilise de nombreux outils pour écouter les données de saisie semi-automatique des moteurs de recherche comme Google, puis je lance rapidement chaque phrase et question utile, les gens demandent autour du mot-clé « transfert d’énergie sans fil ».

C’est une mine d’or de perspicacité des gens, que je peux utiliser pour créer du contenu, des produits et des services frais et ultra-utiles. Les gens gentils, comme vous, veulent vraiment.

Les recherches de personnes sont l’ensemble de données le plus important jamais collecté sur la psyché humaine. Par conséquent, ce livre est un produit en direct, et constamment mis à jour par de plus en plus de réponses à de nouvelles questions sur le « Transfert d’énergie sans fil », posées par des gens, tout comme vous et moi, s’interrogeant sur cette nouvelle technologie émergente et aimeraient en savoir plus à ce sujet.

L’approche pour écrire ce livre est d’obtenir un niveau plus profond de compréhension de la façon dont les gens recherchent autour de « Wireless Power Transfer », révélant des questions et des requêtes auxquelles je ne penserais pas nécessairement de tête, et répondant à ces questions avec des mots super faciles et digestes, et de naviguer dans le livre d’une manière simple.

Donc, quand il s’agit d’écrire ce livre, j’ai veillé à ce qu’il soit aussi optimisé et ciblé que possible. Le but de ce livre est d’aider les gens à mieux comprendre et à développer leurs connaissances sur le « transfert d’énergie sans fil ». J’essaie de répondre aux questions des gens aussi fidèlement que possible et de montrer beaucoup plus.

C’est une façon fantastique et belle d’explorer les questions et les problèmes que les gens ont et d’y répondre directement, et d’ajouter de la perspicacité, de la validation et de la créativité au contenu du livre – même des pitchs et des propositions. Le livre révèle des domaines de recherche riches, moins encombrés et parfois surprenants que je n’atteindrais pas autrement. Il ne fait aucun doute qu’il devrait accroître la connaissance de l’esprit des lecteurs potentiels, après avoir lu le livre en utilisant cette approche.

J’ai appliqué une approche unique pour rendre le contenu de ce livre toujours frais. Cette approche dépend de l’écoute de l’esprit des gens, en utilisant les outils d’écoute de recherche. Cette approche m’a aidé à :

Rencontrez les lecteurs exactement là où ils se trouvent, afin que je puisse créer un contenu pertinent qui touche une corde sensible et favorise une meilleure compréhension du sujet.

Gardez le doigt sur le pouls, afin que je puisse obtenir des mises à jour lorsque les gens parlent de cette technologie émergente de nouvelles façons, et surveiller les tendances au fil du temps.

Découvrez des trésors cachés de questions ont besoin de réponses sur la technologie émergente pour découvrir des informations inattendues et des niches cachées qui renforcent la pertinence du contenu et lui donnent un avantage gagnant.

Les éléments constitutifs de la rédaction de ce livre sont les suivants :

(1) J’ai cessé de perdre du temps sur le contenu voulu par les lecteurs, j’ai rempli le contenu du livre avec ce dont les gens ont besoin et j’ai dit au revoir aux idées de contenu sans fin basées sur des spéculations.

(2) J’ai pris des décisions solides, et pris moins de risques, pour être aux premières loges de ce que les gens veulent lire et savoir – en temps réel – et utiliser les données de recherche pour prendre des décisions audacieuses, sur les sujets à inclure et les sujets à exclure.

(3) J’ai rationalisé ma production de contenu pour identifier les idées de contenu sans avoir à passer manuellement au crible les opinions individuelles pour gagner des jours et même des semaines de temps.

C’est merveilleux d’aider les gens à accroître leurs connaissances d’une manière simple en répondant simplement à leurs questions.

Je pense que l’approche de l’écriture de ce livre est unique car elle rassemble et suit les questions importantes posées par les lecteurs sur les moteurs de recherche.

Remerciements

Écrire un livre est plus difficile que je ne le pensais et plus gratifiant que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail accompli par des chercheurs prestigieux, et je tiens à souligner leurs efforts pour accroître les connaissances du public sur cette technologie émergente.

Dédicace

Pour les éclairés, ceux qui voient les choses différemment et veulent que le monde soit meilleur, ils n’aiment pas le statu quo ou l’État existant. Vous pouvez trop être en désaccord avec eux, et vous pouvez discuter encore plus avec eux, mais vous ne pouvez pas les ignorer, et vous ne pouvez pas les sous-estimer, parce qu’ils changent toujours les choses ... Ils poussent la race humaine en avant, et tandis que certains peuvent les voir comme des fous ou des amateurs, d’autres voient du génie et des innovateurs, parce que ceux qui sont assez éclairés pour penser qu’ils peuvent changer le monde, sont ceux qui le font, et conduisent les gens à l’illumination.

Épigraphe

La transmission d’énergie électrique en l’absence de câbles en tant que connexion physique est appelée transfert d’énergie sans fil (WPT), transmission d’énergie sans fil (WPT), transmission d’énergie sans fil (WET) ou transfert de puissance électromagnétique (EPT). Dans un système de transmission sans fil de l’énergie, un dispositif émetteur est propulsé par l’énergie électrique dérivée d’une source d’alimentation. Cela conduit l’appareil à générer un champ électromagnétique variant dans le temps, qui à son tour transmet de l’énergie à travers l’espace à un récepteur. Le récepteur extrait ensuite l’énergie du champ et la fournit à une charge électrique. En supprimant le besoin de câbles et de batteries, la technologie de transfert d’énergie sans fil peut augmenter la portabilité, la commodité et la sécurité d’un gadget électronique pour tous ses utilisateurs. Il est utile d’utiliser la transmission d’énergie sans fil afin d’alimenter l’équipement électrique dans des situations où la connexion physique des câbles serait difficile, nuisible ou autrement impossible.

Table des matières

Copyright

Bonus

Préface

Introduction

Remerciements

Dédicace

Épigraphe

Table des matières

Chapitre 1 : Transfert d’alimentation sans fil

Chapitre 2 : Micro-ondes

Chapitre 3 : Compatibilité électromagnétique

Chapitre 4 : Ondes radio

Chapitre 5 : Très basse fréquence

Chapitre 6 : Antenne (radio)

Chapitre 7 : Klystron

Chapitre 8 : Champ proche et lointain

Chapitre 9 : Index des articles d’électronique

Chapitre 10 : Résonateur

Chapitre 11 : Index des articles de génie électrique

Chapitre 12 : Antenne en boucle

Chapitre 13 : Oscillateur à immersion de grille

Chapitre 14 : Couplage (électronique)

Chapitre 15 : Charge inductive

Chapitre 16 : WREL (technologie)

Chapitre 17 : Couplage inductif résonant

Chapitre 18 : Qi (standard)

Chapitre 19 : Champ magnétoquasistatique

Chapitre 20 : Glossaire du génie électrique et électronique

Chapitre 21 : Histoire de la bobine Tesla

Épilogue

À propos de l’auteur

À venir

Annexes : Technologies émergentes dans chaque industrie

Chapitre 1 : Transfert d’alimentation sans fil

La transmission d’énergie électrique en l’absence de câbles en tant que connexion physique est appelée transfert d’énergie sans fil (WPT), transmission d’énergie sans fil (WPT), transmission d’énergie sans fil (WET) ou transfert de puissance électromagnétique (EPT). Dans un système de transmission sans fil de l’énergie, un dispositif émetteur est propulsé par l’énergie électrique dérivée d’une source d’alimentation. Cela conduit l’appareil à générer un champ électromagnétique variant dans le temps, qui à son tour transmet de l’énergie à travers l’espace à un récepteur. Le récepteur extrait ensuite l’énergie du champ et la fournit à une charge électrique. En supprimant le besoin de câbles et de batteries, le concept de transfert d’énergie sans fil a le potentiel d’améliorer considérablement la portabilité, la commodité et la sécurité des appareils électroniques pour leurs utilisateurs finaux. Il est utile d’utiliser la transmission d’énergie sans fil afin d’alimenter l’équipement électrique dans des situations où la connexion physique des câbles serait difficile, nuisible ou autrement impossible.

Le champ proche et le champ lointain sont les deux principales classifications qui peuvent être utilisées pour les méthodes de transmission de l’électricité sans fil. Le couplage inductif est la technologie sans fil la plus fréquemment utilisée; ses applications comprennent le chargement d’appareils portatifs tels que les téléphones et les brosses à dents électriques, les étiquettes RFID, la cuisson par induction et la charge sans fil ou le transfert d’énergie sans fil continu dans des dispositifs médicaux implantables tels que les stimulateurs cardiaques artificiels ou les véhicules électriques. Le couplage inductif est la technologie sans fil la plus utilisée.

Les faisceaux de rayonnement électromagnétique, tels que les micro-ondes, sont utilisés dans les méthodes en champ lointain ou radiatives, souvent appelées faisceaux de puissance. Ces techniques sont utilisées pour transmettre de l’énergie.

L’expression « transfert d’énergie sans fil » fait référence à un mot générique qui englobe une variété de méthodes distinctes de transmission d’énergie via l’utilisation de champs électromagnétiques. Une sorte de dispositif « antenne » est utilisé à l’émetteur pour transformer la puissance entrante en un champ électromagnétique oscillant. Le terme « antenne » est utilisé dans un sens générique ici; Il peut s’agir d’une bobine de fil qui produit un champ magnétique, d’une plaque métallique qui produit un champ électrique, d’une antenne qui émet des ondes radio, d’un laser qui produit de la lumière ou de toute combinaison de ces éléments. Au niveau du récepteur, une antenne ou un dispositif de couplage similaire à celui utilisé pour transmettre le signal transforme les champs oscillants en courant électrique. La fréquence, qui à son tour affecte la longueur d’onde, est un facteur crucial dans l’identification du type d’ondes qui sont rayonnées.

Étant donné que les technologies d’alimentation sans fil utilisent les mêmes champs et les mêmes ondes que les dispositifs de communication sans fil comme la radio, on s’attend à ce que les technologies d’alimentation sans fil aient plus de limites en termes de distance que les technologies de communication sans fil.

La transmission ou la réception d’informations sans fil peut être alimentée via l’utilisation du transfert d’énergie sans fil. Le terme « communication alimentée sans fil » fait référence à ce type de transmission (WPC). Le réseau est appelé réseau d’information et de transfert d’énergie sans fil simultané lorsque l’énergie recueillie est utilisée pour fournir l’énergie nécessaire aux émetteurs d’informations sans fil (SWIPT); Les particules chargées dans la matière, telles que les électrons, sont responsables de la création de forces électriques et magnétiques. Un champ électrostatique est produit dans la région autour d’une charge qui reste stationnaire. Un flux constant de charges, souvent appelé courant continu ou courant continu, produira un champ magnétique statique partout autour de lui. Les champs qui sont au-dessus contiennent de l’énergie, mais comme ils sont statiques, ils sont incapables de transporter de l’énergie. Néanmoins, les champs variant dans le temps sont capables de transporter de la puissance. Des champs électriques et magnétiques changeants sont produits dans la zone environnante lorsque des charges électriques en accélération, telles que celles trouvées dans un courant alternatif (AC) d’électrons dans un fil, sont présentes. Ces champs varient dans le temps. Ces champs ont le potentiel d’imposer des pressions oscillantes aux électrons d’une « antenne » de réception, ce qui entraînera le déplacement des électrons. Ce sont des exemples de courant alternatif, qui peut fournir de l’électricité à une charge si nécessaire.

Il existe deux zones distinctes qui peuvent être distinguées entre les champs électriques et magnétiques oscillants qui entourent les charges électriques en mouvement dans un dispositif d’antenne, en fonction de la distance D portée de l’antenne.

Dans ces différents domaines, les champs présentent une variété de propriétés diverses, En outre, une variété de méthodes et d’appareils sont utilisés dans le processus de transmission de puissance:

Région en champ proche ou non radiative – Cela signifie la zone située dans environ 1 longueur d’onde (λ) de l’antenne.

malgré le fait que les champs continuent de rétrécir de façon exponentielle.

En conséquence, la variété des dispositifs en champ proche est traditionnellement divisée en deux groupes:

Courte portée – jusqu’à environ un diamètre d’antenne : gamme D ≤ fourmi D.

Il s’agit de la plage à travers laquelle le couplage capacitif ou inductif non résonant conventionnel peut transmettre des quantités utilisables d’électricité.

Milieu de gamme – jusqu’à 10 fois le diamètre de l’antenne: gamme D ≤ 10 Dfourmi.

À une distance relative énorme, les composantes en champ proche des champs électriques et magnétiques peuvent être considérées comme presque équivalentes aux champs dipolaires oscillants quasi-statiques.

Ces champs diminuent avec le cube de distance : (gamme D/fourmi D) −3 ou 60 dB par décennie.

En d’autres termes, si elles sont éloignées, doubler la distance entre les deux antennes entraîne une diminution de la puissance reçue d’un facteur 2⁶ = 64.

En conséquence, seule la transmission de puissance sur de courtes distances peut être réalisée par couplage inductif et capacitif, à quelques fois le diamètre du dispositif d’antenne Dant.

Contrairement à un système radiatif, où la sortie maximale de rayonnement ne se produit que lorsque les antennes dipôles sont alignées dans une direction perpendiculaire à la direction de propagation, la sortie maximale de rayonnement d’un système acoustique ne peut être atteinte, En ce qui concerne les champs dipolaires, la plus grande quantité de couplage se produit lorsque les dipôles sont alignés longitudinalement.

En couplage inductif (induction électromagnétique et inductance mutuelle entre les bobines, qui dépend de leur géométrie et de la distance qui les sépare. M {\displaystyle D_{\text{range}}}

Un chiffre de mérite largement utilisé est le coefficient de couplage. {\displaystyle k\;=\;M/{\sqrt {L_{1}L_{2}}}}

Ce paramètre sans dimension est égal à la fraction de flux magnétique à travers la bobine émettrice qui traverse la bobine réceptrice lorsque L2 est en circuit ouvert. L1 L2

Si les deux bobines sont sur le même axe et proches l’une de l’autre, tout le flux magnétique de passe par , et l’efficacité de la liaison approche 100%. L1 L2 k=1

Plus les bobines sont éloignées, plus il y a d’espace entre elles, plus la proportion du champ magnétique généré par la première bobine qui n’est pas captée par la seconde est grande, et plus l’efficacité de la liaison est faible et plus elle est proche de zéro lorsqu’elle est séparée par de grandes distances. k

L’efficacité de la liaison et la puissance transférée sont à peu près proportionnelles à . k^2

Afin d’atteindre des niveaux élevés de productivité, Les bobines doivent être assez proches les unes des autres, une fraction du diamètre de la bobine , Cependant, en raison de leur poids et de leur taille, les minuscules appareils sans fil utilisent presque toujours des bobines à noyau d’air. {\displaystyle D_{\text{ant}}}

Les bobines d’un système de couplage inductif ordinaire ne peuvent atteindre un rendement élevé que lorsqu’elles sont relativement proches les unes des autres, plus précisément lorsqu’elles sont voisines. La majorité des systèmes inductifs actuels utilisent le couplage inductif résonant, qui sera discuté plus loin dans cette section. Ce type de couplage inductif augmente l’efficacité en utilisant des circuits résonants. Ceci est supérieur au couplage inductif non résonant en termes de capacité à atteindre des rendements élevés sur de plus grandes distances.

Couplage électrodynamique, également connu sous le nom de couplage inductif résonant, Chaque circuit de résonance est composé d’une bobine de fil reliée à un condensateur, d’une bobine auto-résonante ou d’un autre type de résonateur doté de sa propre capacité interne. Les deux sont ajustés de manière à résonner à la même fréquence en même temps. De la même manière qu’un diapason vibrant peut provoquer des vibrations sympathiques dans une fourche distante réglée sur la même hauteur, la résonance entre les bobines a le potentiel d’augmenter considérablement le couplage ainsi que la transmission de puissance.

Vers le début du 20ème siècle, Nikola Tesla a mené certaines des premières recherches dans le domaine de la transmission d’énergie sans fil. Au cours de ces études, Tesla a fait la découverte initiale du couplage résonant, Dans le couplage capacitif, également connu sous le nom de couplage électrique, la puissance est transférée entre deux électrodes (une anode et une cathode) au moyen de champs électriques. Ces électrodes produisent une capacité, qui permet la transmission de la puissance. Le couplage capacitif est également connu sous le nom de couplage électrique.

Parce que les tensions très élevées qui doivent être présentes sur les électrodes afin de transférer une puissance considérable peuvent être dangereuses, le couplage capacitif n’a été utilisé de manière réaliste que dans quelques applications qui utilisent peu d’énergie, Il y a eu deux types distincts de circuits utilisés:

Conception transversale (bipolaire):

Conception longitudinale (unipolaire) :

La portée peut également être augmentée en utilisant la résonance en conjonction avec le couplage capacitif. Nikola Tesla a été la première personne à mener des expériences avec le couplage inductif et capacitif résonant au début du 20ème siècle.

Un récepteur équipé d’un aimant permanent à résonance mécanique ou en rotation est nécessaire pour qu’un système de transfert d’énergie électrodynamique sans fil (EWPT) fonctionne correctement.

présentant un potentiel d’utilisation dans la recharge sans fil d’implants biomédicaux et se montrant prometteur à cet égard.

Pour les dispositifs EWPT avec des fréquences de résonance similaires, le coefficient de couplage crucial joue un rôle décisif dans la détermination de la quantité de puissance transférée, notée , entre les dispositifs qui fonctionnent comme émetteur et récepteur. k

Lorsqu’ils sont appliqués à des résonateurs liés qui ont les mêmes fréquences de résonance, il existe trois régimes différents de transmission d’énergie sans fil qui se produisent entre l’émetteur et le récepteur: sous-couplé, couplé et non couplé, régimes qui sont connectés de manière critique ainsi que trop couplés.

Au fur et à mesure que le coefficient de couplage critique augmente d’un régime sous-couplé ( ) au régime de coupplage critique, la courbe de gain de tension optimale augmente en magnitude (mesurée au niveau du récepteur) et culmine lorsque, puis entre dans le régime surcouplé où et le pic se divise en deux. {\displaystyle kk_{crit}}

La puissance est transférée via cette approche entre deux armatures tournantes, l’une située dans l’émetteur et l’autre située dans le récepteur. Ces armatures tournent en synchronisation les unes avec les autres et sont reliées entre elles par un champ magnétique produit par des aimants permanents situés sur les armatures. Soit en faisant tourner un générateur électrique séparé, soit en utilisant l’armature du récepteur elle-même comme rotor dans un générateur, l’armature du récepteur génère de l’énergie pour entraîner la charge. Cela peut être accompli de deux façons.

Il a été suggéré que cet appareil pourrait servir d’alternative à la transmission de puissance inductive pour la recharge des voitures électriques sans contact direct.

Oruganti et al. ont présenté une nouvelle forme de système qui utilise les ondes de type Zenneck. Dans leurs recherches, les auteurs ont montré qu’il était possible d’exciter des ondes de type Zenneck sur des interfaces plats-air-métal et de transporter l’énergie à travers des barrières métalliques. Le but est de stimuler une oscillation de charge localisée à l’interface métal-air, et les modes générés par ce processus se propagent le long de l’interface métal-air.

Les technologies en champ lointain sont capables d’atteindre des plages plus grandes, qui sont souvent mesurées en multiples de kilomètres et se produisent lorsque la distance est beaucoup plus grande que le diamètre (s) de l’appareil. Un faisceau d’énergie peut être produit par des antennes à haute directivité ou par une lumière laser qui a été bien collimatée, et ce faisceau d’énergie peut être moulé pour se conformer aux contours de la région de réception. La diffraction impose une restriction physique à la directivité la plus élevée qui peut être atteinte par les antennes.

En général, les types de rayonnement électromagnétique les plus adaptés à la transmission de l’énergie sont la lumière visible, qui provient des lasers, et les micro-ondes, qui proviennent d’antennes développées spécifiquement à cet effet.

La distance entre l’émetteur et le récepteur, la longueur d’onde et le critère de Rayleigh, également connu sous le nom de limite de diffraction, sont tous des facteurs qui peuvent avoir un effet sur les dimensions des composants. Ces facteurs sont tous utilisés dans la conception standard des antennes radiofréquences, qui s’applique également aux lasers. Il est également courant d’utiliser la limite de diffraction d’Airy afin d’établir une taille approximative du point à une distance arbitraire de l’ouverture. Le rayonnement électromagnétique avec des longueurs d’onde plus courtes (fréquences plus élevées) est soumis à moins de diffraction que le rayonnement avec des longueurs d’onde plus longues (fréquences plus basses). Par exemple, un laser bleu est soumis à moins de diffraction qu’un laser rouge.

Bien qu’elle ait été initialement appliquée à la résolution de l’image, la limite de Rayleigh (également connue sous le nom de limite de diffraction d’Abbe) peut être vue à l’envers, et elle dicte que l’irradiance (ou l’intensité) de toute onde électromagnétique (comme un faisceau micro-ondes ou laser) sera réduite lorsque le faisceau diverge sur la distance à un taux minimum inversement proportionnel à la taille de l’ouverture. Bien qu’elle ait été appliquée à l’origine à la résolution de l’image, la limite de Rayleigh peut être vue à l’envers. Le rapport entre l’ouverture d’une antenne émettrice ou l’ouverture de sortie d’un laser et la longueur d’onde du rayonnement détermine le degré auquel le rayonnement peut être focalisé dans un faisceau étroit.

Le faisceau de puissance à l’aide de micro-ondes a le potentiel d’être plus efficace que les lasers, car il est moins sensible à l’atténuation atmosphérique qui peut être produite par la poussière ou les aérosols comme le brouillard.

Dans cette étape du processus, les niveaux de puissance sont déterminés en combinant d’abord les facteurs discutés ci-dessus, puis en additionnant les gains et les pertes causés par les caractéristiques de l’antenne, ainsi que la transparence et la dispersion du milieu à travers lequel le rayonnement se déplace. Le calcul d’un bilan de liaison est le nom donné à cette opération particulière.

Avec des longueurs d’onde plus courtes de rayonnement électromagnétique, souvent dans la région des micro-ondes, la transmission de puissance par ondes radio peut être rendue plus dirigée, ce qui permet un faisceau de puissance à plus longue distance. Ceci est rendu possible par l’utilisation de micro-ondes. L’utilisation de longueurs d’onde plus courtes permet une légère réduction de ces tailles; Néanmoins, il existe une possibilité d’interférence due à l’absorption d’air et au blocage du faisceau par les précipitations ou les gouttelettes d’eau lors de l’utilisation de longueurs d’onde plus courtes. En raison d’un phénomène connu sous le nom de « malédiction du réseau d’amincitement », il n’est pas possible de produire un faisceau plus étroit en fusionnant les faisceaux de plusieurs satellites plus petits.

Pour les applications ancrées dans la terre, de larges niveaux de puissance globale peuvent être utilisés tout en fonctionnant à la faible densité de puissance indiquée pour la sécurité de l’exposition électromagnétique humaine grâce à un réseau récepteur d’une grande surface d’un diamètre de 10 kilomètres.

Une densité de puissance humaine sûre de 1 mW/cm2 répartie sur une zone de 10 km de diamètre correspond à un niveau de puissance total de 750 mégawatts.

C’est le niveau de puissance que l’on peut trouver dans la majorité des centrales électriques contemporaines.

À titre de comparaison, dans des circonstances idéales et pendant la journée, la puissance de sortie d’une ferme solaire photovoltaïque d’une échelle comparable peut facilement dépasser 10 000 mégawatts (arrondie).

Après la Seconde Guerre mondiale, lorsque des émetteurs de micro-ondes de haute puissance connus sous le nom de magnétrons à cavité ont été développés, des études ont été menées sur la possibilité d’utiliser des micro-ondes pour transmettre de l’énergie. Ces émetteurs micro-ondes de haute puissance ont été développés. En 1964, une démonstration avait été réalisée à l’aide d’un minuscule hélicoptère alimenté par des micro-ondes. Des distances de l’ordre d’un kilomètre peuvent être parcourues à l’aide de ces techniques.

L’efficacité de conversion des micro-ondes a été mesurée à environ 54% sur un compteur dans des circonstances d’essai.

Un passage à 24 GHz a été proposé en raison du fait que les émetteurs de micro-ondes analogues aux LED ont été créés avec des rendements quantiques très élevés en utilisant une résistance négative, tels que les diodes Gunn ou IMPATT. Cela permettrait d’établir des connexions à courte portée en utilisant cette fréquence.

En 2013, l’inventeur Hatem Zeine a prouvé la faisabilité de la transmission d’énergie sans fil utilisant des antennes réseau à commande de phase, capables de fournir une puissance électrique jusqu’à 30 pieds. Semblable au WiFi, il fonctionne sur les mêmes fréquences radio. À des distances allant jusqu’à 6 mètres (20 pieds), il a été démontré que les signaux Wi-Fi peuvent alimenter des capteurs de température et de caméra sans batterie. De plus, il a été démontré qu’il est possible d’utiliser le Wi-Fi pour charger sans fil des batteries nickel-hydrure métallique et lithium-ion à pile bouton à une distance allant jusqu’à 8,5 mètres (28 pieds).

Le premier émetteur de fréquence radio (RF) en champ moyen de puissance sans fil a été certifié par la Federal Communication Commission (FCC) en 2017.

Dans le cas d’un rayonnement électromagnétique situé plus près de la partie visible du spectre (0,2 à 2 micromètres), il est possible de transférer de la puissance via la conversion de l’électricité en un faisceau laser qui est ensuite reçu et focalisé sur des cellules photovoltaïques (cellules solaires).

La transmission d’une minuscule région de section transversale de faisceau sur de longues distances est rendue possible par la technique de propagation de front d’onde monochromatique collimaté. En conséquence, il y a une perte de puissance faible ou inexistante lorsqu’il y a une augmentation de la distance entre l’émetteur et le récepteur.

Les lasers à semi-conducteurs, en raison de leur petite taille, peuvent être intégrés dans une variété de produits.

Il n’y aura pas d’interférences avec les fréquences radio causées par des communications radio préexistantes, telles que le Wi-Fi et les téléphones mobiles.

Contrôle de l’accès: seuls les récepteurs frappés par le laser seront alimentés.

Les inconvénients sont les suivants :

Le rayonnement laser doit être évité à tout prix. De faibles niveaux de puissance peuvent causer la cécité chez les humains et les autres animaux s’il n’y a pas de système de sécurité adéquat. L’échauffement localisé et intense causé par des niveaux de puissance élevés peut être fatal.

La capacité de conversion de l’électricité en lumière est limitée. Les cellules photovoltaïques ne sont capables d’atteindre qu’un rendement de 40 à 50% à leur apogée absolue.

L’absorption par l’atmosphère, ainsi que l’absorption et la diffusion causées par des choses comme les nuages, le brouillard, la pluie, etc., peuvent entraîner des pertes allant jusqu’à cent pour cent.

Exige que vous ayez une vue claire de la cible devant vous à tout moment. (La lumière laser peut être dirigée via une fibre optique au lieu d’être projetée directement sur le récepteur.) Le concept de technologie power-over-fiber est ensuite mis en avant.)

Le concept de « powerbeaming » laser a été étudié pour une utilisation dans l’armement militaire. Avec l’utilisation d’un système de faisceau laser, cette preuve de concept prouve qu’il est possible de faire des recharges périodiques.

Une preuve de concept pour l’utilisation d’un laser à double longueur d’onde pour charger sans fil des gadgets portables ou des véhicules aériens sans pilote (UAV) a été créée par des chercheurs affiliés à l’Académie chinoise des sciences.

En ce qui concerne la connexion des canaux plasmatiques atmosphériques, la conduction électrique a lieu via de l’air ionisé pour faciliter la transmission de l’énergie entre deux électrodes.

L’énergie du laser aide à abaisser la tension de claquage diélectrique de l’atmosphère, et l’air surchauffé rend l’atmosphère moins isolante, ce qui abaisse la densité ( ) du filament d’air. p

La récupération d’énergie, également connue sous le nom de récupération d’énergie ou de récupération d’énergie, est un processus qui fait référence à la conversion de l’énergie ambiante de l’environnement en énergie électrique. Ceci est fait dans le contexte de l’alimentation sans fil, et son objectif principal est d’alimenter de petits appareils électroniques sans fil autonomes.

Le 19ème siècle a été une période de progrès théoriques significatifs, ainsi que des hypothèses concurrentes sur la transmission possible de l’énergie électrique.

En 1826, André-Marie Ampère découvre une connexion entre le courant et les aimants.

En 1831, Michael Faraday a développé sa théorie de l’induction, qu’il a utilisée pour expliquer la force électromotrice qui entraîne un courant à travers une boucle conductrice lorsqu’un flux magnétique variant dans le temps est présent.

De nombreux innovateurs et expérimentateurs ont indépendamment remarqué la transmission de l’énergie électrique sans avoir besoin de fils, Après l’année 1890, l’inventeur Nikola Tesla a mené des expériences sur la transmission de puissance par couplage inductif et capacitif en utilisant des transformateurs résonants de radiofréquence excités par étincelles, qui sont maintenant connus sous le nom de bobines Tesla. Ces transformateurs créaient des tensions de courant alternatif élevées.

Par la suite, Tesla est passé à la construction d’un système de distribution d’énergie sans fil, qui, selon lui, serait capable de transférer de l’électricité sur de grandes distances directement dans les maisons et les industries. Au début, il semblait qu’il prenait des idées de Mahlon Loomis, Vers l’année 1901, il a fait un effort pour construire une grande centrale électrique sans fil à haute tension à Shoreham, New York. Cette station est maintenant connue sous le nom de Wardenclyffe Tower. Cependant, en 1904, le financement s’était tari et l’installation n’était jamais terminée.

Depuis l’invention du transformateur dans les années 1800, le transfert de puissance inductif entre bobines de fil voisines a été l’une des premières formes de technologies de transmission d’énergie sans fil à être créée. Depuis le début des années 1900 (1975), le chauffage par induction est utilisé. Dans les années 1990, il était utilisé dans les cartes de proximité et les cartes à puce sans contact.

Au cours des dernières décennies, la prolifération des appareils de communication sans fil portables tels que les téléphones mobiles, les tablettes et les ordinateurs portables a entraîné le