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无线输电

无线输电

无线输电,是指不经过电缆将电能从发电装置传送到接收端的技术。该技术最大的困难在于,如何解决无线电波在传输中的弥散和衰减问题。对于无线通讯来说,电波的弥散可能是好事,但无线输电则恰恰相反。无线输电有望在其他领域也得到利用,例如海上风力发电站向陆地输电、向自然条件艰险的地区输电以及电动汽车无线充电等领域。

线输电电路的原理
线输电电路的原理
磁耦合共振原理:这项称为Witricity的无线供电技术,关键在于非辐射性磁耦合的使用,两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合。普通的磁耦合被用于短距离范围,它要求被供电或充电的设备非常靠近感应线圈,因为磁场能量会随距离的增加而迅速衰减,因而在传统的磁感应中,距离只能通过增强磁场强度来增加。与此不同,Witricity使用匹配的谐振天线,可使磁耦合在几英尺的距离内发生,而不需要增强磁场强度。电磁波无线功率传输虽然有较长的传输距离,但传输的功率只有几微瓦到几毫瓦。该团队在成功地点亮灯泡后,准备通过设计一个装置来演示以无线方式对笔记本电脑进行供电(图7)。电能通过导线1输送至10MHz谐振线圈天线2,“能量尾巴”3到达6.5英尺外的接收线圈,接收线圈4以相同频率谐振,接收的电能经耦合匹配,整流后供笔记本电脑使用。来传输电能5驻留在谐振场中,不像辐射电磁波将很多电能浪费在辐射空间中。
无线输电的方式
无线输电的方式
1电磁感应原理
此原理与电力系统中常用的变压器原理类似。在变压器的原边通入交变电流,副边会由于电磁感应原理感应出电动势,若副边电路连通,即可出现感应电流。电力系统中的电压、电流互感器也是采用了类似的原理。
相对于无线输电而言,变压器的原边相当于电能发射线圈,副边相当于电能接收线圈,这样就可以实现电能从发射线圈到接收线圈的无线传输。
虽然电磁感应原理在电力系统中应用的初衷并不侧重于电能的传输,而是利用能量的转化改变电压、电流的数量级,但其对无线输电确实产生了一定的启发作用——尤其是电能的小功率、短距离传送。
目前使用电磁感应传递电能的主要有电动牙刷,以及手机、相机、MP3等小型便携式电子设备,由充电底座对其进行无线充电。电能发射线圈安装在充电底座内,接收线圈则安装在电子设备中。这种原理的无线输电方式市场上已经存在。
2谐振式无线输电
这种无线输电方式与无线通信原理类似,其发送端谐振回路的电磁波全方位开放式弥漫于整个空间,在接收端回路谐振在该特定的频率上,从而实现能量的传递。这种输电方式在接收端输出功率比较小时可以得到较高的传输效率。但其存在电磁辐射,传输功率越大,距离越远,效率越低,辐射就越严重。因此这种方式也是只适用于小功率、短距离的场合。
无线输电理论溯源
无线输电理论溯源
无线输电的提出最早要追溯到1889年尼古拉·特斯拉,作为工程师,特斯拉研究并发展了交流电技术,为工程学做出了贡献。
1889年特斯拉发明了「无线输电方法」,他在美国科罗拉多泉(Colorado Spring)建设实验室开发及研究此项「无线传电」技术,经过八个月的研究后,特斯拉便决定在长岛(Long Island)试建首座名为「沃登克里弗塔」(Wardenclyffe Tower)的电力发射塔,该塔能够与地球的电离层与大地构成的电容发生串联谐振,能量可以被地球的另一端。

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