Transmission de puissance sans fil permet aux appareils d'envoyer de l'énergie dans un réseau électronique sans fils. Il se trouve que les mécanismes de couplage électromagnétique conviennent à la transmission de puissance sans fil. De nombreux types de couplage électromagnétique peuvent être utilisés dans la transmission de puissance sans fil. Il peut s'agir de couplage inductif ou de couplage capacitif. Examinons de plus près la définition du couplage électromagnétique, son fonctionnement et ses types.
Définition du couplage électromagnétique
Les gens appellent le couplage électromagnétique une action de transformateur. C'est le champ électromagnétique généré par le passage du courant dans un conducteur sous tension. Le champ électromagnétique qu'il produit est à angle droit avec le conducteur. Dans un réseau électrique à courant alternatif, le courant qui circule dans le conducteur change constamment de direction. Ce phénomène affecte le champ électromagnétique autour d'un conducteur parcouru par un courant. Il se dilate et se contracte. Tant que les lignes de force électromagnétiques passent par un autre conducteur, nous pouvons induire une tension dans ce conducteur. Il s'agit d'un principe de fonctionnement simple. Ce principe s'applique au travail des transformateurs de puissance, des alternateurs et des générateurs.
Un autre nom pour le couplage électromagnétique est le couplage par inductance mutuelle. Il signifie qu'il existe une inductance mutuelle entre deux circuits. Une modification du courant dans un circuit affecte l'autre par le biais de l'inductance mutuelle. Une relation amicale existe entre deux ou plusieurs éléments de circuit ou réseaux électriques. Ils correspondent étroitement et interagissent entre eux entre l'entrée et la sortie. Ils transfèrent l'énergie d'un côté à l'autre par interaction. Cette chaîne de phénomènes est le couplage électromagnétique. En termes simples, le couplage mesure l'interdépendance de deux entités l'une par rapport à l'autre.
Principe de fonctionnement de l'accouplement électromagnétique
Le couplage électromagnétique peut se produire dans un ou plusieurs circuits. Il s'agit de la réponse d'un champ électromagnétique dans un circuit à un tel événement. Ils induisent des charges ou des tensions dans d'autres circuits. Ces charges ou courants affectent les circuits, que ce soit intentionnellement ou non. Ils affectent tous le circuit. Si le couplage électromagnétique est généré de manière non intentionnelle, il est nuisible. Les interférences électromagnétiques sont un exemple classique de ces couplages électromagnétiques non intentionnels.
Le couplage électromagnétique intentionnel est souvent bénéfique pour les personnes. La transmission d'énergie sans fil repose sur le principe de l'induction électromagnétique. Ce principe est associé au couplage électromagnétique. Dans lequel deux circuits sont couplés pour produire un champ magnétique. Le champ électromagnétique du circuit source change de manière significative. Cela rend possible la transmission entre celui-ci et le circuit de charge. La puissance du mécanisme de couplage électromagnétique permet de les transmettre. Leur puissance permet le transfert du circuit source au circuit de charge. De plus, il n'y a pas besoin de fils ni de contact physique pendant le transfert.
Avantages du couplage électromagnétique
Un avantage significatif du couplage électromagnétique est sa capacité à être invoqué dans l'action du transformateur. Une certaine tension alternative appliquée à l'enroulement primaire génère un champ magnétique alternatif dans le transformateur. À ce moment, l'enroulement secondaire apparaît dans le champ magnétique alternatif. Cet enroulement sera également couplé magnétiquement à l'enroulement primaire. Ensuite, un potentiel électrique apparaît dans l'enroulement secondaire. Les avantages du couplage électromagnétique dans les applications de transformateurs sont nombreux. Le couplage électromagnétique leur permet de réaliser une isolation électrique et un couplage magnétique.
Le couplage électromagnétique peut être utilisé dans plusieurs industries différentes :
- Domaine automobile. Il est généralement utilisé pour charger les batteries des véhicules électriques.
- Domaine aérospatial. On peut l'utiliser pour transférer de l'énergie à des pièces mobiles.
- Électronique grand public. Il peut aider à charger les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables sans fil.
- Biomédical. Il est principalement utilisé pour alimenter des dispositifs implantables.
- L'industrialisation. C'est un moyen efficace de faire face aux environnements difficiles et explosifs.
Dangers du couplage électromagnétique involontaire
Le couplage électromagnétique involontaire est généralement nuisible aux personnes. Il génère des interférences électromagnétiques. Les appareils et les systèmes sont vulnérables lorsqu'ils sont soumis à des interférences électromagnétiques. Ils peuvent se dégrader ou devenir inopérants. Par exemple, des accidents ont eu lieu dans l'histoire des États-Unis à cause des interférences électromagnétiques. Les interférences électromagnétiques ont provoqué l'arrêt accidentel de la centrale nucléaire.
Un couplage électromagnétique involontaire peut provoquer une diaphonie dans les fichiers sources d'un appareil dans un certain état. Cet état est généralement conducteur ou rayonnant d'ondes électromagnétiques. Ils peuvent interférer simultanément avec les composants du même circuit ou des circuits adjacents. Dans des circuits spécifiques, ce couplage a moins d'impact que les circuits RF. Ce circuit spécifique fait principalement référence aux circuits CC et aux circuits basse fréquence. Le couplage électromagnétique non intentionnel aux hautes fréquences est le contraire. Cela aura un grand impact. Les sources d'interférence et les composants victimes émettront des signaux électromagnétiques dans la zone environnante. Ils transmettent des signaux électromagnétiques indésirables aux composants à proximité, via des lignes de transmission.
Type d'accouplement électromagnétique
Couplage conducteur
Le couplage par conduction est la méthode de couplage qui transmet la nuisance électromagnétique à l'équipement perturbé par un chemin conducteur. Le bruit électromagnétique existe ici sous forme de tension ou de courant. Le bruit sera couplé à l'équipement perturbé par des fils métalliques ou des composants passifs. Le couplage par conduction est l'une des voies d'interférence les plus courantes. Le couplage par conduction peut être divisé en deux types de couplage.
Le couplage conductif direct est un signal d'interférence direct à travers les composants de base couplés au type d'équipement d'interférence. Ces composants fondamentaux peuvent être des fils, des corps métalliques, des résistances, des condensateurs ou des transformateurs.
Le couplage par conduction à impédance commune fait spécifiquement référence à certaines sources de bruit et sources de signaux ayant un couplage par conduction à impédance commune. Le couplage se produit lorsque le courant de deux circuits circule dans une impédance commune. En raison d'une mauvaise mise à la terre, la chute de tension d'un courant dans l'impédance aura un impact sur l'autre circuit. Le couplage par impédance commune est généralement de deux types : l'impédance de masse commune et l'impédance d'alimentation. Le premier est le bruit de l'alimentation électrique couplé par l'impédance de terre commune générée par le fil de terre de sécurité commun de l'équipement. Il peut également l'être à travers l'impédance de masse commune du réseau. Le second est le bruit couplé à travers l'impédance de puissance commune de l'alimentation électrique générée par l'impédance de puissance commune. Ces alimentations sont de type CA et CC.
Couplage capacitif
Le couplage capacitif utilise principalement la capacité entre les circuits pour transférer l'énergie. Il transfère le signal CA d'un circuit à un autre par le biais de la capacité. Les variations de la capacité de couplage et de la tension affectent également les interférences électromagnétiques.
Couplage inductif
Il est également appelé couplage magnétique. Ce champ magnétique change lorsque la source d'interférence est présente comme source de courant dans deux circuits mutuellement inductifs. C'est alors que le champ magnétique généré par le courant provoque des interférences avec les signaux voisins par couplage magnétique. Le couplage inductif est le principe de fonctionnement de nombreux instruments. Il s'agit notamment d'instruments tels que les transformateurs, les détecteurs de métaux et les cuisinières à induction.
Couplage des radiations
Le couplage par rayonnement fait référence à la source d'interférence qui sera interférée par la forme de rayonnement spatial vers l'équipement interféré. L'appareil brouilleur et l'appareil brouillé sont comme deux antennes radio. L'appareil perturbé reçoit les ondes électromagnétiques rayonnées par la source d'interférence. L'appareil perturbé est endommagé et son fonctionnement normal est affecté.
Les différents types de sources d'interférence sont les suivants :
| Type de source d'interférence | Source d'interférence |
| Émission de radiofréquences | Systèmes de communication sans fil (radio, TV, téléphone sans fil)Radar |
| Équipement électronique | Equipement industriel de forte puissance (four à induction, machine à souder)Equipement de bureau (ordinateurs, photocopies)Lampes à décharge (néon, fluorescentes)Composants électromécaniques (relais, contacteurs) |
| Système d'alimentation | Systèmes de transmission et de distributionSystème de transport électrique |
| Autre | FoudreDécharge électrostatique (ESD)Impulsion nucléaire électromagnétique (EMNP) |
Quelle est la différence entre le couplage inductif et le couplage électromagnétique ?
Le couplage inductif est un type de couplage électromagnétique qui se produit lorsqu'un champ magnétique changeant induit un courant électrique dans un conducteur à proximité. En d'autres termes, le couplage inductif implique le transfert d'énergie ou d'informations entre deux objets via un champ magnétique. Le couplage électromagnétique, quant à lui, fait référence au transfert d'énergie ou d'informations entre deux objets par le biais de champs électriques et magnétiques. Bien que le couplage inductif soit un type spécifique de couplage électromagnétique, le couplage électromagnétique peut également se produire par le biais d'autres mécanismes, tels que le couplage capacitif et le rayonnement électromagnétique. En résumé, le couplage inductif est un sous-ensemble du couplage électromagnétique qui implique spécifiquement le transfert d'énergie ou d'informations via un champ magnétique.
Types de couplage électromagnétique pouvant être utilisés dans la transmission d'énergie sans fil
De nombreux types de couplage cellulaire peuvent être utilisés dans la transmission de puissance sans fil. Ici, nous nous concentrons sur deux types de transfert d'énergie sans fil, le champ proche et le champ lointain. Et le mécanisme de couplage électromagnétique qu'ils utilisent.
Transmission d'énergie sans fil en champ proche
La plupart des gens appellent la transmission d'énergie sans fil en champ proche une transmission d'énergie non radiative. Le couplage électromagnétique en champ proche pour la transmission d'énergie ne se produit généralement que sur de courtes distances. Le couplage électromagnétique peut être inductif ou capacitif dans cet environnement de transmission. Les champs magnétiques à couplage inductif variant dans le temps entraînent un transfert de puissance sans fil dans la bobine d'induction. Le couplage capacitif a un champ électrique variant dans le temps. Les champs électriques variant dans le temps peuvent être appliqués au transfert d'énergie sans fil entre des électrodes métalliques.
Il existe un autre nom pour l'utilisation du couplage inductif dans le transfert d'énergie sans fil en champ proche. On l'appelle souvent transfert d'énergie sans fil à couplage inductif. Des bobines inductives sont utilisées pour envoyer de l'énergie dans le transfert d'énergie sans fil à couplage inductif. Les bobines envoient de l'énergie entre la source d'énergie et le circuit de charge. Et dans lequel deux bobines les envoient. Ces deux bobines sont la bobine d'émission et la bobine de réception. Il existe un couplage magnétique entre ces bobines. Il permet au champ magnétique variant dans le temps dans la bobine de l'émetteur de détecter la tension dans le récepteur. Le coefficient de couplage entre les bobines affecte également l'efficacité du transfert de puissance. Un couplage serré rend le transfert de puissance plus rapide et plus efficace que des bobines inductives faiblement couplées.
Le paramètre clé de la transmission d'énergie sans fil à couplage capacitif est la capacité de couplage. La transmission d'énergie sans fil à couplage capacitif permet à deux électrodes métalliques de transférer de l'énergie. Le champ électrique variant dans le temps dans l'électrode émettrice induit également une tension dans l'électrode réceptrice.
Transmission d'énergie sans fil en champ lointain
La transmission d'énergie sans fil en champ lointain utilise principalement le rayonnement électromagnétique. Le rayonnement électromagnétique est couplé au récepteur à une plus grande distance. Ce couplage électromagnétique en champ lointain est connu comme un faisceau puissant ou une technologie de rayonnement.
Quelles sont les applications du couplage électromagnétique ?
Le couplage électromagnétique a de nombreuses applications, notamment dans la communication et le transfert de données. Il est couramment utilisé dans les appareils médicaux tels que les machines IRM, les satellites, les téléphones mobiles, les moteurs électriques et les générateurs électriques. En outre, vous pouvez l'utiliser dans des applications à faible puissance telles que les appareils électroniques grand public, les appareils électroménagers et les objets à porter par les consommateurs.
Le couplage électromagnétique est une présence très importante pour les gens. Il aide les gens à mieux utiliser la transmission de puissance sans fil. Cependant, le couplage électromagnétique non intentionnel peut provoquer des interférences avec le fonctionnement normal de nombreux appareils et systèmes. La connaissance de ce document aide les entreprises à planifier l'atténuation ou le blindage du couplage.
Questions et réponses générales sur le couplage électromagnétique
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Qu'est-ce que le couplage électromagnétique ?
Le couplage électromagnétique transfère de l'énergie ou des informations entre deux objets ou plus par le biais de champs électriques et magnétiques. Cela peut se produire entre des objets à proximité ou à distance.
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Comment fonctionne le couplage électromagnétique ?
Le couplage électromagnétique fonctionne grâce à l'interaction des champs électriques et magnétiques. Lorsque des particules chargées électriquement se déplacent, elles créent un champ magnétique ; lorsqu'un champ magnétique change, il crée un champ électrique. Ces champs peuvent interagir avec d'autres objets qui ont une charge ou sont capables d'avoir une charge, provoquant le transfert d'énergie ou d'informations.
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Quelle est la différence entre le couplage électromagnétique et l'induction électromagnétique ?
Le couplage électromagnétique et l'induction électromagnétique sont des concepts étroitement liés mais différents. Le couplage électromagnétique fait référence au transfert d'énergie ou d'informations entre deux objets par le biais de champs électriques et magnétiques. En revanche, l'induction électromagnétique fait spécifiquement référence à la génération d'une force électromotrice dans un conducteur par un champ magnétique changeant.
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Comment mesurer le couplage électromagnétique ?
Le couplage électromagnétique peut être mesuré à l'aide d'oscilloscopes, d'analyseurs de spectre et de sondes de champ proche. Ces instruments peuvent détecter et analyser la force, la fréquence et la direction des champs électromagnétiques.
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Comment le couplage électromagnétique affecte-t-il les appareils et systèmes électroniques ?
Le couplage électromagnétique peut affecter les appareils et systèmes électroniques en provoquant des interférences, du bruit ou d'autres effets indésirables. Cela peut entraîner des erreurs, des dysfonctionnements ou une réduction des performances de l'appareil électronique et du système. Une conception et un blindage appropriés peuvent aider à minimiser l'impact du couplage électromagnétique sur les appareils et systèmes électroniques.
