无线输电关键技术及其应用

王景星

摘 要：本文主要阐述了无线输电关键技术中的电磁感应、谐振式输电、微波无线输电等内容，同时提出了无线输电关键技术的应用展望，包括将无线输电技术应用于日常输电、实现因架设线路难度大的地区进行无线传输供电、应用于太阳能发电等。通过分析关键技术，使相关人员更好的了解无线输电内容。

关键词：无线输电技术；微波系统；电磁波发射器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.153

0 引言

无线输电技术是指电流不经过电线电缆等有线设备，从发电端传送到接收端的一种新技术。电力企业如果使用了无线输电技术，就能避免架设输电线路、安装变电站等设备，从而降低成本，同时减少电在传输过程中，造成电线、变压器等电网设备浪费。但是无线输电技术还未正式应用于电力传输领域，因此，相关人员要加大科研力量来发展无线输电技术，从而满足社会用电需求。

1 无线输电关键技术的具体内容

1.1 电磁感应原理

电磁感应是无线输电关键技术之一，是指电在传输的过程中，通过电磁感应原理来引起电力动势，产生电流。它类似于变压器的工作原理，主要的工作流程是：在发电模块的原边点通入交变电流，在发电模块的另一边就会由于电流的动势产生电力感应，形成感应电流。它的电流方向按照楞次定律进行，能够通过麦克斯韦电磁理论解出电流大小。相对于电磁感应而言，变压器的原边就是电流输出端，而另一边就是接收端，这样可以通过无导线连接的方式进行无线输电技术，能够大大的降低输电成本。

1.2 磁耦合共振原理

磁耦合共振是指通过发射和接收线圈产生共振系统，从而达到输运电能的技术。它的工作原理有三点：（1）通过调整发射端的电流发射频率，来引起震动。这种震动不是弥散式的普通电波，而是一种能够转化电能，将其变为磁场，然后通过非辐射的方式发送给接收端，当接收端通过同样的原理，将电波反射回来，就能够在共振系统中形成电力回路，当接收端和发射端的固有频率相同时，电流就会传送流动。（2）这种共振效果的频繁反复，就能在感应器上聚集足够多的能量，形成动能转化电能的化学反应，从而实现无线输电。同时，没有被共振端接受的动能会被发射端吸收，在下一次转换的时候释放。（3）电波具有弥散性，非辐射性共振系统能够增加电波的弥散作用，因此，这种磁耦合共振系统不适用于长距离的无线输电，它要求系统发射端和接收端要在一定范围之内，才能发挥作用[1]。

1.3 微波无线输电原理

相较于以上两种无线输电技术来说，微波输电技术由于波长、具有定向性、弥散程度小的特点，能够更好的适用于远程电力传输。这种传输的过程也更加复杂，主要由电源、电磁波发射器、发射接收装置等构成。主要的工作原理是通过微波发射器，将电源变为大功率的高频电磁波，发送给天线，天线在接收到电波之后，将其输入到整流器中。整流器能够产生高电压，然后经过变电器进入有线电网。因此，整流器是微波无线输电的关键步骤，能够将大功率、高电压的电流转换为低电压、低电流。

2 无线输电关键技术的应用展望

2.1 应用于日常输电

无线输电技术如果成功投入使用，将会引起产业变革，带动生产力发展，主要有两方面影响：（1）家居产业。在家庭电路网中，很多藏在墙里面的电线、插座等，在运用无线输电技术之后，能够省去这些电线。同时，也可以降低因为触碰开关引起的事故，极大的提高了安全性能。随着科技的发展，越来越多的家庭产品应用了无线输电技术，例如，电冰箱、电视机等。在2010年1月，第四十三届国际消费类电子产品展览会（CES展）上，海尔推出了全球首台“无尾电视”，并且宣布这台电视使用了麻省理工學院发明的无线输电技术，是利用了“磁耦合共振”原理实现了电视无线供电。（2）无线输电技术还能够应用在公共场所，比在电车。据《人民日报海外版》报道，在日本，已有科学家通过研发电磁感应输电技术，实现一定范围内有轨电车无线输电，相信在不久的将来，会有越来越多的应用电磁感应输电技术的产品出现。

2.2 在电力线路架设难度大的地方输电

如果想要在高山、冻土地带、沙漠等地区进行输电架设，需要非常高的技术，而且这些地区的电路维修也是非常困难，通过无线输电技术取代传统的架空线路输电，能够满足特殊地区的用电需求，同时能够保障相关人员的人身安全。无线输电技术主要有以下三个优势：（1）通过无线输电技术给一些分散的、处于深山中的用电户输送电力，能在满足用户需求的前提下，提高经济效益。（2）通过为长期在恶劣条件下的机器人进行无线输电，可以解决机器人因为电池电量耗尽，无法继续工作的问题。（3）电力系统是复杂的又庞大的集合体，因此有许多精密的仪器和零部件，这些零部件能够使供电系统正常运转，但同时也会产生断电现象，因此可以通过无线输电技术对这些零部件单独输电，从而保证平稳供电[2]。

2.3 应用于空间太阳能发电站供电

无线输电技术能够应用于地球外层空间输电，例如太阳能发电站。相关人员通过微波输电技术，将电波从太阳能发电基地传送到地球接收站，能够最大化的利用太阳能发电。太阳能发电站应用无线技术主要体现在两方面：（1）太阳能电池直接将光能转化为电能，利用无线输电技术实现自主供电，来维持蓄电池的工作。（2）用太阳能聚光镜将阳光收集起来，作为发电源，再通过无线输电技术传回地球。因此，通过无线输电技术进行太阳能发电传送，能够有效的解决电力来源，减少使用火力发电，节能环保。

3 结束语

综上说述，掌握无线输电技术能够保证输电安全。在此基础上，通过使用电磁感应输电技术、取代传统的架线输电技术，能够使有轨电车完成无线输电、满足工作机器人用电；同时通过兴建太阳能发电站、使用微波技术输电能够解决电力能源问题。因此通过无线输电技术，可以解决电力传输问题。

参考文献：

[1]傅林，李寿强.无线输电发展动态及新趋向[J].成都工业学院学报，2015（1802）：41-44.

[2]程时杰，陈小良，王军华，文劲宇，黎静华.无线输电关键技术及其应用[J].电工技术学报，2015（3019）：68-84.