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1、电磁场与电磁波—电能的无线传输姓名：李明班级：电科1101班学号：20113011引言电能的传输长期以来主要是由导线直接接触进行传输，随着用电设备对供电品质、可靠性、方便性等要求的不断提高，还有特殊场合、殊地理环境的供电，使得接触式电能传输方式，越来越不能满足实际需要；便携式电子设备和家电对快捷方便地获取电能的需求越来越强烈。因此，无线电能传输越来越受到人们的关注，并被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。无线电能传输技术最早由著名电气工程师（物理学家）尼古拉·特斯拉提出，就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。按照电能传输原理的不同，无线电能传输分
2、为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。通过该项技术可以实现以探讨将远程无线功率传输系统做成电子式互感器，研究其在高压测量方面的应用，还可以探讨更远的距离使将来室内电器实现无线化，所有室内电器设备都装有无接触功率传输系统，电气设备通过无接触功率接收装置远距离高效率的接收电能工作，而电能发射装置是可以装在墙壁内或者地板下的，使电气设备摆脱电线插座的束缚。此外，无线输电技术在特殊的场合也具有广阔的应用前景。例如可以给一些难以架设线路或危险的地区供电；可以解决地面太阳能电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题。深入了解其无线传输电能的意义和方向，具有十分积极的意义。一、电能
3、无线传输技术的简介1.1电能无线传输的现状1.1.1电能无线传输的研究现状一、国外研究现状国外对无线电能传输技术的研究较早，早在20世纪70年代中期就出现了无线电动牙刷，随后发布了几项有关这类设备的美国专利。20世纪90年代初期，新西兰奥克兰大学对感应耦合功率传输技术（ICPT）进行研究，经过十多年的努力，该技术在理论和实践上已经获得重大突破。研究主要集中在给移动设备，特别是在恶劣环境下工作的设备的供电问题，如电动汽车、起重机、手提充电器、电梯、传送带、运货行车，以及水下、井下设备。其能量等级、距离、效率等指标都在不断提高，目前实用设备己达200kW、数千米的传输距离
4、和85％的以上的传输效率。二、国内研究现状国内在无线输电技术方面研究还处于起步阶段，近年来，中科院院士严陆光和西安交通大学的王兆安等人也开始对该新型电能接入技术进行研究。重庆大学自动化学院非接触电能传输技术研发课题组自2001年便开始了对国内外非接触式电能接入技术相关基础理论与实用技术的密切跟踪和研究，并与国际上在该领域研发工作处于领先水平的新西兰奥克兰大学波依斯教授为首的课题组核心成员PatrickAiguoHu博士进行了深层次的学术交流与科技合作，在理论和技术成果上有了较大的突破。2007年2月，课题组攻克了非接触感应供电的关键技术难题，建立了完整的理论体系，并研
5、制出了非接触电能传输装置，该装置能够实现600至1000W的电能输出，传输效率为70％，并且能够向多个用电设备同时供电，即使用电设备频繁增减，也不会影响其供电的稳定性。1.1.2电能无线传输技术的应用现状一、短程无线供电技术现在已经商品化的非接触式充电系统,其电能发射端的线圈(连接电源)与接收端的线圈(在电子产品中),处于两个分离的装置中,电能通过感应线圈传送,这类似一个线圈间耦合不紧密的变压器。最早使用变压器原理进行无线供电的产品是一些电动牙刷、电胡刀和无绳电话等。二、中程无线供电技术我们了解频率介于75kHz和约10GHz之间的电磁波俗称无线电波,，可以用来传送广
6、播和电视节目、进行通信和传真,但是对其传输电能的本领比较陌生。通常电磁波在自由空间传输能量的过程中会向四面八方散发、不易集中、定向性差,因而供电效率是个问题;另外,还有对空间造成电磁污染的担忧。有人认为电磁波可以无线传输较长的距离,但输送能量有限,存在传输功率比较低(甚至只有几微瓦到几毫瓦)的问题。Powercast公司的相关研究是利用电磁波损失小的天线技术,借助二极管、非接触IC卡和无线电子标签等,实现效率较高的无线电力传输。三、远程无线供电技术从科学技术与实际应用相结合的角度来讲,无线供电和有线供电将会各有千秋。如果作为地面长距离输电或者所有家用电器的长期供电,无
7、线供电可能未必实用。除铺设输电线路困难的地区之外,但有一个特殊科技领域的发展非常倚重无线电力传输技术,那就是太空领域了,比如人造卫星、航天器之间的能量传输等,而首当其冲的是未来太空太阳能发电站隔空给地球无线供电的研究摆在人们面前。在外太空进行试验发电的国家有美、日、法、德、俄等。来自美国国防部的一份报告称,建立空间太阳能电站的构想无论在技术方面还是在经济方面都是可行的。太阳光是永恒不变的,太阳所释放的能量相当于当前全球所消耗能量的10万亿倍,美国国家航天学会副主席马克霍普金(MarkHopkins)说:我们只需要开发其中一少部分,就足以应付我们当前和
