Trasmissione di potenza senza fili consente ai dispositivi di inviare energia in una rete elettronica senza fili. I meccanismi di accoppiamento elettromagnetico sono adatti per la trasmissione di potenza senza fili. Molti tipi di accoppiamento elettromagnetico possono essere utilizzati nella trasmissione di potenza wireless. Può essere accoppiamento induttivo o accoppiamento capacitivo. Diamo un'occhiata più da vicino alla definizione di accoppiamento elettromagnetico, a come funziona e ai suoi tipi.
Definizione di accoppiamento elettromagnetico
La gente chiama l'accoppiamento elettromagnetico un'azione del trasformatore. È il campo elettromagnetico generato dal flusso di corrente in un conduttore eccitato. Il campo elettromagnetico che produce è perpendicolare al conduttore. La corrente che scorre nel conduttore cambia costantemente direzione in un sistema di alimentazione CA. Questo fenomeno influisce sul campo elettromagnetico attorno a un conduttore percorso da corrente. Si espandono e si contraggono. Finché le linee di forza elettromagnetiche passano attraverso un altro conduttore, possiamo indurre una tensione in quel conduttore. È un semplice principio di funzionamento. Questo principio si applica al lavoro di trasformatori di potenza, alternatori e generatori.
Un altro nome per l'accoppiamento elettromagnetico è l'accoppiamento a induttanza reciproca. Significa che c'è un'induttanza reciproca tra due circuiti. Una variazione di corrente in un circuito influisce sull'altro attraverso l'induttanza reciproca. Esiste una relazione amichevole tra due o più elementi circuitali o reti elettriche. Corrispondono strettamente e interagiscono tra loro tra input e output. Trasferiscono energia da una parte all'altra attraverso l'interazione. Questa catena di fenomeni è l'accoppiamento elettromagnetico. In termini semplici, l'accoppiamento misura l'interdipendenza di due entità l'una dall'altra.
Principio di funzionamento dell'accoppiamento elettromagnetico
L'accoppiamento elettromagnetico può avvenire in uno o più circuiti. È la risposta di un campo elettromagnetico in un circuito a un tale evento. Inducono cariche o tensioni in altri circuiti. Queste cariche o correnti influenzano i circuiti, intenzionalmente o meno. Tutti influenzano il circuito. Se l'accoppiamento elettromagnetico viene generato involontariamente, è dannoso. L'interferenza elettromagnetica è un classico esempio di questi accoppiamenti elettromagnetici non intenzionali.
L'accoppiamento elettromagnetico intenzionale è spesso vantaggioso per le persone. La trasmissione di potenza wireless si basa sul principio dell'induzione elettromagnetica. Questo principio è associato all'accoppiamento elettromagnetico. In cui due circuiti sono accoppiati per produrre un campo magnetico. Il campo elettromagnetico del circuito sorgente cambia in modo significativo. Ciò rende possibile la trasmissione tra esso e il circuito di carico. Possono essere trasmessi dalla potenza del meccanismo di accoppiamento elettromagnetico. La loro potenza supporta il trasferimento dal circuito sorgente al circuito di carico. Inoltre, non sono necessari fili o contatti fisici durante il trasferimento.
Vantaggi dell'accoppiamento elettromagnetico
Un vantaggio significativo dell'accoppiamento elettromagnetico è la sua capacità di essere invocato nell'azione del trasformatore. Una certa tensione CA applicata all'avvolgimento primario genera un campo magnetico alternato nel trasformatore. A questo punto, l'avvolgimento secondario appare nel campo magnetico alternato. Questo avvolgimento sarà anche accoppiato magneticamente all'avvolgimento primario. Quindi, appare un potenziale elettrico nell'avvolgimento secondario. I vantaggi dell'accoppiamento elettromagnetico nelle applicazioni dei trasformatori sono molteplici. L'accoppiamento elettromagnetico consente loro di ottenere l'isolamento elettrico e l'accoppiamento magnetico.
L'accoppiamento elettromagnetico può essere utilizzato in diversi settori:
- Settore automobilistico. Viene generalmente utilizzato per caricare le batterie nei veicoli elettrici.
- Campo aerospaziale. Le persone possono usarlo per trasferire energia alle parti in movimento.
- Elettronica di consumo. Può aiutare a caricare telefoni cellulari e laptop in modalità wireless.
- Biomedico. Viene utilizzato principalmente per alimentare dispositivi impiantabili.
- Industrializzazione. È un modo efficace per affrontare ambienti difficili ed esplosivi.
Rischi di accoppiamento elettromagnetico non intenzionale
L'accoppiamento elettromagnetico involontario di solito provoca danni alle persone. Genera interferenze elettromagnetiche. Dispositivi e sistemi sono vulnerabili se soggetti a interferenze elettromagnetiche. Potrebbero degradarsi o diventare inutilizzabili. Ad esempio, ci sono stati incidenti nella storia degli Stati Uniti a causa di interferenze elettromagnetiche. L'interferenza elettromagnetica ha causato l'arresto accidentale della centrale nucleare.
L'accoppiamento elettromagnetico involontario può causare diafonia nei file sorgente di un dispositivo in un determinato stato. Questo stato generalmente conduce o irradia onde elettromagnetiche. Possono interferire contemporaneamente con componenti nello stesso circuito o circuiti adiacenti. In circuiti specifici, questo accoppiamento ha un impatto minore rispetto ai circuiti RF. Questo circuito specifico si riferisce principalmente ai circuiti CC e ai circuiti a bassa frequenza. L'accoppiamento elettromagnetico non intenzionale alle alte frequenze è l'opposto. Avrà un grande impatto. Le fonti di interferenza e i componenti della vittima irradieranno segnali elettromagnetici nell'area circostante. Conducono segnali elettromagnetici indesiderati ai componenti vicini, attraverso le linee di trasmissione.
Tipo di accoppiamento elettromagnetico
Accoppiamento conduttivo
L'accoppiamento conduttivo è il metodo di accoppiamento che trasmette il disturbo elettromagnetico all'apparecchiatura interessata attraverso un percorso conduttivo. Il rumore elettromagnetico esiste qui sotto forma di tensione o corrente. Il rumore sarà accoppiato all'apparecchiatura disturbata tramite fili metallici o componenti passivi. L'accoppiamento conduttivo è uno dei nostri comuni percorsi di interferenza. L'accoppiamento condotto può essere ulteriormente suddiviso nei seguenti due tipi di accoppiamento.
L'accoppiamento conduttivo diretto è un segnale di interferenza diretto attraverso i componenti di base accoppiati al tipo di apparecchiatura di interferenza. Questi componenti fondamentali possono essere fili, corpi metallici, resistori, condensatori o trasformatori.
L'accoppiamento condotto a impedenza comune si riferisce specificamente ad alcune sorgenti di rumore e sorgenti di segnale con un accoppiamento condotto a impedenza comune. L'accoppiamento avverrà quando la corrente di due circuiti scorre attraverso un'impedenza comune. A causa della scarsa messa a terra, la caduta di tensione di una corrente nell'impedenza avrà un impatto sull'altro circuito. L'accoppiamento di impedenza comune ha generalmente due tipi: massa comune e impedenza di alimentazione. Il primo è il rumore dell'alimentatore accoppiato attraverso l'impedenza di terra comune generata dal filo di terra di sicurezza comune dell'apparecchiatura. Può anche essere attraverso l'impedenza di terra comune della rete. Il secondo è il rumore accoppiato attraverso l'impedenza di alimentazione comune dell'alimentatore generato dall'impedenza di alimentazione comune. Questi alimentatori sono AC e DC.
Accoppiamento capacitivo
L'accoppiamento capacitivo utilizza principalmente la capacità tra i circuiti per trasferire energia. Trasferisce il segnale CA da un circuito all'altro attraverso la capacità. Anche le variazioni nella capacità e nella tensione di accoppiamento influiscono sull'interferenza elettromagnetica.
Accoppiamento induttivo
È anche chiamato accoppiamento magnetico. Questo campo magnetico cambia quando la fonte di interferenza è presente come fonte di alimentazione in due circuiti mutuamente induttivi. È quando il campo magnetico generato dalla corrente provoca interferenze con i segnali vicini attraverso l'accoppiamento magnetico. L'accoppiamento induttivo è il principio di funzionamento di molti strumenti. Questi includono strumenti come trasformatori, metal detector e fornelli a induzione.
Accoppiamento di radiazione
L'accoppiamento di radiazione si riferisce alla fonte di interferenza che sarà un'interferenza attraverso la forma di radiazione spaziale all'apparecchiatura interferita. L'interferente e il dispositivo interferito sono come due antenne radio. L'apparecchiatura disturbata riceve le onde elettromagnetiche irradiate dalla sorgente interferente. Il dispositivo disturbato verrà danneggiato e ne influenzerà il normale funzionamento.
I diversi tipi di fonti di interferenza includono quanto segue:
| Tipo di sorgente di interferenza | Sorgente di interferenza |
| Emissione in radiofrequenza | Sistemi di comunicazione wireless (radio, TV, telefono senza fili)Radar |
| Equipaggiamento elettronico | Apparecchiature industriali ad alta potenza (forni a induzione, saldatrici) Apparecchiature per ufficio (computer, fotocopie) Lampade a scarica (neon, fluorescenti) Componenti elettromeccanici (relè, contattori) |
| Sistema di alimentazione | Sistemi di trasmissione e distribuzioneSistema di trasporto elettrico |
| Altro | FulmineScarica elettrostatica (ESD)Impulso nucleare elettromagnetico (EMNP) |
Qual è la differenza tra accoppiamento induttivo e accoppiamento elettromagnetico?
L'accoppiamento induttivo è un tipo di accoppiamento elettromagnetico che si verifica quando un campo magnetico variabile induce una corrente elettrica in un conduttore vicino. In altre parole, l'accoppiamento induttivo implica il trasferimento di energia o informazioni tra due oggetti attraverso un campo magnetico. L'accoppiamento elettromagnetico, d'altra parte, si riferisce al trasferimento di energia o informazioni tra due oggetti attraverso campi elettrici e magnetici. Sebbene l'accoppiamento induttivo sia un tipo specifico di accoppiamento elettromagnetico, l'accoppiamento elettromagnetico può avvenire anche attraverso altri meccanismi, come l'accoppiamento capacitivo e la radiazione elettromagnetica. In sintesi, l'accoppiamento induttivo è un sottoinsieme dell'accoppiamento elettromagnetico che implica specificamente il trasferimento di energia o informazioni attraverso un campo magnetico.
Tipi di accoppiamento elettromagnetico che possono essere utilizzati nella trasmissione di potenza wireless
Molti tipi di accoppiamento cellulare possono essere utilizzati nella trasmissione di potenza wireless. Qui, ci concentriamo su due tipi di trasferimento di potenza wireless, campo vicino e campo lontano. E il meccanismo di accoppiamento elettromagnetico che userebbero.
Trasmissione di potenza wireless in campo vicino
La maggior parte delle persone si riferisce alla trasmissione di potenza wireless in campo vicino come trasmissione di potenza non radiativa. L'accoppiamento elettromagnetico in campo vicino per la trasmissione di potenza di solito si verifica solo su brevi distanze. L'accoppiamento elettromagnetico può essere induttivo o capacitivo in questo ambiente di trasmissione. I campi magnetici variabili nel tempo accoppiati induttivamente determinano il trasferimento di potenza wireless nella bobina di induzione. L'accoppiamento capacitivo ha un campo elettrico variabile nel tempo. Campi elettrici variabili nel tempo possono essere applicati al trasferimento di potenza wireless tra elettrodi metallici.
C'è un altro nome per l'uso dell'accoppiamento induttivo nel trasferimento di potenza wireless in campo vicino. Le persone spesso lo chiamano trasferimento di potenza wireless ad accoppiamento induttivo. Le bobine induttive vengono utilizzate per inviare potenza nella trasmissione di potenza wireless accoppiata induttivamente. Le bobine inviano potenza tra la fonte di alimentazione e il circuito di carico. E in cui due bobine li inviano. Queste due bobine sono la bobina del trasmettitore e la bobina del ricevitore. C'è un accoppiamento magnetico tra queste bobine. Consente al campo magnetico variabile nel tempo nella bobina del trasmettitore di rilevare la tensione nel ricevitore. Il coefficiente di accoppiamento tra le bobine influisce anche sull'efficienza del trasferimento di potenza. L'accoppiamento stretto rende il trasferimento di potenza più rapido ed efficiente rispetto alle bobine induttive ad accoppiamento libero.
Il parametro chiave per la trasmissione di potenza wireless ad accoppiamento capacitivo è la capacità di accoppiamento. La trasmissione di potenza wireless ad accoppiamento capacitivo consente due elettrodi metallici per il trasferimento di potenza. Il campo elettrico variabile nel tempo nell'elettrodo trasmettitore induce anche una tensione nell'elettrodo ricevitore.
Trasmissione di potenza wireless in campo lontano
La trasmissione di potenza wireless in campo lontano utilizza principalmente radiazioni elettromagnetiche. La radiazione elettromagnetica è accoppiata al ricevitore a una distanza maggiore. Questo accoppiamento elettromagnetico in campo lontano è noto come potente raggio o tecnologia di radiazione.
Quali sono le applicazioni dell'accoppiamento elettromagnetico?
L'accoppiamento elettromagnetico ha molte applicazioni, specialmente nella comunicazione e nel trasferimento dei dati. È comunemente usato in dispositivi medici come macchine per risonanza magnetica, satelliti, telefoni cellulari, motori elettrici e generatori elettrici. Inoltre, è possibile utilizzarlo in applicazioni a basso consumo come dispositivi di elettronica di consumo, elettrodomestici e dispositivi indossabili di consumo.
L'accoppiamento elettromagnetico è una presenza molto importante per le persone. Aiuta le persone a fare un uso migliore della trasmissione di potenza wireless. Tuttavia, l'accoppiamento elettromagnetico non intenzionale può causare interferenze con il normale funzionamento di molti dispositivi e sistemi. Conoscere questo documento aiuta le aziende a pianificare per mitigare o schermare l'accoppiamento.
Domande e risposte generali sull'accoppiamento elettromagnetico
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Cos'è l'accoppiamento elettromagnetico?
L'accoppiamento elettromagnetico trasferisce energia o informazioni tra due o più oggetti attraverso campi elettrici e magnetici. Può verificarsi tra oggetti vicini o lontani.
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Come funziona l'accoppiamento elettromagnetico?
L'accoppiamento elettromagnetico funziona attraverso l'interazione di campi elettrici e magnetici. Quando le particelle elettricamente cariche si muovono, creano un campo magnetico; quando un campo magnetico cambia, crea un campo elettrico. Questi campi possono interagire con altri oggetti che hanno una carica o sono in grado di avere una carica, provocando il trasferimento di energia o informazioni.
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Qual è la differenza tra accoppiamento elettromagnetico e induzione elettromagnetica?
L'accoppiamento elettromagnetico e l'induzione elettromagnetica sono concetti strettamente correlati ma diversi. L'accoppiamento elettromagnetico si riferisce al trasferimento di energia o informazioni tra due oggetti attraverso campi elettrici e magnetici. Al contrario, l'induzione elettromagnetica si riferisce specificamente alla generazione di una forza elettromotrice in un conduttore mediante un campo magnetico variabile.
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Come si può misurare l'accoppiamento elettromagnetico?
L'accoppiamento elettromagnetico può essere misurato utilizzando oscilloscopi, analizzatori di spettro e sonde near-field. Questi strumenti possono rilevare e analizzare la forza, la frequenza e la direzione dei campi elettromagnetici.
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In che modo l'accoppiamento elettromagnetico influenza i dispositivi e i sistemi elettronici?
L'accoppiamento elettromagnetico può influire su dispositivi e sistemi elettronici causando interferenze, rumore o altri effetti indesiderati. Ciò può causare errori, malfunzionamenti o prestazioni ridotte del dispositivo elettronico e del sistema. Una corretta progettazione e schermatura possono aiutare a ridurre al minimo l'impatto dell'accoppiamento elettromagnetico su dispositivi e sistemi elettronici.
