未来使用无线传输电能的可能性有多大？

无线供电/能量传输真的可能吗？

无线传输是可能的，但其效率随着距离的增加而显着降低。即使是无需电线即可在几微米距离内传输电流的感应式电动牙刷，在传输过程中也会损失两倍的功率。尽管在短距离有效地传输电力方面已经取得了一些进展，但以与电线相同的效率水平进行长距离（公里）电力传输尚不可能。无线电力传输是一种通过大气将大量电能从一个位置的电源传输到另一个位置的电力接收器和用户的方法。这种电能的传输不需要电线，利用微波清洁、安全、安静、可靠、无干扰地传输能量。

电不是一种物质kaiyun全站登录网页入口，而是一种能量波，不断从一个原子的电子轨道移动到它所接触的另一个原子的电子轨道。良好的导体（例如铜线）可以非常有效且非常快速（光速）地传输能量。空气是人们所能要求的最差的导体。空气中的原子比铜线中的原子距离更远，因此电能要么不移动，要么沿随机方向耗散。因此，没有什么好的方法可以通过空气传输电能。大多数尝试都涉及将电能转换为另一种形式的能量（声波、微波、激光束等），而每次能量从一种形式转换为另一种形式时，最终都会造成效率损失。事实上kaiyun官方网站登录入口，无线电力就是无线传输电能。电能的无线传输通常与信息的无线传输相比较，例如通过无线电、移动电话或 Wi-Fi 互联网。主要区别在于，通过无线电或微波传输，该技术专注于仅恢复信息，而不是最初传输的所有能量。在处理能量传输时，您希望效率尽可能高，接近或达到 100%。

无线电是一个相对较新的技术领域，但发展迅速。您可能已经在不知不觉中使用这项技术，例如可充电的无绳电动牙刷或可用于为手机充电的新充电板等。然而，这两个例子在技术上都是无线的，不涉及任何远距离，牙刷放在充电座上，手机放在充电板上，但最初的主要焦点将是电动汽车，尤其是公共交通。

尽管这项技术已经存在很多年了，尤其是在太空应用领域，但它仍然是一项研究技术。计划在未来几年内在一种独特的地面应用中实现这一点，为远程电气设备供电，有一天与可再生电力相结合。

无线电力传输简介——100 多年的历史

想象一下未来，你可以在路上使用充电机制给行驶中的电动车充电，手机也可以随时随地充电，再也不用担心突然没电关机了。电网不再依赖电力线、电线杆或昂贵的变压器和地下电缆。这听起来像是科幻电影中的事情，也许在未来以磁感应和磁共振耦合的形式成为可能。无线电力传输有望将我们从电源线中解放出来，该技术现已集成到各种设备和系统中。

有线方式。如今的电力供应仍然依赖于有线方式，大多数住宅和商业建筑均由电网的交流电 (AC) 供电。发电站产生的交流电通过高压输电线路和降压变压器输送到家庭和企业。电力从断路器箱流入，电线将其输送到我们每天使用的交流电器和设备（灯、厨房电器、充电器等）。所有组件均已标准化并符合电气规格。任何额定为标准和标准电压的设备都可以在全国数亿个插座中使用。尽管国家和地区之间的标准有所不同，但任何适当额定值的设备都可以在给定的电气系统中使用。这里有一根线，那里有一根线。 。 。 。我们的大多数电子设备都有交流电源线。

无线供电技术。无线输电 (WPT) 可以通过空气传输电力，而无需使用载流电线。 WPT 可以通过交流电源为兼容电池或设备供电，而无需使用物理连接器或电线。 WPT 可以为手机和平板电脑、无人机、汽车甚至运输设备充电。甚至有可能在太空中无线传输太阳能电池板阵列收集的电力。 WPT在消费电子领域取得了令人兴奋的发展，有望取代有线充电器。无线传输电力的概念自 20 世纪 90 年代以来就已存在。尼古拉·特斯拉希望创造一种无需拉电线即可供电的方法。当他的实验引导他创造出特斯拉线圈时，他几乎实现了他的目标。这是第一个可以无线传输电力的系统。 1891年至1898年，他尝试使用特斯拉线圈的射频谐振变压器传输电能，该变压器产生高压、高频交流电。这样，他就可以在不连接电线的情况下短距离传输电力。特斯拉通过他的科罗拉多斯普林斯实验室使用电磁感应无线供电，使距离电源18m的三个灯泡点亮并记录演示情况。

然而，特斯拉线圈已经不再有很多实际应用。特斯拉的发明彻底改变了人们理解和使用电力的方式。特斯拉有着宏伟的计划，于 1901 年开始了他的大型高压无线能量传输站计划，希望他位于长岛的 Wardenclyffe 塔能够跨大西洋无线传输电力。由于各种困难，包括资金和时间安排，这从未发生。

尽管特斯拉让所有人都能使用无线电源的梦想仍然遥不可及，但尼古拉·特斯拉提供的电磁感应和电磁感应耦合已经成为无线电话充电和无线扬声器等小型技术的主流，并且许多设备和系统目前都在使用某种形式的无线充电技术。无线功率传输。

无线电力传输的工作原理

无线充电技术由尼古拉斯·特斯拉 (Nicholas Tesla) 在 1890 年代首次展示，是一项创新技术，现已渗透到消费和工业电子市场的主要领域。 WPT 的各种形式包括太阳能、微波和磁能。无线充电技术类别：辐射式和非辐射式。

辐射。在远场或辐射技术中，功率通过光束传输，例如微波或激光束，也称为功率束。功率束技术可以将能量传输到更远的距离。太阳能和无线无人机应用。

无辐射。在近场或非辐射技术中，短距离内的线圈之间通过磁场发生电感耦合，或者通过电场在金属电极之间发生电容耦合。在无线技术中，电感耦合应用广泛：手机和电动牙刷、RFID标签和充电器、植入式医疗设备、人工起搏器和电动汽车等。

无线电力传输的工作原理。无线电力传输根据传统变压器中的感应电力传输原理进行工作。唯一的区别是，在变压器中，两个线圈非常接近，并且包含铁氧体材料以增强耦合，而感应充电器在两个线圈之间有气隙。其流程如下：

· 将市电电压转换为交流电，最好是高频交流电；

· 该电流（高频交流电）通过发射电路传送到线圈。这种交流电在发射线圈中感应出磁场；

· 感应磁场在相邻接收器线圈中产生电流。

在早期的应用中，设计人员面临着挑战。磁场强度随着距离的增加而减弱。强度的降低与距光源的距离的平方成正比。这使得调节功率变得困难并降低了能源效率。在源线圈和接收线圈中引入相同频率的谐振器，保证两个系统的磁耦合，从而实现更高的能量传输效率。这意味着电力传输可以通过气隙进行，无需金属或其他材料连接。为此，发射器和接收器线圈必须以相同的频率谐振。产生的交流电被转换成直流电，为电池充电。然而，在两个物体相距较远的情况下，仍然可以通过使两个线圈以相同频率谐振来实现电力传输。这消除了完美对齐的需要。通过在两个组件之间引入谐振中继器，可以实现更大的电力传输距离。

无线电力传输的应用——无线传输电力成为可能

无线电力传输是一种不使用电线传输电力的方式。无线电力传输有助于连接人们无法获得合适电力的区域。每个人都可以使用清洁、绿色的无线电源。未来所有设备都将通过无线方式连接电源。

将电力无线传输至便携式设备。这是当今比较常见的无线电力传输方法。整个系统是使用充电器和电池制成的。每个部分都有平面线圈，将能量从充电垫传输到电池。充电板和电池可以相互通信以调节电能。

电动汽车无线充电。充电板位于地面上并连接到壁挂式电源适配器。所有停车场都位于其上方。充电器检测到接收器后，车后有接收器在范围内kaiyun全站app登录入口，就会自动开始充电。

无线供电的智慧城市。利用无线技术，一座城市可以成为智慧城市技术。发电站的电力可以通过发射器和接收器无线使用。发射器从电站接收电力，接收器在房屋、汽车、火车、办公室甚至技术上无法建造的有线紧急区域之间传输电力。通过使用无线技术，环境将不再产生二氧化碳。

工业物联网中的无线电力传输。随着工业自动化和自主系统的发展，对大功率无线传输的需求也不断增长。工业物联网 (IIoT) 是这里的创新驱动力，因为无线电力传输将发挥决定性作用。互联机器、计算机和传感器数量呈指数级增长，使一切变得更加智能和高效，为许多行业创造了机遇和挑战。无线功率传输将使这些应用更具移动性，消除插头和插孔也将完全密封设备，使它们能够在各种环境中可靠地运行，包括最苛刻的要求。例如，工业机器人将能够自主地从一个站点移动到另一个站点，并在需要的地方和最适合它们的地方充电。

无线电源是未来，当我们从工厂、机器人、航空航天和汽车应用的自主应用中移除电缆时，我们将开辟广泛的可能性。

无线充电市场趋势。无线电力传输仍然是一个相对较新的现象。 2012 年，市场开始规模较小，完全由消费应用程序（基本上是手机和平板电脑）组成。 2015年，市场规模增长至近10亿美元。如今，2016 年的增长预计将超过 10 亿美元。预计到 2022 年，无线充电将实现超过 50 亿美元的强劲增长。尽管希望扩展到工业和汽车市场，但它很可能仍将由消费市场主导市场。

电动汽车、插电式混合动力汽车、机器人和工业机器很快就可以通过无线传输进行充电。其目的是用无线电力传输取代电动汽车和工业应用充电所需的电力电缆，并且该技术正在迅速发展，并且在研发方面投入大量资金。另一方面，在工业领域，无线电力传输迄今为止还有些犹豫。这里的决定性区别是传输的功率，在工业中为千瓦范围，而在消费市场中通常只有几瓦。工业突破需要更好的管理基础、一致和标准化的设计架构以及更坚固的材料。

写在最后

在世界各地，电力通过电线从发电站传输到世界各地。无线功率传输技术可能会减少或消除对电线和电池的需求。无线传输对于互连电线不方便、危险或不可能的电气设备很有用。无线功率传输技术减少了铜和铝金属线的使用。用于制造电线的金属将来将会消失。如果我们采用无线电力传输技术，将会减少电线的使用。如果将来我们能够实现无线电力传输技术，无需电线即可将电力从电站传输到任何地方，那将是有益的。如今手机可以无线充电，这是一个很大的进步。如果我们通过无线的方式将这项技术应用到更多的领域，我们的生活将会更加轻松。