無線輸電技術(shù)論文(2)
無線輸電技術(shù)論文
無線輸電技術(shù)論文篇二
電磁感應(yīng)與耦合融合的無線輸電
摘 要:科技不斷地在創(chuàng)新之中,本文提出的是基于特斯拉線圈電磁感應(yīng)原理及電磁耦合原理相融合的新無線輸電方案,以及將其擴展使用于太空無線輸電,為人類帶來取之不盡用之不竭的能源。
關(guān)鍵詞:無線輸電;電磁耦合;特斯拉線圈;共振線圈;太空輸電
引言:隨著人們對世界的探索和對知識的融匯,誕生了很多無線的高科技產(chǎn)品,如無線電話,藍牙耳機,紅外傳輸,無線鼠標……大家是否盼望電能的傳輸也能像電話一樣開啟無線的時代,相信在未來的不久輸電的無線時代會逐步走進人們的生活。無線輸電嚴格來講就是無線電源,一切用電設(shè)備將不在需要連接電源的導(dǎo)線。
無線輸電優(yōu)點
電能作為一種能量,傳統(tǒng)的電能傳輸主要是靠導(dǎo)線或?qū)w進行輸送,但是從發(fā)電,輸電,變電,配電,用電在這些復(fù)雜的環(huán)節(jié)中,要使用大量的導(dǎo)線,桿塔,變電設(shè)備和換流設(shè)備,對電網(wǎng)的日常維護也是離不開的。無線輸電能夠省去電力輸送過程中的諸多環(huán)節(jié),使電能輸送變得更為經(jīng)濟。而且傳統(tǒng)的蓄電池也可以不再需要,因為無線輸電可以直接將電能輸送到用電設(shè)備,比如筆記本,手機,電動車……這樣就可以為人們的日常生活帶來了很多的方便,擺脫了電線及充電器的束縛。所以將電能輸送無線化是有很大前景的。
無線輸電原理
特斯拉無線輸電:尼古拉·特斯拉這位架起電與磁之間橋梁的科學(xué)巨匠,也是最早提出無線輸電的大師。他的理論是將低頻高壓電流轉(zhuǎn)化為高頻電流,然后再由空氣作為傳輸媒介來輸電。經(jīng)??吹降奶厮估€圈就是能夠生產(chǎn)出既高頻又低電流的高壓交流電。而且在一次記者招待會上,特斯拉做出了一個經(jīng)特斯拉線圈產(chǎn)生的高頻電流經(jīng)過自己的身體,使一顆無線燈泡發(fā)亮的展示。特斯拉線圈的線路和原理都很簡單,本質(zhì)是一個可以獲得高頻電流的變壓器。后來特斯拉又發(fā)明了放大發(fā)射機,也就是現(xiàn)在的大功率高頻傳輸共振變壓器。特斯拉把地球作為內(nèi)導(dǎo)體,地球電離層作為外導(dǎo)體,通過放大發(fā)射機,這種放大發(fā)射機特有的電磁波振蕩模式,在地球與電離層之間建立起了低頻共振,利用地球表面的電磁波作為媒質(zhì)來傳輸能量??上厮估猩隂]有財力實現(xiàn)這一發(fā)明,在這位巨匠隕落之后,這項技術(shù)被擱置,目前此技術(shù)又被重新研究。
電磁耦合共振的無線輸電:這種技術(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用,并且制造出了一些科技產(chǎn)品,為數(shù)碼相機,手機,筆記本進行無線感應(yīng)充電。既然是感應(yīng)充電,需要將用電設(shè)備置于感應(yīng)裝置上才能對其進行充電,即充點墊。此技術(shù)尚在研究階段,感應(yīng)距離是很微小的,遠遠不能滿足輸電的要求。近日麻省理工學(xué)院的一個研究小組在2米的距離內(nèi)實現(xiàn)了無線輸電,但是傳輸效率只有40%。這種無線輸電的原理是:采用兩個耦合共振線圈,一個線圈接電源成為送電端,另外一個為接收端。讓兩個線圈具有相同的頻率,線圈之間就可以進行電能的輸送,這兩個共振線圈不會被其他頻率的物體所干擾,因此可以讓兩個耦合共振的線圈透過同一磁場傳輸電力,相當于開啟了一個電能傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>
電磁耦合式無線輸電是一種基于電磁感應(yīng)原理的輸電方式,可以達到輸電設(shè)備與用電設(shè)備間非物理接觸就可以傳輸電能的效果,也是目前極有可能成為無線輸電的技術(shù)手段。該系統(tǒng)主要由三個部分組成,能量發(fā)送端,無接觸變壓器和能量接收端。
由于這種系統(tǒng)屬于疏松耦合系統(tǒng),傳輸效率低,為了提高傳輸能力,初級變壓器通常采用高頻變壓器。無接觸變壓器是系統(tǒng)中的樞紐部分,對穩(wěn)定電流,高效傳輸起決定性作用。能量發(fā)射端由整流濾波電路,高頻逆變裝置和控制電路構(gòu)成,與變壓器的初級相連。能量接收端由輸出整流濾波器和控制電路組成,與變壓器次級相連。
無線輸電前景展望
無線輸電的科技實踐,證實無線輸電理論切實可行。如果將這種無線輸電的方式擴展為太空輸電,那么能源是取之不盡用之不竭的。太陽內(nèi)部熱核反應(yīng)所造出的太陽能是非常巨大的,太陽每小時所釋放的能量,可供人類使用5萬年,然而輻射到地球的能量只有22億分之一。若將太陽能盡可能利用,則可以解決全球因煤炭發(fā)電,引起的全球變暖問題,同時環(huán)境污染得到了有效遏制,屆時人類將會用到廉價、清潔、 可持續(xù)的能源。
由于地面受云層等天氣狀況的影響,不利于陽光的收集,但是太空中陽光的輻射強度是地面的15倍,從地表發(fā)射一個帶有單晶硅太陽能電池板的衛(wèi)星,其高度超過35800公里后沒有云層遮蓋,晝夜變化,四季之分,相對位置與地球保持不變。將電池板收集儲存的能量通過無線輸電的技術(shù)傳送到地表,然后通過無線輸電技術(shù)將其輸送至千家萬戶。這將是人類能源利用的一次革命性突破,會給各科領(lǐng)域帶來新的輝煌。
結(jié)束語
本文將特斯拉線圈的電磁感應(yīng)與電磁耦合相融合,使電磁感應(yīng)無線輸電的低效率與電磁耦合輸電的短距離相彌補。以現(xiàn)有的研究水平對無線輸電進行了說明和推導(dǎo)公式的展示,以及筆者大膽建立的太空無線輸電模式,希望為研究無線輸電盡微薄之力。
參考文獻
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作者簡介:
張強,三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院,輸電線路專業(yè),20081484班。
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