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无线电力传输
2012-11-21 点击次数:

    无线电力传输作为一项新兴的电力传输技术,近年来受到了国际范围的广泛关注。相较于传统意义上的电力传输系统,无线传输不需要输电线,节省了用于研制传输材料,建设发电塔的费用。

    其实无线电力传输不是什么新玩意,早在1889年,尼古拉·特斯拉就开始了无线电力传输的研究。他和爱迪生是同时代人,和爱迪生一样是一位多产的大发明家和科学家。他最著名的发明是“特斯拉线圈”,这是一种分布参数高频共振变压器,可以获得上百万伏的高频电压。特斯拉线圈的线路和原理都非常简单,但要将它调整到与环境完美的共振很不容易,特斯拉就是特别擅长这项技艺的人。特斯拉后来发明了所谓的“放大发射机”, 现在称之为大功率高频传输线共振变压器,用于无线输电试验。值得一提的是:特斯拉把地球作为内导体,地球电离层作为外导体,通过他的放大发射机,使用这种放大发射机特有的径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8赫兹的低频共振,利用环绕地球表面的电磁波来传输能量。这一系统与现代无线电广播的能量发射机制不同,而与交流电力网中的交流发电机与输电线的关系类似,当没有电力接收端的时候,发射机只与天地谐振腔交换无功能量,整个系统只有很少的有功损耗,而如果是一般的无线电广播,发射的能量则全部在空间中损耗掉了。

    无线电力传输(WPT)是通过电磁感应和能量转换实现电力的传输。无线电力传输主要通过电磁感应、射频、微波、激光等方式实现非接触式的电力传输。它的实质就是用微波束或者激光束代替输电导线,通过自由空间,将电能从一处输送到另外一处。根据在空间实现无线电力传输供电距离的不同,可以把无线电力传输形式分为短程、中程和远程传输三大类。第一类是通过电磁感应“磁耦合”进行短程传输;第二类是将电能以电磁波“射频”或非辐射性谐振“磁耦合”等形式中程传输;第三类是将电能以微波或激光形式远程传输到远端的接收天线,然后通过整流、调制等处理后使用。

    短程传输技术已经相对成熟,一般适用于小型便携式电子设备供电,传输上限是10厘米。中程传输是基于电磁耦合共振原理或以电磁波射频来实现的。远程传输可利用微波或激光形式来实现电能的远程传输,微波电能传输具有高的能量转换率,并且可以穿透云层,不易受环境影响,但是不容易将能量聚焦在小范围内。由于激光具有方向性强,能量集中的优点,激光电能传输可以用较小的发射功率实现较远距离的能量传送。短中程传输相关的报道很多,产品化程度越来越高,远程微波电力传输技术发展推动了空间太阳能发电的革新,发射、反射和接收技术的发展,微波电能传输在航空航天和电力领域得到应用。

    2007年6月,美国麻省理工学院的物理学家马林索尔加斯克领导的一个小组宣布,他们成功地利用无线输电技术,点亮了一个离电源约2米远的60瓦电灯泡。目前这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米,但研究者相信,电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源,就可以为整个屋里的电器供电。

    洛克希德·马丁公司在2012年7月报道,研发出一种全新的激光充电系统,可以让Stalker无人侦查机在空中连续飞行48小时,增加无人机续航时间2400%。

 


 
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