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郑州大学毕业设计（论文）
题 目 无线电力传输系统
院 系 电气工程学院
专 业 电气工程及其自动化
班 级 四班
学生姓名 苏淑珍
学 号 20100240423
指导教师 职称
2012年 4 月 16 日
2 摘要
目前世界广泛采用的电力传输系统是靠金属等媒介等，例如铜，铝等，铺设管道极其麻烦，出现问题后解决费时间，而且价格昂贵由于电阻的存在消耗大量电能，利用无线电力传输系统，通过产生特定频率的震动以电磁波的形式发射，节约了铜铝等非可再生资源，而且节省了大量的能源，如果能大范围的实施，人们便可以利用廉价能源，很方面的解决生活问题。
本实验中用到了电磁场的传播问题，以及电磁的接受，利用共振产生巨大的电磁波，经大气离子层反射，传播能量。
其实所有的物质都是能源，物质和能源是一体的，只是如何利用的问题，例如风能核能太阳能水电站潮汐地热，地球本事就是一个巨大的能量场，我们应该积极开发新的能源，避免特定能能源的枯竭，从而保持地球能量场及磁场的平衡。
关键字：电磁场，磁共振，特斯拉线圈
3 目录
摘要
1.绪论
1.1实现无线电力传输的目的和意义
1.2电力传输的发展和现状
1.3无线电力传输的内容，过程
1.4本文的主要工作
2.特斯拉线圈
2.1特斯拉线圈的物理结构
2.2特斯拉线圈共振的产生
2.3特斯拉线圈产生电能原理
2.4特斯拉线圈电磁波的发射
2.5本章小结
3.电磁波的传播和反射
3.1电磁波在大气的传播
3.2电磁波的稳定性
3.3大气离子层反射电磁波
3.4本章小结
4.电磁波的接受及控制
4.1电磁波的接受
4.2电磁波的控制
4.3电磁波转化为电能
4 5结论
参考文献无线电力传输系统
5 1绪论
1.1实现无线电力传输的目的和意义
1.1.1目前电力传输系统的缺点
目前电力传输系统主要采用铺设电线等方式，将全球的布线加起来这是一项非常庞大的项目，而且在电力的传输过程中极大地浪费了电能，使得能源的价格上涨，并且由于不稳定性的原因会出现大面积的停电等，在偏远山区，由于铺设电线花费极大，到现在为止，还没有用上电灯泡。总之，习惯了传统布线不能觉察，实际全球布线网络非常庞大占用了极大地资源。
传统布线缺点主要存在以下几个方面：
（1）采用铜线铝线铺设，代价高占用资源
（2）高压线采用架设形式，存在极大地安全隐患
（3）供电紧张
（4）由于需要铺设大量电线，电力资源分配不均匀
（5）发电系统发电有限，供电紧张，用电高峰期部分地区不得不断
电
（6）传输系统不稳定受到天气影响非常大，在冬天电线布病霜，容 易大面积停电
（7）维护麻烦费用高
1.1.2无线电力传输的优点
无线电能传输电能从发射端到接收端无接触，提高了用电设备获得电能的灵活性，同时由于不用铺设电线网络，极大地节约了资源同无线电力传输系统
6 时减少了电能的损耗，而且无线电传输系统对移动电器设备，工作于水下及易燃易爆等特殊环境下的电气设备课供应稳定的电能。
无线电里传输的主要优点：
（1）发射端接收端无接触，只有少量的电能损耗
（2）采用非线性传输理论，少输入多输出，可获得极大地电能
（3）电磁传播不容易受到物质干扰，稳定性好
（4）分布均匀，受天气影响较小。
（5）便于维护
1.2电力传输的发展和现状
１９世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的特斯拉在电气与无线电技术方面做出了突出贡献．１８８１年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机，次年进行试制且运转成功．１８８８年发明多相交流传输及配电系统；１８８９—１９９０年制成赫兹振荡器．１８９１年发明高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备．他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在１８９９年演示了不用导线采用高频电流的电动
机．但由于效率低和对安全方面的担忧，无线电力传输的技术无突破性进展
２００１年５月，国际无线电力传输技术会议在法属留尼汪岛召开期间，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮４０ｍ外一个２００Ｗ的灯泡„．其后，２００３年在岛上建造的ｌＯｋＷ试验型微波输电装置，已开始以２．４５ＧＨｚ频无线电力传输系统
7 率向接近ｌｋｍ的格朗巴桑村进行点对点无线供电„．２００６年１０月日本展出了无线电力传输系统．此系统输出端电力为７Ｖ、４００ｍＡ，收发线圈间距为４ｍｍ时，输电效率最大为５０％，用于手机快速充电．２００７年６月麻省理工学院的研究人员已经实现了在短距离内的无线电力传输，他们通过电磁感应利用磁
耦合共振原理成功地点亮了离电源２ｍ多远处的一个６０ｗ灯泡．
２００８年９月，北美电力研讨会最新发布的论文显示，他们已经在美国内华达州的雷电实验室成功的将８００Ｗ电力用无线的方式传输到５ｍ远的距离．
1.3无线电力传输的内容，过程
无线电力传输系统涉及主要内容有接收端发射端的电磁共振传播电能，电磁的传播，电磁的发射和接受等，主要有以下几个部分组成
无线电力传输系统的基本结构由发射模块、 传输模块和接收模块 3
部分所组，发射模块与接收模块通过磁场耦合相联系
1.4本文的主要工作
2特斯拉线圈
2.1特斯拉线圈的物理结构
特斯拉线圈结构基本上，由一个感应圈、两个特大电容器和一个线圈互感器所组成。该线圈其一特性，是能够生产出既高频又低电流的高压交流电。这种高频电流可经由空气作远距离的无线传电达至另一个接收器处，并且对人体绝无不良影响。
路把电能转换为磁场能量发射 ，通过前后级绕组的电磁 无线电力传输系统
8 感应将磁场能量传输到接收电路 ，经过相应的能量调节
装置，将能量变换为应用场合负载可以直接使用的电能
2.2特斯拉线圈共振的产生
将电能的幅值和频率改变后，经过放大调制，输入到发射装置，发射端发射特定频率的高频电磁波，接收端的固有频率与发射端发射电磁波频率相等，当接收端接收到与固有频率相同的电磁波时，产生磁共振，具有很大的幅值，既有很大的能量。即让发射端和接收端具有相同的特定频率，从而产生共振。
2.3特斯拉线圈产生电能原理
发 射电路把电能转换为磁场能量发射 ，通过前后级绕组的电磁
感应将磁场能量传输到接收电路 ，经过相应的能量调节
装置，将能量变换为应用场合负载可以直接使用的电能
2.4特斯拉线圈电磁波的发射
发射模块的作用是将直流能量高效率地转换为射
频功率，以便接收电路能够充分利用能量 。 发 射模
块主要由 3 部分组成：振荡电路、占空 比调节 电路 和 E
类功率放大电路。由于 E 类功率放大器影响了发射电路
与接收电路之间的能量传输效率。
2.5本章小结
无线电力传输的发射主要是把电信号转变成电磁波信号，调制放大后，以一定的振幅和频率发射出去，经离子层反射后，由接收端接受，从而实现无线传输。 无线电力传输系统
9 3.电磁波的传播和反射
3.1电磁波在大气的传播
电磁波在空气中传播时具有自己的属性，当两列波的频率相等是后发生共振，否则互不相互干扰。
3.2大气离子层反射电磁波
从离地面60千米左右开始，直到大气层外缘几千千米高度的空间，通常称为电离层．由于太阳辐射的紫外线穿过大气层时，气体的分子或原子就吸收其能量而电离，分离成电子、正离子和负离子．电离层实际上是电子、正离子、负离子和中性粒子等组成的混合体． 电离层有反射无线电波的本领．当频率在一定范围的无线电波以一定角度射向电离层时，将由电离层反射回地面，反射回地面的无线电波还可再向电离层射去，实现多次反射，这就是所谓的“多跳传播”．电离层对不同波段的无线电波反射作用不同，由于电离层的吸收作用，中波段的无线电波在白天几乎全部被电离层吸收．高频的微波段的无线电波，根本不能被电离层反射，直接穿透电离层射向太空．只有短的无线电波，能通过“多跳传播”方式传送到几千甚至几万千米远的地方，实现远距离短波无线通信和广播．
低频的电磁波会被吸收，但高频的电磁波不会被吸收，通过大气离子层的反射，被接受装置所接受，产生磁共振传输电能。
3.3本章小结
电磁波的传播理论和实际基础已经相当成熟，电磁波具有自己的属性当属性不同时，不会相互干扰，所以电磁波能在空中大龄传播，无线电力传输系统
10 而不会对其中的设备和其他信号造成干扰和影响。
4.电磁波的接受及控制
4.1电磁波的接受装置
接收模块是在接收到前级的能量后对其进行处理
的模块。 为了满足实际应用的需求，需要将接收到的射
频信号进行整流、滤波、降压以及稳压处理 ，处理之后的
直流电压方可供其他负载使用。 该模块主要包括整流电
路 以 及 降 压 电 路。
4.2电磁波的控制
由于经过整流后的直流信号电压都比较高，不利于负载的 直接利用，需对信号进行降压处理 。 降压电路利用了稳压管的稳压 特性 ，为三极管的基极-射极提供稳定的导通电压，以此达到稳定降压的效果 。另外，还可以更换不同型号的稳压管以此调降压后 电压 范围 ，方便后续电路的使用连接。 1个稳压电容 C，使负载端能够有良好、稳定的输入电压。
4.3电磁波转化为电能
利用电磁转换装置将接收到的电磁波转化为电信号，既有磁场的能量转化电场能量，从而为负载供电。由于共振产生的幅值很高，所以所接受的信号具有很高的能量，可以大量的输出电能，而且由于借助自然界的能量，所以使得能源价格有所下降。
5结论
宇宙具有相对无限的能量，无线电力传输系统是基于非线性输