Transferencia de Energía Inalámbrica: Fundamentos y Beneficios

Sobre el Circuito de Transferencia de Energía Inalámbrica, innegablemente, a varios de nosotros nos ha tocado enfrentar pérdidas de potencia al transmitir energía eléctrica. La pérdida, que a veces se aproxima al 24% (según el Instituto de Recursos Mundiales), ocurre debido a la resistencia en los cables de la red. El concepto de un sistema de Transferencia de Energía Inalámbrica (WPT) (introducido por Nikola Tesla) tiene como objetivo transmitir electricidad mediante un método de inducción electromagnética. En el proceso, combatirás la pérdida de energía eléctrica y lograrás una transferencia de energía eficiente.

La tecnología WPT usa tres sistemas, a saber, resonancia, celdas solares y transmisión de potencia por microondas.

1. ¿Qué es un Circuito de Transferencia de Energía Inalámbrica?

Una transmisión de energía inalámbrica / transferencia de energía inalámbrica se refiere a la transmisión de energía eléctrica desde una fuente de energía a una carga eléctrica o dispositivo receptor sin usar cables de conexión o enlace físico. No solo es rápido y confiable, sino que también puedes usarlo para transmisiones de corto o largo alcance.

La tecnología de transferencia de energía inalámbrica es recomendable para cargar aparatos como dispositivos inalámbricos, p.ej., laptops, ya que tiene aislamiento galvánico. Así, hay un menor riesgo de tener descarga eléctrica.

Principio de funcionamiento

Los sistemas de transferencia de energía inalámbrica comprenden un transmisor, medio y receptor que trabajan bajo un principio de transmisión de potencia por acoplamiento inductivo.

Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/

Transmisor: Mayormente, aplicamos energía eléctrica (en forma de energía electromagnética en ondas, luz o campo magnético cambiante). Luego, el transmisor transmite la energía eléctrica a otra forma de energía, resultando en un nivel de potencia eléctrico adecuado.

Medio: En segundo lugar, tenemos el medio que permite el paso de la energía transmitida. Puede ser en vacío, aire o forma sólida. Por favor, no uses un medio metálico porque no permitirá el paso de energía eléctrica para generación de calor.

Receptor: Finalmente, el receptor recibirá la potencia transmitida y la convertirá a electricidad. Y ahora, tu dispositivo de energía inalámbrica está listo para usar.

Los componentes requeridos

• Línea electromagnética de 20-30 (alambre de cobre)

Puedes formar la bobina electromagnética (con alambres de cobre) enrollando un conductor alrededor de un núcleo. A menudo, funciona usando acoplamiento magnético para la transferencia de energía dentro de circuitos eléctricos. Además, puedes encontrar varias bobinas eléctricas como bobina Maxwell, Tesla, Choke y Barker, que coinciden con los parámetros de circuito recomendados.

• Una batería -1.5V
• Transistor (2N2222)
• LED
• Resistores – 1.2k
• Protoboards

Algunos consejos sobre el diseño del circuito de transmisión de energía inalámbrica:

Primero y ante todo, al tratar con el transmisor, debes tener un devanado de 17 vueltas de alambre, un bucle para la conexión de toma central y luego otras 17 vueltas de alambre de bobinado. Por el contrario, el receptor solo debe tener 34 vueltas de bobinado pero sin conexión de toma central.

La estructura del circuito

El circuito simple a continuación tiene dos partes; receptor y transmisor.

Circuito transmisor y funcionamiento

Una fuente CA es la fuente de alimentación que impulsa la bobina transmisora para crear un campo electromagnético alrededor de ella. Luego, cuando la bobina de cobre se toma centralmente, ambos lados comenzarán a tener algo de carga. Desde el diagrama, puedes ver que un lado de la bobina de cobre tiene una conexión al terminal colector del transistor NPN mientras que el otro se vincula con el resistor.

Cuando el sistema está cargando, el resistor de base comenzará a conducir y luego alimentará el transistor. Subsecuentemente, el transistor descarga el inductor durante la conexión del emisor a tierra.

La carga y descarga simultáneas generan una señal de oscilación/CA de alta frecuencia, conduciendo a una transmisión de campo magnético.

Circuito receptor y funcionamiento

La bobina receptora examina el campo magnético de alta frecuencia del transmisor. Después, comienza a generar voltaje EMF que eventualmente enciende la bombilla LED. La ley de inducción de Faraday gobierna la operación de la bobina receptora.

2. Circuito de Transferencia de Energía Inalámbrica — La Eficiencia de la Transmisión de Energía Inalámbrica

Cuando se trata de eficiencia, un WPT tiene una estimación de 10% o menos de eficiencia. La fórmula para calcular la eficiencia es:

Eficiencia = (Potencia de salida / Potencia de entrada) x 100%

Potencia = Volt x Corriente

La enorme pérdida de eficiencia explica por qué es fácil aplicar circuitos de transmisión de energía inalámbrica en aplicaciones de baja potencia, como un cepillo de dientes eléctrico, y no en máquinas de alta potencia, como autos eléctricos. Además, los dispositivos tecnológicos alimentados inalámbricamente no son ecológicos si una gran audiencia los usa constantemente. Necesitarás aplicar hasta 10 veces la potencia para iniciar el dispositivo eléctrico. Consecuentemente, la producción de energía eléctrica aumentará y luego se volverá peligrosa para el planeta y el cuerpo humano.

Afortunadamente, todos los tipos de transmisión de energía inalámbrica tienen regulaciones que favorecen el uso de los seres humanos.

3. Ventajas y Desventajas del Circuito de Transmisión de Energía Inalámbrica

Ventajas

Los méritos de una transferencia de energía inalámbrica son:

• Primero, es rentable.
• Luego, puedes diseñar fácilmente el circuito ya que es un proceso simple.
• Además, su corriente de frecuencia de operación es baja.
• Además, el WPT te permite hacer un producto a prueba de agua ya que no necesitarás un puerto de energía para cargar tu dispositivo.
• De nuevo, puedes aumentar la longevidad de tu producto con un WPT. Es porque evitarás cualquier daño físico directo a los productos a través de la inserción del cargador en puertos o conectores.
• Finalmente, su diseño de circuito se adapta a distancias cortas (comunicación de campo cercano).

Deficiencias

Al igual que con cualquier concepto tecnológico, el WPT también tiene deméritos. Incluyen:

• Desafortunadamente, es ineficiente para distancias más largas. Sin embargo, para eliminar el desafío de la distancia, puedes aumentar el número de vueltas de la bobina.
• También tiene baja eficiencia que puedes resolver usando mejores Circuitos Integrados de driver de transmisión inalámbrica. Alternativamente, puedes usar MOSFETs o transistores para construir topologías push-pull.
• Adicionalmente, experimentarás alta pérdida de potencia/energía, lo cual no es seguro para el medio ambiente.
• Por último, sus características son de no direccionalidad / paridad-tiempo no lineal.

4. Aplicación del Circuito de Transmisión de Energía Inalámbrica

El circuito de transmisión de energía inalámbrica tiene una amplia gama de aplicaciones. Incluyen las siguientes:

• Ingeniería de modelos,
• La industria del transporte, por ejemplo en vehículos eléctricos,
• Ingeniería industrial,
• Dispositivos médicos / implantes biomédicos,
• Aplicaciones de prótesis retinianas,
• Electrónica de consumo, y
• Sector de calefacción y ventilación.

Conclusión

Para concluir, la publicación de hoy se centra en los fundamentos de una transferencia de energía inalámbrica junto con un par de sus desafíos, aplicaciones y beneficios. Puedes usar el WPT en varios sistemas tecnológicos como carga de vehículos eléctricos, dispositivos portátiles y dispositivos móviles como teléfonos celulares.

Además, lograr una transmisión de energía inalámbrica eficiente y robusta es posible gracias al amplificador de modo conmutado eficiente en potencia. El amplificador tiene retroalimentación de detección de corriente en una poderosa simetría paridad-tiempo. Por lo tanto, ayuda a resolver la no direccionalidad.

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