Беспроводная передача электричества
Беспроводна́я переда́ча электри́чества — способ передачи электрической энергии, реализуемый без применения токопроводящих компонентов в составе электрической цепи. Работа основана на магнетизме и электромагнетизме. Технология требует наличия передатчика и приёмника, которые вместе генерируют переменное магнитное поле переменного тока. Поле вызывает напряжение в катушке приёмника, что может быть использовано для питания мобильного устройства или зарядки аккумулятора[1].
История
В 2008 году консорциум Wireless Power Consortium представил стандарт Qi, разработанный с целью унификации и устранения сложностей, связанных с многообразием кабелей и разъёмов. Первоначально поддержка Qi была реализована в смартфонах компаний Nokia и Samsung, а в 2012 году модель Lumia 920 стала первым смартфоном с предустановленной функцией беспроводной зарядки[2]. На ранних этапах развития мощность беспроводных зарядных устройств ограничивалась 5 Вт, что делало их значительно медленнее проводных аналогов. Удобство, предлагаемое данной технологией, компенсировало эти скоростные ограничения. К 2020 году мощность повысилась до 15-30 Вт, что позволило интегрировать технологию в различные сферы. Современные беспроводные зарядные устройства, такие как Hoco HW12, позволяют эффективно подзаряжать мобильные устройства в дороге[3][4].
Технология MagSafe впервые была внедрена в MacBook в 2006 году. Её ключевой особенностью стало использование магнитного крепления, обеспечивающего надёжное соединение между зарядным устройством и гаджетом. Это нововведение способствовало ускорению процесса зарядки и значительно расширило возможности применения различных аксессуаров, таких как магнитные чехлы и автомобильные держатели. В 2016 году компания Apple временно отказалась от MagSafe, перейдя на стандарт USB-C, однако в 2020 году она представила обновлённую версию этой технологии вместе с выпуском iPhone 12[3][4].
Наряду со стационарными зарядными устройствами, широкое распространение получили портативные решения, объединяющие функции внешних аккумуляторов (повербанков) и беспроводной зарядки. COMMO AEON MagSafe CBP-10WR, который предлагает пользователям ёмкость в 10 000 мА·ч, но и беспроводную зарядку, совместимую со стандартом MagSafe. Подобные устройства значительно повышают мобильность пользователя. Беспроводные зарядные технологии нашли широкое применение, интегрируясь в автомобили, заведения общественного питания, офисные помещения и элементы мебели. Производители начали создавать зарядные поверхности и станции, предназначенные для одновременной зарядки нескольких устройств. Концепт AirPower от Apple предполагал зарядку iPhone, Apple Watch и AirPods одновременно, но в итоге проект не был реализован. Аналогичные решения от других компаний предлагают беспроводные зарядные станции, способные одновременно заряжать несколько гаджетов, включая смартфоны, умные часы и наушники. Компании Xiaomi и Ossia разрабатывают технологии, позволяющие передавать энергию на расстояние до нескольких метров. Это открывает перспективы, при которых пользователям не потребуется физически располагать устройство на зарядной платформе — оно будет подзаряжаться, находясь в пределах действия зарядного поля[3][4].
Технологии
- Ультразвуковой метод передачи электрического тока. В 2011 году студенты Пенсильванского университета (США) представили на выставке этот метод. Принцип действия заключался в том, что передающее устройство генерировало акустические волны в ультразвуковом диапазоне, а принимающее — преобразовывало их в электроэнергию. Ультразвук был выбран в качестве носителя энергии из-за абсолютной безвредности для человеческого организма. Данная технология имела недостатки: крайне низкий коэффициент полезного действия, необходимость обеспечения прямой видимости между передатчиком и приёмником, а также ограниченную дальность действия, не превышающую 7-10 метров[5].
- Метод электромагнитной индукции. Позволяет передавать электричество без проводов по принципу работы трансформатора. В основе процесса лежит взаимодействие двух катушек: электрический ток, проходящий по виткам первичной обмотки, создаёт магнитное поле, которое индуцирует электрический ток во вторичной обмотке. Примерами практического применения этого эффекта служат беспроводные зарядные устройства для смартфонов и электрические зубные щётки. Недостатком данного метода является требование к очень малому расстоянию между катушками. Даже небольшое увеличение промежутка между обмотками приводит к значительному рассеиванию энергии в окружающем пространстве[5].
- Метод электростатической индукции. Основан на принципе прохождения энергии сквозь тело диэлектрика и известен как ёмкостная связь. В рамках этого способа генератор формирует в ёмкости электрическое поле, которое образует разницу потенциалов между двумя электродами потребителя. Никола Тесла для демонстрации беспроводной лампы освещения применил именно метод электростатической индукции. Лампа получала питание от высокочастотного переменного электрического поля, при этом она светилась ровно, независимо от её перемещения в пространстве комнаты[5].
- Лазерный метод. Осуществляется передача электроэнергии без проводов на большие расстояния посредством лазера. Лазерный луч, несущий в себе энергетический потенциал, попадает на фотоэлемент приёмного устройства, где высокочастотное электромагнитное излучение преобразуется в электрический ток. Лазерная технология передачи энергии, ранее применявшаяся исключительно в военной области, теперь успешно внедряется в гражданскую сферу деятельности человека. Разработки американских учёных привели к изобретению беспилотного летательного аппарата, который получает энергетическое питание от лазерного луча. В 2006 году был продемонстрирован беспилотник, способный летать в беспосадочном режиме, питаясь от специально разработанной лазерной установки. В 2009 году был успешно осуществлён эксперимент в космосе по передаче энергии мощностью 500 Вт на расстояние в один километр[5].
Преимущества и недостатки
- Беспроводная зарядка подразумевает полное отсутствие кабелей и обеспечивает максимальную простоту в использовании. Для того чтобы зарядить мобильное устройство, достаточно разместить его на зарядной поверхности; после этого соединение будет установлено автоматически, и процесс восполнения заряда начнётся[4].
- Конструкция и принцип работы зарядных устройств обеспечивают высокий уровень безопасности и надёжную защиту от неблагоприятных внешних воздействий. При этом эффективный радиус действия выпускаемых систем не превышает нескольких миллиметров, а мощность электромагнитного излучения быстро ослабевает по мере удаления от его источника[4].
- Беспроводное зарядное устройство может быть выполнено полностью герметичным, что исключает возникновение неисправностей и поломок в случае пролития жидкости на его поверхность. Это позволяет создавать зарядные поверхности, которые могут быть встроены в кухонную мебель или столики кафе. Из-за механизма автоматического обнаружения приёмных устройств металлические предметы, случайно оказавшиеся на его поверхности, не нанесут вреда устройству[4].
- Отсутствие прямого электрического контакта между зарядным устройством и заряжаемым аппаратом уменьшает риск повреждения при резких колебаниях и скачках напряжения в электросети, а также в случае выхода из строя самого зарядного устройства[4].
Примечания
- ↑ Макаров Д. Беспроводная передача электричества по теории Тесла. Asutpp. Дата обращения: 30 октября 2025.
- ↑ Массино В. Зарядись на расстоянии. Gazeta (30 января 2016). Дата обращения: 30 октября 2025.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Аржаков А. История проводных и беспроводных зарядных устройств. И какие ЗУ стоит покупать сегодня. Ferra (31 января 2025). Дата обращения: 30 октября 2025.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Асмаков С. Развитие беспроводных зарядных устройств. Компьютер пресс. Дата обращения: 30 октября 2025.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Грачёва А. В., Грачёва Р. А. Беспроводная передача электроэнергии. Информио (29 июня 2020). Дата обращения: 30 октября 2025.