5 метров электричества без проводов

Электроника в последние десятилетия претерпела громадные изменения. Современные гаджеты активно избавляются от проводов. Беспроводные телефоны, планшеты и даже зарядные устройства сегодня никого не удивляют.

Однако, нет предела совершенству. Последний удар по проводным технологиям наносят исследователи, работающие над проблемой беспроводной передачи энергии. На днях профессор квантовой и ядерной инженерии Чун Т. Рим (Chun T. Rim) и его коллеги из Корейского передового института науки и технологии (Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST) продемонстрировали устройство, которое способно передавать энергию без проводов на расстояние 5 метров.

В 2007 году исследователи из Массачусетского технологического института разработали систему спаренного магнитного резонанса (Coupled Magnetic Resonance System, CMRS). Им удалось без проводов, с помощью магнитного поля передать энергию на расстояние 2,1 метра. Успех привлёк внимание учёных со всего мира и стимулировал дальнейшее развитие беспроводной технологии передачи энергии.

Разработанная американцами технология, к сожалению, имеет ряд ограничений, препятствующих её коммерциализации. Необходимые для передачи резонансные катушки обладают сложной конструкцией и слишком громоздкие. Передача энергии возможна на высокой частоте (порядка 10 МГц) и при высокой добротности (2000) контура, что на практике означает сильную чувствительность к температуре, влажности воздуха и к присутствию людей.

В отличие от больших петлеобразных катушек CMRS, разработанная корейцами система отличается компактностью за счёт использования ферритовых сердечников. На первый взгляд в работе резонирующей системы на дипольных катушках (Dipole Coil Resonant System, DCRS) нет ничего нового. Любой радиолюбитель знаком с принципом передачи: как и в обычном трансформаторе высокочастотный переменный ток первичной обмотки создаёт магнитное поле, которое затем индуцирует напряжение на вторичной обмотке.

Высокочастотный переменный ток первичной обмотки создаёт магнитное поле, которое затем индуцирует напряжение на вторичной обмотке.

Однако, отличия DCRS от CMRS видны невооружённым взглядом, системы значительно отличаются размерами. Длина тонкой катушки корейских учёных 3 метра, высота 20 см и ширина 10 см. Рабочая частота снижена в 100 раз до 100 КГц, добротность контура составляет всего 100, что значительно снижает чувствительность к внешним воздействиям.

Научная команда KAIST провела ряд экспериментов, в ходе которых на расстояние 3 метра была передана энергия мощностью 1403 Вт. На 4 метра удалось передать мощность 471 Вт, и 209 Вт на 5 метров. Эффективность системы электропитания 100-ваттного потребителя составила 36,9% на 3-х метрах, 18,7% на 4-х и 9,2% на расстоянии 5 метров. Это означает, что на практике большой жидкокристаллический телевизор вместе с тремя 40-ваттными вентиляторами может быть удалён от розетки на 5 метров и получать энергию без проводного подключения к электросети.