Transmission sans fil jusqu'à 1900 W dans une pièce avec une efficacité de 45 à 95%

Chambre isolée (pièce) 5 × 5 × 2,3 m avec murs, sol et plafond avec revêtement en aluminium. 15 condensateurs sur la colonne centrale complètent le circuit résonateur quasi-statique

Les progrès de la transmission de données sans fil ont appris aux gens à penser que lorsqu'ils entrent dans l'appartement, le smartphone se connecte immédiatement au WiFi domestique. Tous les appareils de la maison accèdent par défaut à Internet via WiFi via le point d'accès domestique. Pas de fils - beauté. Le seul problème est que l'électricité n'est pas transmise exactement de la même manière pratique et que chaque appareil doit encore être câblé. La robotique et la médecine souffrent du même problème. Il est très difficile de connecter à chaque fois des gadgets à la prise.

Il y a plus de quelques années, Nikola Tesla a montré comment transmettre de l'électricité à distance (et Maxwell, Heaviside et Hertz l'ont montré avant lui), mais les ingénieurs n'ont toujours pas pu réaliser cette invention dans une technologie pratique pour une utilisation pratique avec une efficacité suffisamment élevée. Il y a un autre problème: on ne sait pas comment la transmission sans fil de l'électricité à travers le corps sur une longue période affecte le corps, de sorte que les autorités réglementaires de nombreux pays ont introduit des restrictions réglementaires strictes pour cette technologie.

En raison des restrictions réglementaires et des problèmes de sécurité potentiels, les ingénieurs doivent trouver un compromis entre la distance pour le transfert d'énergie sans fil et la quantité maximale d'énergie qui peut être transmise en toute sécurité à travers le corps d'une personne dans une zone résidentielle. Par exemple, le transfert d'énergie par rayonnement (transfert de chaleur par rayonnement ) est largement utilisé dans les communications radio, mais il ne transfère en toute sécurité que quelques milliwatts, ce qui n'est pas suffisant pour charger des gadgets ordinaires.

Par conséquent, au lieu de transférer de l'énergie par rayonnement dans les appareils électroménagers, il est habituel d'utiliser des méthodes de transfert sans rayonnement, telles que la charge par induction et la charge résonante . Il existe des puissances complètement différentes: des dizaines ou des centaines de watts sont transmis avec une atténuation très rapide dans l'espace sur de petites distances. La sécurité est assurée par le transfert d'énergie d'un champ électrique potentiellement dangereux à un champ magnétique , avec de grandes pertes et une faible efficacité. Mais le phénomène de couplage de champs proches est très limité en distance. L'efficacité de transmission diminue rapidement si la distance entre l'émetteur et le récepteur d'énergie dépasse le diamètre de la bobine . De plus, il est impossible de lier normalement dans un champ des bobines dont le diamètre est très différent .

Depuis 2014, un groupe de physiciens dirigé par Matthew Chabalko a réalisé un certain nombre d'expériences réussies sur l' utilisation des ondes électromagnétiques stationnaires dans le champ lointain pour générer un champ électrique uniforme dans une cavité métallique . Ces expériences surmontent les limites des technologies précédentes.

Pour tester cette théorie, Matthew Chabalko et ses collègues de Disney Research ont développé une méthode pratique pour charger des appareils électriques à distance - une méthode appelée Quasistatic Cavity Resonance (QSCR) , c'est-à-dire un «résonateur à cavité quasi-statique ». Il s'agit déjà d'une véritable technologie qui peut être appliquée dans la pratique, si les autorités réglementaires le permettent.

L'essentiel est que les ondes électromagnétiques stationnaires dans la zone éloignée du champ remplissent l'espace de la structure résonante avec des champs magnétiques uniformes, ce qui permet l'utilisation de petits récepteurs dans ces domaines - comme dans les appareils ménagers ordinaires.

Pour créer un circuit oscillant, le courant de résonance doit traverser les murs, le sol et le plafond à travers des structures métalliques spécialement conçues - par exemple, des tôles d'aluminium. Un appareil avec des condensateurs est installé n'importe où dans la pièce, ce qui complète le circuit du circuit oscillatoire (dans l'expérience, 15 condensateurs à Q élevé de 7,3 pF ont été installés, ce qui a fourni une résonance à 1,32 MHz). En conséquence, des champs magnétiques uniformes se forment à l'intérieur de la pièce. Un schéma conceptuel d'une cavité quasi-statique est représenté dans l'illustration.



Les champs magnétiques se désintègrent de la colonne aux murs avec un coefficient inférieur à 1 / p, ce qui permet d'utiliser des récepteurs d'énergie avec des bobines dans toute la pièce des milliers de fois plus petits que la taille du résonateur QSCR.


Schéma d'une chambre isolée (chambre) et d'un circuit oscillatoire dans une expérience

Travailler dans une telle chambre fermée vous permet de traduire l'énergie d'un champ magnétique en un champ électrique avec une efficacité des centaines de fois plus élevée que dans un espace ouvert. Cela signifie que des énergies beaucoup plus élevées peuvent être transmises sans danger pour la santé humaine, sous réserve des restrictions fixées par les autorités réglementaires.


Efficacité de la transmission sans fil QSCR

En fait, si vous adaptez l'appareil photo à la taille d'une pièce, d'un bureau ou d'un entrepôt, il devient possible de charger efficacement sans fil des gadgets mobiles qui se trouvent dans la boucle.


Appareils électriques qui reçoivent de l'énergie sans fil à l'intérieur de la pièce pendant une expérience

L'effet du rayonnement sur une personne est faible, même près des condensateurs sur la colonne. La simulation a montré qu'avec une diffusion de 1900 W, l'effet sur le corps humain ne dépasserait pas les normes établies pour le coefficient d'absorption spécifique de l'énergie électromagnétique par kilogramme de corps (SAR).


Coefficient d'absorption spécifique. Remarque: en Russie, le DAS est considéré comme un coefficient de puissance absorbée non pas par gramme de tissu, comme aux États-Unis et en Europe, mais par centimètre carré

Une expérience réalisée par des physiciens de Disney Research a été réalisée dans une salle de 54 m ³ . Dans celui-ci, l'énergie a été transmise au récepteur presque partout dans la pièce avec une efficacité de 40% à 95%.



Les travaux scientifiques ont été publiés le 15 février 2017 dans la revue PLOS One (doi: 10.1371 / journal.pone.0169045).