無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)論文(2)
無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)論文
無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)論文篇二
電磁感應(yīng)與耦合融合的無(wú)線(xiàn)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(xiàn)圈電磁感應(yīng)原理及電磁耦合原理相融合的新無(wú)線(xiàn)輸電方案,以及將其擴(kuò)展使用于太空無(wú)線(xiàn)輸電,為人類(lèi)帶來(lái)取之不盡用之不竭的能源。
關(guān)鍵詞:無(wú)線(xiàn)輸電;電磁耦合;特斯拉線(xiàn)圈;共振線(xiàn)圈;太空輸電
引言:隨著人們對(duì)世界的探索和對(duì)知識(shí)的融匯,誕生了很多無(wú)線(xiàn)的高科技產(chǎn)品,如無(wú)線(xiàn)電話(huà),藍(lán)牙耳機(jī),紅外傳輸,無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)……大家是否盼望電能的傳輸也能像電話(huà)一樣開(kāi)啟無(wú)線(xiàn)的時(shí)代,相信在未來(lái)的不久輸電的無(wú)線(xiàn)時(shí)代會(huì)逐步走進(jìn)人們的生活。無(wú)線(xiàn)輸電嚴(yán)格來(lái)講就是無(wú)線(xiàn)電源,一切用電設(shè)備將不在需要連接電源的導(dǎo)線(xiàn)。
無(wú)線(xiàn)輸電優(yōu)點(diǎn)
電能作為一種能量,傳統(tǒng)的電能傳輸主要是靠導(dǎo)線(xiàn)或?qū)w進(jìn)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(xiàn),桿塔,變電設(shè)備和換流設(shè)備,對(duì)電網(wǎng)的日常維護(hù)也是離不開(kāi)的。無(wú)線(xiàn)輸電能夠省去電力輸送過(guò)程中的諸多環(huán)節(jié),使電能輸送變得更為經(jīng)濟(jì)。而且傳統(tǒng)的蓄電池也可以不再需要,因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)輸電可以直接將電能輸送到用電設(shè)備,比如筆記本,手機(jī),電動(dòng)車(chē)……這樣就可以為人們的日常生活帶來(lái)了很多的方便,擺脫了電線(xiàn)及充電器的束縛。所以將電能輸送無(wú)線(xiàn)化是有很大前景的。
無(wú)線(xiàn)輸電原理
特斯拉無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(lái)輸電。經(jīng)常看到的特斯拉線(xiàn)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(huì)上,特斯拉做出了一個(gè)經(jīng)特斯拉線(xiàn)圈產(chǎn)生的高頻電流經(jīng)過(guò)自己的身體,使一顆無(wú)線(xiàn)燈泡發(fā)亮的展示。特斯拉線(xiàn)圈的線(xiàn)路和原理都很簡(jiǎn)單,本質(zhì)是一個(gè)可以獲得高頻電流的變壓器。后來(lái)特斯拉又發(fā)明了放大發(fā)射機(jī),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(guò)放大發(fā)射機(jī),這種放大發(fā)射機(jī)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(lái)傳輸能量??上厮估猩隂](méi)有財(cái)力實(shí)現(xiàn)這一發(fā)明,在這位巨匠隕落之后,這項(xiàng)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(wú)線(xiàn)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(jī),手機(jī),筆記本進(jìn)行無(wú)線(xiàn)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(duì)其進(jìn)行充電,即充點(diǎn)墊。此技術(shù)尚在研究階段,感應(yīng)距離是很微小的,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足輸電的要求。近日麻省理工學(xué)院的一個(gè)研究小組在2米的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)輸電,但是傳輸效率只有40%。這種無(wú)線(xiàn)輸電的原理是:采用兩個(gè)耦合共振線(xiàn)圈,一個(gè)線(xiàn)圈接電源成為送電端,另外一個(gè)為接收端。讓兩個(gè)線(xiàn)圈具有相同的頻率,線(xiàn)圈之間就可以進(jìn)行電能的輸送,這兩個(gè)共振線(xiàn)圈不會(huì)被其他頻率的物體所干擾,因此可以讓兩個(gè)耦合共振的線(xiàn)圈透過(guò)同一磁場(chǎng)傳輸電力,相當(dāng)于開(kāi)啟了一個(gè)電能傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>
電磁耦合式無(wú)線(xiàn)輸電是一種基于電磁感應(yīng)原理的輸電方式,可以達(dá)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(wú)線(xiàn)輸電的技術(shù)手段。該系統(tǒng)主要由三個(gè)部分組成,能量發(fā)送端,無(wú)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(jí)變壓器通常采用高頻變壓器。無(wú)接觸變壓器是系統(tǒng)中的樞紐部分,對(duì)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(jí)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(jí)相連。
無(wú)線(xiàn)輸電前景展望
無(wú)線(xiàn)輸電的科技實(shí)踐,證實(shí)無(wú)線(xiàn)輸電理論切實(shí)可行。如果將這種無(wú)線(xiàn)輸電的方式擴(kuò)展為太空輸電,那么能源是取之不盡用之不竭的。太陽(yáng)內(nèi)部熱核反應(yīng)所造出的太陽(yáng)能是非常巨大的,太陽(yáng)每小時(shí)所釋放的能量,可供人類(lèi)使用5萬(wàn)年,然而輻射到地球的能量只有22億分之一。若將太陽(yáng)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(wèn)題,同時(shí)環(huán)境污染得到了有效遏制,屆時(shí)人類(lèi)將會(huì)用到廉價(jià)、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(yáng)光的收集,但是太空中陽(yáng)光的輻射強(qiáng)度是地面的15倍,從地表發(fā)射一個(gè)帶有單晶硅太陽(yáng)能電池板的衛(wèi)星,其高度超過(guò)35800公里后沒(méi)有云層遮蓋,晝夜變化,四季之分,相對(duì)位置與地球保持不變。將電池板收集儲(chǔ)存的能量通過(guò)無(wú)線(xiàn)輸電的技術(shù)傳送到地表,然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)將其輸送至千家萬(wàn)戶(hù)。這將是人類(lèi)能源利用的一次革命性突破,會(huì)給各科領(lǐng)域帶來(lái)新的輝煌。
結(jié)束語(yǔ)
本文將特斯拉線(xiàn)圈的電磁感應(yīng)與電磁耦合相融合,使電磁感應(yīng)無(wú)線(xiàn)輸電的低效率與電磁耦合輸電的短距離相彌補(bǔ)。以現(xiàn)有的研究水平對(duì)無(wú)線(xiàn)輸電進(jìn)行了說(shuō)明和推導(dǎo)公式的展示,以及筆者大膽建立的太空無(wú)線(xiàn)輸電模式,希望為研究無(wú)線(xiàn)輸電盡微薄之力。
參考文獻(xiàn)
[1]曾翔,基于磁耦合共振的無(wú)線(xiàn)輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J],四川理工學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,23(5)
[2] 松浦虔士著,電力傳輸工程[M],曹廣益(譯者),錢(qián)允琪(譯者),北京科學(xué)出版社,2001
[3] 趙相濤,無(wú)線(xiàn)輸電技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景,2010
[4] 李 平,諧振式無(wú)線(xiàn)輸電的可行性研究 [ J], 廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2009, 26( 1): 107 109.
[5] K re in Philip T. E lem en ts of Pow Electronics [M].New York: Oxford University Press, 2004.
[6]候清江,無(wú)線(xiàn)供電方案及應(yīng)用 2009(2)
作者簡(jiǎn)介:
張強(qiáng),三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院,輸電線(xiàn)路專(zhuān)業(yè),20081484班。
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