- 特斯拉的無線輸電技術(shù)真的靠譜嗎?
- 特斯拉的遺產(chǎn):一個(gè)向地球輸送能量的太空太陽能發(fā)電廠正在測試
- 特斯拉無線輸電的原理是什么?
- 特斯拉的發(fā)明有多少?無線輸電技術(shù)是真的嗎?
樓主有可能是看了央視的所謂紀(jì)錄片才會對這種問題感興趣,果殼網(wǎng)已經(jīng)做過鑒別的,那不是記錄片。
特斯拉線圈的原理是尖端放電,通過提升線圈頂部的電壓,達(dá)到一個(gè)極高的數(shù)值,和接觸點(diǎn)端之間的空氣由于強(qiáng)大的電壓被電離為導(dǎo)體,達(dá)到電力傳輸。特斯拉本人的設(shè)想是利用地球大氣層中的電離層進(jìn)行遠(yuǎn)距離,無線的電力傳輸,以擺脫有線電力傳輸?shù)姆N種弊端,這種設(shè)想即使是拿到現(xiàn)代也是很難實(shí)現(xiàn)的。首先,電能傳輸?shù)墓β适艿教厮?a href="/tags-l-x.html" target="_blank" class="3e061944c198764a relatedlink">拉線圈本身 升壓變壓器功率的限制,理論上是可以無限大,但實(shí)際上無法做到;其次,定向問題,電能本身以現(xiàn)在的技術(shù)無法做到類似無線路由那樣伸出去一根天線就能搜索到電能信號,至少在當(dāng)代,這兩個(gè)問題都是無法解決的。
PS,通古斯大爆炸和他本人相關(guān)的說法也是比較牽強(qiáng),在那個(gè)時(shí)代就能引導(dǎo)強(qiáng)大的電能經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸精確地?fù)糁袩o人區(qū),并且引發(fā)幾百倍廣島能量的大爆炸....這不科學(xué)。。。
特斯拉的無線輸電技術(shù)真的靠譜嗎?
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(gè)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(fèi)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(gè)空域呢?或者是遷徙中的鳥類進(jìn)入?這個(gè)后果誰能承擔(dān)?
這方面我也查了一些資料,目前比較實(shí)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(shí)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(gè)就不多說了,因?yàn)楝F(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(shí)間就把肉割開換個(gè)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(shí)間的工作,這有多美好。
3、某些特殊裝備。其實(shí)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(shí)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。
特斯拉的遺產(chǎn):一個(gè)向地球輸送能量的太空太陽能發(fā)電廠正在測試
特拉斯的在2016年曾經(jīng)發(fā)表過3月的技術(shù)通告,就是說他們開發(fā)出了一種無線充電的技術(shù),這種充電的技術(shù)可以讓他們的電動(dòng)車在10個(gè)小時(shí)之內(nèi)完成從0~100%的這樣一個(gè)過程,在高速充電的情況下,一小時(shí)可以給車提供30公里左右的續(xù)航路程。
靠不靠譜,我們看技術(shù)的推廣就知道了,4年過去了,我們并沒有看到無線充電的裝置,也沒有看到大規(guī)模的應(yīng)用,這證明提出仍然存在一定的問題,在實(shí)驗(yàn)室條件下能夠?qū)嵭?,并不代表在?shí)際環(huán)境中就能通行,因?yàn)閷?shí)際環(huán)境存在很多的變化,無論是距離還是電壓,還是說系統(tǒng)的普適性都是個(gè)問題,現(xiàn)在沒有打過,沒有普及,就證明它本身的充電技術(shù)還是受到一定程度的限制的,或者成本過高或者其他的因素。
無線充電的技術(shù)其實(shí)到現(xiàn)在都仍然是不成熟的,因?yàn)闊o線充電雖然可以充電,但是充電速度太慢了,電動(dòng)車的我們可能不了解,但是手機(jī)的無線充電技術(shù)一直是人們所熱議的一個(gè)話題,我手機(jī)的無線充電速度現(xiàn)在最快也就是10瓦左右,但是現(xiàn)在手機(jī)的快充基本上都到了20瓦30瓦,最高的已經(jīng)到了60瓦基本上20分鐘到半小時(shí)就能把手機(jī)充滿電,而手機(jī)的無線充電技術(shù)充七八個(gè)小時(shí),還有條件的要求,不能動(dòng)手機(jī),你手機(jī)動(dòng)了它就不能充電了。
無線充電技術(shù)確實(shí)是未來發(fā)展的一大趨勢,但是現(xiàn)在技術(shù)還不足夠成熟,除非是未來無線充電的技術(shù)可以優(yōu)化的那種,像家庭WiFi一樣的范圍充電,就是只要在這個(gè)立場范圍之內(nèi)都可以充電的這種程度,哪怕說這個(gè)充電的速度不是特別快,就是現(xiàn)在5瓦或者7.5瓦,這樣的一個(gè)程度人們也仍然能夠接受,因?yàn)槭褂檬謾C(jī)不受影響,電動(dòng)車的未來充電還是說要向大電池以及更快的充電速度去發(fā)展,有線充電都沒弄好呢,現(xiàn)在就搞一些無線充電,顯然是不成熟的。
特斯拉無線輸電的原理是什么?
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(shí)驗(yàn)。雖然,最終因財(cái)力不足沒有實(shí)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(yàn)證。
是的,我們要談?wù)摰木褪窃谔罩薪⒁粋€(gè)圍繞地球運(yùn)行的太陽能電池板,借此獲得的無限清潔能源,并全天候?yàn)榈厍蚬?yīng)能源。
事實(shí)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(diǎn)不可思議呢!
1891年,特斯拉在成功試驗(yàn)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(diǎn)。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?yàn)橹饕匾膫€(gè)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(bào)告表明,該概念在技術(shù)上是可行的。盡管如此,這個(gè)想法在當(dāng)時(shí)在經(jīng)濟(jì)上是不切實(shí)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(shí)。
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(xiàng)目 (SSPP)。
2015 年 4 月, Northrop Grumman Corporation 與加州理工學(xué)院之間的一項(xiàng)研究協(xié)議提供高達(dá) 1750 萬美元的資金,用于開發(fā)實(shí)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(xiàng)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(gè)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(gè)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(gè)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(xiàng)目正在接近一個(gè)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(xiàng)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(xiàng)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(gè)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(gè) 集光層 ,且 每個(gè)集光層的波長都是不同的。這種電池設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)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(xiàng)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(jì)于 2023 年第一季度進(jìn)行。
特斯拉的發(fā)明有多少?無線輸電技術(shù)是真的嗎?
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(shí),兩級電壓比例是隨時(shí)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(shí)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(shí),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。
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(shí)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?yàn)樗裱嚯x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(shí)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(diǎn)亮了 500米米外的燈泡。然而,這項(xiàng)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(gè)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(shí)驗(yàn)。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(shí)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(shí)驗(yàn)。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。
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