無(wú)線電力傳輸技術(shù)-文庫(kù)吧
2024-12-24 08:30 本頁(yè)面
【正文】 大提升。其實(shí)早在1968年，美國(guó)航天工程師彼得格拉澤(Peter Glaser)就已經(jīng)更進(jìn)一步，提出了空間太陽(yáng)能發(fā)電(SSP，Space Solar Power)的概念。他設(shè)想在大氣層外通過衛(wèi)星收集太陽(yáng)能發(fā)電，然后通過微波將能量無(wú)線傳輸回地面，并且重新轉(zhuǎn)化成電能供人使用。這一設(shè)想，不是在僅數(shù)十千米的距離上用微波傳遞能量，而是要把能量在三萬(wàn)多千米之外，從太空精確地射向地面接收站。 想象一個(gè)地球同步衛(wèi)星。它停留在赤道上空36，000千米的高度，太陽(yáng)能電池陣列始終對(duì)太陽(yáng)定向，微波發(fā)射天線則瞄準(zhǔn)地面的接收天線。這兒，不存在在地面接收太陽(yáng)能所必然面臨的照射時(shí)間、氣候、重力等問題，每年有277天可以全天接受日照，而被地球遮擋時(shí)，最長(zhǎng)停電時(shí)間也不過75分鐘。它每年有99%以上的時(shí)間把源源不斷的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為電能，效率將比地面上同樣規(guī)模的太陽(yáng)能電站高出十倍左右。1977~1980年，美國(guó)宇航局和能源部共同出資，對(duì)空間太陽(yáng)能發(fā)電的問題進(jìn)行了概念研究，得出結(jié)論：這種方式不存在不可克服的技術(shù)困難。但是后來(lái)這個(gè)計(jì)劃一度被鎖進(jìn)保險(xiǎn)柜，原因在于耗資驚人。目前把物品送上太空還是很花錢的，要在太空中組裝一顆收集太陽(yáng)能來(lái)發(fā)電的衛(wèi)星，成本令人難以接受。不過，隨著地球上不可再生資源的逐漸消耗，這個(gè)計(jì)劃又被擺上了桌面?，F(xiàn)在有幾個(gè)能源消耗大國(guó)和能源匱乏的國(guó)家正在論證這種方案的可行性，并且開始了小規(guī)模實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證在大氣內(nèi)進(jìn)行微波能量傳遞以及從太空向地面發(fā)射微波束的實(shí)際效果，而目前比較樂觀的估計(jì)是，2010～2020年太陽(yáng)能發(fā)電衛(wèi)星就可以進(jìn)入實(shí)用階段了。親愛的，你需要電？感謝邁克爾法拉第（Michael Faraday），這個(gè)英國(guó)人在1831年發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)，帶領(lǐng)我們進(jìn)入了電氣時(shí)代。到了今天，誰(shuí)不需要電？法拉第的發(fā)現(xiàn)，也促進(jìn)了近距離無(wú)線供電技術(shù)的發(fā)展。最早的工業(yè)化近距離無(wú)線供電技術(shù)早在1885年就已經(jīng)被實(shí)際應(yīng)用了：隨便拆開一個(gè)家用變壓器，我們就會(huì)看到變壓器里會(huì)有兩組導(dǎo)線纏在一個(gè)鐵芯框架上，但它們彼此并沒有直接相連。 不僅如此。公共交通卡、一些學(xué)校的飯卡，還有二代身份證，這些也都需要電。在這些卡證中都有一塊小小芯片，里面最少存儲(chǔ)著一個(gè)唯一的編號(hào)。這一小塊芯片就像是我們的一條內(nèi)存或者一塊硬盤，沒有電的時(shí)候，它和一粒沙子沒什么區(qū)別。即使儲(chǔ)存了很多信息，也沒有辦法傳遞出來(lái)。這種卡證的供電原理與變壓器的原理類似。讀卡機(jī)周圍會(huì)形成一個(gè)快速變化的磁場(chǎng)，芯片進(jìn)入這個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，周圍的線圈內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，激活芯片，并且把自己的編號(hào)通過線圈發(fā)射出去被讀卡機(jī)接收。讀卡機(jī)會(huì)根據(jù)編號(hào)的不同而做出不同的反應(yīng)，例如告訴你現(xiàn)在飯卡賬戶里還剩多少錢。 通過電磁感應(yīng)來(lái)進(jìn)行無(wú)線供電是非常成熟的技術(shù)，但會(huì)受到很多限制。最主要的問題是，低頻磁場(chǎng)會(huì)隨著距離的增加而快速衰減。如果要增加供電距離，只能加大磁場(chǎng)的強(qiáng)度。然而，磁場(chǎng)強(qiáng)度太大一方面會(huì)增加電能的消耗，另一方面可能會(huì)導(dǎo)致附近使用磁信號(hào)來(lái)記錄信息的設(shè)備失效。我們都不想自己的硬盤里面的數(shù)據(jù)被強(qiáng)磁場(chǎng)一筆勾銷吧。所以這種方式往往會(huì)應(yīng)用在一些防水要求比較高的小家電上，例如某些電動(dòng)牙刷和電動(dòng)刮胡刀等。人們也在嘗試用電磁感應(yīng)為手機(jī)這樣的小型設(shè)備充電。從2005年開始，市場(chǎng)上就已經(jīng)有了一些無(wú)線充電器，但使用起來(lái)并不能算是很方便，充其量也只是減少了我們把手機(jī)插上變壓器的麻煩而已。有了室內(nèi)距離的無(wú)線供電設(shè)備，誰(shuí)還需要這種東西呢？ 這是多么美好的一天我們經(jīng)常會(huì)使用和風(fēng)箏相關(guān)的比喻。風(fēng)箏飛得再高，也總會(huì)有一根線握在手里。斷線的風(fēng)箏也許會(huì)一時(shí)飛得更高，但最后一定會(huì)墜落地面。也許以后會(huì)改用遙控航模的比喻吧——沒有線，卻依然盡在掌握。當(dāng)可以在遠(yuǎn)距離、中等距離和近距離都廣泛實(shí)現(xiàn)無(wú)線供電的時(shí)候，人類目前最常用的能量將會(huì)變得像空氣一樣隨處可得。無(wú)需再抱怨沒有合適的充電器，不用再為電子設(shè)備準(zhǔn)備厚重的電池以盡量延長(zhǎng)它們的待機(jī)時(shí)間。我們可以把手持設(shè)備做得更小更薄，甚至可以容易地植入體內(nèi)。在那時(shí)候，生活又是何等一幅模樣？沒有人知道。當(dāng)終于可以解開電線的束縛時(shí)，我們會(huì)飛得更高，走得更遠(yuǎn)，遠(yuǎn)到超出想象。正如每天呼吸空氣而不自覺一樣，我們終會(huì)把無(wú)處不在的無(wú)線電力當(dāng)作一件自然而然的事情，卻忘了僅僅在200年前，祖輩們還僅僅把電當(dāng)成一種用來(lái)博人一笑的小小魔術(shù)。也許有一天，我們會(huì)對(duì)我們的下一代談起我們年輕的時(shí)候。講述中極盡描述從線纜束縛的無(wú)奈走到無(wú)線的自由這一過程。會(huì)回味那些有電線的日子，不可避免地談及那些因電線接頭松動(dòng)讓所有工作成果化為一縷青煙的小插曲。會(huì)懷念電池的質(zhì)感，會(huì)懷念在抽屜里纏成一團(tuán)的充電器的沉穩(wěn)踏實(shí)。也許還會(huì)一遍遍提起法拉第、麥克斯韋，以及特斯拉這些名字。我們會(huì)像小時(shí)候的老師那樣，循循善誘地提問：“那么，電是從哪里來(lái)的呢？”也許，坐在對(duì)面的小孩，會(huì)像《三體II黑暗森林》中那個(gè)兩百年后的漂亮女護(hù)士一樣，不以為然地說：“電？到處都有電啊。”為了這樣輕率的答案而微笑吧，欣慰的是，他們，終于擁有了一個(gè)比我們更加寬廣更加自如的世界。 無(wú)線電力傳輸技術(shù)：創(chuàng)造未來(lái)空間神話 自17世紀(jì)人類發(fā)現(xiàn)如何發(fā)電后就用金屬電線來(lái)四處傳輸電力，一直到今天供電網(wǎng)、高壓線已遍布全球的角角落落。生活中，大人們總少不了教導(dǎo)孩童“不要碰電源插口和裸露的電線”，想來(lái)那些高壓電線更是給不少人留下過“恐懼”感的記憶。而如今，無(wú)論是在工作還是生活中，越來(lái)越多的電器給我們帶來(lái)極大的便捷，不知不覺中各種“理不清”的電源線、數(shù)據(jù)線帶來(lái)的困擾也與日俱增——這樣下去難道人間要“作繭自縛”？不過，這些年的科技發(fā)展表明，在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)日益普及之時(shí)，科學(xué)家對(duì)無(wú)線電力傳輸 (Wireless Po
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