- 特斯拉的無線電力傳輸革命
- 特斯拉的無線輸電技術(shù)原理是怎樣的？
- 特斯拉的發(fā)明有多少？無線輸電技術(shù)是真的嗎？
- 特斯拉的遺產(chǎn)：一個向地球輸送能量的太空太陽能發(fā)電廠正在測試
- 特斯拉的無線輸電技術(shù)，以現(xiàn)在的條件真的能實現(xiàn)全球無線供電嗎？
- 特斯拉無線輸電的原理是什么？
原理將兩個線圈放置于鄰近位置上，當(dāng)電流在一個線圈中流動時，所產(chǎn)生的磁通量成為媒介，導(dǎo)致另一個線圈中也產(chǎn)生電動勢。
理論和經(jīng)驗都表明：當(dāng)原邊電流頻率、幅值越高，原、副邊距離越小,與空氣相比，磁心周圍介質(zhì)的相對磁導(dǎo)率越大時，可分離式變壓器的傳輸效率越高。但實際應(yīng)用當(dāng)中原副邊距離不可能無限小，必須對原副邊取相應(yīng)的補(bǔ)償措施。
擴(kuò)展資料
我國的研究方向：
我國東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差距日益擴(kuò)大，分布不平衡的矛盾日益突出。一些邊遠(yuǎn)山區(qū)、牧區(qū)、高原、海島，人口稀少，居住分散，交通不便，經(jīng)濟(jì)落后，那兒缺乏常規(guī)能源，又遠(yuǎn)離大電網(wǎng)，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。這種情況下，利用微波輸能技術(shù)，可以解決電網(wǎng)的死角。
輸電工程最關(guān)心的是效率和經(jīng)濟(jì)性。無線電能傳輸?shù)男嗜Q于微波源的效率、發(fā)射/接收天線的效率和微波整流器的效率，其經(jīng)濟(jì)性如何，依賴于所用頻段的微波元器件的價格與有線輸電系統(tǒng)所用器材價格的比較，也與具體的輸電網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)有關(guān)系。
百度百科-無線電能傳輸
特斯拉的無線電力傳輸革命
特斯拉是按線圈耦合來計算他的無線輸電系統(tǒng)的，在他的算法里地面、水體、空氣和電離層都不吸收電磁波（實際他也沒有以麥克斯韋方程為工具），效率當(dāng)然高了。
特斯拉是個不太靠譜的天才，這也是他備受民間人士推崇的原因之一——相比老學(xué)究，老百姓一般更喜歡能吹的人。
特斯拉的無線輸電技術(shù)原理是怎樣的？
特斯拉發(fā)明了的“放射機(jī)”，現(xiàn)在叫做大功率高頻傳輸線共振變壓器，用于無線輸電試驗。特斯拉把地球作為內(nèi)導(dǎo)體，地球電離層作為外導(dǎo)體，通過他的放射機(jī)，使用這種放射機(jī)特有的徑向電磁波振蕩模式，在地球與電離層之間建立起大約8赫茲的低頻共振，利用環(huán)繞地球的表面電磁波來傳輸能量。當(dāng)沒有電力接收端的時候，發(fā)射機(jī)只與天地諧振腔交換無功能量，整個系統(tǒng)只有很少的有功損耗。這種方案不僅可行，而且效率極高，對生態(tài)安全，并且不會干擾無線電通信。
這種電力的傳輸沒有十分準(zhǔn)確的定位性，也就是說，任何可能的設(shè)備都可以在半道上“橫刀奪愛”，把本來屬于別人的電力攫取走。如果實現(xiàn)這種電力無線傳輸，有一個前提，那就是人類產(chǎn)生的電力已經(jīng)完全滿足了所有人的需求，否則誰會把電力白白讓人使用，就目前全球緊張的能源趨勢來講，更加難以實現(xiàn)。另外，政治因素也是一個很大的問題。
預(yù)言的話，個人認(rèn)為，人類目前徹底擺脫能源困境惟有通過可控核聚變技術(shù)，2007年10月24日北京時間21：15，國際熱核聚變實驗堆（ITER）組織在法國卡達(dá)拉舍（Cadarache）正式成立，中國也出資該項目的10%。具體什么時候成功，誰也說不準(zhǔn)，但所有的科技強(qiáng)國均已經(jīng)投入大量資金在進(jìn)行研究，有望在未來的50年實現(xiàn)（這也是我猜的）。如果成功的話，舉個簡單的例子，海水中的水分子有百分之三位重水分子。所以一升普通的海水可以在此技術(shù)下產(chǎn)生三百公升汽油的能量。那時，這種能量廣播極有可能覆蓋全球，隨時隨地都可以無線接收電力，就像現(xiàn)在的手機(jī)網(wǎng)絡(luò)似的。
特斯拉的發(fā)明有多少？無線輸電技術(shù)是真的嗎？
特斯拉的無線輸電技術(shù)原理是將地球看作導(dǎo)體，讓低頻電磁輻射在其中形成共振，另外利用低空大氣層傳輸一部分能量，并結(jié)合高空大氣層形成回路。
1889年特斯拉發(fā)明了「無線輸電方法」，他在美國科羅拉多泉(Colorado Spring)建設(shè)實驗室開發(fā)及研究此項「無線傳電」技術(shù)，經(jīng)過八個月的研究后，特斯拉便決定在長島(Long Island)試建首座名為「沃登克里弗塔」(Wardenclyffe Tower)的電力發(fā)射塔，該塔能夠與地球的電離層與大地構(gòu)成的電容發(fā)生串聯(lián)諧振，能量可以被地球的另一端的一個沃登克里弗塔所接收，通過這種方法便可以將電離層中的電力輸送到地球的任意一端。該塔利用的是地球存在于電離層中的能量，因此能量非常的大并且使用起來幾乎沒有污染。此技術(shù)大大減少了電力傳輸線路所花費的成本以及傳輸造成的損耗，并且使用的是電離層中的電能。
2015年3月8日，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)成功進(jìn)行了微波無線輸電實驗。研究人員利用微波，將1.8千瓦電力（足夠用來啟動電水壺）以無線方式，精準(zhǔn)地傳輸?shù)?5米距離外的一個接收裝置，接收裝置則將這種“無線電”轉(zhuǎn)換為直流電。
2015年3月12日，日本三菱重工也宣布，科研人員將10千瓦電力轉(zhuǎn)換成微波后輸送，其中的部分電能成功點亮了500米外接收裝置上的LED燈。這也是迄今為止日本在國內(nèi)成功實驗中距離最長、電力最大的一次。三菱重工周五在一份聲明中說：“我們確信，這次實驗表明無線輸電商業(yè)化已經(jīng)成為可能?！?/p>
特斯拉的遺產(chǎn)：一個向地球輸送能量的太空太陽能發(fā)電廠正在測試
未存在準(zhǔn)確性的說法，特斯拉從未嘗試過遠(yuǎn)距離無線傳輸。到目前為止，特斯拉當(dāng)年的愿景還沒有實現(xiàn)。原因不應(yīng)該是科學(xué)原理的問題，而是從技術(shù)和成本方面。特斯拉的無線傳輸技術(shù)存在電磁輻射和效率的問題。
電磁波將向外擴(kuò)散，其效率將迅速下降，因為它遵循距離的平方反比定律。如果你想建造一百萬瓦的無線電力發(fā)射器，你必須始終向其中注入 100萬瓦的電力，即使電力終端只想從它那里接收 10 瓦的電力。然而，在短距離內(nèi)實現(xiàn)無線電力傳輸是可能的，并且這種技術(shù)已經(jīng)存在。2015 年，日本三菱重工通過無線傳輸技術(shù)點亮了 500米米外的燈泡。然而，這項技術(shù)與特斯拉的方法不同。
前者使用微波來集中電能并傳遞能量。特斯拉設(shè)想地球可以用作傳輸導(dǎo)體。通過地面上的特斯拉線圈，交流電脈沖被傳輸?shù)降孛娴闹C振腔和離子球形成電磁共振，因此，電能可以在大氣中持續(xù)傳播，并且功率損耗非常小。在地球的任何地方，只要有類似的諧振電容天線，它就可以在空氣中接收交流電。為此，特斯拉在 1901年建造了一個大型高壓無線電站，現(xiàn)在稱為沃登克里弗塔。
他想進(jìn)行遠(yuǎn)程無線傳輸和無線廣播實驗。由于無線傳輸和無線廣播本質(zhì)上是相同的，它們都依賴于無線電波的傳輸和接收。然而，由于遠(yuǎn)程無線廣播技術(shù)最初是由馬可尼實現(xiàn)的，沃登克里弗塔的建設(shè)失去了資金支持。不久之后，沃登克里弗塔被拆除，特斯拉仍未能進(jìn)行遠(yuǎn)程無線傳輸實驗。特斯拉的無線傳輸原理利用了一種稱為舒曼共振的全球電磁共振。
特斯拉的無線輸電技術(shù)，以現(xiàn)在的條件真的能實現(xiàn)全球無線供電嗎？
談到塞爾維亞裔美籍天才科學(xué)家尼古拉.特斯拉，就繞不開他的大膽構(gòu)想無線電能傳輸實驗。雖然，最終因財力不足沒有實現(xiàn)，但后來古博(Goubau) 、施瓦固( Sohweing)等人從理論上推算了自由空間波束導(dǎo)波可達(dá)到近100%的傳輸效率，并隨后在反射波束導(dǎo)波系統(tǒng)上得到了驗證。
是的，我們要談?wù)摰木褪窃谔罩薪⒁粋€圍繞地球運行的太陽能電池板，借此獲得的無限清潔能源，并全天候為地球供應(yīng)能源。
事實上，在 太空中收集太陽能并將其無線傳輸?shù)降厍虻脑O(shè)想由來已久， 甚至比太空還要早，這聽起來是不是有點不可思議呢！
1891年，特斯拉在成功試驗了把電力以無線能量傳輸?shù)男问剿偷搅四繕?biāo)用電器之后，致力于商業(yè)化的洲際電力無線輸送， 并且以此為設(shè)想建造了沃登克里弗塔。
艾薩克·阿西莫夫 (Isaac Asimov) 于 1941 年在他的短篇《原因》(Reason) 中也描述了這一點。1968 年，美國航空航天工程師彼得·格拉澤 (Peter Glaser) 在《科學(xué)》雜志 上發(fā)表了關(guān)于這一概念的一篇技術(shù)文章——《來自太陽的力量：它的未來》。
10 年代 - 2000 年代初， 太空太陽能受到了廣泛關(guān)注，因為主要必要的個別技術(shù)組件（太空中的太陽能和無線電力傳輸）得到了展示。NASA 技術(shù)報告表明，該概念在技術(shù)上是可行的。盡管如此，這個想法在當(dāng)時在經(jīng)濟(jì)上是不切實際的。然而，最近在光伏、結(jié)構(gòu)、電子和較低發(fā)射成本方面的進(jìn)步可能會使太空太陽能在不久的將來成為現(xiàn)實。
2013 年 5 月， 爾灣公司董事長兼加州理工學(xué)院董事會終身成員唐納德布倫和他的妻子布里吉特是加州理工學(xué)院的受托人，他們投資了 1 億美元，幫助組建了太空太陽能項目 (SSPP)。
2015 年 4 月， Northrop Grumman Corporation 與加州理工學(xué)院之間的一項研究協(xié)議提供高達(dá) 1750 萬美元的資金，用于開發(fā)實現(xiàn)太空太陽能發(fā)電系統(tǒng)所需的 科技 創(chuàng)新。三位加州理工學(xué)院教授共同領(lǐng)導(dǎo)該項目：Harry Atwater、Ali Hajimiri 和 Sergio Pellegrino。
2017 年 5 月， 加州理工學(xué)院展示了第一個收集太陽能并無線傳輸太陽能的超輕集成原型。該原型的空氣密度為 1.5 kg/m2，比之前的示例輕 10 倍以上。這種模塊化元件可以在任意區(qū)域重復(fù)形成一個大孔徑，可以放置在軌道上以收集陽光并將電力傳輸?shù)饺魏挝恢谩?
2017 年 12 月， 第二次迭代功能原型在加州理工學(xué)院進(jìn)行了演示。該原型比第一個版本輕 33%，面密度小于 1 kg/m2。它集成了光伏和電力傳輸電路，并結(jié)合了光束控制。
如今，該項目正在接近一個重要階段：太陽能發(fā)電機(jī)原型演示機(jī)和 射頻無線能量傳輸?shù)陌l(fā)射測試 。這是一種部署在太空中，大約2x2米大小的超輕型結(jié)構(gòu)。
它是迄今為止最輕的集成多功能原型機(jī)已經(jīng)展示，能夠收集陽光，將其轉(zhuǎn)換成射頻電能，然后以受控光束無線傳輸這種能量。
當(dāng)然，該項目還存在局限性，科學(xué)家們正在努力克服這些局限性。不僅需要收集足夠的陽光轉(zhuǎn)換成射頻電能，而且還需要以最小的損失將其傳輸?shù)降厍蛏稀?
該項目的科學(xué)家需要修改一些重要的參數(shù)，然后再把功率密度增加幾個數(shù)量級。例如，太空中的大多數(shù)光伏系統(tǒng)都使用高效電池，這些電池都 包含三個 集光層 ，且 每個集光層的波長都是不同的。這種電池設(shè)計是獲得最大單位面積功率的最廣為人知的方式。 這種電池結(jié)構(gòu)設(shè)計是已知的獲得單位面積最大功率的最佳方法。
SSPP 電池全部使用單層光伏材料，單位質(zhì)量的效率更高，單位面積的效率損失通過光伏在更大面積上的擴(kuò)散得到補(bǔ)償。
整個太陽能收集系統(tǒng)面積約為 60 平方米，將由相互連接的光伏板以折疊的方式組成。
盡管困難重重，但不可否認(rèn)該項目的潛力是巨大的。這就是人們期待在太空中進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線能量傳輸首次演示的原因，該演示預(yù)計于 2023 年第一季度進(jìn)行。
特斯拉無線輸電的原理是什么？
一、大地和空氣的電導(dǎo)率是無線輸電繞不開的坎。
如果不考慮電能的傳輸效率，利用無線電波輸送電力也不是不可能的事情。然而就怕這個然而，咱們好不容易通過各種手段得到的電能，如果在輸送當(dāng)中，被大氣和地球給吸收掉的話，那是哭都來不及的。
二、利用無線大功率輸送電力更不可行。
在大功率條件下利用無線輸送電力不論是大面積輸送還是類似激光那樣輸送都不可行。大面積輸送的問題是，大量的電力會浪費掉。集中定向輸送的問題是，會帶來不可想象的后果。如果有人造飛行器進(jìn)入這個空域呢？或者是遷徙中的鳥類進(jìn)入？這個后果誰能承擔(dān)？
這方面我也查了一些資料，目前比較實用的都是一些功率比較小的裝置，每平方厘米幾毫瓦的輸送能力。其實我很懷疑，這樣的輸送能力有什么大用？那些耗電量大的裝置是肯定不能用的。
三、那是不是說無線輸電技術(shù)就沒有用了呢？
也不是的，特殊場合無線輸電技術(shù)還是會有它無可比擬的優(yōu)勢的。我簡單說一下有可能的應(yīng)用：
1、手機(jī)這類設(shè)備的無線充電；這個就不多說了，因為現(xiàn)在有很多企業(yè)已經(jīng)在開始做這類應(yīng)用開發(fā)，咱們拭目以待就好
2、一些小功率、低功耗的用電設(shè)備；尤其是一些植入人體的醫(yī)療設(shè)備，我們總不能隔一段時間就把肉割開換個電池吧。如果能通過收集日常生活中的能源，變成存儲在電池中的電能，就能讓這些設(shè)備保持長時間的工作，這有多美好。
3、某些特殊裝備。其實我們的身邊充滿了電磁波，如果能有一些裝置把它們收集起來，并加以利用，那肯定也能給咱們的節(jié)能減排做出巨大的貢獻(xiàn)。也希望科研人員能在這方面多做一些研發(fā)投入。
4、有一些需要特殊做環(huán)境保護(hù)的地方也需要這樣的技術(shù)。地面輸送都需要電纜，架設(shè)鐵塔，或者用太陽能電池板，這些行為都會對環(huán)境有影響。但是低功率的微波傳送就不會破壞環(huán)境。
5、無線微波傳輸電力，有可能成為未來某一天人類開發(fā)利用太陽能的一種方法。把太陽能電池板送入太空，這樣就避免了地球上晝夜交替帶來的太陽能發(fā)**響。然后再利用微波把電能輸送回地球，是一種成本很低的可行方法。只是這種方法跟前面提到的問題一樣，不能功率很大。否則誰路過那束電波都有可能出現(xiàn)問題，到時候找誰說理去？而且，如果功率太大，萬一設(shè)備出故障了，這家伙就相當(dāng)于一把懸在人類頭頂上的寶劍，你知道它有可能傷到誰？
綜上所述，無線輸電技術(shù)，只能應(yīng)用于特殊場合，并不適合大功率輸電應(yīng)用。
特斯拉線圈是利用電路諧振進(jìn)行能量變換的高壓發(fā)生裝置。它的工作原理與普通變壓器有較大不同。普通變壓器的耦合系數(shù)K一般接近于1，所以初級和次級電壓基本成比例關(guān)系;而特斯拉線圈的耦合系數(shù)一般都小于0.3，工作時，兩級電壓比例是隨時間變化而變化的，不成線性關(guān)系。特斯拉線圈的主體部分包括：升壓充電回路、初級諧振回路和次級回路；初級諧振回路由初級線圈、主電容、打火器構(gòu)成。次級諧振回路次級線圈和放電頂端構(gòu)成，電容和電感的數(shù)值可根據(jù)實際制作而定。但最關(guān)鍵的是兩回路的諧振頻率要相同。特斯拉線圈的工作過程：電源要先給主電容充電，當(dāng)電壓達(dá)到打火器的放電閥值時，打火器間隙的空氣開始電離打火，近似導(dǎo)通，使初級諧振回路建立，開始振蕩，向次級回路傳遞能量。次級回路隨即起振，接收能量。
標(biāo)簽： #特斯拉
